一种退火炉加湿装置及其控制方法

技术领域

本申请涉及钢铁冶金行业生产加工技术领域，具体涉及一种退火炉加湿装置及其控制方法。

背景技术

硅带钢在连续式退火炉(连退炉)内退火的目的之一是脱碳，碳在硅带钢(指成品)中是一种有害元素，它能使晶格畸变，降低磁性且使塑性变坏。退火炉脱碳主要依靠混合气体的水蒸汽，但水蒸汽含量太多会使硅带钢氧化，造成废品。既要做到能脱碳，使其化学反应正常进行，又要防止硅带钢氧化，所以要对炉内气氛的露点及分压比进行合理控制。

分压比是指炉内保护气体中水蒸汽的分压与氢气的分压之比，即

水蒸汽含量体积百分数；

氢气含量体积百分数。

H

常规控制手段中，通过露点监测值进行查表获得对应H

发明内容

本申请的目的在于提供一种退火炉加湿装置及其控制方法，能够保证退火炉内的露点稳定，进而保证水氢分压比在稳定可控范围内，能够满足取向硅钢性能指标的要求。

为了实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种退火炉加湿装置，包括加湿辅槽、加湿主槽、进水管路、热水补给管路、进气管路、出气管路及控制器；

加湿辅槽内设有第一加热元件、第一液位检测计和第一温度检测计，加湿主槽内设有第二液位检测计；

进水管路与加湿辅槽连通，进水管路上设有第一控制阀；

加湿辅槽通过热水补给管路与加湿主槽连通，热水补给管路上设有第二控制阀；

进气管路的末端伸入加湿主槽的底部；

出气管路用于将加湿主槽内的气体输送至退火炉；

控制器与第一加热元件、第一液位检测计、第一温度检测计、第二液位检测计、第一控制阀和第二控制阀分别电连接；

第一液位检测计用于实时检测加湿辅槽的液位LI_1，第二液位检测计用于实时检测加湿主槽的液位LI_2，第一温度检测计用于实时检测加湿辅槽的水温TI_1，第一加热元件用于对加湿辅槽内的水进行加热；

控制器用于：

当LI_1

当LI_2＜LL_2且TI_1≥TS时，LL_2为第二预设液位值，TS为温度设定值，控制第二控制阀打开，加湿辅槽的水通过热水补给管路加入到加湿主槽中；

每间隔预设时间，计算出退火炉内的水氢分压比，根据水氢分压比与预设范围的关系，对温度设定值TS进行调整。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，第一加热元件包括第一电阻丝和第一调功装置，控制器与第一调功装置电连接，第一电阻丝用于对加湿辅槽内的水进行电加热，控制器用于根据水温闭环调节第一调功装置的输出功率，从而实现水温的闭环调节。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，加湿主槽内还设有第二加热元件和第二温度检测计，第二加热元件包括第二电阻丝和第二调功装置，控制器与第二调功装置电连接，控制器与第二温度检测计电连接，第二电阻丝用于对加湿主槽内的水进行电加热，第二温度检测计用于检测加湿主槽内的气体温度，控制器用于根据水温闭环调节第二调功装置的输出功率，从而实现水温的闭环调节，进而实现加湿主槽内的气体温度的闭环调节。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，计算出退火炉内的水氢分压比，包括：

根据预设公式计算出退火炉内的水氢分压比，预设公式为：

其中，T

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，根据水氢分压比与预设范围的关系，对温度设定值TS进行调整，包括：

当水氢分压比大于预设范围的上限值，控制器控制温度设定值TS降低，当水氢分压比小于预设范围的下限值，控制器控制温度设定值TS升高，当水氢分压比在预设范围之内，控制器控制温度设定值TS不变。

第二方面，本申请提供了一种退火炉加湿装置的控制方法，应用于第一方面的退火炉加湿装置，退火炉加湿装置的控制方法包括：

第一液位检测计实时检测加湿辅槽的液位LI_1，第二液位检测计实时检测加湿主槽的液位LI_2，第一温度检测计实时检测加湿辅槽的水温TI_1；

当LI_1

当LI_2＜LL_2且TI_1≥TS时，LL_2为第二预设液位值，TS为温度设定值，控制器控制第二控制阀打开，加湿辅槽的水通过热水补给管路加入到加湿主槽中；

每间隔预设时间，控制器计算出退火炉内的水氢分压比，根据水氢分压比与预设范围的关系，对温度设定值TS进行调整。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，控制器计算出退火炉内的水氢分压比，包括：

控制器根据预设公式计算出退火炉内的水氢分压比，预设公式为：

其中，T

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，T

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，根据水氢分压比与预设范围的关系，对温度设定值TS进行调整，包括：

当水氢分压比大于预设范围的上限值，控制器控制温度设定值TS降低，当水氢分压比小于预设范围的下限值，控制器控制温度设定值TS升高，当水氢分压比在预设范围之内，控制器控制温度设定值TS不变。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，在根据水氢分压比与预设范围的关系，对温度设定值TS进行调整的步骤之后，退火炉加湿装置的控制方法还包括：

如果温度设定值TS的累积调整量大于等于限幅值且累积时间超过时间限值，控制器输出报警信息。

本申请的技术方案提供一种退火炉加湿装置及其控制方法，该控制方法包括：第一液位检测计实时检测加湿辅槽的液位LI_1，第二液位检测计实时检测加湿主槽的液位LI_2，第一温度检测计实时检测加湿辅槽的水温TI_1；当LI_1

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请实施例的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在附图中：

图1为本申请实施例退火炉加湿装置的结构示意图；

图2为本申请实施例控制器与第一加热元件、第二加热元件、第一液位检测计、第二液位检测计、第一温度检测计、第二温度检测计、第一控制阀和第二控制阀分别电连接的示意图；

图3为本申请实施例退火炉加湿装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面将结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1及图2，本申请实施例提供一种退火炉加湿装置，包括加湿辅槽1、加湿主槽2、进水管路3、热水补给管路4、进气管路5、出气管路6及控制器7。

加湿辅槽1内设有第一加热元件11、第一液位检测计12和第一温度检测计13，加湿主槽2内设有第二液位检测计22。

进水管路3与加湿辅槽1连通，进水管路3上设有第一控制阀31。

加湿辅槽1通过热水补给管路4与加湿主槽2连通，热水补给管路4上设有第二控制阀41。

进气管路5的末端伸入加湿主槽2的底部。

出气管路6用于将加湿主槽2内的气体输送至退火炉8。

控制器7与第一加热元件11、第一液位检测计12、第一温度检测计13、第二液位检测计22、第一控制阀31和第二控制阀41分别电连接。

第一液位检测计12用于实时检测加湿辅槽1的液位LI_1，第二液位检测计22用于实时检测加湿主槽2的液位LI_2，第一温度检测计13用于实时检测加湿辅槽1的水温TI_1，第一加热元件11用于对加湿辅槽1内的水进行加热。

控制器7用于：

当LI_1

当LI_2＜LL_2且TI_1≥TS时，LL_2为第二预设液位值，TS为温度设定值，控制第二控制阀41打开，加湿辅槽1的水通过热水补给管路4加入到加湿主槽2中；

每间隔预设时间，计算出退火炉8内的水氢分压比，根据水氢分压比与预设范围的关系，对温度设定值TS进行调整。

具体地，进水管路3用于通入冷的工业脱盐水，工业脱盐水的温度一般为20～30℃，如果直接通入加湿主槽2中，由于工业脱盐水的温度与温度设定值(例如60℃)相隔较远，可能会引起加湿主槽2内的气体温度的波动，进而影响通入到退火炉8内的露点，从而影响水氢分压比。

本申请通过加湿辅槽1的预热加水的方式，能够保证加湿主槽2在水分不断消耗和补充的过程中，加湿主槽2内的气体温度的波动不超过0.3℃，从而保证退火炉8内的水氢分压比在稳定可控范围内。

具体地，第一加热元件11包括第一电阻丝112和第一调功装置114，第一调功装置114可以为整流器，控制器7与第一调功装置114电连接，第一电阻丝112用于对加湿辅槽1内的水进行电加热，控制器7用于根据水温闭环调节第一调功装置114的输出功率，从而实现水温的闭环调节。

在一些实施例中，加湿主槽2内还设有第二加热元件21和第二温度检测计23，第二加热元件21包括第二电阻丝212和第二调功装置214，第二调功装置214可以为整流器，控制器7与第二调功装置214电连接，控制器7与第二温度检测计23电连接，第二电阻丝212用于对加湿主槽2内的水进行电加热，第二温度检测计23用于检测加湿主槽2内的气体温度，控制器7用于根据水温闭环调节第二调功装置214的输出功率，从而实现水温的闭环调节，进而实现加湿主槽2内的气体温度的闭环调节。

进气管路5用于向加湿主槽2通入保护气体(例如N

需要说明的是，水氢分压比的预设范围可以为0.3～0.6，当然，该预设范围需要根据实际的生产情况而定，对于不同钢种、不同规格、不同工艺速度而言，水氢分压比的预设范围都是不一样的，本申请对此不做限制。

具体地，加湿辅槽1的体积为加湿主槽2的体积的1/15。由于加湿主槽2的储水量较多，且水的消耗速度相对较慢。为了保证加湿主槽2的温度及液位高度稳定，本申请采用少量多次的加水控制方式，将加湿辅槽1设计得较小，一是方便加湿辅槽1快速加热到温度设定值，二是加湿辅槽1也不需要维持大量的预热水。

基于同一发明构思，本申请提供退火炉加湿装置的控制方法，应用于前述实施例的退火炉加湿装置，如图3所示，退火炉加湿装置的控制方法包括：

步骤S1、第一液位检测计12实时检测加湿辅槽1的液位LI_1，第二液位检测计22实时检测加湿主槽2的液位LI_2，第一温度检测计13实时检测加湿辅槽1的水温TI_1；

步骤S2、当LI_1

步骤S3、当LI_2＜LL_2且TI_1≥TS时，LL_2为第二预设液位值，TS为温度设定值，控制器7控制第二控制阀41打开，加湿辅槽1的水通过热水补给管路4加入到加湿主槽2中；

步骤S4、每间隔预设时间，控制器7计算出退火炉8内的水氢分压比，根据水氢分压比与预设范围的关系，对温度设定值TS进行调整。

在一些实施例中，控制器7计算出退火炉8内的水氢分压比，包括：

控制器7根据预设公式计算出退火炉8内的水氢分压比，该预设公式为：

其中，T

具体地，T

实际操作中，露点仪和氢分析仪均放置于退火炉8外，露点仪和氢分析仪分别通过采样管路采集退火炉8内的样气进行分析测量，从而得出退火炉8内的露点和退火炉8内气体中氢气的体积分数。

在一些实施例中，根据水氢分压比与预设范围的关系，对温度设定值TS进行调整，包括：

当水氢分压比大于预设范围的上限值，控制器控制温度设定值TS降低，当水氢分压比小于预设范围的下限值，控制器控制温度设定值TS升高，当水氢分压比在预设范围之内，控制器控制温度设定值TS不变。

在一些实施例中，在根据水氢分压比与预设范围的关系，对温度设定值TS进行调整的步骤之后，退火炉加湿装置的控制方法还包括：

如果温度设定值TS的累积调整量大于等于限幅值且累积时间超过时间限值，控制器输出报警信息。

具体地，实际生产过程中，每间隔预设时间，控制器7调节温度设定值TS的过程可以是在初始值的基础上设定一个微小的调整单位量，进行累积的调整。

例如，假定预设时间为30s，初始值为60℃，调整单位量为0.001℃，如果水氢分压比大于预设范围的上限值，则控制器控制温度设定值TS逐步减低，每间隔30s，温度设定值TS就依次设定为60℃、59.999℃、59.998℃，……，依次类推。如果水氢分压比小于预设范围的下限值，控制器控制温度设定值TS逐步升高，每间隔30s，温度设定值TS就依次设定为60℃、60.001℃、60.002℃，……，依次类推。

当然，考虑到实际情况，如何当累积调整量达到限幅值且累积时间超过时间限值，例如累积调整量达到2℃且累积时间超过30min，可能是加湿装置的相关设备出现异常情况，则控制器输出报警信息，例如可以通过在人机界面(HMI(Human Machine Interface，人机接口)画面)给出报警信息，以提示工作人员进行处理。

综上所述，本申请实施例提供的一种退火炉加湿装置及其控制方法，该控制方法包括：第一液位检测计实时检测加湿辅槽的液位LI_1，第二液位检测计实时检测加湿主槽的液位LI_2，第一温度检测计实时检测加湿辅槽的水温TI_1；当LI_1

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。