退火热镀锌带钢炉内气氛分析方法及工艺技术特点

随着工业的快速发展，冷轧热镀锌带钢以其耐腐蚀性强、机械性能好、表面质量优良、尺寸精度高，生产成本低。 广泛使用。 特别是近年来，热镀锌在技术和设备上取得了长足的进步。 生产成本和质量方面的优势使其需求量不断增加。 同时，对热镀锌的工艺水平也提出了更高的要求。 。

退火炉是冷轧连续热镀锌生产线中的重要设备。 炉内气氛直接影响产品的表面质量。 镀锌线工艺对炉内气氛的要求非常高。 例如，高端汽车板的生产一般要求残余氧含量低于10ppm，露点低于-40℃。 炉内气氛的质量是决定锌层附着力的重要因素。 本文重点介绍退火炉内气氛的分析方法，为镀锌产品的生产提供优良的炉内气氛保证。

1 主要工艺流程

连续热镀锌机组工艺包括镀前处理（脱脂、退火热处理）、热镀锌、精整和表面处理四个主要工序。 冷轧带钢经脱脂、清洗，去除表面残油、残铁等，然后进行再结晶退火，进入460℃左右的锌锅热镀（或再合金化处理），然后经过压平拉直，再进行钝化或耐指纹、油污等表面处理。 主要工艺流程为：

开卷→焊接→除油清洗→退火炉→（预热→加热→均热→冷却→均衡）→热镀锌→（合金化炉）→镀后冷却→精加工→矫直→表面处理（钝化/耐指纹）→修边→在线质检→涂油→卷取。 流程图如图1所示。

2、工艺技术特点

2.1 入口部分

开卷机：一般安装双开卷机，开卷机用于打开原钢卷，以缩短入口停机时间，保证全线连续生产。

焊接机：采用激光焊接机或全自动窄搭接焊接机将前后钢带连接起来，保持进入下一道工序的原材料的连续性。 适应高强度钢和低碳钢的生产要求，可自动设定焊接参数，具有焊缝质量自动监测系统，并配有冲孔和月牙切割装置。

入口活套：最大活套容积一般>450m，满足卷取、焊接时全线连续生产。

除油清洗：采用多级强化清洗工艺，包括喷碱、刷碱、电解清洗、热水刷洗、热水漂洗、热风干燥。 清洁力强、效果好，有效去除油污、铁屑，提高涂层的附着力。 重点。 在碱洗、电解循环系统中设置高效磁力过滤器和自动控制碱浓度，降低碱液中的杂质含量。

2.2 退火炉

预热段：从加热均热段的烟气中回收热量，通过吹入保护气氛可将带钢加热至130~160℃。 主要功能为：首先，当带钢加热到该温度范围时，带钢停止。 不会造成氧化和腐蚀。 其次，预热段可使加热炉节能10%左右。

加热段和均热段：加热段的主要作用是将带钢表面的氧化铁皮还原成适合热镀锌的活性海绵状纯铁层，并将带钢加热至完全再结晶退火； 均热工段的作用是将带钢在规定的退火温度下保温一段时间，以保证带钢完全再结晶退火。 有两种加热控制方式：空气/燃气比例调节和ON/OFF燃烧器脉冲式。 加热段和均热段“同处一室”，其连接处的部分道次可共用，有利于温度调节和控制，缩短炉长； 辐射管设计温度可达980℃，退火炉工作温度可达920℃。 ，可满足超深冲钢、超高强度钢的生产要求。

缓冷段：目的是将带钢冷却到AR3以下的温度，去除奥氏体化物，然后进入下一步冷却。 一般冷却速度不能高于30℃/s。

快速冷却工段：回程过程中最关键的工艺工段。 其冷却速度直接决定带钢的强度水平。 已经开发并使用了许多冷却方法。 其中，高速气体（H2）喷射冷却是高速气体喷射冷却技术的又一发展。 该冷却技术利用H2的高导热性来提高带钢的冷却速度。 H2的导热系数是空气的1.58倍。 H2-HGJC冷却中H2含量由HGJC的5%提高到50%，带钢冷却速度提高一倍，达到30~160℃/s。 由于这种冷却方式是干式冷却，因此具有干式冷却的所有优点，并且由于氢含量的增加，带钢表面更加干净。 它不仅保证了带钢的表面质量、板形和良好的操作稳定性，而且具有较高的冷却速度，可以在生产低碳钢的同时生产高强度钢。 一般带钢快速冷却后冷却至低至440~470℃，以满足460℃左右的热镀锌温度。 但生产DP高强钢时，要求快速冷却至300℃以下，然后通过均热段加热至镀锌温度。 。

平衡段：平衡段的设置主要着眼于三个方面：一是保证厚规格带钢退出快冷段后横向温度均匀； 第二，补充薄规格产品的加热，保证其进入锌锅的温度（或DP高强（钢的加热）；第三，生产热浸镀铝锌硅产品时，如果没有平衡段炉头内的锌灰会受到快冷段风机的扰动，被吸入炉内并落到钢板表面，造成漏锌，平衡段出口温度一般在460℃左右进入镀锌工段前保持锌液温度不变。

热张力辊：位于退火炉出口与镀锌段入口之间，用于调节带钢张力。

2.3 热镀锌

炉鼻：炉鼻是连接退火炉与镀锌区的通道。 由于锌液和锌渣的污染，带钢表面常出现缺陷，因此炉鼻面积的控制对带钢质量有重要影响。 炉鼻内的气氛控制尤为重要。 高露点会导致带材氧化。 低露点会导致锌液蒸发。 冷凝后会粘在炉鼻或滴在带钢表面，影响带钢质量。

锌锅：为了防止锌渣对镀层的影响，一般采用较大、较深的熔沟式感应加热陶瓷锌锅，带有温度控制和锌锅液位检测系统，自动将锌锭送入炉内。根据液位信号控制锌锅。 ，采用在线铝含量分析仪监测锌液成分变化。

锌层吹扫：用锌锅出口处的可控喷嘴，以一定角度向带钢吹入压缩空气（最好是高纯氮气），除去多余的锌液。

合金化炉：镀锌铁合金（GA）制品必须经过合金化处理，在原板表面形成一层锌铁合金，使其具有良好的延伸性。 镀锌钢板应通过涂层退火炉重新加热。 加热温度为550℃。

镀后冷却：包括后冷（使表面锌凝固，不粘附上辊）、终冷段（冷却至150℃以下）、水淬（冷却至40℃左右）和后冷却段。 -干燥和冷却。

2.4 精加工部分

中间活套：最大活套容积一般>45m，以保证精整机换辊时工艺段的连续稳定运行。

精整机：通过小压下率（<3%）改善镀层带材的机械性能和花纹，通过毛化辊改变带材表面状况，提高带材表面的均匀性。

张力矫直机：用于改善带钢读取后的板形。

表面处理：采用双头2辊或3辊辊涂机（可移动）对带钢表面涂镀铬钝化液或抗指纹液进行钝化处理，提高镀锌钢板的防腐性能。

出口活套：最大活套卷一般>450m，以保证出口段加速分卷时工艺段的连续稳定运行。

圆盘剪板机：精确控制成品镀锌带钢的宽度。

涂油机：对带钢的一侧或两侧进行高压静电涂油，提高成品钢卷的防锈能力。

卷取机：一般设置双卷取设备，以缩短出口停机时间，保证全线连续生产。

3 分析仪配置

镀锌线退火炉中的保护气体由氮气和氢气按一定比例混合而成。 起到还原钢带表面、防止氧化的作用。 气体的主要参数包括氢气比例、露点、残氧等。

3.1 氢和露点对带钢的影响

露点代表炉内的水蒸气含量，通常很低。 当炉内露点在-40℃左右时，含水量约为0.19mg/L。 带钢表面在炉内被氢气还原生成水，并发生以下化学反应：

上述化学反应是可逆反应。 当氢气分压大于水蒸气分压时，反应向右进行，为还原反应； 否则，反应向左进行，这是氧化反应。 通常，您希望化学反应向右进行，即进行还原反应。 但对于特殊钢种（如DP），为了消除表面局部氧化，希望氧化反应发生后再减少。

3.2 残余氧含量的影响

炉内残余氧的影响主要体现在三个方面：一是在低温区能富集，在条件合适时可能与氢气发生剧烈反应； 二是在带钢表面形成选择性氧化，影响润湿性。 形成漏镀或色差； 第三，对炉内耐火材料造成氧化损坏，缩短耐火材料的使用寿命。

如果加热炉内氧含量过高，带钢在加热过程中会变蓝，化学活性增加； 如果加热炉内氢气含量较高，会发生加热炉爆炸等严重安全事故。 由此可见，加热炉气体分析仪系统的稳定性和准确性对于保障生产安全、提高产品质量、提高生产自动化程度具有重要意义。

3.3 炉内气氛分析

监测炉内气氛只能依靠安装在炉上的在线分析仪。 从这个角度来看，在线分析仪就是观察炉内气氛的眼睛。 只有通过这些分析仪才能了解炉内气氛的真实情况。 熔炉上常见的在线分析仪包括氧气百分比分析仪、氧气ppm分析仪、氢气百分比分析仪和露点分析仪。

镀锌线分析仪采用的采样方式是采用现场氮气源作为注入气体，使整个采样系统形成负压，将现场样气泵入分析仪传感器进行分析。 由于分析仪的分析管路部分本身就配备了氮气系统作为参比气体，“就地取材”使用现有的氮气作为进样气体。 无需配置额外的管道，节省了气泵的使用成本，杜绝了不必要的浪费。 气泵堵塞等引起的故障，减少设备安装空间，降低设备成本和维护成本，提高分析仪运行的稳定性和完整性。