[發明專利]一種帶鋼表面火焰清洗方法及裝置

有效

• 申請號: 201310153430.2
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103225016A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 劉華飛;李俊;馬新建;劉益民
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21D9/56
• 分類號: C21D9/56
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及金屬表面清洗技術，具體涉及一種帶鋼表面火焰清洗方法及裝置。

背景技術

軋制后帶鋼表面通常粘附著許多軋制油、機油、鐵末等污物。為保證帶鋼表面質量，在帶鋼進入熱處理爐前或涂鍍前需要將表面清洗干凈。帶鋼的表面清潔程度會顯著影響帶鋼成品的表面質量，例如表面未完全揮發的油脂，退火后會殘留形成碳化物，不但影響外觀，而且使鋅層附著力差；固體顆粒殘留物則會造成表面壓痕及表面劃傷。

目前，常規的帶鋼清洗方法通常是化學清洗、電解清洗和物理清洗的組合。常規帶鋼表面清洗工藝是：帶鋼首先經過堿液噴洗+堿液刷洗的化學清洗段、再經電解清洗、而后進入熱水刷洗和熱水清洗，最后經干燥后完成清洗過程，進入熱處理爐進行退火處理。實際應用中，根據帶鋼表面情況，也有僅采用電解清洗+熱水刷洗+熱水漂洗+干燥的組合。其中化學清洗主要利用皂化作用和乳化作用來去除表面殘油；電解清洗主要依靠電化學作用，在電流作用下作為電極的帶鋼析出大量氣體，促使油污離開帶鋼表面；物理清洗主要依靠外力除去帶鋼表面的油污。

上述清洗方法存在如下缺點：

1)需要復雜的清洗段，工藝設備復雜，對于機組速度高的生產線，清洗段較長；

2)需要消耗大量的堿液、水等，排放大量的廢水，容易造成環境污染。

3)能耗高；

4)清洗完畢帶鋼為常溫，需要在后面工序進一步加熱。

帶鋼表面的油脂也可在高溫條件下進行清洗，高溫條件下進行表面清洗存在以下兩種機制：

a.乳化分解：油脂溫度升高，超過乳化油特征分解溫度后，乳化油分解并蒸發；

b.氧化分解：油脂經高溫氧化后，形成氣態產物。

以上兩種機制都會使帶鋼表面形成氣態分解物，因此總體的清理效果還取決于分解物的排除效果，分解物排除越干凈，帶鋼表面分解物濃度越低，越利于乳化或氧化分解的進行。通常情況下，氧化分解是通過燃燒反應完成的，因此乳化分解的速度遠低于氧化分解的速度。

常規的輻射管加熱爐中，由于爐內是還原性氣氛，氧化分解的機制不存在，主要依靠乳化分解作用。由于乳化分解速度很慢，而且帶鋼寬度方向溫度不能保證均勻，通常會出現退火完成后表面仍有油污殘留或清理不均勻。

常規的直火加熱爐中，火焰直接加熱帶鋼時，油脂的乳化分解和氧化分解兩種機制并存，可以利用火焰清洗帶鋼表面油脂，但直火清洗對燒嘴有特殊的要求。常規直火加熱的燒嘴布置為：燒嘴的火焰平行于帶鋼，燃燒沿帶寬方向發展，從火焰根部到端部，火焰溫度、煙氣成分存在非常大的差別。

這種燒嘴的主要缺點是：

1)帶鋼寬度方向溫度差別大，寬度方向清洗效果差別大。

2)煙氣沿帶鋼表面平行流動，傳熱與傳質系數低，油脂和鐵屑的清洗效果差。

3)難以適應帶鋼寬度尺寸變化的要求。

美國專利US4242154公開了一種生產鍍層鋼板的預熱和清洗系統。該系統生產線為水平布置，帶鋼先經過采用直接火焰預熱段，在預熱段中帶鋼被加熱，并且通過火焰直接清除帶鋼表面的殘留物；然后進入還原段，在還原段內氣氛為高濃度的氫氣，通過氫氣還原預熱段加熱后表面形成的氧化層。

這種系統基本可以實現帶鋼的加熱與表面清洗，但卻忽略了這樣的事實：

1)由于在預熱段未對氣氛進行限制，表面氧化生成氧化膜，與常規的退火線比較，需要專門增加還原段還原預熱段生成的氧化膜；

2)還原段內要采用高濃度的氫氣進行還原，還原段的安全性要求高，H2消耗大；

3)帶鋼表面先氧化后還原，通過這種方式還原得到疏松的海綿鐵，經過后續的鍍鋅工序，極易引起表面鍍層的脫落。

4)沒有提出對直火清洗燒嘴的型式和功能的具體要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種帶鋼表面火焰清洗方法及裝置，采用直接火焰完成帶鋼表面清洗和均勻加熱，通過控制火焰氣氛實現無氧化加熱，并利用高溫沖擊火焰的燃燒與沖擊作用，清洗帶鋼表面的殘油與殘鐵。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：