全氢罩式退火炉培训教材20111122

1 全氢罩式退火炉培训教材 第一章 全氢罩式退火炉的工艺与设备 一 概述 全氢型保护气体单垛式紧卷罩式炉 实际上不单纯只是采用全氢 而与氢氮保护气体相区别 而同时这种全氢型罩式炉在设备和工艺上 还采取了相应的技术措施 以适应于全氢保护气体新技术的发展 从 而建成了以提高退火产量和质量为目的的新一代全氢型保护气体单 垛式紧卷罩式炉 全氢作为保护气体 早在 70 年代初期 国外某工业炉公司就开 发了这项新技术 当时应用于铜基金属工业 70 年代末推广到钢铁工 业 80 年代中期进行普遍推广应用 据有关资料记载至 1993 年这家 工业炉公司制造并投产的全氢罩式炉共有 500 多座 分布在世界 20 个国家和地区 随着冷轧带钢生产的迅速发展 世界各国面临着兴建和改造老式 罩式炉的新形势 目前世界上具备全氢单垛式紧卷罩式炉新技术和提 供全套设备的能力的厂家还不太多 据了解首先是欧洲一家工业炉公 司 其次是欧洲另一家工业炉公司 前者生产的罩式炉称作 强对流 全氢罩式炉 奥地利 EBNER 工业炉公司 主要特点是采用全封闭 退火炉台 全封闭炉台循环风机 横波形内罩以及气 水组合式冷却 罩 后者生产的罩式炉称作 高效能全氢罩式炉 德国 LOI 工业炉公 2 司 主要特点是采用敞开炉台 将炉台循环风机与电动机分开的弹 性连轴器 平面形内罩以及外部分流快速冷却设备和空气冷却罩等 上述两家公司采取的设备手段虽然有所不同 但其技术实质均遵循着 强对流和全氢技术这个基本出发点 适应全氢退火的严密性和安全性 从而达到提高退火产量和质量的目的 二 强对流全氢罩式炉技术 1 强对流 冷轧带钢卷罩式炉退火采用间歇式生产方式 以高炉和焦炉混合 煤气作为燃料 通过内罩对带钢卷进行间接加热 罩式炉退火是以流 体力学传导理论为基础 炉料得到热量多少取决于内罩壁的辐射传热 和气体对流传热的能力 由于轧制后的带钢横向存在着中间厚 两个边部薄的横向偏差 所以即使在较大轧制张力下卷曲钢卷 仍会出现带钢中间部位层间压 力大 两个边部层间压力小的情况 因此带钢层间存在间隙 其次 为 了减少退火工序中由于带钢层间压力过大而产生的粘结缺陷 在保证 卷齐钢卷的条件下 应尽量降低轧制张力 这样更增大了间隙 而间 隙中间充满着空气 由于空气导热系数远远低于钢板的导热系数 因 此 带钢卷的径向导热能力很差 影响了钢卷径向辐射传热效果 提 高辐射传热的效果 只有提高内罩壁的温度 形成较高的温度差 这 势必导致钢卷外圈过热 这是不允许的 增强内罩壁与保护气体之间对流传热的主要途径是加大保护气 体的流速 采用保护气体流速高 流量大的循环系统 增强对流传热 3 速度 把内罩壁上的热量尽快地传递给钢卷 对流传热计算公式为 Q t2 t1 F 式中 Q 钢卷吸收的热量 kJ h t2 气体温度 t1 钢卷温度 一般为 20 F 钢卷受热面积 m2 对流传热系数 kJ m2 h d4 3 8 0 0 0 标准状况下气体流速 m s d 气体通道直径 m 若提高 Q 值 必须提高 值 t2值或 F 值 t1值为常数 一般为室 温 20 若提高 t2值 必须增加燃料提高炉温 若单纯提高 t2 而相应的 条件不具备 仍然是自然对流传热或一般强对流传热 将导致钢卷外 圈过热 这是不允许的 在对流传热能力和所用保护气体种类一定的 条件下 F 也是不变的 因此 欲提高 Q 值 只有提高 值 而提高 值 必须降低 d 或 提高 0值 D 值取决于内罩内壁与钢卷外圈的环形空间 钢卷几何尺寸是一 定的 尤其是钢卷外径作为炉型的主要标志 是固定不变的 同时 考 虑到吊扣内罩操作等原因 内罩内壁是不能缩小的 一般正常情况下 4 内罩与钢卷最大外径之间一侧间隙为 100mm 左右 因此 d 也是定值 这样以来 只有提高 0值才能提高 Q 值 因此 采用大功率 大 风量的炉台循环风机即可加速气体流速 提高 0值 从而相应提高 t2和 F 达到提高 Q 值的最终目的 这就是采用强对流技术的理论基 础 2 全氢 所谓全氢是指用 100 氢作为保护气体 取代过去常规的氮氢型 保护气体 氮氢型保护气体 一般指 2 4 H2 96 98 N2 选择全氢作为保护气体 主要是从氢的理化性质考虑的 标准状况下几种气体和低碳钢的密度和导热系数如表 2 1 所示 表 2 1 标准状况下几种气体和低碳钢的密度和导热系数 项目密度 kg m3导热系数 W m K 氢气0 08990 172 氮气1 2510 024 空气1 2930 024 低碳钢785069 8 从表 2 1 中看出 氢气的密度仅是氮气的 1 14 而氢气的导热 系数是氮气的 7 倍 氢气重量轻 渗透能力强 可以渗入钢卷层间 充 分发挥导热系数大的特点 显著提高传热效率 氢气是还原性气体 在高温下能使 FeO 还原为铁 而氢气又能引 5 起钢脱碳 反应式如下 FeO H 2 Fe H2O C 2 H2 CH4 生成的 H2O 可在退火过程中采取热清洗手段将其除去 氢气在钢卷中夺走碳 引起钢脱碳 应该设法避免 氢气在退火 过程中脱碳是有一定条件的 干燥的氢气脱碳的作用很小 因为这时 反应速度很慢 但是氢气中只要含有 0 2 0 3 的水蒸气 它就会 成为强的脱碳性气体 同时 在低于 700 时 氢气的脱碳作用并不 显著 可以忽略它的影响 因此 针对氢气脱碳的条件 制定了避免脱 碳的操作工艺 首先炉内供应的氢气保护气体露点在 40 70 属于高干燥性气体 对钢卷不会产生脱碳 同时在加热阶段进行长时 间的热清洗 以减少炉内水分 全氢作为保护气体 不仅显著地提高了传热效率 从而提高了退 火能力 同时提高了炉温均匀性 保证了钢卷的力学性能 提高了冷 轧板的内在质量及表面质量 3 规格 单垛式紧卷罩式炉的规格是用炉型来表示的 炉型大小取决于装 料的几何尺寸 例如我厂炉型为 200 650 型的罩式炉 200 代表退火钢卷最大外 径为 200 650 代表退火钢卷垛最大高度为 650 采用 作为单位 是一种通常的表示方法 4 技术性能 6 现以我厂 HICON H2 型强对流全氢罩式炉为例进行叙述 4 1 技术性能 技术性能主要包括 型号 HICON H2型强对流全氢罩式炉 用途 在氢保护气体下进行再结晶光亮退火 退火钢卷最大外径 1950 钢卷垛最大高度 6500 最大装炉量 112 5 t 平均装炉量 100 t 最高退火温度 710 炉台小时能力 2 13 2 92t h 加热罩小时能力 3 85 6 62t h 燃料种类 焦炉煤气 焦炉煤气发热值 4050kal m3 烧嘴类型 高速烧嘴 烧嘴分布 炉墙分 2 环 每环烧嘴错开 呈切向布置 煤气压力 80 100mbar 煤气最大消耗量 1400kW 297 m3 h 空气压力 95 mbar 空气最大耗量 1 600 m3 h 空气预热温度 380 420 保护气体成分 100 H2 7 保护气体质量 氧含量 5ppm 纯度 99 999 露点 40 保护气体最大消耗量 40 m3 h 炉内保护气体压力 炉台循环风机风量 m3 h 冷却用水供水温度 最高 33 冷却用水供水压力 3 5bar 冷却用水排水温度 最大 60 冷却用水量 1 8 m3 h 工艺用水供水温度 最高 33 工艺用水供水压力 3 5bar 工艺用水量 28 m3 h 清洗用氮气质量 氧含量 5ppm 纯度 99 999 露点 50 清洗用氮气压力 3 5 bar 清洗用氮气用量 120 m3 h 5 设备构成 强对流全氢罩式炉技术是在氮氢型单垛型紧卷罩式炉的基础上 发展起来的 它的主要特点是以强对流和全氢为出发点 相应的对设 备进行改造 以适应强对流循环和全氢保护气体严密性的要求 主要设备包括 全封闭炉台 炉台循环风机 加热罩 冷却罩 内 罩 对流板 5 1 全封闭炉台 8 5 1 1 炉台的作用 全封闭炉台是罩式炉的主体设备 从某种意义上讲 也可以说是 罩式炉的永久性设备 炉台要承受钢卷垛和内罩的全部重量 炉台应该具备承载能力 抵抗反复加热和冷却变形能力 并应具有不漏气 绝热性能好 蓄热 量小以及结构简单等特点 5 1 2 炉台的结构 全封闭炉台由炉台钢结构本体 扩散器以及底部对流板组成 全封闭炉台外形及钢结构如图 5 1 所示 井字型钢结构梁采用 图 5 1 全封闭炉台钢结构 工字钢焊接而成 并与炉台底板焊接在一起 构成一个坚固的圆形承 重底座 9 在炉台底板内部对应工字钢位置上布置有支承柱 内部填实绝热 纤维毯 支承柱底面焊在炉台底板上 支承柱顶部与凹型球面金属壳 下面支承座平稳接触 支承柱只承受支承力 而不承受径向位移力和 向上离开约束力 这样 金属壳体因温度变化和外力作用不受限制 所以活动自由 可延长使用寿命 金属壳体制作成凹形球面的目的 其一是可以控制径向力 其二是与炉台循环气流方向相适应 在炉台底部内部连接氮气进气管和出气管 通入绝热纤维层内部 使炉台金属壳体受炉内压力和温度影响相适应 也可以说和炉内压力 相平衡 以保证金属壳体不变形或开裂 延长使用寿命 金属壳体成型后 与炉台底板气密性焊接 金属壳体内部填充绝 热纤维毯 各个死角都要填实 以达到绝热效果 这种全封闭炉台的特点是 结构简单 坚固耐用 首先 全封闭炉 台可防止炉台绝热层内空气 水分以及杂物污染钢卷 保证炉内氢保 护气体露点和含氧量 提高钢板表面质量 其次 全封闭炉台还可以 防止高导热率的氢进入炉内绝热层而破坏隔热效果 保证炉台底板不 过热和炉台密封橡胶圈不过热 扩散器及底部对流板是采用耐热钢板焊接而成的 可在高温下承 受重载荷而不变形 适应于大功率炉台循环风机的气流方向 通道合 理 气流分布均匀 且阻力小 5 2 炉台循环风机 炉台循环风机是强对流全氢罩式炉的重要设备 也是核心设备 又是强对流技术的出发点 10 全氢型炉台循环风机结构如图 5 2 所示 该风机叶轮固定在电动机出轴端 轴与叶轮采用锥形体用普遍扁 图 5 2 全氢炉台循环风机 形螺母并加防松片固定 电动机上部专用法兰与炉台中心的下法兰用 螺栓联接 电动机用一个专用的封闭水套包起来 该水套与炉台另外 一个较大中心法兰密封联接 氢气通过电动机上部端盖沿着风机轴周 围缝隙进入炉内 电动机周围充满和炉内相同的氢保护气体 电动机上部安装一个导叶片 形成一个小风扇 具有离心作用 可将氢气通过专用的封闭水套内侧 从下端抽入电动机定子和转子之 11 间 这样形成一个电动机内外冷却循环系统 可以充分冷却电动机和 清洗其空间气体 对于钢板表面质量和安全生产有着重要保证 冷却水套内侧焊有翅片 可增大冷却面积 翅片包围着电动机 可对电动机及其轴承进行充分冷却 由于炉内温度越高 氢保护气体 密度越低 风机消耗功率越低 因此风机功率消耗较少 这种炉台循环风机是目前比较先进的结构形式 主要有以下突出 优点 1 风机与炉台联接轴承不需要进行密封处理 用封闭水套包围 着电动机 与炉台用螺栓密封联接 将容易造成炉内氢气漏出或外界 空气吸入的动密封改为静密封结构 这项新技术从根本上解决了炉台 循环风机轴泄漏的关键难题 对于采用全氢作为保护气体更有其重要 意义 2 整体风机处在高温环境下工作 封闭冷却水套结构合理 效 果好 3 风机采用两级变速电动机 可以变速 4 风机结构简单 减少维修工作量 使用寿命长 5 3 加热罩 加热罩外形如图 5 3 所示 加热罩由钢结构的金属壳体 炉顶横梁 燃烧系统 排烟系统 空 气预热器以及绝热炉衬等组成 加热罩是由型钢加固并进行气密性焊接的圆筒形钢板壳体 顶部 设计成可用吊钩提升的结构形式 底部的支承腿可使加热罩立放在专 12 为它安装的工字钢梁上 下部边缘由环形板组成 其下部安装密封件 当加热罩放在炉台上时 密封件压在内罩法兰槽内 使加热罩与外界 隔绝 加热罩配置两个导向环 入口为圆锥形 当扣加热罩时 套在两 个导向杆上 加热罩上分 2 层环形布置 8 个切向高速烧嘴 并通过一个控制系 13 图 5 3 统调节 大负荷高速烧嘴配置点火电极和火焰监测器 大负荷是指一 个加热罩最大煤气量 比氮氢型加热罩最大煤气量增加了 59 从而 提高了加热能力 但必须有强对流大功率炉台循环风机以及全氢保护 14 气体相匹配 高速烧嘴可以实现强化对流传热 促进炉气循环 均匀 炉温 避免对内罩加热时出现热点 加热罩炉衬由两部分组成 炉衬下部是用纤维模块砌成 可以承 受燃气冲刷 炉衬上部和炉顶铺设耐火纤维毡 为了节能和降低废气 温度 烟道出口处安装一台集中空气预热器 利用燃烧废气将空气预 热到 400 左右 作为助燃空气通入各烧嘴 为了控制燃烧空气过剩系数 实现合理燃烧 采用空气和煤气比 例调节系统 将烟气中含氧量控制在 3 4 实现完全燃烧 采用焦炉煤气气作燃料 煤气控制方式 在 100 和 20 之间 连续控制 在 20 和 0 之间开 关控制 为了保证加热罩设备不受 损坏 加热罩最高温度限定为 850 5 4 冷却罩 冷却罩用于在加热结束揭掉加热罩后 加快冷却速度 提高退火 产量 同时也降低车间环境温度 保护周围设备 改善操作环境 冷却罩结构如图 5 4 所示 这种冷却罩为气 水组合式 它的冷却效果一方面与常规的空气 冷却罩基本相同 而另一方面 这种冷却罩采用喷水方式直接冷却内 罩 起到替代分流快速冷却的作用 冷却罩是采用耐热钢板焊制的 两台离心式风机置于冷却罩上部 15 图 5 4 两侧 空气由内罩和冷却罩下部缝隙吸入 沿着内罩热表面向上抽出 热空气 当炉温降到 270 时 风机自动停止 3min 后水管道上电磁 16 阀自动打开 分别向内罩顶部和中部喷冷却水 直到热点温度降到 160 为止 喷水时冒出一部分蒸汽 约 3min 就结束了 对环境没有 影响 冷却罩风机的特点是克服了过去常规采用的轴流式风机 电动机 长期处于高温状态工作的缺点 此冷却罩设计成离心式风机 由风机 轴向吸入热空气 沿叶轮离心方向抛出 这种结构只需要风机叶轮及 机壳用耐热钢板 而电动机只选用耐温性能一般的标准电动机即可 大大降低了造价 减少维护量 提高了使用寿命 这一点在设计上是 新突破 冷却罩上装有供水压力调节阀和流量控制阀 以保持水压 水量 恒定 这对冷却效果和冷却罩使用寿命是十分重要的 这种冷却方式结构简单 操作方便 投资少 但内罩由于喷水而 寿命有所降低 综合考虑 这种冷却方式可以取消分流快速冷却设备 降低大量投资和日常维修费用 尤其对老厂改造具有现实意义 5 5 内罩 生产时内罩位于钢卷垛与加热罩之间 罩式炉通过内罩对钢卷进 行间接加热或冷却 内罩的作用是保护钢卷在保护气体中进行退火 保证内罩内保护气体具有一定的压力 防止保护气体泄漏和外部气体 侵入 内罩结构如图 5 5 所示 内罩采用耐热钢板焊制辊压成形 内罩的横波形结构可以加强径 向抗变形能力 延长使用寿命 增加传热面积 提高加热和冷却能力 17 图 5 5 内罩与炉台采用精巧的液压压紧装置 8 个液压缸对内罩法兰均匀压 紧 内罩法兰采取通水冷却 以降低法兰温度 防止热变形 降低橡胶 圈使用温度 延长橡胶圈使用寿命 5 6 对流板 对流板的结构形式采用径向放射形 抗变形能力差些 吊起时产 生中间下凹 说明在结构上刚度差些 为了解决上述缺点 保证安全 生产 将导向板双面交叉成斜形 经生产使用没产生变形 延长使用 寿命近一倍 对流板分为底部对流板 中间对流板以及顶部对流板 底部对流板安装在炉台的分流盘上面 承受钢卷垛全部重量 因 18 此较厚 中间对流板位于钢卷之间 主要作用是保护气体气流通过钢卷端 部进行加热或冷却 是热交换的主要手段 其次 对两个钢卷进行隔 离 防止钢卷在退火过程中钢卷端部粘连 顶部对流板盖放在钢卷垛顶部 主要作用是防止保护气体气流全 部从钢卷垛中腔通过 影响炉温均匀性和退火能力 顶部对流板在国 内各种罩式炉中均有设计 可是在生产中绝大部分不使用 其原因是 顶部对流板直径小于钢卷外径 又盖放到钢卷垛顶部 盖上或吊卸十 分困难 又不安全 为了解决上述问题 顶部对流板外径和中间对流 板外径可以采用同样的尺寸 同中间对流板同样操作 解决了上述操 作困难的问题 三 氢气爆炸与防爆 1 氢气爆炸 氢气是易燃易爆气体 氢气着火温度为 530 590 氢气着火浓 度极限范围 氢气与空气混合时为 4 75 H2 与氧气混合时为 4 5 95 H2 氢气被人们认为可怕的气体 只要我们了解了 H2燃烧和爆炸的 自然规律 并且在生产操作中严格遵循氢气的安全技术规程 氢气的 爆炸是完全可以避免的 氢气爆炸只有同时具备以下 3 个条件才能发生 1 密封的有限空间 19 2 氢气的含量在着火浓度极限范围以内 即爆炸极限以内 并充满整个有限空间 3 有火源引入或者氢气温度加热至着火温度以上 一般 可燃气体发生剧烈的氧化反应称为燃烧 在整个有限空间 里 瞬时全容积的燃烧称作爆炸 在有限的空间里 可燃物的含量在着火浓度极限范围以内时 爆 炸的过程大致是 火源引入 使火源附近的可燃气体燃烧 发出的热 量加热并压缩其邻近层 使该层温度升高 继续燃烧 如此继续传播 最后全容积瞬间完成燃烧 产生高压出现爆炸现象 有的资料认为 在炉内产生爆炸时 其压力可达 0 7 0 8Mpa 或更高 爆炸时火焰传 播速度将超过 1000m s 2 氢气防爆 为了避免氢气爆炸事故发生 点炉前 首先应该使炉内氢气含量 在着火浓度极限范围以外 并用惰性气体如氮气清洗炉内空间 赶走 炉内的空气或氢气 这是防爆的最有效办法 当炉内充满氢气而没有空气或氧气且氢气在着火温度以上时 不 会发生爆炸 因为炉内如果进入一点空气 空气中的氧就在附近燃烧 掉 不会使氢气在整个炉内达到着火浓度极限范围以内 当炉内温度降到氢气着火温度以下时 氢气着火温度 530 如 果某处吸入空气 不能燃烧掉 空气逐渐积聚 当空气增加到使氢气 含量下降到着火浓度极限范围以内时 H2 4 75 一旦炉内有 火星存在就会发生爆炸 为此 对于低温炉应该做到 炉子密封性要 20 好 炉内一定保持正压操作 以免空气吸入 氢气与空气混合时 浓度极限范围规定为 4 75 H2的理由是 当氢气含量超过 75 时 氢气浓度很高 而空气很少 只有极少量氧 气与氢气燃烧 大量的氢气因缺氧而不能燃烧 相反 当氢气含量低 于 4 时 氢气很少 同样不能形成正常燃烧条件 但是 必须指出 氢气与空气的混合物全部加热至着火温度以上 时 这时不管氢气含量多少 氢气会立即燃烧 直至燃烧结束为止 全氢型罩式炉根据上述原理 采取几项安全防爆措施 A 试漏 试漏包括室温试漏和高温试漏 1 室温试漏 装完炉扣上内罩后 在室温下进行试漏 检查炉内 与外界密封性 试验压力为 50mbar 试验时间为 15min 压力降不低于 40mbar 为 合格 2 高温试漏 在加热结束吊卸加热罩前 18min 在高温下试漏 第二次检查炉内与外界密封性 试验压力为 50mbar 试验时间为 15min 压力降不低于 40mbar 为 合格 否则充氮气置换氢气 进行冷却阶段操作 高温试漏目的是在加热阶段如果密封性不好 当进入空气时氧立 即会被烧掉 没有爆炸的可能性 而在吊卸加热罩进入冷却阶段时 如果密封性不好 若进入空气且在着火温度以下 不能立即燃烧 逐 渐积聚起来 达到氢气着火浓度极限 75 以下 即空气量达到 25 以 21 上 时 遇到火源就有爆炸的可能性 B 清洗 清洗包括室温清洗 点火前清洗和出炉前清洗 1 室温清洗是在室温试漏合格后 用氮气清洗内罩内空气 使 其 O2 1 室温清洗的主要参数有 以负载空间空载容积 20m3 装炉料 85 吨为例 负载空间空载容积 20m3 负载空间减去 185t 退火料后的容积 8 5 m3 清洗时平均气体温度 20 清洗气体 N2 清洗系数为 04 3 1 21 lnln 2 2 O O x 最终浓度 初始浓度 监控清洗流量 138 3m3 h 监控清洗时间 30min 负载空间空载时所需清洗气体的最小量为 3 6 56 20273 273 04 3 20Qm 空载 负载空间减去 85t 退火料时所需清洗气体最小量为 3 1 24 20273 273 04 3 5 8Qm 有载 装满 85t 退火料 30min 清洗时间的安全系数为 8 2 1 24 5 0 3 138 n 上述计算表明 清洗用氮气量为 150m3 h 按监控的清洗最小流 22 量值 138 3 m3 h 来计算 监控清洗时间 30min 结果清洗安全系数为 2 8 是完全可以达到清洗要求的 2 点火前清洗是指加热罩点火前 在加热罩与内罩之间用助燃 风机送出的空气清洗残存的可燃气体 防止存在可燃气体 点火时发 生爆炸 3 出炉前清洗是在炉温降到出炉温度 一般热点温度 160 时 吊卸内罩前用氮气清洗内罩内氢气 使 H2 5 出炉前清洗的主要参数有 以负载空间空载容积 20m3 装炉料 85 吨为例 负载空间容积 20m3 负载空间减去 85t 退火料后的容积 8 5 m3 清洗气体 N2 清洗系数为 3 5 100 lnln 2 2 H H x 最终浓度 初始浓度 监控清洗流量 m3 h 监控清洗时间 30min 负载空间空载时所需清洗气体的最小量为 3 56 20273 273 320Qm 空载 负载空间减去 t 退火料时所需清洗气体最小量为 3 7 23 20273 273 35 8Qm 有载 装满 85t 退火料 30min 清洗时间的安全系数为 23 9 2 7 23 5 0 3 138 n 上述计算表明 清洗用氮气量是 150m3 h 按监控清洗最小流量 138 3m3 h 来计算 监控清洗时间 30min 结果清洗安全系数为 2 9 完全可以达到清洗要求 C 保证炉内正压操作 炉内氢气压力控制在 17 5 70mbar 范围内 并进行自动控制或 报警 当供电和控制系统出现故障时 除了氮气阀 通电时是关闭的 外 所有炉台阀关闭 氮气阀自动打开 来保证炉内正压 这样具有安全 保险作用 D 氢气监测器 地下室和车间里安装连续自动检测周围空间空气中氢气含量的 氢气监测器 测量量程为 0 20m 监测器调节范围为 0 100 设定 值为氢气着火浓度下限的 20 即含 0 8 H2 达到该值报警及指示 灯亮 另外 要求配置一台手提式测氢气分析仪 一台手提式氧气分析 仪 E 通风机 有必要使用通风机向地下室连续通入冷风 不断的清除有害气体 H2 N2 煤气 天然气 F 设备安全设施 加热罩安装温度控制热电偶 用来进行加热罩最高温度控制 温 24 度设定值为 850 10 超过此极限即报警 并自动停止煤气 目的 是保护加热罩设备不过烧 炉台安装温度控制热电偶 用来进行炉台最高温度控制 温度设 定值为 750 5 超过此极限值即报警 并自动停止煤气 目的是 保护炉料不过热 四 冷轧带钢退火工艺 在工作负载空间室温条件下 进行试漏 15min 接着加热罩扣放 在炉台上 开始用氮气清洗 45min 使 O2 1 氮气清洗流量是由通 向负载空间入口处的一个系统来控制的 氮气转换为氢气后进行热清 洗工作 这与轧制液残留量有关 直到保温时停止热清洗工作 但必 须控制好工作负载空间氢气压力 因为氢气传热速度比氮气快 6 倍 又由于强对流作用 所以热量很快即传递到带卷内部 高温试漏合格后吊卸加热罩 将冷却罩放炉台上 这时空气冷却 开始 然后当炉温下降到 270 时 停止空气冷却 炉台风机停转 3min 后 开始喷水冷却 10min 后炉台风机低速运行 再过 10min 后 高速运行 一直到最热点温度降到 160 时 炉台风机低速运行 并 用氮气再次清洗氢气 直到 H2 5 为合格 清洗时间 30min 最后吊 冷却罩和内罩出炉 五 冷轧带钢退火炉管路系统 冷轧带钢退火炉管路系统 对于每个炉台均由 3 部分构成 保护 气体阀组 炉台阀站气 水流程以及加热罩煤气布置等 25 六 冷轧带钢退火工艺操作说明 26 退火工艺流程图 加热过程 冷却 过程 1 H2处理工艺的准备条件 负载空间充满着空气 在充入 H2前必须满足以下条件 1 内罩必须夹紧 27 2 在室温条件下试漏 负载空间不漏灯亮 3 负载空间空气用 N2清洗 负载空间 N2清洗灯亮 2 加热罩吊出的准备条件 加热罩吊出的准备条件有 1 在高温下进行试漏 负载空间不漏灯亮 2 加热罩程序结束 灯亮 3 煤气蝶阀必须手动关闭 4 电源插座连接器开关须手动切断 5 插入式连接件须脱开 6 吊车吊钩正确勾好 3 内罩吊出的准备条件 内罩吊出的准备条件有 1 负载空间用 N2清洗 2 冷却结束灯亮 3 冷却罩须吊出 4 内罩冷却水管线接头拆出 5 炉台 N2总阀手动关闭 6 油排出 负载空间通过排放阀卸压 7 内罩压紧装置松开 8 内罩用吊具夹好 4 试漏试验 每次退火进行室温和高温下的泄漏试验 28 5 安全规则 负载空间不循环 可能出现部分真空现象 若及时冲 N2保持负 载空间压力为 55mbar 10 即可避免这种现象 电源出现故障或 H2减少时 若能及时充入 N2可保持空载空间的 压力 当控制热电偶为 750 时 负载空间压力不得超过 10mbar 负载空间的残氧量只有小于 1 体积比时 才允许冲入 H2 负载空间内 H2含量只有小于 5 体积比时 才能允许自炉台吊 出内罩 为避免带钢卷氧化 热点必须低于 160 电源出现事故时 主电源切断 这时所有燃烧系统和冷却系统自 动切断 所有电磁阀 除下述阀 常开 外 其余阀全部关闭 1 气动常开阀通 N2维持负载空间压力 2 电磁阀常开阀通 N2密封管路及该断管路阀门 七 冷轧带钢退火一般性操作 正常操作程序是通过计算机进行程序控制的 首先 打开主开关 打开电源开关 将炉台开关选定好 然后 确认下列气 水供入 冷却水 工艺用水 氮气 密封用氮气 助燃空气 氢气 煤气 控制氮气 全部工作就绪 炉台上退火操作步骤如下 1 将保护盖板放在炉台密封圈上 2 将炉料装好 3 将保护盖板移走 29 4 清理炉台密封圈及内罩法兰 5 吊扣内罩 6 接通内罩法兰冷却水 7 按液压压紧按钮 液压压紧到位 8 炉内保护气体出口阀关闭 9 开启氮气进气总阀 炉内压力上升 然后降到试验压力 50mbar 自动进行试漏 试验时间为 15min 压力降不低于 40mbar 为合格 试漏一开始 炉内不泄漏灯闪 过 15min 后灯 继续亮 若出现炉内泄漏灯亮 查找原因 重新试漏 直到合格 为止 10 炉台风机启动低速运行 11 用氮气清洗炉内空气 流量为 120 m3 h 时间为 45min 氮气清洗时 负载空间用氮气清洗灯闪 清洗结束灯亮 12 吊扣加热罩 13 打开煤气入口阀 14 将加热罩上的煤气 氮气 废氢及电插头接通 15 助燃风机启动运行 进行加热室清洗 16 开启煤气快速切断阀 按起动程序按钮 17 炉台循环风机低速运行 18 观察加热室情况 19 煤气阀试漏 20 完成点火程序 30 21 燃烧系统立即运行 22 当炉台风机电机功率下降至规定范围内 炉台风机转换高 速运行 23 N2清洗结束前 炉台控制热电偶达 250 燃烧系统直到 清洗结束 一直关闭 24 用 H2置换 N2后一直常时间清洗轧制液 直到保温为止 25 当 H2供入时 空气 N2排放阀关闭 转至 N2 H2排放管线 进行放散 26 N2 H2排放阀开启前 必须用 N2清洗 27 加热期间 加热罩热电偶提供控制变量 28 当炉台控制热电偶达到程序设定点时 该热电偶将给燃烧 系统提供控制变量 29 负载空间于均热结束前 18min 进行泄漏试验 30 试漏一开始 负载空间不泄漏灯闪 若试验合格则灯继续 亮 若出现负载空间泄漏灯亮 说明试漏不合格而进行报警 然 后消除报警 进行检查 首先检查废氢烧嘴 压力如迅速下降 这将导致负载空间压力下降 其次重复试漏 确认属实漏 用氮 气清洗氢气 加热罩可以吊出 炉台风机可以继续运行 这时 开关为手动 按氮气按钮 使保护气体排出至大 气放散 氮气流量设定为 30m3 h 在此流量下清洗负载空间 4h 该流量不能增加 否则排出管的阀门可能过热 31 若泄漏试验合格结束 加热程序结束灯闪 31 32 关闭入口煤气阀 并拆除加热罩管线 然后拆除多插头连 接器 断电 拆除电源插座 拆除点火煤气 拆除控制氮气 33 加热程序结束灯熄灭 34 炉台风机停送 35 吊出加热罩 36 吊扣冷却罩 接通管线 冷却罩风机运行 37 冷却罩风机于 270 停止运转 38 180s 后冷却罩供水阀开启 39 10min 后炉台风机低速运行 再 10min 后高速运行 40 当炉台控制热电偶温度达到出炉设定温度时 关闭氢入口 阀 41 炉台风机低速运转 42 打开氮气入口阀 排出阀开启 用氮清洗炉内氢 流量为 150m3 h 监控 138 3m3 h 时间为 30min 43 冷却罩进水阀关闭 出水阀打开放完水后关闭 44 炉台风机停止 45 吊卸冷却罩前将水及电接头拆除 吊卸冷却罩 46 关闭氮气入口总阀 拆除内罩法兰水接头 松开液压压紧 装置 47 开启轧制液阀门 向油收集器放出 同时泄掉炉内压力 48 吊卸内罩 49 放上炉台保护盖板 32 50 吊卸钢卷出炉 八 冷轧带钢退火生产工艺制度 强对流全氢罩式炉生产工艺制度确定也需要通过试验炉台进行 试验 摸索出不同钢种 不同规格的生产工艺制度 试验炉台需安放 12 支热电偶 以测定退火曲线 并以最冷点与最热点温差为控制目标 当经过大批生产试验后 可以找出控制热电偶 炉气 在加热段或 冷却段与最冷或最热点的温差 从而以控制热电偶显示温度作为正常 生产的控制依据 这样制定出不同钢种 不同规格的退火工艺制度 当然 退火工艺制度也不是一成不变的 应根据退火条件变化或用户 需要 逐步修改原工艺制度 使之逐步完善 第二章第二章 全全氢氢罩式退火炉罩式退火炉设备设备系系统统控制控制 一 炉台设备系统控制 见图 2 1 一 阀站 炉台设备控制示意图 见图 2 1 33 图 2 1 阀站示意图 二 阀站 炉台设备系统控制说明 阀站与炉台间的介质连接有煤气 氮气 氢气 冷却水的供应和 排放四大系统 其中氮气的供应分控制氮气 隔离氮气和吹扫氮气三 种 冷却水的供应分炉台冷却水和冷却罩冷却水两种 排放管线分水 废氢燃烧 废油 F1 废气和 F2 废气管线 下面详细描述各介质管线 的具体情况 1 各种介质的供应管线 1 煤气 先通过 25 手动蝶阀控制煤气管线的开启 经 44 过滤器过滤 后 通过 26 气动蝶阀 气动蝶阀的两侧配置 27 泄漏探测器 检测蝶 阀和管路连接处是否有煤气泄漏 若检测到 气动蝶阀关闭 若不泄 漏 煤气则通至与加热罩煤气管道的 30 连接处 最后输送至各烧嘴 2 氢气 先通过 41 手动球阀控制氢气管线的开启 经 60 过滤器过滤 和 64 流量计后 再经过 28 和 28 电磁阀 最后输送至炉台底部氢气 接口处 在不需要氢气时 由隔离氮气将 28 电磁阀隔断 34 3 控制氮气 先通过 46 手动球阀控制氮气管线的开启 经 45 压力开 关 最后输送至加热罩的控制氮气连接处 43 同时控制煤气管路的 26 气动蝶阀 气体排放管路的 83 过滤器和 85 远程位置调节器 生产 吹扫氮气管路的 1 气动蝶阀 16a 吹扫氮气 12 蝶阀 16b 冷却罩冷 却水的 21 蝶阀和 22 阀 16c F1 废气排放管路的 13 球阀 16d F2 废气排放管路的 14 球阀 16e 吹扫氮气管路的 15 蝶阀 16f 废油 收集管路的 4 球阀 16g 废氢管路的 48 球阀 共 11 个阀门 4 隔离氮气 此管路又分 2 条支路 分别控制 2 个阀门 1 通过 40 手动球阀控制氮气管线的开启 经 38 电磁阀和 20 压力开 关来隔断氢气管路的 28 电磁阀 2 通过 59 手动球阀控制氮气管线的开启 经 57 电磁阀和 56 压力开 关来隔断废氢排放管路的 48 球阀 实现氢气管路的 28 电磁阀和 废氢排放管路的 48 球阀的严密性 5 生产吹扫氮气 此管路又分 4 条支路 有四种功能 1 废氢管路吹扫 通过 1 气动球阀控制氮气管线的开启 经 74 球阀 75 电磁阀后 连接至废氢管路 2 炉台绝热体冲氮 通过 1 气动球阀控制氮气管线的开启 经 50 球 阀 51 电磁阀和 55 流量孔板后 连接至炉台绝热材料氮气连接处 3 氢气管路吹扫 通过 1 气动球阀 49 过滤器 63 流量表 54 孔板 和 15 气动蝶阀后 连接至氢气管路 4 负载空间吹扫 通过 1 气动球阀 49 过滤器 63 流量表 54 孔板 35 12 气动蝶阀和 8 压力表后 连接至炉台氮气连接处 6 冷却罩冷却水 先通过 19 手动蝶阀控制管线的开启 通过 21 气动 蝶阀后 至 23 冷却罩冷却水的连接处 在冷却罩停止喷水后 管路内 的存水经 22 阀直接至排放管路 7 炉台冷却水 先通过 18a 手动球阀控制管线的开启 经 37 节流阀 后至炉台冷却水连接处 在水压高的情况下经 31 安全阀直接至排放 管路 2 排放管线 1 水 冷却罩的排水通过水盆排至回水池 2 炉台冷却水的排放 经 29 流量计和 18 球阀后至地下中间管线总 管最终实现内排 水池 或外排 3 废油 经 81 气动球阀流至油收集器后 再经 4 气动球阀汇集至油 桶 4 废氢排放 经 81 气动球阀和 48 气动球阀后 与废氢燃烧管路连接 5 F1 废气排放 此管线为空气和氮气排放 经 81 气动球阀和 13 气 动球阀后至烟气排放管路 6 F2 废气排放 此管线为氢气和氮气排放 经 81 气动球阀和 14 气 动球阀后排放至车间厂房外 二 加热罩燃烧系统控制 一 加热罩燃烧系统控制示意图 见图 2 2 36 图 2 2 加热罩燃烧系统示意图 二 加热罩燃烧系统控制说明 加热罩燃烧