全氫罩式退火爐工藝設(shè)備及工程化特點(diǎn)

趙云飛

（北京京誠鳳凰工業(yè)爐工程技術(shù)有限公司,北京 100176）

全氫罩式退火爐工藝設(shè)備及工程化特點(diǎn)

趙云飛

（北京京誠鳳凰工業(yè)爐工程技術(shù)有限公司,北京 100176）

本文介紹了全氫罩式退火爐工藝及設(shè)備主要特點(diǎn)，并依托某鋼廠的冷軋退火線，從工程的角度介紹了隨著市場的需求，對退火鋼卷的需求不斷增大，熱處理配置需要進(jìn)行相應(yīng)提升改造，本文針對其產(chǎn)品方案重點(diǎn)介紹了產(chǎn)線的工藝流程及主體設(shè)備的相關(guān)參數(shù)及工程化特點(diǎn)。

全氫罩式退火爐；工藝及設(shè)備；工程化特點(diǎn)

1 前言

全氫罩式退火爐，是冷軋鋼卷常用的熱處理爐型之一，此方式因?yàn)槠浣M織生產(chǎn)靈活、設(shè)備投資低而被眾多用戶所采納。罩式退火爐采用100%全氫氣保護(hù)氣體，整個(gè)退火周期采用耐高溫風(fēng)機(jī)使保護(hù)氣體高速循環(huán)，以加強(qiáng)傳熱效果，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。[1]

某鋼廠冷軋廠設(shè)計(jì)年產(chǎn)冷軋卷100 萬噸，目前配套的罩式退火爐生產(chǎn)能力68.5 萬t/年。不能滿足現(xiàn)有生產(chǎn)要求，因此需要再建設(shè)罩式退火爐增加鋼卷退火能力。

2 工藝流程及主要設(shè)備特點(diǎn)

2.1 工藝流程

（1）選擇退火程序。在正常生產(chǎn)過程中，退火程序從COS 傳送到爐臺PLC,并儲存PLC 中，直到接收新的退火程序。

（2）放置內(nèi)罩。爐臺上料后，將內(nèi)罩放在爐臺上，然后用液壓夾緊機(jī)構(gòu)夾緊到水冷爐臺法蘭的圓形密封件上，這樣可以達(dá)到很好的密封。

（3） 冷泄漏測試。泄漏測試可以在室溫度下自動(dòng)完成。將內(nèi)罩內(nèi)的壓力自動(dòng)地調(diào)節(jié)到約5000Pa，并關(guān)閉所有入口和出口閥門。

（4） 初始吹掃。如果工作空間無漏氣，那么將用氮?dú)鈩?dòng)吹掃工作空氣。吹掃結(jié)束后，爐臺準(zhǔn)備退火。

（5） 壓力控制。為了使內(nèi)罩內(nèi)的壓力高出外界壓力一定范圍，可以自動(dòng)控制工作區(qū)壓力。

（6） 加熱。加熱罩燃燒系統(tǒng)由幾個(gè)位于加熱罩周圍的高速燒嘴組成。

（7） 溫度控制。對于連續(xù)控制，將提供兩個(gè)單獨(dú)的溫度控制器（分別用于加熱罩和爐臺）；對于開/關(guān)控制，將提供兩個(gè)其它控制器（分別用于加熱罩和爐臺）。

（8）連續(xù)控制。當(dāng)加熱罩（或爐臺）控制器發(fā)出打開信號時(shí)，機(jī)動(dòng)閥將打開; 當(dāng)控制器發(fā)出“關(guān)閉”信號時(shí)，它將逐漸關(guān)閉。在加熱罩控制站配備有手動(dòng)調(diào)節(jié)的手動(dòng)/自動(dòng)方式開關(guān)。

（9） 溫度測量。如果加熱罩溫度超過設(shè)定點(diǎn)20℃,燃燒系統(tǒng)將關(guān)閉。如果爐臺溫度超過設(shè)定點(diǎn)10℃,為了保護(hù)帶卷過熱，應(yīng)關(guān)閉燃燒系統(tǒng)。[2]

（10） 燃?xì)獾y滲漏測試。當(dāng)燃燒系統(tǒng)接通時(shí)，滲漏探測器（已證明為安全裝置）將測試燃?xì)獾y和聯(lián)軸器是否滲漏。

（11）燃燒室預(yù)吹掃。當(dāng)燃燒系統(tǒng)打開時(shí)，預(yù)先用空氣吹掃燃燒室。吹掃時(shí)間通過定時(shí)繼電器監(jiān)督。用PLC 檢查該繼電器工作是否正常。

（12） 冷卻。將冷卻罩放在內(nèi)罩上，然后用空氣和水混合的冷卻系統(tǒng)以高速將帶卷冷卻到大約160℃。

（13） 最終吹掃。冷卻結(jié)束后，用氮?dú)獯祾吖ぷ鲄^(qū)。只有當(dāng)安全吹掃完成后，才能打開內(nèi)罩。

2.2 設(shè)備特點(diǎn)

2.2.1 加熱罩

加熱罩主要由燃燒系統(tǒng)、罩體、排煙系統(tǒng)、隔熱保溫材料組成。

設(shè)備主要參數(shù)：（1）罩體。罩體內(nèi)徑：3000mm/200 類型；罩體內(nèi)高度：6590mm/200；類型外殼厚度：5mm; （2）燃燒系統(tǒng)。將空氣、煤氣通過燒嘴進(jìn)行燃燒，包括燒嘴、煤氣系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)。1）燒嘴有8 個(gè)主要燒嘴，分成2 環(huán)切向布置，每個(gè)燒嘴具有自動(dòng)點(diǎn)火和火焰監(jiān)測功能。此外，還有1 個(gè)輔助燒嘴用于燃燒廢氫。2）燃?xì)庀到y(tǒng)燃?xì)夥N類：高爐、焦?fàn)t混合煤氣；熱值：7600kJ/Nm3；接點(diǎn)壓力：10kPa。3）助燃空氣。由1 臺助燃風(fēng)機(jī)鼓風(fēng); （3）排煙系統(tǒng)。將加熱罩燒嘴產(chǎn)生廢氣排走，并用廢氣對助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱；包括排煙管道及管道所需的絕熱材料。最高溫度：500℃

（4）隔熱保溫材料。加熱罩內(nèi)部用耐火材料和隔熱材料保溫絕熱，在加熱罩底部有成形纖維模塊，在上部有硅酸鋁纖維氈。沿著加熱罩底邊有密封框架，把加熱室密封起來。

2.2.2 爐臺

用于支撐鋼卷垛，同時(shí)各種氣體介質(zhì)的進(jìn)出均通過爐臺，爐臺上設(shè)有循環(huán)風(fēng)機(jī)，促進(jìn)爐內(nèi)氣體流動(dòng)。每座爐臺由爐臺本體，隔熱保溫系統(tǒng)組成。

（1）爐臺本體。包括型鋼加固、氣密焊接的鋼板結(jié)構(gòu)及在該結(jié)構(gòu)上安裝了承載鋼卷的平臺，循環(huán)風(fēng)機(jī)及爐臺周圍設(shè)備。

1）爐臺支撐平臺設(shè)備爐臺最大凈載荷：125t/200；退火溫度（最高）：750℃。2）循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)功率：22kW；轉(zhuǎn)速：最大2200 rpm(VVVF)；風(fēng)量：約100000 m3/h；氣流溫度（最高）：750℃。

（2）爐臺隔熱保溫材料。為耐火纖維，安裝爐臺內(nèi)部，以保護(hù)爐臺鋼結(jié)構(gòu)及循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)。溫度（最高）：1200

2.2.3 冷卻罩

采用風(fēng)冷+噴淋冷卻。每個(gè)冷卻罩主要由2 個(gè)冷卻用離心風(fēng)機(jī)、不銹鋼罩體、噴淋冷卻裝置、導(dǎo)向臂、冷卻水及電源的手動(dòng)接頭等。

1）風(fēng)機(jī)徑向風(fēng)機(jī)冷卻空氣流量：約2×17700 m3/h。電機(jī)功率：2×5.5kW，1000rpm。2）罩體由不銹鋼型鋼加固成圓環(huán)，包括不銹鋼罩殼、提升梁、導(dǎo)向臂、支撐腿等。殼體材質(zhì)：0Cr18Ni9。3）噴淋冷卻裝置在內(nèi)罩溫度低于250℃后對內(nèi)罩噴水進(jìn)行冷卻，直到達(dá)到出爐溫度。由頂部噴嘴、中部環(huán)形噴嘴、供水管道組成。噴淋水壓力：0.3—0.45MPa。溫度：33℃。流量：28m3/h。

2.2.4 內(nèi)罩

為耐熱鋼板氣密焊接的鋼結(jié)構(gòu)，殼體為波紋形狀。主要由波紋罩體、吊裝環(huán)、冷卻水法蘭、導(dǎo)向臂、冷卻水手動(dòng)接頭等。殼體材質(zhì)：0Cr23Ni13

3 產(chǎn)品方案

3.1 冷硬卷規(guī)格

帶鋼厚度：0.3～2.5mm；帶鋼寬度：900～1650mm；帶卷內(nèi)徑：φ610mm。帶卷外徑：φ1000～φ2000mm；最大卷重：30t。鋼卷單重：最大20 kg/mm，平均16 kg/mm。性能等級：CQ、DQ、HSS。

3.2 產(chǎn)品大綱

本工程設(shè)計(jì)退火能力20.11 萬噸/年，熱處理品種：CQ 占50%、DQ 占10%、DDQ/EDDQ 占30%、HSLA 占10%。

4 工程特點(diǎn)及預(yù)期效果

本工程建成后可達(dá)到如下預(yù)期效果：

其一，能夠滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整調(diào)整，提高冷軋深沖鋼產(chǎn)能和冷軋產(chǎn)品競爭力。本工程通過增建罩式爐和市場品種開發(fā)，擴(kuò)大深沖鋼產(chǎn)能，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)會大幅改善，特別是深沖鋼熱處理鋼卷的增加，其盈利能力和生存競爭能力會得到明顯改善。

其二，能夠滿足上下工序產(chǎn)能平衡，提升冷軋各機(jī)組產(chǎn)量發(fā)揮規(guī)模優(yōu)勢，降低綜合成本。工程建成后可以擴(kuò)大退火產(chǎn)能，酸洗和軋機(jī)產(chǎn)能也會同步增加，工序不平衡的矛盾會得到緩解，噸鋼綜合成本下降。

其三，能夠提升冷軋盈利能力?？梢钥商嵘舷赂鞴ば驒C(jī)組作業(yè)率，降低成本，提升冷軋整體盈利能力。

[1]方珺等.強(qiáng)對流循環(huán)全氫罩式退火爐的國產(chǎn)化實(shí)踐[J].工業(yè)爐,2010(05).

[2]張紀(jì)勇.全氫罩式退火爐控制系統(tǒng)[J].裝備制造技術(shù),2009(05).