一种退火炉内粉尘浓度在线测量装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在线测量装置及方法，尤其涉及一种颗粒的在线测量装置和方法。
【背景技术】
[0002]冷轧热镀锌及连退机组炉内充满了氮、氢等保护气体，对带钢实现无氧化退火。在带钢表面附着有铁粉、残余油份、粉尘颗粒等异物，进入连退机组的炉内后，由于炉子相当于一个完全密封的高温环境，这些异物没有任何途径排出，只会在炉内聚集得越来越多。悬浮于炉内的气氛中的异物使得炉内的保护气氛如同被污染的大气一般，混杂了很多粉尘颗粒和铁粉屑。存在于带钢和炉辊表面之间的微小粉尘颗粒就像研磨剂一样，随着辊件的反复摩擦不断地聚集在炉辊表面形成颗粒状物，通常将其称之为“积瘤”。一旦炉辊表面有了“积瘤”之后，在高温状态下，炉辊与较软的带钢接触时会在带钢表面产生压痕或是细小划伤，这样会严重影响着带钢的产品质量。尤其是用于汽车外板生产制造的连退机组炉，由于汽车板的质量标准要求较高，表面具有压痕或是细小划痕的带钢不利于生产线的质量控制，同时，还会降低生产线的成品率。例如，以用于生产汽车外板的某冷轧带钢连续退火炉机组为例，炉内气氛温度为850°C，由于炉内的粉尘颗粒较大，因而造成其均热段出口以及缓冷段入口处的炉辊积瘤严重，平均每3个月就要开炉清扫一次，修磨辊面或者更换炉辊，以确保汽车外板生产的产品质量。每一次开炉清扫需要耗费时间，这样也会影响生产线的工作效率。
[0003]公布号为CN101988152A，公布日为2011年3月23日，名称为“连续退火炉炉内气体清洁度检测方法”的中国专利文献公开了一种通过对各个炉区炉气清洁度总量检测评估炉内污染程度来实现连续退火炉炉内气体清洁度检测的方法。该方法是:用取样计量泵将退火炉内气体抽出，并使炉气按照设定的流量通过收集器，炉气中各种颗粒物被阻留在收集器中；取样计量泵自动测量出采集炉气的体积，控制器将取样计量泵前的仪表测定的温度和压力信号传送给计算机处理，使炉气的体积单位折算为标准立方米；根据取样前后污染物总量收集器滤芯的重量差，得到取样炉区悬浮颗粒物的总重量，从而求出炉气中颗粒物的浓度；通过对各个炉区炉气清洁度总量检测评估炉内污染程度，通过对各个炉区炉气成分的检测和分析来判断各个炉区有害物是否出现异常。本专利文献所公开的方法不能够连续测量，需要人工定期称重测量，其适合用于作为实验室观察粉尘颗粒变化的方法，但是并不适合用于工业化的连续监控。
[0004]为了避免在炉辊表面形成“积瘤”，提高生产线的产品质量，提升生产线的生产效益，就需要尽可能地减少炉内的粉尘颗粒的量。为此，希望有一种可以实现对退火炉内粉尘浓度进行在线测量装置和方法，以在退火炉内的粉尘颗粒浓度较高时对退火炉内采取气氛净化措施，从而避免粉尘浓度过高而在炉辊表面形成“积瘤”，进而提高钢板的表面质量，降低开炉清扫的频次。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种退火炉内粉尘浓度在线测量装置，其可以对退火炉内的粉尘浓度进行连续测量，并根据不同粒径的粉尘颗粒的浓度，及时地对退火炉内的气氛采取净化措施，以降低退火炉内粉尘颗粒的浓度，避免在炉辊表面形成“积瘤”，从而确保生产线的产品质量，降低退火炉开炉清扫的频次，进而提高生产线的生产效率和效益。此外，本发明的退火炉内粉尘浓度在线测量装置还可以通过PLC设备实现粉尘的自动定时采集和数据的远程传输监控。
[0006]为了达到上述发明的目的，本发明提供了一种退火炉内粉尘浓度在线测量装置，其包括:
[0007]通风管道，其设于大型振动筛设备的防尘罩上，以与防尘罩的内部空间连通，该通风管道内设有风机；
[0008]抽气泵，其将含尘气体从退火炉内抽出；
[0009]粉尘分离装置，其将抽气泵送至的含尘气体进行粉尘与气体的分离；
[0010]粒子计数器，其设于粉尘分离装置的出口处，该粒子计数器对进入其中的粉尘进行粒子计数；
[0011]PLC，其与粒子计数器连接，PLC接收粒子计数器发送的结果并结合采样含尘气体量计算含尘气体中的粉尘浓度。
[0012]本发明所述的退火炉内粉尘浓度在线测量装置的工作原理为:从退火炉取样口取少量高温气体，经粉尘分离装置气固分离后，不同粒径的粉尘沉降到粉尘分离装置的底部，粒子计数器对于捕集到不同粒径的粉尘进行计数，PLC从粒子计数器中读取计数结果，并结合采样含尘气体量，以计算获得当下退火炉内气氛中不同粒径粉尘的浓度。与此同时，当影响带钢表面质量的某一粒径的粉尘浓度超出一阈值时，可以对退火炉内采取气氛净化措施，从而减少炉内的粉尘量，进而避免炉辊表面形成“积瘤”。
[0013]通过本发明的技术方案可以建立退火炉内的不同粒径的粉尘颗粒的浓度与带钢表面缺陷之间的关系。
[0014]此外，本发明所述的退火炉内粉尘浓度在线测量装置还可以根据设定时间完成气体采样和粉尘分析，无需人工定期称量，即能实现数据自动生成报表，数据远程监控和数据网上读取等功能，以便于工作人员实时掌握退火炉内粉尘浓度在线测量装置的工作状况，随时读取相关数据，从而及时采取净化措施来避免粉尘在退火炉内的大量积聚。
[0015]进一步地，本发明所述的退火炉内粉尘浓度在线测量装置还包括显示器，其与PLC连接，以显示PLC传输的数据，从而方便工作人员快速，清楚地了解退火炉内的气氛状况。
[0016]更进一步地，在本发明所述的退火炉内粉尘浓度在线测量装置中，上述粉尘分离装置包括:
[0017]外圆筒，其顶端封闭；
[0018]排风管，其部分设于外圆筒内，该排风管的上端自外圆筒的顶端伸出；
[0019]切向入口，其与外圆筒切向连通，并设于外圆筒的上端；
[0020]锥形筒，其与外圆筒的下端连接，该锥形筒的口径自上而下逐渐减小；
[0021]粉尘搜集管，其与锥形筒的下端连接。
[0022]上述粉尘分离装置利用了离心分离原理，将粉尘从气体中分离出来。较之于利用其他原理，例如，相较于利用重力作用原理的分离设备，该粉尘分离装置的工作效率高，单位体积气体的处理时间短；又例如，相较于利用静电沉积原理的分离设备，该粉尘分离装置的结构相对简单、操作也更为便捷。
[0023]来自于切向入口的含有粉尘颗粒的气体沿着切线方向从外圆筒的上端进入外圆筒内，沿着外圆筒的内筒壁由上而下作旋转运动并形成外螺旋流，此时，含粉尘颗粒的气体由直线运动变为圆周运动。由于粉尘颗粒的密度大于气体的密度，其所产生的离心力也相对较大，粉尘颗粒被甩到外螺旋流的外层，悬浮于外螺旋流的外层的粉尘颗粒在离心力的作用下渐渐地向外圆筒的内筒壁移动，当粉尘颗粒与外圆筒的内筒壁接触后，离心力的作用消失而粉尘颗粒在重力作用下沿着外圆筒的内筒壁滑落，然而气体仍留在外螺旋流的内层，这样，在外圆筒内的气体和粉尘颗粒的运动轨迹由此发生分离。当旋转下降的外螺旋流到达锥形筒内时，由于锥形筒的口径是从上到下逐渐减小的，即外螺旋流的旋转半径是逐渐缩小的，为此，外螺旋流的切向速度会随之增大，外螺旋流仍然作着由上至下的旋转运动，然而，当外螺旋流到达锥形筒的底部时，锥形筒底部因圆锥形的口径收缩而造成底部气流压力较大，而外圆筒上部因外螺旋流的形成而造成中间气流压力较小，因此，外螺旋流中的气体不会从锥形筒的底部直接旋出，而是沿外圆筒和锥形筒的轴向方向形成旋转上升的内螺旋流，该内螺旋流通过排风管排出，也就是说，干净的气体从下至上经由排风管被排出至粉尘分离装置外。另外，气体中的