阅读说明：本技术 一种热轧机及热轧机组 (Hot rolling mill and hot rolling unit ) 是由 文福 范锦龙 黄艳秋 舒刚 范卫华 王怡 张增磊 夏朝晖 罗新华 于 2020-07-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种热轧机,轧机出口处设有喷淋位和位于喷淋位下游的抽尘位；在喷淋位,于带钢运行通道上方和/或下方布置有雾化喷嘴；在抽尘位布置有抽尘风管并且抽尘风管的抽风口位于带钢运行通道上方。另外还涉及一种热轧机组,至少其中一台热轧机采用上述热轧机。本发明通过在轧机出口处布置雾化喷嘴和抽尘风管,雾化喷嘴喷吹的雾化水与高温烟气接触后快速蒸发,在避免使钢板表面温度明显降低的情况下,可使烟气温度降低、热压降低,烟气体积显著地减少,再由抽尘风管捕集去除；通过雾化喷嘴与抽尘风管相结合,能有效地减少系统处理烟气量,减少后续配套设施的设计处理风量,显著地降低热轧系统的投资和运行能耗。(The invention relates to a hot rolling mill, wherein a spraying position and a dust extraction position positioned at the downstream of the spraying position are arranged at the outlet of the rolling mill; atomizing nozzles are arranged above and/or below the strip steel operation channel at the spraying position; a dust exhaust pipe is arranged at the dust exhaust position, and an air exhaust opening of the dust exhaust pipe is positioned above the strip steel running channel. In addition, the hot rolling mill group is also related, and at least one hot rolling mill adopts the hot rolling mill. According to the invention, the atomizing nozzle and the dust exhaust air pipe are arranged at the outlet of the rolling mill, atomized water sprayed by the atomizing nozzle is quickly evaporated after contacting with high-temperature flue gas, the temperature of the flue gas can be reduced, the hot pressing is reduced under the condition of avoiding obviously reducing the surface temperature of a steel plate, the volume of the flue gas is obviously reduced, and the flue gas is collected and removed by the dust exhaust air pipe; by combining the atomizing nozzle with the dust exhaust pipe, the flue gas treatment capacity of the system can be effectively reduced, the designed treatment capacity of subsequent supporting facilities can be reduced, and the investment and the operation energy consumption of the hot rolling system can be remarkably reduced.)

一种热轧机及热轧机组

技术领域

本发明属于冶金设备技术领域，具体涉及一种热轧机及采用该热轧机的热轧机组。

背景技术

钢铁企业热轧生产车间带钢轧制过程中，带钢温度很高(约1000℃)，带钢与轧辊高速摩擦在轧机处产生大量高温含尘烟气。对于带钢轧制温度降低要求不严格的轧钢工艺普遍采用喷淋水或雾化水喷淋抑尘的方式，水滴与烟气中的尘粒接触团聚后降落至带钢表面，实现净化烟气的效果。但对于某些厚度很薄的热轧产品，对轧制过程的带钢温度要求严格，大量水滴落至带钢表面会降低其温度，影响产品质量，因此采用外部抽尘罩的方式，在轧机出口或进口附近设置顶吸抽尘罩，抽尘罩顶部或侧部与除尘管道相接，产生的高温含尘烟气被抽尘罩捕集后输送至除尘器净化后达标排放；由于抽尘罩设置在轧机外部，捕集的烟气中不可避免地混入大量周围野风，造成除尘器等净化设施处理风量增加，系统初投资及运行费用较大；同时，为有效控制外溢烟气，外部抽尘罩的尺寸较大，占用轧机机架间较大空间，机架间设备检修时需要先将抽尘罩拆除，增加检修时间和成本。

发明内容

本发明涉及一种热轧机及采用该热轧机的热轧机组，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种热轧机，包括轧机机架及布置于所述轧机机架上的轧辊，轧机出口处设有喷淋位和抽尘位；在所述喷淋位，于带钢运行通道上方和/或下方布置有雾化喷嘴，所述雾化喷嘴连接有供水管和介质气供管；在所述抽尘位布置有抽尘风管并且所述抽尘风管的抽风口位于带钢运行通道上方；其中，沿带钢运行方向，所述抽尘位布置于所述喷淋位的下游。

作为实施方式之一，采用如下方法确定雾化喷嘴的雾化参数，所述雾化参数包括雾化喷嘴的水雾初始粒径、喷水量、喷射角度和布置位置：

S1，根据轧机出口区建立几何模型，将抽风口布置于预设位置处，利用前处理软件对所述轧机出口区进行网格划分；

S2，设定初始条件，所述初始条件包括带钢表面温度和尘源点；通过求解雷诺平均纳维斯托克斯方程进行连续相的数值模拟计算，待连续相计算达到收敛后，打开DPM模型，加入预设雾化参数，进行离散相的迭代；

S3，待S2中计算达到收敛后，分析该预设雾化参数下水雾的蒸发运动时间以及水雾对于高温烟气流场的影响，判断该预设雾化参数是否合适，若不合适，调整雾化参数，再次进行S2中的数值模拟计算，直至得到合适的雾化参数；其中，合适的雾化参数需达到对于高温烟气流场的降温目标，同时喷入的雾化水的汽化量在目标范围内；

其中，数值模拟中湍流模型选取Realizablek-ε模型，压力速度耦合项选取PISO迭代算法，动量和能量方程采用二阶迎风格式，湍流动能和湍流耗散率采用一阶迎风格式；DPM模型中选择喷射方式为空心锥面喷嘴，颗粒类型选择Droplet，材料选择液态水，蒸发相选择H₂O。

作为实施方式之一，采用如下方法确定抽尘参数，所述抽尘参数包括抽风量、抽风口尺寸以及抽风口与雾化喷嘴之间的相对位置：

步骤一，待所述雾化参数确定后，给抽风口赋予速度出口边界条件，通过求解雷诺平均纳维斯托克斯方程进行连续相的数值模拟计算，待连续相计算达到收敛后，打开DPM模型，加入所确定的雾化参数，进行离散相计算；

步骤二，待计算收敛后，分析轧机出口区内的烟气流场状况，判断所赋予的抽尘参数是否合适，若不合适，调整抽尘参数，再次进行步骤一中的数值模拟计算，直至得到合适的抽尘参数；

其中，数值模拟中湍流模型选取Realizablek-ε模型，压力速度耦合项选取PISO迭代算法，动量和能量方程采用二阶迎风格式，湍流动能和湍流耗散率采用一阶迎风格式；DPM模型中选择喷射方式为空心锥面喷嘴，颗粒类型选择Droplet，材料选择液态水，蒸发相选择H₂O。

作为实施方式之一，所述抽尘风管内嵌于轧机机架内。

作为实施方式之一，带钢运行通道上方的供水管和介质气供管均从所述抽尘风管的管内布设。

本发明还涉及一种热轧机组，包括沿带钢运行方向依次布置的多台热轧机，至少其中一台热轧机采用如上所述的热轧机。

作为实施方式之一，热轧机组还包括烟尘处理机构，各所述抽尘风管均与所述烟尘处理机构连接。

作为实施方式之一，所述烟尘处理机构包括沿烟尘流通方向依次布置的脱水单元和除尘单元。

作为实施方式之一，所述脱水单元包括旋流脱水器。

作为实施方式之一，所述除尘单元包括塑烧板除尘器。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供的热轧机及热轧机组，通过在轧机出口处布置雾化喷嘴和抽尘风管，雾化喷嘴喷吹的雾化水与高温烟气接触后快速蒸发，在避免使钢板表面温度明显降低的情况下，可使烟气温度降低、热压降低，烟气体积显著地减少，而热压降低、体积减少的含尘烟气被抽尘风管捕集去除。通过雾化喷嘴与抽尘风管相结合，能有效地减少系统处理烟气量，减少后续配套设施的设计处理风量，从而显著地降低热轧系统的投资和运行能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明实施例提供的热轧机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的热轧机组的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1，本发明实施例提供一种热轧机1，包括轧机机架11及布置于所述轧机机架11上的轧辊，轧机出口处设有喷淋位和抽尘位；在所述喷淋位，于带钢运行通道上方和/或下方布置有雾化喷嘴12，所述雾化喷嘴12连接有供水管3和介质气供管4；在所述抽尘位布置有抽尘风管13并且所述抽尘风管13的抽风口位于带钢运行通道上方；其中，沿带钢运行方向，所述抽尘位布置于所述喷淋位的下游。

上述轧机机架11及轧辊均为本领域常规设备，具体结构及轧辊在轧机机架11上的布置结构此处不作赘述。带钢轧制过程中，尘源点位于上部、下部轧辊与带钢接触部位，随着带钢高速运动在出口区域产生高温烟气，因此优选为在带钢运行通道上方和下方均布置雾化喷嘴12，设置在带钢运行通道上方和下方的雾化喷嘴12首先对高温烟气进行抑制降温，抑制降温后的含尘气体随热浮升力作用聚集至带钢上部出口，被抽风口131捕集，通过管道系统输送至除尘器净化后达标排放。

可以理解地，抽尘位布置于喷淋位的下游，也即抽尘位位于喷淋位的远离轧辊的一侧。

一般地，轧机机架11的上部机壳与出口侧带钢运行通道围设形成一个上部出口区，轧机机架11的下部机壳与出口侧带钢运行通道围设形成一个下部出口区，上部出口区与下部出口区即组成轧机出口区100；一般上述上部出口区与下部出口区都为三角形区域。在带钢运行通道上方的雾化喷嘴12即位于上述上部出口区内，上述抽风口131优选为也位于该上部出口区内；在带钢运行通道下方的雾化喷嘴12即位于上述下部出口区内。

上述雾化喷嘴12为双流雾化喷嘴12，通过供水管3向雾化喷嘴12供应水(自来水或净化水)，通过介质气供管4向雾化喷嘴12供应介质气，介质气可采用压缩空气或氮气；通过气水间的相互作用产生极细的雾化水，这种雾化水的作用不在于对烟气产生净化效果，而主要是与高温烟气接触后能快速蒸发，可使烟气温度降低、热压降低，烟气体积显著地减少，烟气的扩散效果显著地减弱。

本实施例提供的热轧机1，通过在轧机出口处布置雾化喷嘴12和抽尘风管13，雾化喷嘴12喷吹的雾化水与高温烟气接触后快速蒸发，在避免使带钢2表面温度明显降低的情况下，可使烟气温度降低、热压降低，烟气体积显著地减少，而热压降低、体积减少的含尘烟气被抽尘风管13捕集去除。通过雾化喷嘴12与抽尘风管13相结合，能有效地减少系统处理烟气量，减少后续配套设施的设计处理风量，从而显著地降低热轧系统的投资和运行能耗。

进一步优选地，对于上述雾化喷嘴12，以使得所喷入的雾化水滴全部或绝大部分被高温烟气汽化为宜，若喷入水滴粒径过大，易出现部分或大量水滴还未全部汽化就落至带钢2表面，会使带钢温度降低过大，影响轧制的产品质量；若喷入水滴粒径过小，对降低烟气温度和热压以及减少烟气体积的效果相对较差。上述雾化喷嘴12所喷入的雾化水量和水滴粒径等雾化参数可根据热轧工艺产品参数通过数值模拟计算软件计算确定，具体地，采用如下方法确定雾化喷嘴12的雾化参数，所述雾化参数包括雾化喷嘴12的水雾初始粒径、喷水量、喷射角度和布置位置：

S1，根据轧机出口区建立几何模型，将抽风口131布置于预设位置处，利用前处理软件对所述轧机出口区进行网格划分；

S2，设定初始条件，所述初始条件包括带钢表面温度和尘源点；通过求解雷诺平均纳维斯托克斯方程进行连续相的数值模拟计算，待连续相计算达到收敛后，打开DPM模型，加入预设雾化参数，进行离散相的迭代；

S3，待S2中计算达到收敛后，分析该预设雾化参数下水雾的蒸发运动时间以及水雾对于高温烟气流场的影响，判断该预设雾化参数是否合适，若不合适，调整雾化参数，再次进行S2中的数值模拟计算，直至得到合适的雾化参数；其中，合适的雾化参数需达到对于高温烟气流场的降温目标，同时喷入的雾化水的汽化量在目标范围内；也即在获得预期的高温烟气流场降温效果的同时，喷入的雾化水全部或绝大部分(92％以上)被高温烟气汽化，不会影响热轧产品的质量。其中，数值模拟中湍流模型选取Realizablek-ε模型，压力速度耦合项选取PISO迭代算法，动量和能量方程采用二阶迎风格式，湍流动能和湍流耗散率采用一阶迎风格式；DPM模型中选择喷射方式为空心锥面喷嘴，颗粒类型选择Droplet，材料选择液态水，蒸发相选择H₂O。

经上述数值模拟计算后，根据确定的水滴粒径选取合适的雾化喷嘴12，根据所需的总喷水量和轧机出口区100空间特性确定喷嘴数量和布置位置。

进一步优化上述实施例，抽尘风管13需较好地配合雾化喷嘴12，若抽风口位置距离雾化喷嘴12太近，或者抽风口风量太大、风口风速太高，会严重影响喷入雾化水的流场，所喷入的雾化水滴被大量吸走，起不到应有的烟气降温效果；但抽风口位置越靠近轧机出口(即越靠近轧机出口区100的出口端，或者说越靠近轧机外侧)，需要有效控制捕集烟气的风口流速越大、需要的抽风量就越大。本实施例中，采用如下方法确定抽尘参数，所述抽尘参数包括抽风量、抽风口尺寸以及抽风口131与雾化喷嘴12之间的相对位置：

步骤一，待所述雾化参数确定后，给抽风口131赋予速度出口边界条件，通过求解雷诺平均纳维斯托克斯方程进行连续相的数值模拟计算，待连续相计算达到收敛后，打开DPM模型，加入所确定的雾化参数，进行离散相计算；

步骤二，待计算收敛后，分析轧机出口区内的烟气流场状况，判断所赋予的抽尘参数是否合适，若不合适，调整抽尘参数(例如调整抽口流速、抽风口131距雾化喷嘴12的间距等)，再次进行步骤一中的数值模拟计算，直至得到合适的抽尘参数；其中，数值模拟中湍流模型选取Realizablek-ε模型，压力速度耦合项选取PISO迭代算法，动量和能量方程采用二阶迎风格式，湍流动能和湍流耗散率采用一阶迎风格式；DPM模型中选择喷射方式为空心锥面喷嘴，颗粒类型选择Droplet，材料选择液态水，蒸发相选择H₂O。湍流模型选取Realizable k-ε模型主要是由于模拟计算的烟气温度很高，烟气浮力作用不可忽略，烟气运动规律和高温浮射流相近。

可以理解地，在上述抽尘参数的数值模拟计算中，也是基于上述雾化参数数值模拟计算中S1中所建立的轧机出口区几何模型以及利用前处理软件对轧机出口区进行网格划分等基础上进行的。

判断抽尘参数是否合适主要体现在：若数值模拟计算结果显示大量水滴随烟气被抽走，或大量烟气未被抽风口131捕集而逃逸，说明所设置的抽风口位置、抽风口烟气流速参数不合适；反之即为合适。抽风口烟气流速以能完全或接近完全(捕集95％以上的含尘烟气)地捕集轧机出口区100内的烟气为佳；而抽风口烟气流速与抽风口131所处位置相关，并且根据所确定的抽风口烟气流速，结合抽风口面积可计算得到抽风量。例如，根据某热轧带钢生产线工艺参数数值模拟试算确定的抽风口位置，布置在轧机出口区100内距轧机出口外沿约30～60cm范围内(可在该区域范围内布置两到三排抽风口131)，抽风口131距雾化喷嘴12间距约60cm；每个轧机设计总抽风量约3万m³/h，实现对喷入的雾化水影响较小，同时轧机高温烟气得到有效控制，绝大部分烟气被抽风口131捕集，无明显的烟尘外溢。在实际设计中，首先可根据工程经验和工程设计手册初步确定一个适用的抽风口烟气流速范围，例如“15～20m/s”；数值模拟中可先输入一个预设的抽风口烟气流速值，例如“18m/s”，计算收敛后分析模拟结果，如果模拟结果显示轧机出口边界处相对压力均为负值，说明轧机出口气流呈现全部吸入状态，即烟气全部被捕集、无外溢(可再降低抽风口烟气流速输入值并进行模拟计算，分析判断降低抽风口烟气流速时，是否仍能保证烟气全部被捕集)；同理如果结果显示轧机出口边界处相对压力为正值，说明有烟气外溢，可增加抽风口烟气流速输入值，再次模拟计算后分析结果，以确定合适的抽风口烟气流速。工程设计中再考虑一定的富裕系数，最终确定合适的抽风口烟气流速和系统抽风量。

进一步优化上述热轧机1的结构，如图1，所述抽尘风管13内嵌于轧机机架11内。通过将抽尘风管13与轧机机架11一体化设计，抽尘风管13的布置不占用轧机的***空间，便于设备的管理以及轧机的日常检修工作。在进一步优选的方案中，如图1，所述供水管3和所述介质气供管4均从所述抽尘风管13的管内布设；可选地，还可将轧机的液压油管等管道设施也从抽尘风管13内布设；基于上述结构，在保证热轧高温烟气去除的同时，避免轧机外壳尺寸出现较大增长，而且便于各管道设施的布置。

实施例二

如图2，本发明实施例提供一种热轧机组，包括沿带钢运行方向依次布置的多台热轧机1，至少其中一台热轧机1采用上述实施例一所提供的热轧机1。优选为各热轧机1均采用上述实施例一所提供的热轧机1，该热轧机1的具体结构此处不作赘述。

进一步地，热轧机组还包括烟尘处理机构，各所述抽尘风管13均与所述烟尘处理机构连接。本实施例中，优选地，如图2，所述烟尘处理机构包括沿烟尘流通方向依次布置的脱水单元52和除尘单元53，其中，脱水单元52和除尘单元53通过输送风管51连接。由于可能会有小部分雾化水滴被抽尘口捕集；同时室外风管长距离的输送过程中，烟气中所含的汽化水可能会随着烟气温度的降低在输送风管51中部分析出，与烟气中的尘粒吸附聚合形成含尘水滴，情况严重时大量含尘水滴无法被气流带走，沉降在输送风管51底部，形成尘泥并逐渐增多，造成输送风管51内部大面积堵塞，甚至造成输送风管51坍塌，出现安全事故；上述的脱水单元52作用即在于脱除烟气中的水滴，确保输送风管51的安全稳定运行。在其中一个实施例中，上述脱水单元52包括旋流脱水器52，对烟气中水滴的去除效果较佳，通过旋流脱水器52处理后烟气中所含的细小液滴能被大量去除。旋流脱水器52为现有设备，具体地，旋流脱水器52内部设有固定旋流片和第一冲洗单元521，烟气经过旋流片时产生旋风效果，所含的细小含尘水滴部分撞击在旋流片上聚集成较大液滴，剩余部分细小含尘水滴在离心力的作用下运动至脱水器内壁聚集成较大液滴，两部分形成的较大液滴均沉聚至脱水器底部，通过卸污管522排至污水系统处理；通过上述第一冲洗单元521可对旋流脱水器52内部进行冲洗，保证旋流脱水器52的稳定可靠运行。

进一步优选地，如图2，在输送风管51上布置有第二冲洗单元54，在该第二冲洗单元54的下游对应布置有排水支管55，若输送风管51内出现大面积尘泥沉积，可通过该第二冲洗单元54进行冲洗，冲洗污水通过排水支管55排至污水系统处理。该第二冲洗单元54包括旁接于输送风管51上的冲洗水支管54、布置于该冲洗水支管54上的冲洗阀门以及布置于该冲洗水支管54上并且位于输送风管51内的冲洗喷嘴。相应地，可在输送风管51上对应设置检查孔，可定期或不定期检查输送风管51内部的凝结水或尘泥沉积情况。在可选的实施例中，如图2，该第二冲洗单元54位于脱水单元52与除尘单元53之间。

进一步优选地，上述输送风管51具有一定的坡度，并且坡向除尘单元53处，便于输送风管51内沉积的冷凝水被及时排除；相应地，可在除尘单元53的入口侧布置排水单元，尤其地，在上述第二冲洗单元54位于脱水单元52与除尘单元53之间时，上述的排水支管55即可同时作为排水单元。本实施例中，输送风管51的坡度不小于0.003。

对于上述的除尘单元53，一般地除尘设备均适用于本实施例中。优选地，该除尘单元53包括塑烧板除尘器53，塑烧板除尘器53为现有设备，其采用多种高分子化合物粉体以及特殊的粘合剂烧结而成，具有耐强湿的特性，即使烟气中所含的部分汽化水在除尘器内部析出也不会影响除尘净化效果，避免了采用传统布袋除尘器易造成布袋粘结现象。

上述除尘单元53出口烟气达到排放标准，可经除尘风机56和烟囱57进行外排，进一步可设置***58以提高环保性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。