一种多用途高强钢生产线 |
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| 申请号 | CN202211122660.8 | 申请日 | 2022-09-15 | 公开(公告)号 | CN117737358A | 公开(公告)日 | 2024-03-22 |
| 申请人 | 宝山钢铁股份有限公司; | 发明人 | 李俊; 张理扬; 刘华飞; 刘益民; 王健; | ||||
| 摘要 | 一种多用途高强 钢 生产线，依次包括以下工位：开卷－ 焊接 －入口活套－清洗－中央连续后处理－中间活套－平整－出口活套－精整－卷取；中央连续后处理工位包括预热段、加热段、均热段、缓冷段、快速冷却段、再加热段及两路并联的处理线、最终 水 冷段；预热段包括喷射 辐射 管预热、喷射直火预热；加热段包括纵磁 感应加热 、直火加热、前横磁感应加热、喷气辐射复合加热、辐射管加热、后横磁感应加热；均热段包括喷气辐射复合均热、辐射管均热；快速冷却段包括并联布置的高氢冷却、气雾冷却、水淬冷却；两路并联的处理线中，一路处理线依次包括炉鼻子、锌锅、气刀、 合金 化加热和均热、 镀 后冷却；另一路处理线依次包括移动通道、过时效、最终喷气冷却。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多用途高强钢生产线，其特征在于，依次包括以下工位：开卷－焊接－入口活套－清洗－中央连续后处理－中间活套－平整－出口活套－精整－卷取；其中，所述中央连续后处理工位包括预热段、加热段、均热段、缓冷段、快速冷却段、再加热段及两路并联的处理线、最终水冷段；其中， |
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| 说明书全文 | 一种多用途高强钢生产线技术领域背景技术[0002] 汽车用高强钢，特别是超高强钢，可以实现车身的减重，从而可以在确保安全性能的前提下，减少油耗和汽车尾气排放量。对车身用高强度带钢特别是超高强度带钢的需求将逐年增加，这些带钢包括连续退火的冷轧带钢、热镀纯锌带钢(以下简称GI)和合金化热镀锌带钢(以下简称GA)。因此，如果一条机组既能生产连续退火的冷轧带钢，又能生产GI带钢，还能生产GA带钢，甚至还能生产其他表面状态的产品，则会具有非常强的市场适用性。 [0003] 而传统的带钢处理线，除了各活套工位外，通常包括以下工位的：开卷－焊接－清洗－中央连续后处理－平整－精整－卷取，有的处理线在平整工位与精整工位之间还布置拉矫工位，有的处理线在平整工位与精整工位之间布置后处理工位，也有的处理线在平整工位与精整工位之间同时布置拉矫工位和后处理工位。 [0004] 上述中央连续后处理工位，生产连续退火的冷轧产品时通常包括普通预热段－加热段－均热段－缓冷段－快冷段－过时效(OA)段－喷气冷却段和最终水冷段这些设备，如图1所示。有的处理线，在快冷段与过时效段之间布置再加热段，也有的机组在快冷段与过时效段之间同时布置酸洗段和再加热段。生产GI产品时，中央连续后处理工位通常依次包括普通预热段－加热段－均热段－缓冷段－快冷段－均衡保温段－炉鼻子段－锌锅段－气刀段－镀后冷却段－最终水冷段这些设备，如图2所示。有的GI处理线，在快冷段与均衡保温段之间布置再加热段，也有的机组在快冷段与均衡保温段之间同时布置酸洗段和再加热段。有的处理线，在气刀段与固定镀后冷却段(一般在APC塔的上半部)之间气刀上方10米范围内布置可移动镀后快冷段。生产GA产品时，中央连续后处理工位通常依次包括普通预热段－加热段－均热段－缓冷段－快冷段－均衡保温段－炉鼻子段－锌锅段－气刀段－合金化加热段－合金化均热段－固定镀后冷却段和最终水冷段这些设备，如图3所示。有的处理线，在快冷段与均衡保温段之间布置再加热段，也有的机组在快冷段与均衡保温段之间同时布置酸洗段和再加热段。生产冷轧产品、GI产品的双用机组和生产冷轧产品、GA产品的双用机组以及生产冷轧产品、GI产品和GA产品的三用机组，在气刀段上方还布置有可移动通道段，实现两种产品或者三种产品的切换，其中可移动通道段(仅生产冷轧产品投入使用)、移动镀后快冷段(仅生产GI产品投入使用)与合金化加热段(仅生产GA产品投入使用)并联布置，通常需切断带钢进行产品切换。生产GI产品和GA产品的生产线，则采用移动镀后快冷段(仅GI产品投入使用)与合金化加热段(仅GA产品投入使用)并联布置，实现两种产品的切换。 [0005] 原有技术存在如下不足： [0006] 一、通常只能生产一到两种表面状态的产品，市场适用性不充分； [0007] 二、对于上述普通预热段、加热段，一种常见的方式是采用直火加热，且优选采用清洁的天然气进行直火加热，防止不清洁的燃烧废气污染带钢表面，并利用直火燃烧废气直接预热带钢，直火加热后一般带钢温度低于 750℃，再利用辐射管进一步加热，通常可以加热到850℃左右。即：直火炉燃烧废气直接预热带钢－>直火加热－>辐射管加热，接着进行均热等处理。这时存在的不足有： [0008] 1)预热带钢后的废气排放温度仍然比较高，通常会超过800℃，有时会超过850℃，超过850℃时通常需要掺入冷风将废气排放温度控制在 850℃及以下才能进行二次离线利用。废气温度越高，意味着热能损失越多。可以看出，这种方法，热能一次在线利用率低，而且二次离线利用产生的蒸汽或热水在本机组往往不能全部消耗掉，因此将带来该区域能源平衡的困难； [0009] 2)由于直火燃烧废气直接接触带钢而且接触时间较长，另外在预热段需将直火燃烧废气中的过量燃气进行二次燃烧，二次燃烧火焰往往是氧化性火焰，这必然限制带钢预热温度的提高，否则，容易在带钢表面形成过厚的氧化层，引起表面质量问题，通常带钢的预热温度只能预热到250℃左右，预热效果较差；3)直火加热段，加热能力受限，加热温度也不能太高，通常只能将带钢加热到750℃及以下，进一步提高加热温度后带钢容易发生严重氧化，而且沿带钢宽度方向温度均匀性相对较差； [0010] 对于上述普通预热段、加热段，另一种常用的方法是采用辐射管加热，然后利用辐射管排出的燃烧废气通过炉外换热器加热保护气体，最后将保护气体喷到带钢表面将带钢预热至200℃左右。这种预热方法相对于直接用辐射管燃烧废气喷射带钢表面预热带钢有如下优点： [0011] (1)消除了燃烧废气对带钢表面的污染。混合煤气和焦炉煤气中都会有一定量的杂质，如焦油、尘埃、有机硫等，这样，如果直接将燃烧废气喷到带钢表面对带钢进行预热，会对带钢表面造成污染，尤其是在生产高表面质量板带时更应该避免这种情况。 [0012] (2)燃烧废气中含有一定量的氧气(3％～5％)，这样的燃烧废气直接喷到带钢表面容易在带钢表面引起氧化，同样会影响钢带产品表面质量。而采用炉外换热器加热保护气体，再由保护气体喷射到带钢表面，由于保护气体中含有3％～7％氢气，就不会发生氧化现象，采用这种方式预热可节约燃料10％左右。 [0013] 不过，这种预热技术仍然具有以下缺点： [0014] 1)预热带钢后的燃烧废气排放温度仍然比较高，生产高温退火料时废气排放温度通常会超过350℃，需增加锅炉或过热水加热装置进行燃烧废气余热的炉外二次利用，经济效率明显降低，而且设备占地面积大。 [0015] 2)能源直接利用到带钢上的比例低，即仍然由预热带钢后的废气带走了大量的热量(预热带钢后的废气温度越高，带走的热量越多)，燃烧的热量没有充分传输到带钢上(即能源的一次利用率低)。 [0016] 3)预热带钢温度受限，通常预热后的带钢温度很难超过250℃。 [0017] 三、传统工艺在带钢高于750℃退火时一般均采用辐射管进一步加热，在750℃以上加热时，加热效率低、速率慢，而且加热温度越高，热效率和加热速率越低，相应能源一次直接利用效率也越低；由于辐射管加热炉的热惯性大，当厚度规格、退火目标温度发生较大变化时，带钢温度调节慢，温控精度差，对生产超高强钢非常不利，要么消耗过多的温度过渡料，要么造成退火温度不符的质量损失大；750℃以上采用辐射管加热，加热效率低、速率慢，而且加热温度越高，热效率和加热速率越低，相应能源一次直接利用效率也越低。 [0018] 四、传统工艺通常采用辐射管均热。由于辐射管均热炉的热惯性大，当厚度规格、退火目标温度发生较大变化时，带钢均热温度调节慢，实际带钢均热温度波动大。 发明内容[0019] 本发明的目的在于提供一种多用途高强钢生产线，可以实现以下目的：1)可以生产冷轧退火、酸洗、闪镀、热镀纯锌、合金化热镀锌五种不同表面状态的产品，市场适用能力强；2)炉内燃气(可能是天然气、混合煤气或液化石油气等燃气)的废气余热能够充分利用，提高燃气热能一次利用率；3)配合后续使用横磁感应加热等技术，可以实现高温加热期间温度的快速提升，降低高温区间(通常800℃以上)带钢温度提升的综合能耗；4)利用喷气辐射复合均热，实现带钢均热温度的快速调节，减少实际带钢均热温度的波动量；5)得益于快速加热技术，加热炉的显著缩小、炉子热惯性减小和横磁感应加热响应速度快，可以实现带钢退火温度的快速调节；6)提高超高强钢产品的可镀性，因此超高强度热镀产品的表面质量也可以显著提高；7)可以灵活采用高氢冷却、气雾冷却或/和水淬冷却这些快速冷却技术；8)快速加热、快速冷却及快速热处理工艺技术的应用可以采用较低的合金成分生产更高强度等级的各种先进高强钢产品，不仅可以降低高强钢生产成本，还可以提高各种超高强钢产品的力学性能及后续加工性能(如焊接性能)，显著提高高强钢产品的市场竞争力。 [0020] 为达到上述目的，本发明的技术方案是： [0021] 一种多用途高强钢生产线，其依次包括以下工位：开卷－焊接－入口活套－清洗－中央连续后处理－中间活套－平整－出口活套－精整－卷取；其中， [0022] 所述中央连续后处理工位包括预热段、加热段、均热段、缓冷段、快速冷却段、再加热段及两路并联的处理线、最终水冷段；其中， [0023] 所述预热段包括普通预热段和/或喷射辐射管预热装置和/或喷射直火预热装置； [0024] 所述加热段包括纵磁感应加热段、直火加热段、前横磁感应加热段、喷气辐射复合加热段、辐射管加热段、后横磁感应加热段； [0025] 所述均热段包括喷气辐射复合均热段、辐射管均热段； [0026] 所述快速冷却段包括并联布置的高氢冷却段、气雾冷却段、水淬冷却段，且，气雾冷却段与水淬冷却段之间设置连接通道，高氢冷却段连接所述再加热段； [0027] 所述两路并联的处理线中，一路处理线依次包括炉鼻子段、锌锅段、气刀段、合金化加热段、合金化均热段、镀后冷却段；另一路处理线依次包括移动通道段、过时效段、最终喷气冷却段。 [0028] 进一步，设有前清洗工位，其前后通过连接通道连接所述焊接工位和入口活套工位；优选的，入口活套工位之前和之后均设置清洗工位。 [0029] 更进一步，在再加热段与炉鼻子段及移动通道段之间依次设置均衡保温段、二次再加热段。 [0030] 又，在平整工位与出口活套工位之间设置拉矫工位；或，在平整工位与出口活套工位之间设置钝化或耐指纹等表面后处理工位；或，在平整工位与出口活套工位之间设置拉矫工位和钝化或耐指纹等表面后处理工位。 [0031] 优选的，所述气雾冷却段、水淬冷却段与再加热段之间设置酸洗段，或，设置后酸洗段+闪镀段。 [0032] 优选的，在气刀段与合金化均热段之间设置移动镀后快冷段，该移动镀后快冷段与合金化加热段并联布置；优选的，在气刀段的上方10米范围内设置移动镀后快冷段。 [0033] 优选的，所述最终水冷段与中间活套工位之间设置后酸洗段，或，设置后酸洗段+闪镀段。 [0034] 在本发明所述多用途高强钢生产线的设计中： [0035] 通过所述中央连续后处理工位中预热段、加热段、均热段、快速冷却段等中设备的不同组合设计，使高强钢生产至少具有六种及六种以上可选择的工艺路径，喷射直火预热利用炉内直火加热段的燃烧废气在炉内换热加热循环利用的氮氢保护气体，再由氮氢保护气体喷射到带钢上下表面实现强制对流换热预热带钢；喷射辐射管预热利用辐射管加热段/或和辐射管均热段燃烧废气在炉内换热加热循环利用的氮氢保护气体，再由氮氢保护气体喷射到带钢上下表面实现强制对流换热预热带钢；且使用横磁感应加热设备进行快速加热，可以生产冷轧退火、酸洗、闪镀、热镀纯锌、合金化热镀锌五种不同表面状态的产品。 [0036] 另外，本发明还提供一种喷射辐射管预热装置，其包括： [0037] 辐射管加热炉，炉体上方设炉顶辊室，炉顶辊室内设置转向辊； [0038] 辐射管废气集气室，通过连接管道连接所述辐射管加热炉炉体； [0039] 预热炉，包括： [0040] 预热炉炉体，其上部侧壁设一连接孔，并通过连通管连通所述辐射管废气集气室；预热炉炉体顶端设与所述辐射管加热炉炉顶辊室对应、供带钢穿过的炉喉；预热炉炉体底部设带钢入口及入口密封装置和入口转向辊；预热炉炉体内上部设预热炉集气室；炉体内下部设一带穿带孔的下隔板，形成废气集气室，并通过一废气排出管道连接一废气风机，优选的，所述废气排出管道上设置控制阀； [0041] 若干换热与喷气风箱单元，沿炉体高度方向设置于所述预热炉炉体内预热炉集气室下方的两侧，中间形成供带钢穿过的穿带通道；每个换热与喷气风箱单元包括，[0042] 风箱体，其内竖直设置若干热交换管，风箱体相对所述穿带通道的一侧面设置若干喷嘴；上下设置的风箱体之间设置与热交换管连通的废气二次混合室；风箱体内通入保护气体，优选的，所述风箱体内通入氮氢保护气体； [0043] 循环风机，其进口管道的端口设置于所述穿带通道内，其出口管道的端口位于风箱体内； [0044] 可供带钢穿过的密封装置，分别设置于所述穿带通道的下端口及上、下隔板的穿带孔处。 [0045] 优选的，所述入口密封装置、可供带钢穿过的密封装置为氮气密封结构，采用氮气密封室，其上设有氮气注入管道。 [0046] 本发明所述喷射辐射管预热装置，直接采用炉内热交换(热交换不是布置在炉外)加热循环利用的氮氢保护气体，利用加热的氮氢保护气体高速喷射到带钢上下表面强制对流换热实现快速高效预热带钢，此方法与传统的炉外热交换相比，炉体热量损失少，燃烧废气余热更充分、加热效率更高、加热速率更快；而且，辐射管燃烧废气从辐射管废气集气室通过连通管道进入预热炉集气室，然后从预热炉内的换热器室(换热器不是设置在炉外)从上向下通过，通过过程中走管程的燃烧废气与走壳程的氮氢保护气体在热交换器中进行充分的换热，加热氮氢保护气体，因此在预热炉内辐射管燃烧废气始终不与带钢直接接触，从而避免了带钢表面的氧化；另外，采用所述预热装置，带钢预热温度高，至少可以达到250℃及以上，比普通预热带钢温度至少高出50℃；如果喷射预热单元布置数量足够，经多级预热炉出来的辐射管燃烧废气温度通常可低于200℃，可以直接排放，根本无需追加投资进行燃烧废气余热的炉外二次利用。 [0047] 又，本发明还提供一种喷射直火预热装置，其包括：直火炉、预热炉；其中，[0048] 所述直火炉包括： [0049] 炉壳，其上下端分别设置炉顶辊室、炉底辊室；炉顶辊室、炉底辊室内分别设置转向辊；炉壳内沿高度方向设置若干直火加热区，直火加热区内设置若干直火烧嘴；炉壳上部侧壁设至少两个通孔，且左右对称设置； [0050] 所述预热炉包括： [0051] 炉体，其上部侧壁设至少两个连接孔，且左右对称设置，并分别通过连通管连接所述直火炉炉壳上部的通孔；炉体顶端设与所述直火炉炉顶辊室对应、供带钢穿过的炉喉；炉体底部设带钢入口及相应的密封装置和转向辊；炉体内上部设一穿带孔的上隔板，形成直火废气上集气室；直火废气上集气室下方设直火燃烧废气二次燃烧室，直火燃烧废气二次燃烧室内设至少一只明火烧嘴；优选的，所述直火燃烧废气二次燃烧室内还设置燃烧废气测温计；炉体内下部设一带穿带孔的下隔板，形成直火废气下集气室，并通过一废气排出管道连接一废气风机；所述废气排出管道上设置控制阀； [0052] 若干换热与喷气风箱单元，沿炉体高度方向设置于所述炉体内直火燃烧废气二次燃烧室下方的两侧，中间形成供带钢穿过的穿带通道；每个换热与喷气风箱单元包括，[0053] 风箱体，其内竖直设置若干热交换管，风箱体相对所述穿带通道的一侧面设置若干喷嘴；上下设置的风箱体之间设置与热交换管连通的废气二次混合室；风箱体内通入氮氢保护气体； [0054] 循环风机，其进口管道的端口设置于所述穿带通道内，其出口管道的端口位于风箱体内； [0055] 若干可供带钢穿过的密封装置，分别设置于所述穿带通道的上下端口处及上、下隔板的穿带孔处；优选的，所述密封装置为氮气密封结构，采用氮气密封室，其上设有氮气注入管道。 [0056] 生产过程中，直火炉直火燃烧产生的高温燃烧废气通过连通管进入预热炉，预热炉内设有多个依次上下排列的换热与喷气风箱单元，该换热与喷气风箱单元的热交换管道(高温燃烧废气走管程，保护气体走壳程)对风箱体内的氮氢混合气体加热，通过正对带钢两侧的高速喷嘴向带钢两面喷吹高温氮氢混合气体，快速加热带钢，喷出的高温氮氢混合气体与低温带钢进行热交换，混合气体降低温度之后从布置在靠近带钢两侧边的循环风机抽回到炉内热交换器与其内部的走管程的燃烧废气再次进行热交换，再次提升氮氢混合气体的温度，而后从该喷气风箱单元内部再喷向带钢两面，如此循环往复。 [0057] 在所述喷射直火预热装置中： [0058] 所述预热装置设置换热与喷气风箱单元及直火燃烧废气二次燃烧室，所述换热与喷气风箱单元采用热交换管道(热交换器不是布置在炉外)，将直火燃烧废气二次燃烧室再次燃烧的燃烧废气加热风箱体内循环利用的氮氢保护气体，在循环风机的作用下加热后的氮氢保护气体高速喷射到带钢上下表面强制对流换热，实现快速高效预热带钢。 [0059] 在直火燃烧废气二次燃烧室内还设置明火烧嘴，用于直火燃烧废气中未充分燃烧的燃气在直火燃烧废气二次燃烧室内进行富氧二次燃烧，且燃烧的火焰不会接触到带钢。 [0060] 上下设置的风箱体之间设置与热交换管连通的废气二次混合室，在该废气二次混合室对废气温度进行均匀化处理，然后再进入下行的风箱体。 [0061] 所述密封装置为氮气密封结构，设有氮气密封室，氮气密封室内都设有氮气注入管道口，通过向氮气密封室内内通入密封氮气，维持相对高压，避免大量直火燃烧废气进入炉内换热与喷气风箱单元内部的穿带通道，从而可以避免直火燃烧废气过量氧化带钢表面。 [0062] 所述预热炉的带钢入口处设密封装置，其内部也设置气体注入口，喷吹少量密封氮气或空气，其作用是避免直火燃烧废气溢出至炉外。 [0063] 再有，本发明还提供一种喷气辐射复合加热/均热装置，其包括： [0064] 炉体，其内沿高度方向设置复合加热体；所述复合加热体，包括，保温箱体，其壳体内壁设保温材料；保温箱体的一侧面中央设安装孔； [0065] 循环风机，设置于所述保温箱体安装孔处，其吸风口对应安装孔轴线，出风口设于机壳侧面； [0066] 缓冲腔体，设置于所述保温箱体内对应循环风机吸风口处，缓冲腔体背面设与循环风机吸风口对应的热风出口，缓冲腔体正面设热风进口；优选的，所述缓冲腔体与高温喷气风箱为一体结构； [0067] 两高温喷气风箱，竖直对称设置于所述保温箱体内缓冲腔体正面热风进口的两侧，形成供带钢穿过的穿带通道；位于该穿带通道两侧的两高温喷气风箱的一侧面沿高度方向间隔设置若干排射流喷嘴，且，n排射流喷嘴之间设置一间隙，n≥1，n＝1时，所述辐射管平行设置于一排射流喷嘴的上方或下方；优选的，所述射流喷嘴直径为射流喷嘴到带钢的距离的 1/10～1/5；更优选的，所述射流喷嘴采用圆孔结构； [0068] 若干辐射管，对称设置于所述两高温喷气风箱内，所述辐射管包括连接烧嘴的连接管段、自连接管段一端弯折延伸的辐射管段、自辐射管段一端延伸弯折形成的换热管段；所述辐射管段对应所述高温喷气风箱中n排射流喷嘴之间设置的间隙，形成喷气与辐射交替结构；优选的，所述辐射管的辐射管段、连接管段、换热管段为平行设置。 [0069] 本发明所述喷气辐射复合加热/均热装置采用复合加热技术，能够把高速高温喷气加热技术与辐射管加热技术能够有机的结合在一起，充分的发挥了高速高温喷气加热技术与辐射管加热技术的技术优势。通过优化设计辐射管的结构，将辐射管安装到高速高温喷气风箱内部把辐射管燃烧气体产生的热量通过高速高温喷气与辐射两种方式迅速的转移到带钢上去，实现带钢的快速加热，对于1mm的带钢平均加热速度最高不低于40℃/s，这样可以大大缩短加热炉的长度，对于一个年产量30万吨机组其加热段约2个pass，降低炉体的热惯性； [0070] 其次，由于燃气产生的热量被风箱中的循环气体(N2+H2)带走，这不仅可以降低辐射管的排烟温度，同等情况下可以降低辐射管的排烟温度约100℃，提高辐射管的热效率约5％，还可以降低辐射管的平均工作温度，延长辐射管的使用寿命； [0071] 再次，经过加热的循环气体温度较为均匀，因此加热过程中带钢宽度方向上的温度分布较为均匀，根据运行实际加热过程中带钢宽度方向上的均匀性控制在±5℃，从而实现机组的稳定运行。高速喷气和辐射复合加热技术将会显著提升现存机组的产能，解决产线上加热能力不足的问题。 [0072] 本发明所述喷气辐射复合加热/均热装置的辐射管既具有燃烧辐射功能(是指在两排喷嘴之间是辐射管的高温段)，又具有换热器功能，对循环气体进行加热，这样能够把辐射管内燃烧气体的热量通过强制换热迅速的转移到带钢上去，实现带钢的快速加热，可以大大缩短加热炉的长度，降低大型立式连续退火炉体的热惯性。 [0073] 本发明与传统工艺不同点在于： [0074] 1)本发明具备至少六种或六种以上可选择工艺路径； [0075] 2)本发明可以实现冷轧退火、酸洗、闪镀、热镀纯锌和合金化热镀锌五种不同品种高强钢特别是超高强钢的生产； [0076] 3)本发明设置了二次再加热段设备，实现了热镀锌或者过时效处理前带钢温度的两次抬升，可以实现第三代高强钢(QP钢)产品快冷到较低的温度，然后马上快速加热到较高的温度进行长时间碳再分配处理，处理结束后二次快速再加热到热镀锌入锌锅温度，进行镀锌处理； [0077] 4)本发明将普通预热段改为高速高效喷射预热段，更确切地说是高温氮氢保护气体高速高效喷射预热段，这是本发明的新颖性和创造性之一，其区别于普通预热段的显著特征在于： [0078] 本发明采用炉内热交换器(热交换器不是布置在炉外)加热循环利用的氮氢保护气体，利用加热的氮氢保护气体高速喷射到带钢上下表面强制对流换热实现快速高效预热带钢，此方法与传统的预热方法相比，炉壳及保护气体通道的热量损失显著减少，燃烧废气余热利用更充分、加热效率更高、加热速率更快。 [0079] 5)在缓冷段之前的均热段采用辐射管喷气辐射复合均热段时，采用强制对流与辐射相结合的方式均热带钢，可以提高带钢温度均匀性并实现带钢均热温度的快速调节，减少均热段带钢实际温度的波动量。 [0080] 本发明设置横磁感应加热段的有益效果体现在： [0081] ①可以实现带钢温度的快速调节，这对于生产高强钢，特别是超高强钢非常关键，可以减少带钢损失； [0082] ②使用后横磁感应加热段时可以将带钢加热到更高的温度，现有工程通过辐射管加热+横磁感应加热器已经实现了将加热到880℃左右进行热处理； [0083] ③配合使用辐射管均热，均热后的带钢温度均匀性好，沿带钢宽度方向温度均匀性可以控制在±5℃以内； [0084] ④由于加热速率的提高可以细化晶粒组织提高材料的强塑性，对高强钢和超高强钢产品的性能改善和成本降低特别有利。 [0085] 本发明的有益效果体现在： [0086] 1)至少具备六种或六种以上可选择的工艺路径； [0087] 2)可以实现冷轧退火、酸洗、闪镀、热镀纯锌和合金化热镀锌五种不同品种高强钢特别是超高强钢的生产； [0088] 3)燃烧废气余热的一次利用率高； [0089] 4)使用后横磁感应加热时可以较经济地将带钢快速加热到870℃甚至 900℃以上，从而可以实现高温退火； [0090] 5)采用喷气辐射复合均热后的带钢温度均匀性好，沿带钢宽度方向上温度均匀性可以控制在±5℃以内； [0091] 6)可以实现带钢加热和均热温度的快速调节，实际带钢均热温度波动量小； [0092] 7)用同一条生产线可以生产出连退冷轧DP钢、MS钢、TRIP钢、 QP钢和热镀锌DP钢、TRIP钢、QP钢等超高强钢，而且采用快速热处理工艺生产的各种高强钢产品性能更优、成本更低； [0093] 8)采用水雾冷却+酸洗或+酸洗、闪镀可以生产出强度高达1500MPa 级的马氏体超高强钢，且表面质量和板形质量高，热镀锌时带钢的可镀性好、镀层质量优； [0095] 图1为传统连退生产线工位布置示意图； [0096] 图2为传统热镀纯锌(GI)生产线工位布置图； [0097] 图3为传统合金化热镀锌(GA)生产线工位布置图； [0098] 图4为本发明实施例1的生产线工位布置示意图； [0099] 图5为本发明实施例2的生产线工位布置示意图； [0100] 图6为本发明所述喷射辐射管预热装置实施例的结构示意图； [0101] 图7为本发明所述喷射辐射管预热装置实施例中预热炉的结构示意图； [0102] 图8为本发明所述喷射直火预热装置实施例的结构示意图； [0103] 图9为本发明所述喷射直火预热装置中预热炉的结构示意图； [0104] 图10为本发明所述喷气辐射复合加热/均热装置实施例的结构示意图 1； [0105] 图11为本发明所述喷气辐射复合加热/均热装置实施例的结构示意图 2； [0106] 图12为本发明所述喷气辐射复合加热/均热装置实施例中复合加热体的结构示意图； [0107] 图13为本发明所述喷气辐射复合加热/均热装置实施例中高温喷气风箱的局部立体图； [0108] 图14为本发明所述喷气辐射复合加热/均热装置实施例中辐射管的立体图。 具体实施方式[0109] 下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明：需要说明的是，应用本发明思想可以简化、组合出多种生产线，本实施例仅给出一种实施方式，本发明的族群专利还会给出其它实施方式，即使是全部族群专利实施例也仅是给出了部分实施方式，按本发明所述的可选择工位的选择、不选择所产生的各种组合，都在本发明的保护范围，按本发明思路衍生出的各种生产线也在本发明的保护范围之内。另外，对于常规工位，例如清洗工位包括碱液喷淋段、碱液刷洗段、电解清洗段、热水刷洗或冷水磨粒辊刷洗段和热水漂洗段，甚至简化、组合采用高压水射流刷洗段、超声波清洗段、高压清洗段等清洗新技术设备，都认为是本发明的演生生产线，也在本发明的保护范围之内。再例如，精整工位包括切边、涂油等设备，也在本发明的保护范围之内。 [0110] 参见图4，本发明实施例1，所述多用途高强钢生产线，其依次包括以下工位：开卷－焊接－入口活套－清洗－中央连续后处理－中间活套－平整－出口活套－精整－卷取；其中， [0111] 所述中央连续后处理工位包括预热段、加热段、均热段、缓冷段、快速冷却段、再加热段及两路并联的处理线、最终水冷段；其中， [0112] 所述预热段包括普通预热段和/或高速高效预热段； [0113] 所述加热段包括纵磁感应加热段、直火加热段、前横磁感应加热段、喷气辐射复合加热段、辐射管加热段、后横磁感应加热段； [0114] 所述均热段包括喷气辐射复合均热段、辐射管均热段； [0115] 所述快速冷却段包括并联布置的高氢冷却段、气雾冷却段、水淬冷却段，且，气雾冷却段与水淬冷却段之间设置连接通道，高氢冷却段连接所述再加热段； [0116] 所述两路并联的处理线中，一路处理线依次包括炉鼻子段、锌锅段、气刀段、合金化加热段、合金化均热段、镀后冷却段；另一路处理线依次包括移动通道段、过时效段、最终喷气冷却段。 [0117] 参见图5，本发明实施例2，其是在实施例1的基础上，进一步，设有前清洗工位，其前后通过连接通道连接所述焊接工位和入口活套工位。 [0118] 更进一步，在再加热段与炉鼻子段及移动通道段之间依次设置均衡保温段、二次再加热段。 [0119] 又，在平整工位与出口活套工位之间设置拉矫工位；或，在平整工位与出口活套工位之间设置钝化或耐指纹等表面后处理工位；或，在平整工位与出口活套工位之间设置拉矫工位和钝化或耐指纹等表面后处理工位。 [0120] 优选的，所述气雾冷却段、水淬冷却段与再加热段之间设置酸洗段，或，设置后酸洗段+闪镀段。 [0121] 优选的，在气刀段与合金化均热段之间设置移动镀后快冷段，该移动镀后快冷段与合金化加热段并联布置；优选的，在气刀段的上方10米范围内设置移动镀后快冷段。 [0122] 优选的，所述最终水冷段与中间活套工位之间设置后酸洗段，或，设置后酸洗段+闪镀段。 [0123] 参见图6、图7，本发明所述的喷射辐射管预热装置，其包括： [0124] 辐射管加热炉1，炉体上方设炉顶辊室101，炉顶辊室101内设置转向辊102； [0125] 辐射管废气集气室2，通过连接管道21连接所述直火炉1炉体； [0126] 预热炉3，包括： [0127] 预热炉炉体31，其上部侧壁设一连接孔，并通过连通管32连通所述辐射管废气集气室2；预热炉炉体31顶端设与所述辐射管加热炉1炉顶辊室101对应、供带钢穿过的炉喉311；预热炉炉体31底部设带钢入口及入口密封装置33和入口转向辊；预热炉炉体31内上部设预热炉集气室312；预热炉炉体31内下部设一带穿带孔的下隔板313，形成废气集气室 314，并通过一废气排出管道34连接一废气风机35，自烟囱500排出； [0128] 若干换热与喷气风箱单元36，沿预热炉炉体31高度方向设置于所述预热炉炉体31内预热炉集气室312下方的两侧，中间形成供带钢穿过的穿带通道315；每个换热与喷气风箱单元36包括， [0129] 风箱体361，其内竖直设置若干热交换管362，风箱体362相对所述穿带通道315的一侧面设置若干喷嘴363；上下设置的风箱体361之间设置与热交换管362连通的废气二次混合室；风箱体361内通入氮氢保护气体； [0130] 循环风机364，其进口管道的端口设置于所述穿带通道315内，其出口管道的端口位于风箱体361内； [0131] 可供带钢穿过的密封装置37，设置于所述穿带通道315的下端口及下隔板313的穿带孔处。 [0132] 优选的，所述入口密封装置33、密封装置37为氮气密封结构，采用氮气密封室，其上设有氮气注入管道。 [0133] 优选的，所述废气排出管道34上设置控制阀38。 [0134] 带钢100经入口转向辊转向后向上运行，经入口密封装置密封后进入预热炉3进行预热处理，然后进入炉顶辊室，经转向辊转向后进入辐射管加热炉1；辐射管加热燃烧废气进入辐射管废气集气室，通过连通管道与预热炉1的预热炉集气室连通，预热炉集气室属密闭集气室，确保其内废气与带钢100不接触；辐射管燃烧废气在预热炉集气室积聚，辐射管燃烧废气先用于预热其燃烧空气。 [0135] 在废气风机的抽力作用下，预热炉集气室内的高温辐射管燃烧废气源源不断地通过逐个串联的喷气风箱单元，喷气风箱单元内部设置有作为换热器的热交换管(管程为高温燃烧废气，壳程为氮氢混合气体)；辐射管燃烧废气经换热器将氮氢保护气体加热后，在循环风机的作用下喷吹到带钢上下表面预热带钢。 [0136] 辐射管燃烧废气从热交换管的内部从上向下流过，流动过程中进行热交换加热循环喷射的氮氢保护气体，然后进入喷气风箱单元之间的废气二次混合室，进行二次混合，对废气温度进行均匀化处理，然后再进入下行的炉内换热与喷气风箱单元，直至到达底部氮气密封装置，最后进入废气集气室。 [0137] 氮氢保护气体从热交换管束间通过，被加热后在循环风机的作用下，不停地从喷嘴喷射到带钢的上下表面预热带钢。循环风机的吸气口由炉内管道连接到喷气风箱单元的DS侧和WS侧，在循环风机的作用下，氮氢混合气体喷射到带钢表面后，从两侧被抽出，再由循环风机经热交换器喷射到带钢上下表面，实现氮氢混合气体循环喷射加热带钢。 [0138] 参见图8～图9，本发明所述的喷射直火预热装置，其包括：直火炉6、预热炉7；其中， [0139] 所述直火炉6包括： [0140] 炉壳61，其上下端分别设置炉顶辊室601、炉底辊室602；炉顶辊室 601、炉底辊室602内分别设置转向辊62、62’；炉壳61内沿高度方向设置若干直火加热区611，直火加热区 611内设置于若干直火烧嘴63；炉壳 61上部侧壁设两个通孔，且左右对称设置； [0141] 所述预热炉7包括： [0142] 炉体71，其上部侧壁设两个连接孔，且左右对称设置，并分别通过连通管72连接所述直火炉1炉壳11上部的通孔；炉体71顶端设与所述直火炉1炉顶辊室101对应、供带钢穿过的炉喉711；炉体71底部设带钢入口及相应的密封装置712和转向辊73；炉体71内上部设一穿带孔的上隔板713，形成直火废气上集气室701；直火废气上集气室701下方设直火燃烧废气二次燃烧室702，直火燃烧废气二次燃烧室702内设至少一只明火烧嘴74；炉体71内下部设一带穿带孔的下隔板714，形成直火废气下集气室703，并通过一废气排出管道715连接一废气风机75； [0143] 若干换热与喷气风箱单元76，沿炉体71高度方向设置于所述炉体71 内直火燃烧废气二次燃烧室702下方的两侧，中间形成供带钢穿过的穿带通道704；每个换热与喷气风箱单元76包括， [0144] 风箱体761，其内竖直设置若干热交换管762，风箱体761相对所述穿带通道704的一侧面设置若干喷嘴763；上下设置的风箱体761之间设置与热交换管762连通的废气二次混合室705；风箱体761内通入氮氢保护气体； [0145] 循环风机764，其进口管道的端口设置于所述穿带通道704内，其出口管道的端口位于风箱体761内； [0146] 若干可供带钢穿过的密封装置77、77’、77”，分别设置于所述穿带通道704的上下端口处及上、下隔板713、714的穿带孔处。 [0147] 优选的，所述直火燃烧废气二次燃烧室702内还设置燃烧废气测温计78。 [0148] 优选的，所述密封装置77、77’、77”为氮气密封结构，采用氮气密封室，其上设有氮气注入管道。 [0149] 优选的，所述废气排出管道715上设置控制阀716。 [0150] 带钢100经直火炉前转向辊转向向上运行，先经过预热炉入口密封装置密封后进入预热炉7进行预热，接着进入直火炉1的炉顶辊室，经转向辊转向后进入直火炉1进行直火加热，然后进入直火炉1的炉底辊室，经转向辊转向后继续运行。 [0151] 直火燃烧废气经热交换管道将氮氢保护气体加热后废气温度下降(氮氢保护气体在循环风机的作用下喷吹到带钢上下表面预热带钢)，降温后的氮氢保护气体在预热炉的工作侧(WS侧)和驱动侧(DS侧)两侧被循环风机764再抽吸到风箱内与热交换管道进行换热；直火燃烧废气从上而下依次通过换热与喷气风箱单元，在变频废气风机75的抽吸下，通过废气排出管道715先经过余热锅炉400进行燃烧废气余热的炉外二次利用，再进入烟囱500’内最终排放。 [0152] 参见图10～图14，本发明所述的喷气辐射复合加热/均热装置，其包括： [0153] 炉体4，其内沿高度方向设置复合加热体5；所述复合加热体5包括，[0154] 保温箱体51，其壳体内壁设保温材料；保温箱体51的一侧面中央设安装孔； [0155] 循环风机52，设置于所述保温箱体51安装孔处，其吸风口521对应安装孔轴线，出风口522设于机壳侧面； [0156] 缓冲腔体53，设置于所述保温箱体51内对应循环风机52吸风口处，缓冲腔体53背面设与循环风机52吸风口对应的热风出口，缓冲腔体正面设热风进口； [0157] 两高温喷气风箱54、54’，竖直对称设置于所述保温箱体51内缓冲腔体53正面热风进口的两侧，形成供带钢100穿过的穿带通道200；位于该穿带通道100两侧的两高温喷气风箱54、54’的一侧面沿高度方向间隔设置若干排射流喷嘴55、55’，且，n排射流喷嘴之间设置一间隙300，n ≥1； [0158] 若干辐射管56、56’，对称设置于所述两高温喷气风箱54、54’内，所述辐射管56(辐射管56为例，下同)包括连接烧嘴的连接管段561、自连接管段561一端弯折延伸的辐射管段562、自辐射管段562一端延伸弯折形成的换热管段563；所述辐射管段562对应所述高温喷气风箱54 中n排射流喷嘴之间设置的间隙300，形成喷气与辐射交替结构。 [0159] 优选的，所述缓冲腔体与高温喷气风箱为一体结构。 [0160] 优选的，所述射流喷嘴直径为射流喷嘴到带钢的距离的1/10～1/5。 [0161] 优选的，所述射流喷嘴采用圆孔结构。 [0162] 优选的，所述辐射管采用空间四行程结构，形成四段平行设置的管段，其中，一管段为辐射管段，其余为连接管段、换热管段。 [0163] 实施例1 [0164] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.12％C‑0.43％Si‑1.8％Mn的带钢开卷、焊接、入口活套通过、清洗后，普通预热到150℃，辐射管加热到820℃，在820℃下喷气辐射复合均热50 秒，缓冷到670℃，然后高氢喷气冷却到280℃，在280℃下过时效处理，最终喷气冷却到150℃以下，最终水冷到室温，平整、拉矫后精整、卷取，完成生产。最终产品屈服强度365MPa，抗拉强度643MPa，断裂延伸率 29％。 [0165] 实施例2 [0166] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.11％C‑0.42％Si‑1.6％Mn的带钢开卷、焊接、入口活套通过、清洗后，喷射直火预热到355℃，直火加热到695℃，接着辐射管加热到850℃，在 850℃下辐射管均热60秒，缓冷到740℃，然后高氢喷气冷却到420℃，在420℃下过时效处理，接着最终喷气冷却到150℃以下，最终水冷到室温，平整后精整、卷取，完成生产。最终产品屈服强度700MPa，抗拉强度823MPa，断裂延伸率13.8％。 [0167] 实施例3 [0168] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.10％C‑0.5％Si‑1.62％Mn的带钢开卷、焊接、入口活套通过、清洗后，喷射辐射管预热到255℃，接着辐射管加热到750℃，再横磁感应加热到 850℃，在850℃下喷气辐射复合均热60秒，缓冷到700℃，然后高氢喷气冷却到400℃，在400℃下过时效处理，接着最终喷气冷却到150℃以下，最终水冷到室温，平整后精整、卷取，完成生产。最终产品屈服强度 697MPa，抗拉强度830MPa，断裂延伸率14％。 [0169] 实施例4 [0170] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.10％C‑0.3％Si‑1.57％Mn的带钢开卷、焊接、清洗后进入入口活套，接着再次清洗，然后喷射辐射管预热到255℃，接着纵磁感应加热到555℃，接着横磁感应加热到655℃，再辐射管加热到755℃，再横磁感应加热到 855℃，在855℃下喷气辐射复合均热60秒，缓冷到720℃，然后高氢喷气冷却到420℃，均衡保温后再加热到460℃，合金化加热到500℃，然后在490℃左右合金化均热20秒，镀后冷却到150℃以下，最终水冷到室温，平整后精整、卷取，完成生产。最终产品屈服强度675MPa，抗拉强度 820MPa，断裂延伸率12.2％。 [0171] 实施例5 [0172] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.165％C‑0.39％Si‑2.4％Mn的带钢开卷、焊接、入口活套通过、清洗后，喷射直火预热到365℃，接着直火加热到665℃，再辐射管加热到820℃，经过马弗炉空通后，在820℃下喷气辐射复合均热60秒，缓冷到756℃，水淬至室温，经再加热段加热到220℃，然后经过移动通道段进入过时效段在220℃左右进行过时效处理，最终喷气冷却到140℃左右，然后最终水冷到室温，强力拉矫后精整、卷取，完成生产。最终产品屈服强度 1298MPa，抗拉强度1513MPa，断裂延伸率4％。 [0173] 实施例6 [0174] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.15％C‑1.8％Si‑2.3％Mn的带钢开卷、焊接、入口活套通过、清洗后，采用喷射直火预热到360℃，再直火加热到710℃，接着辐射管加热到810℃，接着横磁感应加热到870℃，在870℃下喷气辐射复合均热80秒，缓冷到 675℃，高氢冷却到230℃，再加热到410℃，在410℃均衡保温，然后二次再加热到460℃后浸入锌锅热镀锌，经气刀控制镀层重量后合金化加热到515℃，并在510℃左右合金化均热20秒，然后进行镀后冷却，接着最终水冷至室温，平整、镀层表面T处理(一种表面处理技术)后精整、卷取，完成生产。最终产品带钢屈服强度为712MPa，抗拉强度1010MPa，断裂延伸率21％。 [0175] 实施例7 [0176] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.08％C‑0.19％Si‑2.0％Mn的带钢开卷、焊接、入口活套通过、清洗后，喷射直火预热到365℃，直火加热到665℃，接着辐射管加热到825℃，接着横磁感应加热到865℃，然后在865℃下喷气辐射复合均热60秒，缓冷到 730℃，接着气雾冷却到280℃，然后在280℃进行过时效处理(再加热不需投入使用)，最终喷气冷却到140℃左右最终水冷至室温，接着进行酸洗处理，然后闪镀锌，接着平整、精整后卷取，完成生产。最终产品带钢屈服强度为923MPa，抗拉强度1102MPa，断裂延伸率14％。 [0177] 实施例8 [0178] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.10％C‑0.18％Si‑1.90％Mn的带钢开卷、焊接、入口活套通过、清洗后，喷射直火预热到365℃，接着直火加热到665℃，再辐射管加热到800℃，接着横磁感应加热到830℃，然后在830℃下喷气辐射复合均热60秒，缓冷到755℃，接着先气雾冷却到550℃，后水淬至50℃左右，然后酸洗，接着再加热到220℃进行过时效处理，最终喷气冷却到140℃左右然后最终水冷至室温，接着平整、强力拉矫后精整、卷取，完成生产。最终产品带钢屈服强度为985MPa，抗拉强度1207MPa，断裂延伸率12％。 [0179] 实施例9 [0180] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.15％C‑0.38％Si‑2.2％Mn的带钢开卷、焊接、入口活套通过、清洗后，喷射直火预热到365℃，接着直火加热到665℃，再辐射管加热到820℃，经过马弗炉空通后，在820℃下喷气辐射复合均热60秒，缓冷到675℃，先气雾冷却到375℃，再水淬至室温，酸洗后闪镀镍，经再加热段加热到 150℃，经均衡保温段后，二次再加热到460℃经炉鼻子浸入锌锅进行热镀锌，经气刀控制镀层重量后，合金化加热到510℃，然后在500℃左右合金化均热20秒，然后镀后冷却到140℃左右，然后最终水冷到室温，平整后精整、卷取，完成生产。最终产品屈服强度1078MPa，抗拉强度1287MPa，断裂延伸率5％。 [0181] 实施例10 [0182] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.15％C‑1.7％Si‑2.3％Mn的带钢开卷、焊接、入口活套通过、清洗后，采用喷射直火预热到360℃，再直火加热到710℃，接着辐射管加热到810℃，接着横磁感应加热到910℃，在910℃下辐射管均热70秒，缓冷到675℃，高氢冷却到230℃，再加热到410℃，在410℃均衡保温，然后二次再加热到460℃后浸入锌锅热镀锌，经气刀控制镀层重量后进行镀后冷却，接着最终水冷至室温，平整、精整后卷取，完成生产。最终产品带钢屈服强度为695MPa，抗拉强度1039MPa，断裂延伸率21.5％。 [0183] 实施例11 [0184] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.09％C‑0.20％Si‑2.1％Mn的带钢开卷、焊接、入口活套通过、清洗后，喷射直火预热到365℃，直火加热到665℃，接着辐射管加热到825℃，接着横磁感应加热到925℃，然后在925℃下辐射管均热60秒，缓冷到750℃，接着气雾冷却到300℃，然后在290℃进行过时效处理(再加热不需投入使用)，最终喷气冷却到140℃左右最终水冷至室温，接着进行酸洗处理，然后平整、精整后卷取，完成生产。最终产品带钢屈服强度为951MPa，抗拉强度1182MPa，断裂延伸率12％。 [0185] 实施例12 [0186] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.082％C‑0.88％Si‑1.85％Mn的带钢开卷、焊接、入口活套通过、清洗后，喷射直火预热到370℃，直火加热到670℃，再辐射管加热到810℃，经过马弗炉(其内通入掺有微量空气的氮气)进行表面微量预氧化后，在810℃下辐射管均热60秒(均热段通入氮氢保护气体)，缓冷到675℃，高氢喷气冷却到475℃，经再加热段(再加热不需启动投入)进入炉鼻子，然后浸入锌锅进行热镀锌，经气刀控制镀层重量后，合金化加热到520℃，然后在510℃左右合金化均热20秒，镀后冷却到140℃左右，然后最终水冷到室温，平整后精整、卷取，完成生产。最终产品屈服强度797MPa，抗拉强度1028MPa，断裂延伸率13％。 [0187] 实施例13 [0188] 一种高强钢的制备，基板主要化学成分(mass％)为 0.10％C‑0.18％Si‑1.90％Mn的带钢开卷、焊接、清洗、入口活套通过后再次清洗，然后喷射直火预热到365℃，接着直火加热到665℃，再辐射管加热到830℃，接着横磁感应加热到930℃，然后在930℃下辐射管均热 60秒，缓冷到750℃，接着先气雾冷却到550℃，后水淬至50℃左右，然后再加热到220℃进行过时效处理，最终喷气冷却到140℃左右然后最终水冷至室温，接着进行酸洗处理，最后平整、精整、卷取，完成生产。最终产品带钢屈服强度为951MPa，抗拉强度1182MPa，断裂延伸率14％。 [0189] 本发明所给出的技术方案已实现了工业应用，且本发明所述生产线能够生产出多品种、多等级的超高强钢，具有优越的市场适用性，在超高强钢需求日益增加的形势下，可以满足钢厂快速开发和生产出多种超高强钢的需求，因此，具有非常广阔的市场应用前景。 |
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