摘要：为灵活调整产品结构，开发了既能生产镀锌钢板又能生产退火钢板的两用机组；具体介绍了一条年产20万t钢板连续热镀锌和连续退火两用机组的工艺方案、主要工艺设备及采用的新技术。

关键词：冷轧钢板；连续热浸镀锌；连续退火；设计开发

1前言

    近年来，国内冷轧钢板生产发展迅速，面对激烈的市场竞争，如何灵活地调整产品结构，成为企业生存和发展的关键。大部分冷轧钢板需经退火或热浸镀锌后，以冷轧退火板或镀锌板形式进入市场。因此，退火和热镀锌成为冷轧钢板的主要后续加工工序。然而，近年来冷轧退火板和热镀锌板的市场价格差时高时低。面对不可预测的市场，开发镀锌、退火两用机组被提上日程。北京钢研新冶工程设计有限公司于2003年底首先在国内开发设计出镀锌退火两用机组，并成功地将佛山广恒钢铁公司一条年产20万t连续热镀锌机组改成两用机组。2004年又承担了天津南辰钢铁公司一条年产20万t镀锌、退火两用机组设计工作。该生产线已于2005年3月份成功投产。

2生产线的主要技术参数

    生产线的主要技术参数见表1。

3工艺方案与机组流程

      常规钢板连续热镀锌和连续退火生产线在工艺过程、工艺设备方面有很多相同之处，如人、出口段设备和工艺段大部分设备相同；只是由于两者热处理制度不同，炉子有较大区别。图1为连续热镀锌和连续退火典型的热处理曲线。两者的主要区别在快冷后工艺：对于连续热镀锌，钢板在快冷段被冷至460～480℃后进入锌锅内进行热浸镀锌，带钢出锌锅温度为460℃左右，镀后带钢在大气中由风冷系统冷至200℃以下进入水淬槽，经水淬冷至40℃以下。为完成上述过程，镀锌生产线设有锌锅、镀层控制设备、镀后冷却塔和水淬等设备。退火工艺则不同，钢板在快冷段被冷至400～430℃后进入过时效段进行过时效处理，接着在最终冷却段冷至200℃以下然后密封进入水淬槽冷至40℃以下。过时效和最终冷却均在充满保护气氛的炉内完成。因此，退火生产线需设置过时效炉、最终冷却段和水淬槽等设备。要实现一条生产线既能热镀锌又能退火，镀锌和退火所需的工艺设备必须布置在同一机组上。图2为天津南辰年产20万t热镀锌和退火两用机组的工艺流程图。常规连续退火生产线退火炉的过时效段和最终冷却段与其前面的快冷炉是通过一个很短的水平段连成一体的。为了布置镀锌所需的工艺设备，本机组将退火炉的过时效和最终冷却段与其前面的快冷炉拉开，用来布置镀锌所需的锌锅、镀层控制系统和镀后冷却塔等设备，将过时效炉和最终冷却炉布置在镀锌冷却塔下面的空闲位置。然后再将过时效炉和快冷炉通过一段垂直炉、一段水平炉跨过锌锅上方连接起来，并在垂直段下方增设密封闸阀。退火时闸阀打开，钢板通过垂直炉进入过时效段和最终冷却段进行退火。镀锌时闸阀关闭，钢板不用通过过时效炉和最终冷却炉，钢板进锌锅和镀后冷却段，进行镀锌，从而成功实现了一条生产线既可进行钢板连续退火又可进行连续镀锌。

    按工艺流程，机组可分为入口段、工艺段(炉子段)、后处理段和出口段4个部分。

(1)入口段：主要包括开卷机、剪刀、焊机、清洗段和入口活套等设备，完成开卷、带头带尾剪切、焊接和带钢清洗等功能。

    (2)工艺段：包括还原退火炉、锌锅、镀层控制设备、冷却塔和水淬槽等设备，生产退火钢板时完成退火、过时效处理及冷却等工艺过程；生产镀锌板时完成钢板退火、镀锌及锌层控制和镀后冷却等功能。

    (3)后处理段：主要包括光整(平整)机和拉矫机，其主要功能是改善镀锌或退火后钢板的力学性能和板形。镀锌的钝化处理设备也布置在后处理段。

    (4)出口段：包括出口活套、检查台、涂油机、剪刀和卷取机等设备。主要完成成品的表面质量检查、涂防锈油、重卷和分卷等功能。

4主要工艺设备及功能

4．1开卷设备

    人口段设有2套开卷设备，一备一用。准备好的带头送到焊机前等待。当上一带卷运行结束后，入口段停车，人口剪将带尾不规则部分切除后带尾进入焊机，同时等候在焊机前的新卷带头也进人焊机，在焊机内完成带头带尾的焊接。

4．2焊机

    机组采用了武汉凯奇公司。FNY一200C型自动钢板窄搭接缝焊机。焊机内设有双剪刃，同时剪切带头、带尾，以确保二者搭接的准确性，搭接量为0～6mm，连续可调。焊轮后设一对碾压轮，以保证焊缝厚度不超过母材的10％，而强度高于母材。焊接过程中，还可在焊缝前冲孔，用于对机组焊缝的自动跟踪。

4．3清洗段

    洁净的钢板表面是保证获得良好附着力镀锌层和光亮退火板的关键，同时也可避免铁屑粘附在退火炉炉辊表面而结瘤。钢板清洗采用化学和机械清洗方式。由多级碱刷洗和碱液喷洗组成，以确保清洗效果，最后经过一级热水刷洗和一级热水漂洗和烘干。

4．4入、出口活套

    为保证工艺段和后处理段连续稳定地运行，在入口段、出口段各设置1个活套。入口活套为卧式，8个道次，储存钢带320m，可满足人口换卷停车2min；出口活套为立式，16个道次，有效储套量240m，可确保出口段换卷停车1．5min.

4．5立式还原退火炉

    还原退火炉是机组的核心设备。由加热炉、均热炉、快冷炉、过时效炉和最终冷却段组成。带钢从炉子入口密封室垂直进入加热炉，在加热段根据产品的级别被加热到要求的退火温度，并在均热炉保温一段时间后进人快冷炉冷却。生产镀锌产品时，带钢在快冷炉内冷至460～480℃后转至下面进入锌锅镀锌。若生产退火钢板则在快冷炉内冷至过时效温度400～430℃，然后转至上面进入过时效炉进行过时效处理。

4．6加热、均热炉

    加热炉和均热炉设在同一个大炉膛内。加热炉10个道次，全长150m，均热炉4个道次，全长60m。加热段和均热段均采用辐射管加热，燃料为液化天然气。加热段设置80根W型辐射管，均热段设12根W型辐射管。燃烧系统采用蓄热式辐射管燃烧器，结构如图3所示。该系统1根辐射管配置2个烧嘴，交替燃烧，助燃空气和热烟气交替流经A、B烧嘴的蓄热体，通过蓄热体交换热量，将助燃空气预热至接近辐射管管壁温度，烟气温度可降至200℃以下，从而实现烟气热量的极限回收。空气、烟气流动方向的变换和烧嘴燃料气的通断是通过专用阀门和控制系统实现的。蓄热式辐射管燃烧系统大大降低了炉子的能耗。以生产CQ级退火钢板为例，采用常规辐射管燃烧系统天然气平均消耗30～35Nm³／t，而采用蓄热式辐射管燃烧系统天然气消耗为20～25Nm³／t，节能30％以上。不仅如此，蓄热式辐射管燃烧系统还可使辐射管壁的温度更均匀，蓄热式辐射管表面温差只有30℃左右。当然，与常规烧嘴相比，蓄热式辐射管燃烧器系统复杂，维护工作量大。并且该系统仍处于开发初期阶段，在实际使用过程中也暴露了很多问题，有待进一步完善。