一種退火爐內(nèi)粉塵濃度在線測量裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在線測量裝置及方法，尤其涉及一種顆粒的在線測量裝置和方法。
【背景技術】
[0002]冷軋熱鍍鋅及連退機組爐內(nèi)充滿了氮、氫等保護氣體，對帶鋼實現(xiàn)無氧化退火。在帶鋼表面附著有鐵粉、殘余油份、粉塵顆粒等異物，進入連退機組的爐內(nèi)后，由于爐子相當于一個完全密封的高溫環(huán)境，這些異物沒有任何途徑排出，只會在爐內(nèi)聚集得越來越多。懸浮于爐內(nèi)的氣氛中的異物使得爐內(nèi)的保護氣氛如同被污染的大氣一般，混雜了很多粉塵顆粒和鐵粉屑。存在于帶鋼和爐輥表面之間的微小粉塵顆粒就像研磨劑一樣，隨著輥件的反復摩擦不斷地聚集在爐輥表面形成顆粒狀物，通常將其稱之為“積瘤”。一旦爐輥表面有了“積瘤”之后，在高溫狀態(tài)下，爐輥與較軟的帶鋼接觸時會在帶鋼表面產(chǎn)生壓痕或是細小劃傷，這樣會嚴重影響著帶鋼的產(chǎn)品質量。尤其是用于汽車外板生產(chǎn)制造的連退機組爐，由于汽車板的質量標準要求較高，表面具有壓痕或是細小劃痕的帶鋼不利于生產(chǎn)線的質量控制，同時，還會降低生產(chǎn)線的成品率。例如，以用于生產(chǎn)汽車外板的某冷軋帶鋼連續(xù)退火爐機組為例，爐內(nèi)氣氛溫度為850°C，由于爐內(nèi)的粉塵顆粒較大，因而造成其均熱段出口以及緩冷段入口處的爐輥積瘤嚴重，平均每3個月就要開爐清掃一次，修磨輥面或者更換爐輥，以確保汽車外板生產(chǎn)的產(chǎn)品質量。每一次開爐清掃需要耗費時間，這樣也會影響生產(chǎn)線的工作效率。
[0003]公布號為CN101988152A，公布日為2011年3月23日，名稱為“連續(xù)退火爐爐內(nèi)氣體清潔度檢測方法”的中國專利文獻公開了一種通過對各個爐區(qū)爐氣清潔度總量檢測評估爐內(nèi)污染程度來實現(xiàn)連續(xù)退火爐爐內(nèi)氣體清潔度檢測的方法。該方法是:用取樣計量泵將退火爐內(nèi)氣體抽出，并使爐氣按照設定的流量通過收集器，爐氣中各種顆粒物被阻留在收集器中；取樣計量泵自動測量出采集爐氣的體積，控制器將取樣計量泵前的儀表測定的溫度和壓力信號傳送給計算機處理，使爐氣的體積單位折算為標準立方米；根據(jù)取樣前后污染物總量收集器濾芯的重量差，得到取樣爐區(qū)懸浮顆粒物的總重量，從而求出爐氣中顆粒物的濃度；通過對各個爐區(qū)爐氣清潔度總量檢測評估爐內(nèi)污染程度，通過對各個爐區(qū)爐氣成分的檢測和分析來判斷各個爐區(qū)有害物是否出現(xiàn)異常。本專利文獻所公開的方法不能夠連續(xù)測量，需要人工定期稱重測量，其適合用于作為實驗室觀察粉塵顆粒變化的方法，但是并不適合用于工業(yè)化的連續(xù)監(jiān)控。
[0004]為了避免在爐輥表面形成“積瘤”，提高生產(chǎn)線的產(chǎn)品質量，提升生產(chǎn)線的生產(chǎn)效益，就需要盡可能地減少爐內(nèi)的粉塵顆粒的量。為此，希望有一種可以實現(xiàn)對退火爐內(nèi)粉塵濃度進行在線測量裝置和方法，以在退火爐內(nèi)的粉塵顆粒濃度較高時對退火爐內(nèi)采取氣氛凈化措施，從而避免粉塵濃度過高而在爐輥表面形成“積瘤”，進而提高鋼板的表面質量，降低開爐清掃的頻次。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種退火爐內(nèi)粉塵濃度在線測量裝置，其可以對退火爐內(nèi)的粉塵濃度進行連續(xù)測量，并根據(jù)不同粒徑的粉塵顆粒的濃度，及時地對退火爐內(nèi)的氣氛采取凈化措施，以降低退火爐內(nèi)粉塵顆粒的濃度，避免在爐輥表面形成“積瘤”，從而確保生產(chǎn)線的產(chǎn)品質量，降低退火爐開爐清掃的頻次，進而提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和效益。此外，本發(fā)明的退火爐內(nèi)粉塵濃度在線測量裝置還可以通過PLC設備實現(xiàn)粉塵的自動定時采集和數(shù)據(jù)的遠程傳輸監(jiān)控。
[0006]為了達到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種退火爐內(nèi)粉塵濃度在線測量裝置，其包括:
[0007]通風管道，其設于大型振動篩設備的防塵罩上，以與防塵罩的內(nèi)部空間連通，該通風管道內(nèi)設有風機；
[0008]抽氣泵，其將含塵氣體從退火爐內(nèi)抽出；
[0009]粉塵分離裝置，其將抽氣泵送至的含塵氣體進行粉塵與氣體的分離；
[0010]粒子計數(shù)器，其設于粉塵分離裝置的出口處，該粒子計數(shù)器對進入其中的粉塵進行粒子計數(shù)；
[0011]PLC，其與粒子計數(shù)器連接，PLC接收粒子計數(shù)器發(fā)送的結果并結合采樣含塵氣體量計算含塵氣體中的粉塵濃度。
[0012]本發(fā)明所述的退火爐內(nèi)粉塵濃度在線測量裝置的工作原理為:從退火爐取樣口取少量高溫氣體，經(jīng)粉塵分離裝置氣固分離后，不同粒徑的粉塵沉降到粉塵分離裝置的底部，粒子計數(shù)器對于捕集到不同粒徑的粉塵進行計數(shù)，PLC從粒子計數(shù)器中讀取計數(shù)結果，并結合采樣含塵氣體量，以計算獲得當下退火爐內(nèi)氣氛中不同粒徑粉塵的濃度。與此同時，當影響帶鋼表面質量的某一粒徑的粉塵濃度超出一閾值時，可以對退火爐內(nèi)采取氣氛凈化措施，從而減少爐內(nèi)的粉塵量，進而避免爐輥表面形成“積瘤”。
[0013]通過本發(fā)明的技術方案可以建立退火爐內(nèi)的不同粒徑的粉塵顆粒的濃度與帶鋼表面缺陷之間的關系。
[0014]此外，本發(fā)明所述的退火爐內(nèi)粉塵濃度在線測量裝置還可以根據(jù)設定時間完成氣體采樣和粉塵分析，無需人工定期稱量，即能實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動生成報表，數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)網(wǎng)上讀取等功能，以便于工作人員實時掌握退火爐內(nèi)粉塵濃度在線測量裝置的工作狀況，隨時讀取相關數(shù)據(jù)，從而及時采取凈化措施來避免粉塵在退火爐內(nèi)的大量積聚。
[0015]進一步地，本發(fā)明所述的退火爐內(nèi)粉塵濃度在線測量裝置還包括顯示器，其與PLC連接，以顯示PLC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，從而方便工作人員快速，清楚地了解退火爐內(nèi)的氣氛狀況。
[0016]更進一步地，在本發(fā)明所述的退火爐內(nèi)粉塵濃度在線測量裝置中，上述粉塵分離裝置包括:
[0017]外圓筒，其頂端封閉；
[0018]排風管，其部分設于外圓筒內(nèi)，該排風管的上端自外圓筒的頂端伸出；
[0019]切向入口，其與外圓筒切向連通，并設于外圓筒的上端；
[0020]錐形筒，其與外圓筒的下端連接，該錐形筒的口徑自上而下逐漸減小；
[0021]粉塵搜集管，其與錐形筒的下端連接。
[0022]上述粉塵分離裝置利用了離心分離原理，將粉塵從氣體中分離出來。較之于利用其他原理，例如，相較于利用重力作用原理的分離設備，該粉塵分離裝置的工作效率高，單位體積氣體的處理時間短；又例如，相較于利用靜電沉積原理的分離設備，該粉塵分離裝置的結構相對簡單、操作也更為便捷。
[0023]來自于切向入口的含有粉塵顆粒的氣體沿著切線方向從外圓筒的上端進入外圓筒內(nèi)，沿著外圓筒的內(nèi)筒壁由上而下作旋轉運動并形成外螺旋流，此時，含粉塵顆粒的氣體由直線運動變?yōu)閳A周運動。由于粉塵顆粒的密度大于氣體的密度，其所產(chǎn)生的離心力也相對較大，粉塵顆粒被甩到外螺旋流的外層，懸浮于外螺旋流的外層的粉塵顆粒在離心力的作用下漸漸地向外圓筒的內(nèi)筒壁移動，當粉塵顆粒與外圓筒的內(nèi)筒壁接觸后，離心力的作用消失而粉塵顆粒在重力作用下沿著外圓筒的內(nèi)筒壁滑落，然而氣體仍留在外螺旋流的內(nèi)層，這樣，在外圓筒內(nèi)的氣體和粉塵顆粒的運動軌跡由此發(fā)生分離。當旋轉下降的外螺旋流到達錐形筒內(nèi)時，由于錐形筒的口徑是從上到下逐漸減小的，即外螺旋流的旋轉半徑是逐漸縮小的，為此，外螺旋流的切向速度會隨之增大，外螺旋流仍然作著由上至下的旋轉運動，然而，當外螺旋流到達錐形筒的底部時，錐形筒底部因圓錐形的口徑收縮而造成底部氣流壓力較大，而外圓筒上部因外螺旋流的形成而造成中間氣流壓力較小，因此，外螺旋流中的氣體不會從錐形筒的底部直接旋出，而是沿外圓筒和錐形筒的軸向方向形成旋轉上升的內(nèi)螺旋流，該內(nèi)螺旋流通過排風管排出，也就是說，干凈的氣體從下至上經(jīng)由排風管被排出至粉塵分離裝置外。另外，氣體中的