连续生产线的结合干式冷却和湿式冷却的冷却部段及方法与流程

本发明涉及用于带钢的连续退火或镀锌生产线的冷却部段。

借由镀锌，该描述意指所有浸涂，无论涂层是锌、铝、锌和铝的合金还是任何其他类型的涂层。本发明特别地涉及这些生产线的快速冷却部段。

背景技术：

在钢带连续退火或镀锌生产线中，钢带运行穿过各个部段，在所述各个部段中所述钢带经历热处理，所述热处理包括其被加热、冷却或其温度被保持的阶段。

钢带的冷却阶段特别关键。正是该冷却阶段主要决定钢带的最终机械和冶金性能。取决于冷却速率和钢带的化学成分，可以产生各种冶金相，从而为带建立不同的机械性能。

理想的冷却部段应该能够使钢带在其整个宽度上非常均匀地冷却，以保证带的最终机械和冶金性能的均匀性。该冷却部段还应该能够施加不同的冷却速率，以便能够生产大多数类型的钢。

存在两大系列用于连续退火或镀锌生产线、或结合退火和镀锌的连续生产线的钢带冷却技术：气体冷却和湿式冷却。

气体冷却(其通常涉及在钢带上喷射高速、高氢含量的n2h2混合物)对于1mm厚的带可以实现高达200℃/s的冷却速度。由于该方法使用还原性气体，因此钢带在穿过使用这种类型的技术的冷却部段后不会被氧化。然后可以在不需要任何其他化学性质的中间步骤的情况下给带镀锌。然而，由于冷却速率被限制在200℃/s，因此该方法无法生产出具有先进的机械和冶金性能的钢(其需要更高的冷却速率)。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种比现有技术中的冷却部段提供更大的灵活性的冷却部段。

根据本发明的第一要素，该目的通过一种用于设置成处理金属带的钢带连续退火或镀锌生产线的冷却部段来实现，所述部段包括至少一个干式冷却区域和至少一个湿式冷却区域，所述干式冷却区域被设置成在所述钢带上喷射气体，所述湿式冷却区域被设置成在所述钢带上喷射液体或者气体和液体的混合物。

所述干式冷却区域可以包括布置成在所述钢带上喷射气体的吹风箱。所述气体可以是氮气和氢气的混合物。

所述湿式冷却区域可以包括布置成在所述钢带上喷射液体或者气体和液体的混合物的喷嘴。所述液体可以是水、酸溶液或任何其他溶液。

根据本发明的冷却部段可以生产出具有先进机械性能的钢，该钢可以在离开所述部段后直接经历镀锌阶段，而不需要中间化学处理。

所述湿式冷却区域对于1mm厚的钢带可以实现大约1000℃/s的冷却速率。

根据本发明的冷却部段还能够实现连续的干式冷却和湿式冷却，而不需要切割所述带以绕过所述冷却区域中的一个。生产力得到显著提高。

所述干式冷却区域和湿式冷却区域可以同时和/或分开操作。交替地或连续地操作这两种方法的能力使得根据本发明的冷却部段非常灵活，以用于连续生产线的产品组合中包括的不同类型的钢带。

所述湿式冷却区域可以包括浸没式冷却区域。

有利地，所述湿式冷却区域优选地是使用液体喷雾的冷却区域。液体喷雾区域可以容易且快速地停止。此外，喷雾冷却使得可以容易地控制钢带在冷却结束时的温度，从而控制其机械和冶金性能。

在一种布置中，所述湿式冷却区域和干式冷却区域分别在第一竖直方向和与第一竖直方向平行的第二竖直方向上设置。技术人员通常将此配置定义为双通道布置。通过这种布置，所述湿式冷却区域可以就运行穿过所述冷却部段的钢带而言位于所述干式冷却区域的上游或下游。

替代地，所述湿式冷却区域和干式冷却区域布置在同一竖直方向上。技术人员通常将这种替代配置定义为单通道布置。

通过该变型，所述干式冷却区域可以位于所述湿式冷却区域下方。在这种情况下，用于钢带的干燥系统可以放置在所述湿式冷却区域和所述干式冷却区域之间。

替代地，通过该变型，所述湿式冷却区域可以有利地位于所述干式冷却区域下方。这种布置使得所述冷却部段更紧凑，因为在所述干式冷却区域和所述湿式冷却区域之间不需要干燥系统。

有利地，根据本发明的冷却部段还可以包括在所述干式冷却区域和所述湿式冷却区域之间的气氛隔离密封件。所述隔离密封件防止所述湿式冷却区域被来自所述干式冷却的不同气态物质污染。所述隔离密封件防止产生这两个区域的气氛的混合区域，从而避免了潜在的危险组合，特别是当气体冷却混合物具有高氢含量时。

炉具的两个区域之间的气氛隔离可以通过具有两对辊、或等同地具有两对闸门并且在所述两对辊或两对闸门之间具有提取装置的密封件来实现。

在本发明的一个特定特征中，所述气氛隔离密封件可以包括三对辊，每对辊横向于金属带运行方向设置，所述三对辊在它们之间形成位于所述密封件内的两个区域，所述两个区域分别为在带运行方向上的前两对辊之间的、位于干式冷却侧的、具有提取装置的第一区域，以及在带运行方向上的后两对辊之间的、位于湿式冷却侧的、具有惰性气体注入装置的第二区域。这在前两对辊之间形成缓冲区域，并且在后两对辊之间形成气氛提取系统。不会产生从缓冲区域到湿式冷却区域和提取区域的惰性气体泄漏的问题。所述辊对可以用闸门代替。除了气氛隔离之外，该密封件有利地形成“无污染”区域，在其中可以使用例如扫描仪在带的宽度上或者例如使用测温仪在某个点处测量带的温度。这种温度测量可以使得能够更好地调节带的冷却过程。

在一种布置中，所述冷却部段还可以包括用于所述湿式冷却区域的干燥和吹扫系统。有利地，当所述湿式冷却区域不用于冷却所述带时，可以实施该干燥和吹扫系统。有利地，该干燥和吹扫系统有助于根据连续生产线的热循环和产品组合限制需要使用湿式区域的产品和不需要由湿式区域冷却的产品之间的过渡时间。实际上，如果湿式区域保持潮湿，则降低的露点可能导致带穿过时表面状况不佳。

在一种可能性中，所述湿式冷却区域的干燥和吹扫系统可以包括布置成注入氮气、优选地注入被加热的氮气、优选地注入被加热至50℃的氮气以吹扫所述湿式区域的设备。可以例如使用从连续生产线的加热区域的烟气中捕获的热量来预先加热氮气。所述湿式区域的干燥得到改善。

为了改善干燥和吹扫的时间，可以包括两个附加装置。

所述干燥和吹扫系统可以包括布置成加热所述湿式冷却区域的壁的设备。这使得可以限制所述湿式冷却区域中的冷凝，或者减少所述湿式区域的干燥时间。优选地，所述加热由添加通过传导或辐射加热的元件来进行。这些可以放置在所述壁的内侧或外侧。

所述干燥和吹扫系统可以包括在所述湿式冷却区域中被向下引导、并且布置成在所述湿式冷却区域的内壁处吹氮气的氮气刀系统。该氮气刀系统使得能够更好地从所述湿式冷却区域的壁上去除液体。

本发明的第二方面提出一种用于布置成处理金属带的钢带连续退火或镀锌生产线的冷却方法，所述方法包括至少一个干式冷却阶段和至少一个湿式冷却阶段，在所述干式冷却阶段中，气体被喷射在所述钢带上，在所述湿式冷却阶段中，液体或者气体和液体的混合物被喷射在所述钢带上。

有利地，对于本发明，所述液体可以是所述带的非氧化剂。它可以是溶液的酸质量浓度在0.1％和6％之间、并且有利地在0.5％和2％之间的甲酸溶液。

根据本发明第二方面的方法还可以包括使用气氛隔离密封件的气氛隔离阶段，所述气氛隔离密封件放置在所述干式冷却区域和所述湿式冷却区域之间，所述隔离阶段包括在所述密封件的第一区域中的惰性气体注入阶段和在所述密封件的第二区域中的提取阶段。

根据本发明第二方面的方法还可以包括所述湿式冷却区域的干燥和吹扫阶段，优选地使用从所述连续生产线中的加热区域捕获的热量。例如，可以从所述连续生产线的加热区域的烟气中捕获能量。

根据本发明第一方面的冷却部段可以包括控制系统，优选地为计算机控制系统，所述控制系统配置用于根据本发明第一方面或者其改进之一的冷却部段，例如用于根据待冷却的产品来启动所述干式冷却区域和湿式冷却区域中的一个或另一个或两者。

本发明的第三方面提出了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品可以从通信网络下载和/或存储在可由计算机读取的介质上和/或由微处理器执行，并且可加载到计算单元的内部存储器中，其特征在于包含程序代码指令，当所述程序代码指令由所述计算单元执行时启动根据本发明第二方面或者其改进之一的方法的多个阶段。

附图说明

除了上述规定之外，本发明还包括一定数量的其他规定，这些规定将在下文中参考结合附图描述的组装示例更明确地阐述，但其绝不是限制性的。在这些图中：

图1是连续带加工生产线的处于本发明第一布置的冷却部段的示意图。

图2是处于本发明第二布置的冷却部段的示意图，其中示出了用于湿式冷却区域的干燥和吹扫系统。

具体实施方式

附图1示出了根据第一布置的冷却部段，其用于金属带的连续退火或镀锌生产线，所述冷却部段设置成接收运行方向为s的金属带1，并且在该运行方向上连续地结合有至少一个干式冷却区域2和一个湿式冷却区域5。

在所示的示例中，该冷却部段还包括将干式冷却区域2和湿式冷却区域5隔开的气氛隔离密封件4。

带1在方向s上向下运行进入冷却部段。所述带首先穿过干式冷却区域2，在干式冷却区域2中，使用吹风箱3将氮气和氢气的混合物喷射到带上。然后带穿过气氛隔离密封件4，之后进入湿式冷却区域5。

湿式冷却区域5具有喷嘴6，喷嘴6布置成在金属带1上喷射冷却流体。

湿式冷却区域5包括蒸汽提取器7，蒸汽提取器7在图中所示的示例中位于湿式冷却区域5的上部段中。

位于干式区域2和湿式区域5之间的气氛隔离密封件4包括在金属带1的运行方向s上的三对连续的辊8,9和10。每对辊横向于金属带的运行方向设置。

在它们之间，所述三对辊在带的运行方向上限定密封件的两个连续区域11和12。由辊对8和9限定的区域11位于干式冷却区域2侧；由辊对9和10限定的区域12位于湿式冷却区域侧。

所述辊以带运行的速度旋转。它们与带保持接触，或者位于紧邻带的位置。

在辊的后面和旁边，机构13特别是通过限制固定和移动部件之间的空间来限制密封件的区域之间的气体循环。

借助于供应装置14将氮气注入到区域12中，供应装置14是布置成注入惰性气体的装置。使用提取装置15在区域11中进行提取。设定惰性气体进入区域12的压力和注入流速以及从区域11的提取流动，使得区域11和12之间的气体流动仅发生在从区域12朝向区域11中。这防止潮湿气氛从湿式区域5进入密封件的区域11以及与区域2的干燥气氛的任何混合。

在所示的示例中，在湿式冷却区域5的出口处，在带运行方向上，存在用于从带去除大部分的流出液体的一组液体刀16。所述的一组液体刀16跟随有用于从带去除剩余的液体的一组气刀17。

仍然参考第一布置，金属带1然后穿过返回箱18，由喷嘴6和液体刀16喷射的冷却液被收集在返回箱18中，之后经由管道24被送到再循环箱(未示出)。

返回箱18包括用于从金属带1去除任何剩余液体的第二组气刀19。

在所示的示例中，第一组17和第二组19气刀由来自用竖直箭头示出的同一供应管道(未标号)的供应装置供给。

然后金属带1穿过区域20，在区域20中，加热管21消除带上的所有液体痕迹。在离开该区域20时，带穿过湿式区域5,18,20和带运行方向下游的区域23之间的气氛隔离密封件22。

例如，带在干式区域2中从800℃的温度被冷却至700℃的温度，然后在湿式区域5中从700℃的温度被冷却至460℃的温度。

所述冷却液例如是水、或含有甲酸的酸溶液。

附图2示出了根据本发明的系统的第二布置，仅描述其与第一布置的不同之处。

第二布置还包括用于本发明的湿式冷却区域的干燥和吹扫系统。

用于湿式冷却区域的干燥和吹扫系统包括惰性气体(例如氮气)刀27，所述惰性气体刀27在湿式冷却区域内被向下引导并在壳体的内壁上吹气，以帮助将液体从所述壁排向再循环管道24或吹扫管道26。

除了由刀27引入的惰性气体之外，第二布置中的冷却区域的干燥和吹扫系统还包括用于湿式冷却区域5的快速吹扫的惰性气体(例如氮气)注入点28以及通风孔29。供给所述刀27和注入点28的惰性气体被预先加热，例如被预先加热到约50℃的温度。

用于湿式冷却区域的壳体壁的加热和隔热系统25安装在湿式冷却区域的壁的外侧。

有利地，引导到带上的液体是甲酸溶液，其溶液质量浓度在0.1％和5.5％之间，有利地在0.1％和5％之间，有利地在0.1％和4.5％之间，有利地在0.1％和4％之间，有利地在0.1％和3.5％之间，有利地在0.1％和3％之间，有利地在0.1％和2.5％之间，有利地在于0.15％和2.5％之间，有利地在0.2％和2.5％之间，有利地在0.3％和2％之间，有利地在0.35％和2.5％之间，有利地在0.4％和2.5％之间，有利地在0.45％和2.5％之间。更有利地，溶液的溶液甲酸质量浓度在0.46％和2.4％之间，有利地在0.47％和2.3％之间，有利地在0.48％和2.2％之间，有利地在0.49％和2.1％之间。甚至更有利地，溶液的溶液甲酸质量浓度在0.5％和2％之间。

当然，本发明不限于上述示例，并且可以在不脱离本发明的框架的情况下对这些示例进行许多调整。此外，本发明的各种特征、形式、变型和组装方法可以以不同的组合彼此关联，只要它们保持相容并且不相互排斥即可。