罩式退火爐設(shè)備的使用維護(hù)與改造

張會(huì)曉

（杭州富特帶鋼有限公司，浙江 杭州 311106）

退火是金屬加工行業(yè)用途特別廣泛的一種熱處理工藝。鋼帶退火，是使鋼帶通過特定工藝進(jìn)行升溫、保溫、降溫的過程。在冷軋帶鋼生產(chǎn)過程中，退火主要是用來消除帶鋼在軋制過程中產(chǎn)生的加工硬化，或使其組織達(dá)到一定狀態(tài)，來滿足后續(xù)加工使用的一種工藝方法。

1 罩式光亮退火爐的基本特點(diǎn)

強(qiáng)對(duì)流罩式光亮退火爐，是一種間歇式退火作業(yè)方式，其特點(diǎn)是生產(chǎn)靈活、工藝調(diào)整方便，對(duì)于小批量、特種材料等，可執(zhí)行單獨(dú)工藝，尤其在新產(chǎn)品、新工藝開發(fā)過程中，可以進(jìn)行小批量試驗(yàn)或生產(chǎn)。

該爐建設(shè)周期短，維護(hù)使用相對(duì)容易。該退火爐每個(gè)生產(chǎn)單位包括2個(gè)爐臺(tái)，1個(gè)加熱罩和1個(gè)冷卻罩以及2個(gè)保護(hù)罩（內(nèi)罩）。

生產(chǎn)過程中，1個(gè)爐臺(tái)進(jìn)行加熱保溫，而另外1個(gè)爐臺(tái)則在第一個(gè)爐臺(tái)保溫完畢后，直接罩上加熱罩，并利用加熱罩余溫開始升溫；由于加熱罩起吊溫度為550 ℃左右，所以利用加熱罩余熱進(jìn)行升溫，初始速度很快，在一定程度上節(jié)約了時(shí)間，同時(shí)減少了能源消耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

退火材料處于強(qiáng)對(duì)流保護(hù)氣氛中，保護(hù)罩內(nèi)部溫度均勻，保護(hù)罩內(nèi)上部和底部以及退火材料四周的溫度差，基本在10 ℃以內(nèi)。穩(wěn)定的溫度，保證了退火材料組織、應(yīng)力的均勻分布，力學(xué)性能符合工藝的要求，降低了產(chǎn)品的次品率。

2 生產(chǎn)過程及基本設(shè)備構(gòu)成

2.1 退火爐設(shè)備一般生產(chǎn)過程

一般生產(chǎn)過程為：爐臺(tái)吹掃及鋼卷吊裝→裝爐檢查→保護(hù)罩鎖緊→氣密性測(cè)試→保護(hù)氣置換→吊裝加熱罩加熱→保溫→隨爐冷卻→吊裝冷卻罩→風(fēng)冷卻→水冷卻→氣體置換→出爐。

2.2 基本設(shè)備構(gòu)成

退火爐設(shè)備主要部件，包括加熱罩、冷卻罩、保護(hù)罩（內(nèi)罩）、爐臺(tái)、對(duì)流盤及部分輔助系統(tǒng)，如加熱控制系統(tǒng)、水冷卻循環(huán)系統(tǒng)及保護(hù)氣氛控制系統(tǒng)。

（1）爐臺(tái)。每組退火爐包括2個(gè)底部帶有循環(huán)風(fēng)機(jī)的爐臺(tái)，及其附屬管路若干，如冷卻水供給管路、保護(hù)氣氛供給管路、抽真空管路、廢氣排放管路。

（2）保護(hù)罩。每組退火爐包括2個(gè)保護(hù)罩（內(nèi)罩），其結(jié)構(gòu)為底部敞開、其余封閉焊接成且保護(hù)罩本體圓周方向?yàn)椴y段。將其扣在爐臺(tái)上，即與爐臺(tái)構(gòu)成一個(gè)封閉的小空間（簡(jiǎn)稱退火空間），退火帶鋼就置于退火空間之中，在退火過程中，退火空間充滿保護(hù)氣體，以避免帶鋼在高溫下發(fā)生氧化脫碳。

（3）加熱罩。每組退火爐還包括一個(gè)罩形的加熱裝置即加熱罩，加熱罩扣在內(nèi)罩之上，兩罩之間形成一個(gè)加熱空間，熱量通過內(nèi)罩傳遞到退火空間內(nèi)，加熱罩可根據(jù)加熱能源的不同，分為電加熱退火爐加熱罩和燃?xì)馔嘶馉t加熱罩。

（4）冷卻罩。相對(duì)于退火爐加熱罩，每組退火爐還包括一個(gè)罩形的冷卻裝置，即冷卻罩。冷卻罩在整個(gè)退火過程中，參與風(fēng)冷和水冷兩個(gè)過程，所以每個(gè)冷卻罩上均安裝有冷卻風(fēng)機(jī)和冷卻水管路，分別通過向保護(hù)罩提供冷卻吹風(fēng)和水噴淋，來實(shí)現(xiàn)風(fēng)冷和水冷過程。

（5）水冷卻裝置。即對(duì)退火爐進(jìn)行降溫的裝置，這種裝置有兩套管路，一套為在冷卻罩內(nèi)向內(nèi)罩噴水的噴淋冷卻系統(tǒng)管路；另外一套為爐臺(tái)及高速風(fēng)機(jī)電機(jī)提供循環(huán)水冷降溫，保護(hù)爐臺(tái)電機(jī)、保持爐臺(tái)密封性。

（6）保護(hù)氣氛控制系統(tǒng)。保護(hù)氣氛控制系統(tǒng)為退火爐供給保護(hù)氣體，其控制系統(tǒng)主要包括保護(hù)氣的制成、儲(chǔ)存、供給。因保護(hù)氣必須不間斷供給，一般保護(hù)氣系統(tǒng)包括2 套設(shè)施，其中一套使用，一套備用，且隨時(shí)切換。除此之外，有的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)還將為其獨(dú)立配備不間斷電源。

3 使用過程存在問題

公司退火爐設(shè)備在使用過程中，生產(chǎn)及設(shè)備人員會(huì)定期對(duì)各關(guān)鍵部位進(jìn)行點(diǎn)檢，如檢查爐體加熱罩是否完好，內(nèi)襯有無脫落、強(qiáng)對(duì)流風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程是否有異響、冷卻風(fēng)機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)良好、冷卻水是否充足、保護(hù)氣氛是否足量等。

但是隨著設(shè)備使用時(shí)間的增加，設(shè)備使用維護(hù)人員的疏忽和部分設(shè)備點(diǎn)檢內(nèi)容不合理等，都將導(dǎo)致退火爐運(yùn)行故障的發(fā)生，降低了生產(chǎn)效率，甚至造成生產(chǎn)事故。

以下將對(duì)公司退火車間存在的主要問題進(jìn)行分析，并將各項(xiàng)改進(jìn)措施和內(nèi)容進(jìn)行匯總，以求最大限度地減少設(shè)備故障發(fā)生，提高生產(chǎn)效率。

（1）通常退火爐內(nèi)溫度最高可達(dá)800～900 ℃，為了保護(hù)電機(jī)，同時(shí)也確保保護(hù)罩的密封性，整個(gè)爐臺(tái)有一套水循環(huán)系統(tǒng)，在工作過程中持續(xù)運(yùn)行。一般情況下，整個(gè)車間所有爐臺(tái)公用一套系統(tǒng)，配備2 臺(tái)水泵以及不間斷電源。但是無法保證水泵在故障停車情況下，能夠及時(shí)進(jìn)行水泵切換和供水。

（2）退火爐臺(tái)電機(jī)，通過風(fēng)機(jī)葉輪為保護(hù)罩內(nèi)保護(hù)氣強(qiáng)對(duì)流提供動(dòng)力，高速運(yùn)行狀態(tài)下轉(zhuǎn)速可達(dá)1 500 r/min。日常使用過程中，主要通過手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)和觀察進(jìn)行檢測(cè)葉輪整體狀況，并不能及時(shí)將葉輪靜平衡性情況科學(xué)真實(shí)地反映出來；一旦葉輪高溫高速運(yùn)行狀態(tài)下疲勞失效，平衡被打破，將造成葉片損壞，生產(chǎn)陷入停滯；嚴(yán)重情況下，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)軸發(fā)生彎曲變形，甚至電機(jī)報(bào)廢。

（3）罩式爐保護(hù)氣體控制，是罩式爐控制系統(tǒng)中極為重要的控制功能，也是退火工藝控制不可缺少的補(bǔ)充。保護(hù)氣在保護(hù)帶鋼退火過程中不發(fā)生氧化脫碳的同時(shí)，作為保護(hù)罩內(nèi)的熱傳導(dǎo)介質(zhì)，應(yīng)具有一定壓力。為了保持壓力穩(wěn)定，退火過程中保護(hù)氣會(huì)持續(xù)地通過防爆箱以點(diǎn)燃的方式進(jìn)行排放。長(zhǎng)期壓力偏低，甚至負(fù)壓，會(huì)導(dǎo)致材料受熱不均、發(fā)生氧化脫碳甚至保護(hù)罩發(fā)生變形；保護(hù)氣壓力偏大，則造成浪費(fèi)。

長(zhǎng)期以來，設(shè)備使用人員一直通過觀察防爆箱燒嘴火焰，來判斷保護(hù)氣氛是否充足，對(duì)使用人員的依賴程度較大，無法做到實(shí)時(shí)控制。

4 解決方案

（1）針對(duì)水冷卻循環(huán)系統(tǒng)因電機(jī)突發(fā)故障，或工廠電力供應(yīng)問題而導(dǎo)致冷卻水缺失的現(xiàn)象，在冷卻水系統(tǒng)管路，增加一水壓報(bào)警裝置和相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)。當(dāng)水壓超出檢測(cè)范圍后，進(jìn)行持續(xù)聲光報(bào)警，同時(shí)電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行水泵切換；當(dāng)水壓恢復(fù)正常時(shí)，聲光報(bào)警解除。

（2）針對(duì)高速風(fēng)機(jī)葉輪疲勞失效的不確定性，修改點(diǎn)檢內(nèi)容，制定保養(yǎng)規(guī)范，根據(jù)使用頻率確保每個(gè)葉輪的校驗(yàn)周期為3個(gè)月到6個(gè)月不等，點(diǎn)檢內(nèi)容主要是設(shè)備安裝檢查和平衡測(cè)試修復(fù)。

（3）針對(duì)保護(hù)氣不穩(wěn)定的問題，每套退火爐的保護(hù)氣氛管路，增加電接點(diǎn)氣壓報(bào)警裝置、進(jìn)爐氣壓控制閥和相應(yīng)的電氣配套設(shè)施。在退火作業(yè)過程中，氣壓達(dá)到設(shè)定低壓報(bào)警點(diǎn)時(shí)，旁路氣壓閥打開，增加保護(hù)罩進(jìn)氣量；在達(dá)到設(shè)定高壓報(bào)警點(diǎn)時(shí)，氣壓閥關(guān)閉；另外，氣壓在從低壓報(bào)警點(diǎn)到高壓報(bào)警點(diǎn)的過程中，持續(xù)聲光報(bào)警。

（4）針對(duì)退火爐在生產(chǎn)過程中保護(hù)氣不間斷供給的要求，為預(yù)防保護(hù)氣生產(chǎn)系統(tǒng)突發(fā)故障，造成退火材料氧化脫碳等，特在保護(hù)氣供給管路上，增加一個(gè)氮?dú)鈨?chǔ)罐。在保護(hù)氣生產(chǎn)裝置突發(fā)故障時(shí)，可關(guān)閉保護(hù)氣生產(chǎn)系統(tǒng)供氣總閥門，打開氮?dú)鈨?chǔ)罐與供氣主管道連接的閥門，直接為整個(gè)退火車間供氣，同時(shí)將排廢氣閥門降低至最小甚至關(guān)閉，并時(shí)刻注意各爐臺(tái)保護(hù)氣氣壓表處于正壓狀態(tài)；待保護(hù)氣生產(chǎn)系統(tǒng)故障排除，將整個(gè)管路系統(tǒng)恢復(fù)至正常生產(chǎn)狀態(tài)即可。

5 結(jié)束語

設(shè)備改造完畢后，退火爐工藝及設(shè)備日趨成熟，保護(hù)氣供給在退火過程的穩(wěn)定性也得到了保證，可靠的設(shè)備、完善的過程控制系統(tǒng)、嚴(yán)格的安全操作規(guī)程，是科學(xué)生產(chǎn)的三大重要因素。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，公司退火車間改造完畢后，爐臺(tái)不正常停產(chǎn)時(shí)間降低了約80%，單臺(tái)退火爐帶鋼成品率也有很大的提升，且由于生產(chǎn)能力得到保證，供設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)改造的時(shí)間，在一定程度上也得到了增加，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的科學(xué)合理利用。

[1]張景進(jìn).板帶冷軋生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[2]丁起英，馮麗偉，徐 巖.罩式光亮退火爐與控制系統(tǒng)[J].工業(yè)加熱，2002，（3）：53-55.

[3]王臘梅.全氫罩式退火爐自動(dòng)控制系統(tǒng)研究[J].酒鋼科技，2011，（2）：67-73.

[4]張海濤，張 杰，曹建國等.罩式退火爐不同內(nèi)罩結(jié)構(gòu)傳熱效率[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，27（5）：532-534.

[5]趙曉東. 全氫罩式退火爐技術(shù)及設(shè)備[J]. 冶金標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2006，44（2）：56-58.

[6]陳開華，李建忠.全氫罩式退火爐控制系統(tǒng)[J].冶金自動(dòng)化，2008，（1）：41-44.

[7]譚周華，唐朝輝. 攀鋼全氫罩式退火爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)改造實(shí)踐[DB/OL].中國傳動(dòng)網(wǎng)，2009-02.