技术互动:让带钢生产更省“锌”

更新时间:2020-06-08 07:50

  慧聪表面处理网讯:传统带钢镀锌线须耗用大量的锌,由于镀锌工艺的波动(如带钢的运动)较大,必须涂镀更多的锌液才能确保所有点面均达到最低要求的镀层。如果带钢运动稳定,便可更加精确地调整涂锌量,由此节省下来的锌料可使生产成本下降。同时,由于带钢的运动更加平稳,其运行速度便可提高,带钢与气刀间的接触风险降低,从而可减少表面缺陷。

  动态电磁镀锌优化装置适用于装配气刀的镀锌线,能够起到稳定带钢行走的作用。它通过感应式检测手段控制几个磁力,可同时纠正带钢的各种不良动作或形态。该系统作用于调节镀锌层的气刀的上方区域,以无接触方式稳定带钢。本文介绍的带钢稳定系统一直在韩国Hysco钢厂的连退镀锌线上成功运行,同时也在荷兰的Wuppermann钢厂、俄罗斯的MMK钢铁厂和德国的TKS钢铁公司投入了运行。

  镀锌板将锌的优良性能(如抗氧化和高品质表面)与钢的强度相结合,广泛应用于对材料性能要求较高的领域,如汽车制造业、建筑业、厂房建设和家电制造行业等。经久的耐腐蚀性能是镀锌板的一大优势,因此,有一半以上的冷轧带钢被加工为热镀锌板。

  在传统热镀锌生产线中,退火后的带钢被浸入到锌池(锅温约460℃)中,从锌池出来时带钢表面附着一层锌液,具体的锌附着量取决于带钢的行走速度和表面组织,但要明显超出要求的镀层厚度,所以在前后两端设有气刀,采用细薄而强劲的空气或氮气射流吹掉多余的锌液。除控制镀层厚度以外,气刀还能确保锌液被均匀地涂镀于带钢表面。经气刀吹除后,两侧均涂有锌液的带钢被垂直引向上方。但是,由于带钢的运动和板形不可避免地存在偏差,带钢上必须保留较多的锌液,以保证整个宽度和长度上获得所需的镀层厚度。

  气刀系统在带钢从锌池出来以后用来控制涂层厚度。气刀被安置于两侧,开口极细,以一定的压力将空气或氮气吹到带钢上,系统化地刮去多余的锌液。以这种方式获得的镀层厚度取决于吹气压力和刀口至带钢的间距。

  热镀锌钢可划分为两类不同的产品:一种为镀锌板,或被称为GI板。生产这类镀锌产品时,涂镀有锌液的带钢经冷却后获得闪耀金属光泽的高品质镀锌层。另一种为经扩散退火的镀锌板,又被称为GA板。生产这类产品时,涂有锌液的带钢离开锌池后由一个感应炉加热至500℃以上。这一退火工艺使铁元素扩散至锌层中,形成一种锌与铁的合金镀层,呈现暗然无光的灰色镀层。然而,与GI板的纯锌镀层相比,GA板具有更优的焊接性能和涂饰性能。

  在镀锌工艺中,带钢的行走是必不可少的。由于带钢上的锌层仍为液态,带钢必须在锌锅与上挠曲辊之间(约35米~70米)做无接触行走,没有任何辊轮起稳定带钢的作用。此外,锌池和冷却塔中产生的波动与锌池辊轮都影响带钢的行走。因此,带钢在气刀下波动越小,过分涂镀量就越小。

  无接触电磁带钢稳定系统的带钢稳定功能是通过几个电磁体和感应传感器实现的。这些电磁体和传感器成对布局,安置在带钢的前后两侧,位于气刀的上方。该系统测量并控制带钢的位置,将带钢的不良动作减少到最小程度。这些不良动作包括带钢的横向跑偏(即振动)和纵向跑偏(如横向弯曲)。

  电磁体的定位和数量确定。电磁体安置在气刀的上方,位于带钢两侧,且都处于同一水平上。与带钢宽边平行的一对外侧磁体是可移动的,而中间一对磁体是不可移动的。这些磁体采用快速卡兰便捷地安装到气刀上。通过机械连接手段,气刀系统的移动功能由带钢稳定系统接管。这样一来,中间对磁体总保持在带钢中心线的位置。

  带钢稳定效果随磁体与气刀间的距离增大而减小,如果气刀间隙与磁体中心之间的距离大于带钢宽度的1.5倍~2倍,则系统对气刀中带钢的振动和形态的作用相当小。磁体与带钢间的距离为20mm~50mm,亚游官方网下载手机版。间距的选择应保证带钢与磁体间高效的磁力冲击。

  因为该系统是模块化设计,可根据镀锌带钢的宽度和用户要求选用3对或5对磁体,但至少需要3对线圈来缓冲带钢振动,消除可能发生的带钢横向弯曲,两对外侧磁体可精确定位带钢边部。由于Foen气刀系统的移动功能,中间一对磁体总是位于带钢的中心。这种布置能够实现最大程度的横向弯曲纠正。对于采用5对磁体的扩展型方案,外侧磁体仍然安置于带钢边部,其余几对磁体的布置方式应使带钢沿整个宽度受到均匀的控制,从而以稳定的方式行走。对宽度小于1300mm的带钢而言,只须要使用3对磁体。

  由于磁体对是可移动的,生产过程中带钢稳定系统在板形校正方面具有极大的灵活性。总体而言,可移式外侧磁体和模块化设计在镀锌过程中为各种标准尺寸的带钢提供最好的稳定作用。

  微调。每对磁体安装有一个位置检测系统,可不断地无接触检测磁体至带钢的间距,由快速控制回路对该传感器测定的带钢位置与目标位置进行连续对比。该系统通过流经稳定线圈的电流的变化,对带钢的磁吸引力实行系统性控制,使带钢的行走更加均衡化。这样一来,带钢的运动得到极大的缓冲,从而保证带钢以更加平稳的方式行走。该动态控制系统的工作响应时间仅为1毫秒~2毫秒。该可移式电磁体沿带钢边部布置,确保了生产过程中实现与带钢边部间距的最佳微调。

  提高速度和可靠性。采用该带钢稳定系统以后,镀锌生产线可以更快地运行。该稳定系统还能提高设备可靠性,减少因表面缺陷造成的废品,降低带钢与气刀接触的风险。将带钢稳定系统安装于感应炉的上游,可使带钢以更高速度平稳地通过感应炉,使上下两面的涂层更加均匀,从而获得更优质的GA产品。

  节省锌料。使用该系统后,锌料的节省量取决于带钢宽度、行进速度和所镀锌层的规格等。一般而言,该系统可为带钢每面节省12g/m2~2g/m2的锌。当镀锌层较厚时,锌的节省量甚至可超过3g/m2。如果带钢每面节省1g/m2的锌,对1500mm宽、160m/min中速的带钢而言,每小时可节省28.8千克的锌。假设每年的生产时间为6500小时,总节省量为185吨。按锌价900欧元/吨~3500欧元/吨计算,采用该带钢稳定系统每年可节省16万~65万欧元。

  维护和改造。由于采用了快速卡兰装置,日常维护时可方便地拆卸电磁体。这样一来,人们可在专门设计的检修台上对系统进行维护,也可调整磁体与测量传感器的间距。另外,检查磁体的线性运动和气动快速开启功能也很便捷。该带钢稳定系统可通过改造适用所有型号的Foen气刀。这样,该系统便可轻易地安装到配备Foen气刀的原有镀锌线上。

  韩国Hysco钢厂。该装置的样机系统在韩国Hysco钢厂镀锌线上一直成功运行。Hysco钢厂在Foen气刀上方安装了3对电磁体。

  

  考虑到带钢宽度,两对外侧磁体定位于带钢边部,而中间对磁体指向带钢的中心。这样一来,可最大程度地消除带钢整个宽度上的横向弯曲,实现带钢在气刀间的无振动行走。气刀间隙与磁体中心之间的距离约为1500mm。实际生产表明,使用电磁带钢稳定系统能减少镀锌板和退火镀锌板的过度涂镀现象。

  两方面的原因减少了过度涂镀:一方面,带钢中心部位的振动幅度减少了40%,边部振动减少了60%,使带钢的行走更加平稳;另一方面,外侧磁体的精确定位可消除横向弯曲,使带钢宽度上的镀层更加均匀。该系统使Hysco钢厂带钢镀层的标准偏差平均减少1g/m2~3g/m2。

  此外,生产GA板时带钢在感应炉行走更加平稳,尤其是当带钢速度为140m/min~180m/min时效果最为明显。

  Hysco钢厂的现场试验表明,在不使用带钢稳定系统的情况下,带钢的顶面平均须涂镀143.184g/m2的锌,底面平均须涂镀143.192g/m2的锌。启用带钢稳定系统后,这一参数分别下降至141.860g/m2和141.920g/m2。因此,启用稳定系统后带钢的顶面少涂镀1.324g/m2的锌,底面少涂镀1.272g/m2的锌,总体可节省锌2.596g/m2,每吨镀锌板可节省0.5kg锌。

  荷兰Wuppermann钢厂。安装于荷兰Wuppermann钢厂热镀锌线上的带钢稳定系统首次使用了5对磁体配置,使超宽型带钢也可进行优化。对于宽度小于1300mm的带钢,只须使用其中的3对磁体。

  该装置取得了良好的效果,尤其是应用于超宽型带钢时,5对磁体能够保证带钢平稳行走,以改进带钢的涂镀效果。因为与带钢宽度平行的5对磁体是可移动的,所以可根据所有带钢宽度有效地调整布局,而且能在运行期间实施进一步的微调。

  由于带钢稳定系统使带钢的行走更加平稳,带钢表面涂镀的锌液得以减少,而且因带钢颠簸导致的生产停顿大大减少。5对磁体的设计还使超宽热轧带钢的运行更加稳定,对优质高产起到了促进作用。

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