一种戊烷介质超快速无氧化冷却方法及装备技术

本发明专利技术涉及一种戊烷介质超快速无氧化冷却方法及抓装备，本发明专利技术的方法包括：将连续退火炉加热段出来的高温带钢，以一定速率连续通过与外界气氛隔绝的相变冷却段，相变冷却段内布置喷嘴，通过喷嘴将低温高压液态戊烷均匀喷射到高温带钢表面，在此过程中戊烷发生相变，并与带钢发生热交换后戊烷汽化吸热且温度升高，使带钢温度降低，冷却带钢，戊烷汽化吸热后成为气态充满冷却段炉膛空间，并由风机从冷却段炉膛抽出。本专利通过中性介质戊烷(C5H12)在带钢表面以汽化吸热方式冷却经高温退火的带钢，满足超高强钢对超快冷却速率的工艺需求，且可以保证带钢在冷却过程中不会被氧化，降低了投资及生产成本，减少了污染物排放。减少了污染物排放。减少了污染物排放。

【技术实现步骤摘要】
一种戊烷介质超快速无氧化冷却方法及装备


[0001]本专利技术属于连续退火炉冷却
，具体涉及一种戊烷介质超快速无氧化冷却方法及装备。

技术介绍

[0002]目前国内外连续退火炉冷却方式的先进典型技术主要包括：气体喷射冷却(GJC)、冷水淬火(WQ)、辊式冷却(RC)、高速气体喷射冷却(HGJC)、气
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水加速冷却(AcC)、热水冷却(HOWAC)、水淬与辊冷(WQ+RC)、气体喷射和辊冷(GJC+RC)复合冷却。
[0003]这些冷却技术均有各自的优势，但也有各自的不足之处，尤其是生产高强度（如TRIP、DP）钢时，气体介质冷却技术的冷却速率很难达到超高强产品（1000MPa以上）的工艺要求，只得通过水淬实现高冷却速率，但水又不可避免地使带钢表面氧化，导致必须增加清除氧化层的设备（酸洗+再加热装置），不仅增加直接投资，而且提高了生产成本以及废酸、CO2等污染物排放。另外，因水淬冷却速率及均匀性难以控制，使得带钢板型恶化、产品质量难以保证。
[0004]因此，为避免带钢表面氧化，且保证板型质量，在产品强度要求不高的情况下，目前带钢连续退火快速冷却技术主要采用：高氢扩散高速气体喷射冷却技术（以下简称扩冷）和FLASHCOOLING 高氢闪冷技术（以下简称闪冷）。
[0005]扩冷采用20%H2+80%N2气氛，通过对喷射系统结构、喷射能力、喷箱的移动结构、局部密封等进行改进，同时增加必要的安全防护系统来提高冷却能力，对于0.7mm厚的带钢，可获得115℃/s的冷却速率。闪冷采用75%H2+25%N2气氛，在相同冷却速率的情况下可以降低喷射速度、减小冷却风机的功率等方面的好处，对于0.8mm厚的带钢可以获得高达160℃/s的冷却速率。
[0006]上述两种冷却方法，在保证带钢表面质量的前提下，冷却速率基本满足了需求，为冷轧带钢的连续退火做出了贡献，然而，随着对高端冷轧钢板、特别是超高强钢板需求进一步提高，上述冷却技术存在的不足已逐渐显现出来，主要体现在：（1）生产抗拉强度1500MPa的高强钢时，需要钢板冷却速率达到500~2000℃/s，而扩冷和闪冷的最高冷却速率均达不到要求。进一步提高冷却速率的方法主要是提高气流喷射到带钢表面的速度，但保护气体喷射到高温带钢表面的速度超过120m/s时，带钢由于产生振动致使板形恶化。并且，此时循环风机的功率大幅度增加，噪声增加。因此，气体介质冷却技术在生产超高强钢时遇到了瓶颈。
[0007]（2）为了生产超高强钢，部分生产机组采用水淬+酸洗+感应再加热的工艺技术，但此工艺生产出的超高强钢板，成才率低、缺陷较多，而且机组复杂生产操作难度大，投资高、生产成本高、污染物排放高。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种戊烷介质超快速无氧化冷却
方法及装备，本专利技术满足超高强钢对超快冷却速率的工艺需求，且该冷却装置可以保证带钢在冷却过程中不会被氧化，避免了水淬或气雾冷却对带钢的氧化问题，从而节省了其后的酸洗、再加热等去除氧化层的设备，降低了投资及生产成本，减少了污染物排放。
[0009]本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术公开了一种戊烷介质超快速无氧化冷却方法，将连续退火炉加热段出来的高温带钢连续通过相变冷却段，相变冷却段内布置喷嘴，通过喷嘴将液态戊烷均匀喷射到高温带钢表面，在此过程中戊烷发生相变，并与带钢发生热交换后戊烷汽化吸热且温度升高，使带钢温度降低，冷却带钢，戊烷汽化吸热后成为气态充满冷却段炉膛空间，并由风机从冷却段炉膛抽出。
[0010]进一步地，由风机抽出的戊烷气体经冷凝、压缩处理后重新发生相变变成液态戊烷，再重新通入到冷却段喷嘴，通过喷嘴将液态戊烷均匀喷射到高温带钢表面，如此循环，实现对带钢的连续超快冷却。
[0011]进一步地，由风机抽出的戊烷气体经戊烷冷凝器后重新变成液态，再进入缓冲罐重新稳压，缓冲罐内的液态戊烷经管道进入戊烷加压装置后，再次经液态戊烷输入管道进入喷射装置，最后经安装在喷射装置上的喷嘴喷射到带钢表面。
[0012]进一步地，所述缓冲罐的上端设有气体出口，所述缓冲罐的气体出口与放散管连通，将不凝结的气体经放散管排出；所述所述放散管上设有第一阀门；连通缓冲罐与戊烷加压装置之间的管道上设有第二阀门。
[0013]进一步地，所述放散管的一端与缓冲罐的气体出口连通，所述放散管的另一端与冷却段密闭炉膛设有的气体进口连通。
[0014]进一步地，带钢经第一密封辊后进入冷却段密闭炉膛进行冷却，冷却完成后经第二密封辊进入下道工艺环节。
[0015]本专利技术公开了一种戊烷介质超快速无氧化冷却装备，包括密闭炉膛，所述密闭炉膛内设有喷射装置，所述喷射装置设有用于将液态戊烷均匀喷射到高温带钢表面的喷嘴，通过液态戊烷在带钢表面汽化吸热来冷却通过的带钢，所述喷射装置的液态戊烷入口与液态戊烷输入管道连通，所述密闭炉膛设有气态戊烷出口，所述密闭炉膛的气态戊烷出口与气态戊烷抽出管道连通。
[0016]进一步地，本专利技术的戊烷介质超快速无氧化冷却装备还包括风机、戊烷冷凝器、缓冲罐、戊烷加压装置，所述风机的进气口与气态戊烷抽出管道连通，风机的出气口与戊烷冷凝器的进口连通，通过戊烷冷凝器将气态戊烷重新变成液态戊烷，所述戊烷冷凝器的液态戊烷出口与缓冲罐的进口连通，所述缓冲罐的出口通过管道与戊烷加压装置的进口连通，所述戊烷加压装置的出口与液态戊烷输入管道一端连通，液态戊烷输入管道的另一端与喷射装置的戊烷入口连通。
[0017]若干喷嘴朝向带钢表面；带钢的两侧均设置有若干喷嘴。
[0018]进一步地，所述缓冲罐的上端设有气体出口，所述缓冲罐的气体出口与放散管连通，用于将不凝结的气体经放散管排出；所述放散管上设有第一阀门；连通缓冲罐与戊烷加压装置之间的管道上设有第二阀门；所述放散管的另一端与密闭炉膛设有的气体进口连通。
[0019]进一步地，所述密闭炉膛的带钢入口端与带钢出口端分别设有用于支撑并输送带钢的密封辊，通过密封辊实现密闭炉膛与外部空气的相对隔绝同时保证带钢的连续通过。
[0020]本专利技术至少具有如下有益效果：将连续退火炉加热段出来的高温带钢，以一定速率连续通过与外界气氛隔绝的相变冷却段，冷却段内正对带钢两面布置喷嘴，将低温高压液态的戊烷通过喷嘴均匀喷射到高温带钢表面，在此过程中戊烷发生相变，压力降低并与带钢发生热交换后戊烷气汽化且温度升高、带钢温度降低。本专利技术使用中性介质戊烷(C5H12)对带钢冷却，充分利用戊烷物理特性与工况条件的契合度，进而实现了相变冷却这种最高效的冷却工艺，（戊烷在环境温度约36℃就可以汽化，相变过程吸收大量的热能
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汽化潜热为343kJ/kg），满足超高强钢对超快冷却速率的工艺需求。对于1mm厚的带钢就可获得600℃/s的高冷却速率和2000
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2200W/(m2
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℃)传热系数。
[0021]本专利技术通过中性介质戊烷(C5H12)在带钢表面以汽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种戊烷介质超快速无氧化冷却方法，其特征在于：将连续退火炉加热段出来的高温带钢连续通过相变冷却段，相变冷却段内布置喷嘴，通过喷嘴将液态戊烷均匀喷射到高温带钢表面，在此过程中戊烷发生相变，并与带钢发生热交换后戊烷汽化吸热且温度升高，使带钢温度降低，冷却带钢，戊烷汽化吸热后成为气态充满冷却段炉膛空间，并由风机从冷却段炉膛抽出。2.如权利要求1所述的戊烷介质超快速无氧化冷却方法，其特征在于：由风机抽出的戊烷气体经冷凝、压缩处理后重新发生相变变成液态戊烷，再重新通入到冷却段喷嘴，通过喷嘴将液态戊烷均匀喷射到高温带钢表面，如此循环，实现对带钢的连续超快冷却。3.如权利要求2所述的戊烷介质超快速无氧化冷却方法，其特征在于：由风机抽出的戊烷气体经戊烷冷凝器后重新变成液态，再进入缓冲罐重新稳压，缓冲罐内的液态戊烷经管道进入戊烷加压装置后，再次经液态戊烷输入管道进入喷射装置，最后经安装在喷射装置上的喷嘴喷射到带钢表面。4.如权利要求3所述的戊烷介质超快速无氧化冷却方法，其特征在于：所述缓冲罐的上端设有气体出口，所述缓冲罐的气体出口与放散管连通，将不凝结的气体经放散管排出；所述所述放散管上设有第一阀门；连通缓冲罐与戊烷加压装置之间的管道上设有第二阀门。5.如权利要求4所述的戊烷介质超快速无氧化冷却方法，其特征在于：所述放散管的一端与缓冲罐的气体出口连通，所述放散管的另一端与冷却段密闭炉膛设有的气体进口连通。6.如权利要求1所述的戊烷介质超快速无氧化冷却方法，其特征在于：带钢经第一密封辊后进入冷却段密闭炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：石祥，武斌，路万林，刘攀，胡斯尧，徐永斌，张增磊，叶理德，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：