卧式退火炉辐射冷却系统缓冷段装置及控制方法
【专利摘要】一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置及其控制方法，所述缓冷段装置设置为4--8个区段，每个区段分别设置一个空气流量控制阀（3）及温度检测仪，当温度检测仪检测到炉内温度时，信息通过反馈控制器（11）来调节空气流量调节阀；每个区段均在带钢的上下方交叉布置辐射套管（2），通过辐射套管中的冷空气辐射来对带钢进行降温冷却，连接各区段的流量调节阀（3）经空气管道（4）连接至抽风机（5）后由排气烟囱（6）排出。根据本发明，对缓冷段的生产工艺可以按原定的目标温度进行设定，根据炉膛内的实际温度，辐射冷却管内的气体流量随着炉膛温度的需求而自动调节，其控制方法比较简单，可操作性强，日常便于维护。
【专利说明】卧式退火炉辐射冷却系统缓冷段装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金热处理退火领域，尤其是，涉及冷轧连续机组退火需要缓慢冷却的连续退火生产线的卧式退火炉辐射冷却系统缓冷段装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]在热处理退火工艺中，一般都具有加热段、均热段、缓冷段、快冷段和空气冷却段等生产工艺；某钢铁企业股份硅钢部取向硅钢一期的热拉伸退火机组也同样采用了上述工艺。产品在实施退火过程中，缓冷段有着至关重要的作用，缓冷速度对带钢表面的板形影响非常大。某钢铁企业取向硅钢一期热拉伸退火机组的缓冷段所采用的冷却方法是风箱吹扫冷却，如图1某钢企取向一期退火炉缓冷示意图所示。
[0003]如图1所示，退火炉内带钢在缓冷过程中采用上下风箱吹扫进行冷却，采用此方法进行冷却，对产品板形的控制以及退火炉炉压的控制都具有一定的负面影响:
[0004]I)冷却风箱布置在带钢的上下表面，采用吹扫冷却的方法，不利于带钢在冷却时的均匀性，同样也不利于改善板形。
[0005]2)采用对带钢表面直接吹扫的冷却方法，不利于退火炉炉压的相对稳定，如果对冷却风量进行动态调节的话，炉内的各段之间的气氛容易串动，无法达到退火炉内各段气氛的稳定控制。
[0006]3)采用风箱冷却，必须对每个风箱进行相关设备的配置，每个风箱都必须配置一个循环风机，再配置一个热交换器，从而增加了设备构造的投入，并且对今后的维护和检修也非常不利。
[0007]公开(公告)号为“CN102016410A”、发明名称为“辐射冷却的表面涂料”专利公开了一种技术方案，通过向含有日光反射颜料的组合物中添加微球而提供一种表面涂料，该表面涂料具有低的太阳吸收，且在红外区以对应于大气窗口的波长优先发射。然而，该辐射冷却主要用于对涂料的干燥，与热处理退火工艺没有关联性。
[0008]发明名称为“辐射冷却器及其装配方法”专利公开了一种装配辐射冷却器57，包括，提供容器壳100，该容器壳100包括限定于其中的大致轴向地延伸通过容器壳的气流通道；将多个冷却管124和多个下降管150联接在一起以形成管笼120，其中多个冷却管中的至少一个周向地定位在一对周向相邻并隔开的下降管之间；以及在容器壳内将管笼定向成使得管笼与流通道流连通。所述方法包括:提供容器壳，所述容器壳包括限定于所述容器壳中的大致轴向地延伸通过所述容器壳的气流通道；将多个冷却管和多个下降管联接在一起以形成管笼，其中，所述多个冷却管中的至少一个周向地定位在一对周向相邻并隔开的下降管之间；以及在所述容器壳内将所述管笼定向成使得所述管笼与所述流通道流连通。
[0009]然而，该专利技术方案阐述的是一种辐射冷却器的组装方法，且该辐射冷却器与本课题辐射冷却器的构造及通途没有相关性。
[0010]公开(公告)号为“CN1560522”、发明名称为“置换通风辐射器”专利公开了一种置换通风辐射器，属于暖通空调制冷领域。本发明包括辐射器、置换通风器两部分，辐射器设置在置换通风器室内一侧的板壁上，以置换通风器的板壁作为它的底板，辐射器和置换通风器背靠背地设置在一起。兼有置换通风和辐射冷却加热技术的特点，不仅能够以置换通风方式向房间输送新风，去除室内的湿负荷，满足人员的新鲜空气需要；还能通过辐射器对房间进行冷却或加热，承担室内的显冷或显热负荷，提高了室内的热舒适水平和空气品质，节省了空调能耗与建筑空间。而且本发明装置直接使用通常设计温度TC的冷冻水，装置本身的构造能够保证辐射器表面不再结露。
[0011]然而，该专利主要用于厂房除湿、预防结露，其构造和使用方法与本课题没有关联。
【发明内容】
[0012]为此，本领域需要一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置及控制方法，以提高连续退火机组缓冷段工艺的稳定性，避免直接吹扫冷却时所产生的弊端，同时，能够稳定改善板形和稳定炉压，为机组连续生产和产品质量的稳定控制起到了保障的作用。
[0013]为克服上述问题，本发明目的在于，提供一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置及控制方法，根据所述一种退火炉辐射冷却系统及控制方法，取向硅钢连续退火机组在生产过程中，采用“退火炉辐射冷却系统及控制方法”可以避免退火炉内的缓冷段直接吹扫带钢的冷却方法所带来的不良后果，通过辐射管的合理布置，能够对带钢的上下表面进行均匀缓慢的冷却；同时，采用炉膛内的温度反馈，使辐射管内冷却空气流量与温度控制联锁实现闭环控制，此控制方法稳定了退火炉内的炉膛温度和对带钢的冷却速率，保障了缓慢冷却的效果。
[0014]根据本发明，对缓冷段的生产工艺可以按原定的目标温度进行设定，根据炉膛内的实际温度，辐射冷却管内的气体流量随着炉膛温度的需求而自动调节，其控制方法比较简单，可操作性强，日常便于维护。
[0015]本发明的退火炉辐射冷却系统缓冷段装置的技术方案如下技术方案如下:
[0016]一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，
[0017]一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，
[0018]所述缓冷段装置设置为4-8个区段，每个区段分别设置一个空气流量控制阀3及温度检测仪，当温度检测仪检测到炉内温度时，信息通过反馈控制器11来调节空气流量调节阀；
[0019]每个区段均在带钢的上下方交叉布置辐射套管2，通过辐射套管中的冷空气辐射来对带钢进行降温冷却，
[0020]连接各区段的流量调节阀3经空气管道4连接至抽风机5后由排气烟囱6排出。
[0021]其中，炉子(I):本方案中仅代表退火炉的缓冷段。
[0022]烟囱(6):是抽风机将辐射过的废气通过空气管道(4)向厂房外进行排放，避免影响厂区内的环境温度。
[0023]抽风机(5):是辐射冷却过程中空气流动的驱动原件，采用抽风的方式进行循环，可以使热空气在管道(4)中集中排放。
[0024]流量调节阀(3):用于控制各区段内冷空气通过所有辐射套管的流量，最终目的是控制炉膛内的温度，确保对带钢的冷却温度和冷却速率。
[0025]温度检测仪(7、8、9、10):是检测炉内各区段的实际炉膛温度。
[0026]反馈控制器(11):将检测到的炉内温度与设定值进行比较，通过程序联锁控制对流量调节阀发出调整的指令。
[0027]根据本发明所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，
[0028]连接各区段的流量调节阀3经空气管道4连接至抽风机5后由排气烟囱6排出。
[0029]根据本发明所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，所述辐射套管2是一种上下交叉布置、采用抽风机进行辐射置换的组合套管。如下图3所示。
[0030]所述辐射套管2是将冷却辐射管均匀合理的布置在退火炉内，并且是上下交叉布置；采用抽风机进行辐射置换，而每个区段空气管道的抽风量均有电池阀自动控制，其空气流量与炉膛温度均有关联控制。
[0031]根据本发明所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，所有的辐射套管均与空气管道连接，所述辐射套管2中设置有冷风入口(101)，在内套管的顶端设置一个出风口 103。
[0032]根据本发明所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，所述缓冷段装置I设置四个区段。
[0033]根据本发明所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，所述上下冷却辐射套管与带钢的间距控制在50MM—150MM。
[0034]一种退火炉辐射冷却系统缓冷段控制方法，其特征在于，
[0035]设置退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，所述缓冷段装置I设置为4-8个区段，每个区段设置一个空气流量控制阀3，缓冷段的每个炉区分别设置温度检测仪，当温度检测仪检测到炉内温度时，将信息通过反馈控制器11来调节空气流量调节阀；每个区段均在带钢的上下方交叉布置了辐射套管2，通过辐射套管中的冷空气辐射来对带钢进行降温冷却。
[0036]根据本发明所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段控制方法，其特征在于，
[0037]所述辐射套管2是一种上下交叉布置、采用抽风机进行辐射置换的组合套管，
[0038]每个区段空气管道的抽风量均由电池阀自动控制，对空气流量与炉膛温度进行关联控制。
[0039]根据本发明所述所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段控制方法，其特征在于，所有的辐射套管均与空气管道连接，所述辐射套管2中设置有冷风入口(101)，在内套管的顶端设置一个出风口 103。
[0040]根据本发明所述所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段控制方法，其特征在于，所述缓冷段装置I设置四个区段。
[0041]根据本发明所述所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段控制方法，其特征在于，所述上下冷却辐射套管与带钢的间距控制在50MM—150MM。
[0042]根据本发明所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，所述辐射套管2是一种上下交叉布置、采用抽风机进行辐射置换组合套管。
[0043]根据本发明，出风口 106与图示2中的空气管道4连接，并且所有的辐射套管均与空气管道连接，最终通过抽风机来实现气体的流动，并向厂外排放。
[0044]内套管102是进入冷空气的套管，在进入过程中的气体温度将会略有上升，在内套管的顶端设置一个出风口 103，能够使冷空气使炉内整个辐射管的温度降低，从而达到对带钢冷辐射的效果。
[0045]根据本发明所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，整个辐射冷却套管在宽度方向与退火炉一致，便于两端能够与炉壁进行固定。
[0046]本发明的退火炉辐射冷却系统缓冷段控制方法的技术方案如下:
[0047]一种退火炉辐射冷却系统缓冷段控制方法，其特征在于，
[0048]设置退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，所述缓冷段装置I设置为多个区段，每个区段设置一个空气流量控制阀3，缓冷段的每个炉区分别设置温度检测仪，当温度检测仪检测到炉内温度时，将信息通过反馈控制器11来调节空气流量调节阀；每个区段均在带钢的上下方交叉布置了辐射套管2，通过辐射套管中的冷空气辐射来对带钢进行降温冷却。
[0049]根据本发明，取向硅钢连续退火机组在生产过程中，采用“退火炉辐射冷却系统及控制方法”可以避免退火炉内的缓冷段直接吹扫带钢的冷却方法所带来的不良后果，通过辐射管的合理布置，能够对带钢的上下表面进行均匀缓慢的冷却；同时，采用炉膛内的温度反馈，使辐射管内冷却空气流量与温度控制联锁实现闭环控制，此控制方法稳定了退火炉内的炉膛温度和对带钢的冷却速率，保障了缓慢冷却的效果。
[0050]根据本发明，对缓冷段的生产工艺可以按原定的目标温度进行设定，根据炉膛内的实际温度，辐射冷却管内的气体流量随着炉膛温度的需求而自动调节，其控制方法比较简单，可操作性强，日常便于维护。
[0051]如图2所示，本系统方案主要有以下部件组成，将缓冷段I设置为四个区段，本方案以四个区段为例根据工艺要求，可以增加缓冷段的区段数量，每个区段设置一个空气流量控制阀3，缓冷段的每个炉区分别设置好温度检测仪7、8、9、10，当温度检测仪检测到炉内温度时，将信息通过反馈控制器11来调节空气流量调节阀；每个区段均在带钢的上下交叉布置了辐射套管2，通过辐射套管中的冷空气辐射来对带钢进行降温冷却。该系统中相关部件的主要功能如下:
[0052]烟囱(6):是抽风机将辐射过的废气通过空气管道(4)向厂房外进行排放，避免影响厂区内的环境温度。
[0053]抽风机(5):是辐射冷却过程中空气流动的驱动原件，采用抽风的方式进行循环，可以使热空气在管道(4)中集中排放。
[0054]流量调节阀(3):用于控制各区段内冷空气通过所有辐射套管的流量，最终目的是控制炉膛内的温度，确保对带钢的冷却温度和冷却速率。
[0055]温度检测仪(7、8、9、10):是检测炉内各区段的实际炉膛温度。
[0056]反馈控制器(11):将检测到的炉内温度与设定值进行比较，通过程序联锁控制对流量调节阀发出调整的指令。
[0057]炉子(I):本方案中仅代表退火炉的缓冷段。
[0058]辐射套管(2):是一种组合套管，如下图3所示:
[0059]冷风入口(101)是冷空气的吸入口。
[0060]出风口(106)与图示2中的空气管道(4)连接，并且所有的辐射套管均与空气管道连接，最终通过抽风机来实现气体的流动，并向厂外排放。
[0061]内套管(102)是进入冷空气的套管，在进入过程中的气体温度将会略有上升，在内套管的顶端设置一个出风口( 103)，能够使冷空气使炉内整个辐射管的温度降低，从而达到对带钢冷辐射的效果。
[0062]整个辐射冷却套管在宽度方向与退火炉一致，便于两端能够与炉壁进行固定。
【专利附图】
【附图说明】
[0063]图1为某钢企取向硅钢一期热拉伸退火机组的缓冷段所采用的风箱吹扫冷却方法。
[0064]图2为本发明的退火炉缓冷段示意图。
[0065]图3为本发明的辐射套管示意图。
[0066]图4为本发明的冷却辐射管在炉内布局示意图。
[0067]图中，I为(退火炉的)缓冷段，2为辐射套管，3为空气流量控制阀，4为空气管道，5为抽风机，6为排气烟囱，7 — 10为温度检测仪，11为反馈控制器，通过辐射套管中的冷空气辐射来对带钢进行降温冷却。101为冷风入口，102为内套管，内套管103为出风口，104为外套管，105为支撑架，106为出风口，107为炉墙。202为带钢，203为上辐射管，204为下辐射管。301为上风箱，302为上气流，303为下风箱，304为下气流。
【具体实施方式】
[0068]以下，举实施例，具体说明本发明。
[0069]实施例1
[0070]本发明的实施控制方法为:
[0071]整个缓冷段可分为4-8个区段，每个区段(或两个区段)可以配置一个抽风机，可以根据实际需要，配置不同功率的风机。
[0072]根据冷却需求，在每个区段内配置一定数量的辐射冷却套管，并且将辐射冷却管交叉布置在带钢的上下表面。
[0073]上下冷却辐射套管与带钢的间距控制在50MM—15(MM。
[0074]在每个区段设置温度检测仪，在空气排放管道上设置流量调节阀，通过信息反馈控制器来调节辐射管的空气流量，从而实现调节炉内温度的目的。
[0075]炉内辐射管布置如图4所示。
[0076]如图所示，根据带钢在炉内通道线的实际位置，在退火炉两侧的炉壁上分别安装辐射套管，并且使套管上下间隔分布，有利于冷却过程中的均匀性和稳定性。
[0077]根据本发明，结合了取向硅钢一期绝缘涂层退火机组在退火过程存在的板形改善不良而提出，通过在取向硅钢二期2#FCL机组实施本冷却方法以后，全面稳定了缓冷段的冷却速率，同时也稳定了退火炉内各段的气氛含量。避免了风箱试直接吹扫冷却是所造成的冷却不均匀、炉压不稳定、板型改善不良等后果，为绝缘涂层退火机组的连续生产和工艺的稳定控制奠定了基础。
[0078]本发明中所涉及的空气流量电磁控制阀均通过程序进行自动控制，并与缓冷段各区段内你的实际温度建立了相关的联锁，当炉内温度需要变换或调整的时候，相应的电磁控制阀将随之发生状态的改变，通过空气流量的变化来确保炉膛内的温度，同样也确保了带钢冷却速率的要求。
[0079]本发明中所涉及的辐射冷却套管其规格和大小不受限制，但是，在安装时必须牢固在两侧的炉壁上；同时，必须确保所有辐射管的流量是一致的，这样的话，便于控制每个区段的温度。
[0080]本发明中所涉及的排放风机可采用常规的定频电机，如果采用变频电机，则无法均衡控制废气总管的流量，对炉内的温度控制将会更加复杂化。
[0081]本发明在某钢铁企业股份硅钢部二期2#FCL机组成功运用，实现不同生产速度、不同产品规格的缓冷段冷却生产工艺，避免了由于冷却速率不良而造成的许多不良后果。并且具有设备构造简单、操作维护方便的特点，在大力推进低碳减排的今天，其可行性和推广价值空间非常大。
【权利要求】
1.一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于， 所述缓冷段装置设置为4--8个区段，每个区段分别设置一个空气流量控制阀(3)及温度检测仪，当温度检测仪检测到炉内温度时，信息通过反馈控制器(11)来调节空气流量调节阀； 每个区段均在带钢的上下方交叉布置辐射套管(2)，通过辐射套管中的冷空气辐射来对带钢进行降温冷却， 连接各区段的流量调节阀(3)经空气管道(4)连接至抽风机(5)后由排气烟? (6)排出。
2.如权利要求1所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，所述辐射套管(2)是一种上下交叉布置、采用抽风机进行辐射置换的组合套管， 每个区段空气管道的抽风量均由电池阀自动控制，对空气流量与炉膛温度进行关联控制。
3.如权利要求1所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，所有的辐射套管均与空气管道连接，所述辐射套管(2)中设置有冷风入口(101)，在内套管的顶端设置一个出风口(103)。
4.如权利要求1所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，所述缓冷段装置(I)设置四个区段。
5.如权利要求1所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，其特征在于，所述上下冷却辐射套管与带钢的间距控制在50MM—150MM。
6.一种退火炉辐射冷却系统缓冷段控制方法，其特征在于，设置退火炉辐射冷却系统缓冷段装置，所述缓冷段装置(I)设置为4-8个区段，每个区段设置一个空气流量控制阀(3)，缓冷段的每个炉区分别设置温度检测仪，当温度检测仪检测到炉内温度时，将信息通过反馈控制器(11)来调节空气流量调节阀；每个区段均在带钢的上下方交叉布置了辐射套管(2)，通过辐射套管中的冷空气辐射来对带钢进行降温冷却。
7.如权利要求6所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段控制方法，其特征在于， 所述辐射套管(2)是一种上下交叉布置、采用抽风机进行辐射置换的组合套管，每个区段空气管道的抽风量均由电池阀自动控制，对空气流量与炉膛温度进行关联控制。
8.如权利要求6所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段控制方法，其特征在于，所有的辐射套管均与空气管道连接，所述辐射套管(2)中设置有冷风入口(101)，在内套管的顶端设置一个出风口(103)。
9.如权利要求6所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段控制方法，其特征在于，所述缓冷段装置(I)设置四个区段。
10.如权利要求6所述一种退火炉辐射冷却系统缓冷段控制方法，其特征在于，所述上下冷却辐射套管与带钢的间距控制在50MM—150MM。
【文档编号】C21D1/26GK104250678SQ201310257345
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月25日 优先权日:2013年6月25日
【发明者】卢纪平, 余伟, 郭万青, 章培莉 申请人:宝山钢铁股份有限公司