箱式低溫回火爐爆炸案例分析

申根林

(寶雞法士特齒輪有限責任公司，陜西 寶雞 722409)

箱式多用爐生產線(圖1)由于其主、輔爐(或機)臺數可隨工件類型及產量配置，生產組織及工藝調整簡單，具有適應不同工藝和生產能力的特點，且生產靈活，在熱處理滲碳淬火行業得到了廣泛應用。箱式低溫回火爐是多用爐生產線不可缺少的部分。由于滲碳主爐屬于氣氛熱處理爐，爆炸的案例較多，容易引起人們注重，而回火爐屬于無氣氛低溫爐，因此人們會滋生麻痹心理，忽略此類設備爆炸危險性，導致爆炸事故發生后才后悔莫及。現將我公司箱式低溫回火爐爆炸事故過程及原因分析介紹如下，以引起大家警惕。

1 事故經過

2008年4月15日，我公司一臺新購箱式低溫回火爐工藝調試中，下午14時。一爐試驗件回火出爐后，爐門打開約10 min后再次裝入另一爐調試產品零件，關爐門升溫約30 min左右，設備發生爆炸，所幸的是當時回火爐門前無人經過，沒有造成人員傷亡。據目擊人員說：爆響時，一個大火團由爐門上部噴出將爐門頂開，瞬間就消失。損壞情況見圖2，這次事故造成爐門、煙罩和門護罩解體，爐體鼓漲，門前過渡輪打掉1個，過渡輪支架的固定螺栓拉斷，儀表表芯從表殼震出約15 mm，設備整體報廢。

圖1 箱式多用爐生產線Fig.1 Box multi-purpose furnace production line

發生爆炸事故的回火爐與原使用的回火爐是同一廠家、同型號設備，原設備使用四年運行正常，且新設備與老設備都是同一批操作工，按原有操作規程操作的，在這種情況下設備發生爆炸，實屬罕見。

圖2 回火爐爆炸現場Fig.2 Explosion scene of tempering furnace

2 爆炸原因分析

2.1 爆炸原理

通過大量的生產實踐以及對爆炸事故相關因素的分析和歸納，發現了可燃氣體產生爆炸的規律性，只有同時具備三個條件才會爆炸(簡稱爆炸三要素)：可燃氣與空氣(或氧氣)混合比例達到爆炸極限；形成密閉(或相對密閉)空間；有足夠溫度或達到著火點)[1]。

2.2 爆炸原因

發生爆炸事故前，回火爐內所裝工件為里程表被動，這種工件前期經過主爐滲碳淬火，后又通過清洗機清洗。但清洗過程中空氣發泡除油功能未起到作用(注：維修工后期對清洗機進行檢查時發現，清洗機空氣發泡系統進氣軟管破裂)，且此類工件的特殊外螺紋形狀和平裝裝料方式不利于徹底清潔工件表面的油污，所以工件本身帶油較多，見圖3。清洗工序完工后，工人將表面附帶油污的工件裝入爐內，關閉爐門，此時爐內氣體主要是空氣。隨后淬火油污在爐內被加熱超過閃點，最終生成易燃的油蒸汽，隨著爐溫的升高，分解出的油蒸汽濃度逐漸增加；回火爐頂部的循環風扇讓油蒸汽與爐內原有空氣得到充分混合，使“可燃氣與空氣混合比例達到爆炸極限”， 滿足了爆炸三要素的第一個條件，這是導致事故的根本原因。

圖3 爐內裝料及工件油污情況Fig.3 Loading in furnace and oil pollution of work-piece

當時由于生產任務緊，新回火爐沒來及安裝排風管(圖4)就開始調試生產，生產過程中爐門處于關閉狀態，且無排風管將爐內可燃氣與空氣混合氣排出[2]，這種情況下，形成“密閉(或相對密閉)空間”的第二個條件，這是導致事故的重要原因。

圖4 新、舊低溫回火爐Fig.4 New and old low temperature tempering furnace

里程表被動零件回火工藝設定溫度為265 ℃，由于當時爐膛內處于升溫度階段，爆炸時儀表顯示實際溫度只有200 ℃，但爐內加熱元件(圖5)本身溫度已達500 ℃以上[2]，遠遠超過了淬火油的閃點(200 ℃)溫度[3]，這樣又具備了“有足夠溫度或達到著火點”的第三個條件。

可以認為，上述情況是新回火爐發生爆炸的充要條件，如果“爆炸三要素”中只要有一條不滿足，設備就不會爆炸。爆炸的新回火爐與一直使用的舊爐唯一區別就是未安裝排煙管道，這樣“新回火爐旁邊相同規格的舊爐用相同溫度處理相同工件沒有發生爆炸，而新爐卻發生爆炸”就可以解釋了。因此，未裝排風管而“形成密閉(或相對密閉)空間”這一條件是此次回火爐爆炸事故的根本原因。

圖5 回火爐內加熱元件Fig.5 Heating element in tempering furnace

3 避免低溫回火爐爆炸事故措施

針對以上分析回火爐形成“可燃氣爆炸三要素”的幾點原因，我車間制定了如下防范措施：①加裝排風管路，確保上部廢氣排放管道上的煙道暢通，工作狀態爐底部通風閥(圖6)始終處于開啟的位置，這樣爐內氣氛會形成對流，使可燃氣能從廢氣排放管道排出；②低溫回火爐內嚴禁帶油污回火[4-5](如不清洗或清洗不凈)；③定期檢查前清洗機的發泡除油功能，保證清洗機始終處于完好狀態；④編制并嚴格執行《箱式低溫回火爐燒油污方法》：將爐門打開一半左右，手動打開循環風扇，打開加熱控制，將低溫回火爐升至400 ℃保溫2 h以上，每隔一個月燒爐膛內的油污一次，保證爐內無明顯油污現象。

圖6 回火爐底部通氣閥打開Fig.6 Opening of ventilation valve at the bottom of tempering furnace

4 結束語

通過以上對回火爐爆炸原因的深入分析，我們一一列出了可能導致爆炸的條件及防范措施，并全部整改落實到位，排除了爆炸因素，相關設備至今沒有再發生類似事故，確保了公司生產的安全運行。