一种节约罩式退火炉氢气用量的方法.pdf

本发明冷轧热处理工艺领域，具体地来讲为一种节约罩式退火炉氢气用量的方法。在退火工艺的加热保温阶段内分为三个时间段，按照时间先后顺序分别为第1段、第2段以及第3段进行氢气吹扫段位，在冷却阶段内作为冷却段氢气吹扫段位，第1段氢气吹扫流量为27-29m3/h，吹扫用时为4.5-6小时；第2段氢气吹扫流量为8-10m3/h，吹扫用时为10-12小时；第3段氢气吹扫流量为4-6m3/h，吹扫用时4-6小时；冷却段氢气吹扫段位，氢气吹扫流量为2-2.5m3/h，吹扫用时18-21小时。本发明利用最小氢气吹扫流量完成钢卷退火，达到氢气用量与质量、安全的最佳平衡点。在满足产品质量和设备稳定运行的前提下，降低氢气吹扫流量。

权利要求书
1.  一种节约罩式退火炉氢气用量的方法，其特征在于，在退火工艺的加热保温阶段内分为三个时间段，按照时间先后顺序分别为第1段、第2段以及第3段进行氢气吹扫段位，在冷却阶段内作为冷却段氢气吹扫段位，第1段氢气吹扫流量为27-29m3/h，吹扫用时为4.5-6小时；第2段氢气吹扫流量为8-10m3/h，吹扫用时为10-12小时；第3段氢气吹扫流量为4-6m3/h，吹扫用时4-6小时；冷却段氢气吹扫段位，氢气吹扫流量为2-2.5m3/h，吹扫用时18-21小时。

2.  按照权利要求1所述的节约罩式退火炉氢气用量的方法，其特征在于，
第1段氢气吹扫流量为28m3/h，吹扫用时为5小时；第2段氢气吹扫流量为9m3/h，吹扫用时为11小时；第3段氢气吹扫流量为5m3/h，吹扫用时5小时；冷却段氢气吹扫段位，氢气吹扫流量为2m3/h，吹扫用时20小时。

3.  按照权利要求1所述的节约罩式退火炉氢气用量的方法，其特征在于，所述第1段为轧制油挥发在450～540℃温度范围内。

说明书一种节约罩式退火炉氢气用量的方法
技术领域
本发明冷轧热处理工艺领域，具体地来讲为一种节约罩式退火炉氢气用量的方法。
背景技术
现有的冷轧热处理机组，多采用德国洛伊公司引进HUGF220-520HPH型全氢罩式退火炉。在加热、保温和冷却过程中退火炉利用氢气吹扫带钢表面残留物，并提高热量传递，对冷轧后的钢卷进行再结晶光亮退火。由于氢气单价不断升高，且受退火设备多年的连续运行设备故障率不断增加，备品备件严重短缺的影响，吨钢氢气消耗越来越大，造成机组工序成本持续上升。为提高冷轧产品的市场竞争力，决定通过调整氢气吹扫制度的方法，降低退火工序吨钢氢气消耗。
氢气伴随着退火工艺温控过程的始终，在加热、保温和冷却时分别设定了不同的氢气吹扫段位和相应的氢气吹扫流量，以满足用户要求的产品表面光洁度。DC01产品(占退火产量91.6％)的退火工艺及氢气吹扫段位情况，见图1所示。为退火工艺及氢气吹扫段位示意图，由图1可见，氢气吹扫段位分为四段，其中退火工艺的加热和保温过程对应氢气吹扫1段到3段，冷却过程对应氢气吹扫的冷却段。退火工艺的氢气吹扫制度一直沿用德国洛伊技术。
由于一些工厂轧制后的钢卷未经脱脂清洗处理，带钢表面残留物较多，光洁度差。原德国洛伊退火工艺制度获得的产品表面反射率，已无法满足用户对产品表面光洁度越来越高的要求，并且氢气使用量过高，使退火工序成本严重超支。因此，需要开发更优的退火工艺制度，在提高产品表面反射率的同时降低工序成本，减少废氢排放。
现有技术的缺点主要表现在以下三点：
1)退火过程中氢气使用量大，表现在吹扫2段、3段、冷却段的氢气用量高，是退火工序成本高的主要原因；
2)退火后带钢反射率低，无法达到用户要求的高品质表面质量产品；
3)由于氢气使用量大，造成高温废氢气排放入大气。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种降低退火工序成本、提高退火后带钢反射率、减少废氢排放的节约罩式退火炉氢气用量的方法。
本发明是这样实现的，一种节约罩式退火炉氢气用量的方法，在退火工艺的加热保温阶段内分为三个时间段，按照时间先后顺序分别为第1段、第2段以及第3段进行氢气吹扫段位，在冷却阶段内作为冷却段氢气吹扫段位，第1段氢气吹扫流量为27-29m3/h，吹扫用时为4.5-6小时；第2段氢气吹扫流量为8-10m3/h，吹扫用时为10-12小时；第3段氢气吹扫流量为4-6m3/h，吹扫用时4-6小时；冷却段氢气吹扫段位，氢气吹扫流量为2-2.5m3/h，吹扫用时18-21小时。
进一步优选地，第1段氢气吹扫流量为28m3/h，吹扫用时为5小时；第2段氢气吹扫流量为9m3/h，吹扫用时为11小时；第3段氢气吹扫流量为5m3/h，吹扫用时5小时；冷却段氢气吹扫段位，氢气吹扫流量为2m3/h，吹扫用时20小时。
进一步地，所述第1段为轧制油挥发在450～540℃温度范围内。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明结合退火工艺理论特性、轧制油残留与挥发特点及退火设备状态，分配在不同的段位采用不同的氢气吹扫用量。跟踪不同氢气吹扫用量下的带钢表面反射率、机能合格率和设备故障率，对氢气吹扫量进行不断调整，利用最小氢气吹扫流量完成钢卷退火，达到氢气用量与质量、安全的最佳平衡点。在满足产品质量和设备稳定运行的前提下，降低氢气吹扫流量，形成新的退火工艺制度，取代原德国洛伊氢气吹扫工艺，装载入计算机后，在退火过程中自动执行新的氢气吹扫流量，解决退火过程中吨钢氢气消耗量大的问题。
附图说明
图1是退火工艺及氢气吹扫段位示意图；
图2是第3段不同氢流量的反射率对比；
图3是第2段不同氢流量的反射率对比；
图4是本发明实施例与现有技术中的单炉氢气用量对比。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明一种节约罩式退火炉氢气用量的方法，在退火工艺的加热保温阶段内分为三个时间段，按照时间先后顺序分别为第1段、第2段以及第3段进行氢气吹扫段位，在冷却阶段内作为冷却段氢气吹扫段位，第1段氢气吹扫流量为27-29m3/h，吹扫用时为4.5-6小时；第2段氢气吹扫流量为8-10m3/h，吹扫用时为10-12小时；第3段氢气吹扫流量为4-6m3/h，吹扫用时4-6小时；冷却段氢气吹扫段位，氢气吹扫流量为2-2.5m3/h，吹扫用时18-21小时。
优选的实施例中，第1段氢气吹扫流量为28m3/h，吹扫用时为5小时；第2段氢气吹扫流量为9m3/h，吹扫用时为11小时；第3段氢气吹扫流量为5m3/h，吹扫用时5小时；冷却段氢气吹扫段位，氢气吹扫流量为2m3/h，吹扫用时20小时。
上述的方法通过一个最佳的实施例进行试验的说明：
(1)首先，退火前带钢表面反射率控制
对于退火前带钢表面反射率，即冷轧后的反射率控制，保持目前的正常状态，执行现有的工艺参数指标即可，不做任何调整，这样才能判断氢气流量重建后产品表面反射率的改善情况。现有的各项轧制工艺参数指标的控制情况如下。
1)轧机No.1、No.2工作辊使用镀铬辊，镀铬层厚度0.010～0.012mm；
2)轧机No.4工作辊粗糙度2.8～3.5μm；
3)乳化液A系统浓度2～5％；
4)乳化液杂油含量≤15％；
5)轧机No.4出口吹扫压力≥0.6MPa。
(2)在保证氢气吹扫总量不变的前提下调整各段氢气流量，提高反射率
考虑到保证并逐步提高现有带钢表面反射率，首先对退火氢气吹扫总量不做调整，根据冷轧轧制油的挥发曲线，重新分配各段氢气吹扫流量，在轧制油挥发的最佳阶段450～540℃(1段)采用大流量氢气吹扫，各段氢气吹扫工艺见表1。
表1轧制油高效挥发的氢气吹扫工艺

采用表1的氢气吹扫工艺制度后，带钢反射率由78％提供到85％。
(3)重建氢气流量，减少氢气吹扫量和排放量
试验方案：考虑到退火过程的稳定性、安全性以及退火产品的表面质量，确定试验过程按氢气吹扫段位从后向前进行，即按先冷却段、然后第3段、最后第2段的顺序进行。
冷却段吹氢工艺规定：吹氢流量为3m3/h，时间为20h，冷却过程中炉内压力稳定。
试验过程：在36个炉台中选取6个炉台进行试验，每个炉台在冷却段吹氢时分别采用3m3/h和2m3/h，相同的冷段吹氢流量各进行5次退火试验，观测不同吹氢流量下退火炉内的压力波动情况。
试验结果：冷却段吹氢流量为2m3/h和3m3/h时，试验的60炉共计6270.2t产品中，不同氢流量同一炉台内压力平均值差为0～0.1mbar。冷却段氢流量减少1m3/h时，炉内压力无明显变化，达到设计要求的40mbar以上。
根据对第3段和冷却段吹氢的试验结果，推广新工艺在所有36个炉台上做进一步的验证。经过一个月的跟踪，退火后产品的各项质量指标均在要求的控制范围之内，并满足设备稳定运行的要求。
(4)第3段吹氢
试验过程：在36个炉台中随机选取5个炉台做为实验炉台，每个炉台15个退火周期内分别设定第3段吹氢流量为10m3/h、7m3/h和5m3/h，即同样的3段吹氢流量进行5次退火试验。出炉后跟踪带钢表面是否存在氧化色缺陷，并对钢卷的反射率进行采样分析，见图2。
由图2可见，退火试验的75炉共计7837.5吨产品，第3段吹氢流量分别为10m3/h、7m3/h、5m3/h时，对应的平均反射率为85.9％、85.7％、85.8％，差别为0.1～0.2％，钢卷表面清洁性无明显变化，反射率均达到规定的84％以上，无氧化色缺陷。因此，第3段氢流量减少到5m3/h对产品表面质量无影响。
(5)第2段吹氢制度
根据轧制油厂家提供的DC01产品的挥发曲线并结合退火工艺分析，第2段吹氢量对带钢表面残留物的挥发影响较小，
试验过程：在36个炉台中随机选取5炉进行实验，每个炉台15个退火周期内分别设定第2段吹氢流量为19m3/h、14m3/h和9m3/h，每个2段吹氢流量分别进行5次退火试验。出炉后跟踪带钢的机械性能是否有显著变化，并对带钢表面的反射率进行采样分析，见图3。
实验结果1：由图3可见，退火试验的75炉共计7796.8吨DC01产品，第2段的吹氢流量分别为19m3/h、14m3/h、9m3/h时，对应的平均反射率依次为85.74％、85.76％、85.54％，差别为0.2％，钢卷表面清洁性无明显变化，反射率均达到规定的84％以上。
实验结果2：第2段吹氢流量19m3/h、14m3/h和9m3/h所对应的一次机能合格率分别为96.1％、95.8％和96.5％，均达到规定的95％以上。因此，第2段吹氢流量减少到9m3/h时产品机械性能无变化。
根据对第2段吹氢制度调整的试验结果，推广在36个炉台上生产DC01产品做进一步的验证。经过半年的跟踪，退火后产品的各项质量指标均在要求的控制范围之内。
本发明方法节约氢气量：
氢气吹扫各段位节约氢气量：
1)每炉冷却段节约氢气量＝(3-2)m3/h×20h＝20m3；
2)每炉第3段节约氢气量＝(14-5)m3/h×5h＝45m3；
3)每炉第2段节约氢气量＝(19-9)m3/h×11h＝110m3；
4)每炉合计节约氢气量＝20m3+45m3+110m3＝175m3；
改进前后退火周期氢气使用量对比，见图4。
由图4可见，本发明氢气吹扫制度除第1段外，其余各段氢气流量均低于现有技术，氢气总流量降低了36.6％。
经过试验发现：
1)每个退火周期节约氢气用量175m3。
2)产品表面反射率由78％提高到85％。
3)400℃的废氢排放量(按80％计算)减少了140m3。
4)冷却段氢气吹扫量保证了炉内压力稳定。
5)4年时间内某大型钢铁公司可节约氢气创效益累计达2840万元。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。