罩退讲课资料

1、80 万吨精品冷轧项目 BAF/BH200-560 全氢罩式退火炉 时 间：2011.03.131一、退火工艺的定义及意义二、生产工艺描述三、机械设备概述四、全氢罩式退火炉退火过程描述2 一、退火工艺的定义及意义 1、退火工艺的定义带钢的再结晶退火是将经冷塑性变形的带钢加热到再结晶温度以上、Ac1相变温度以下，经保温后冷却的热处理工艺。 2、退火工艺的目的意义热轧带钢在不经加热的常温状态下，经轧制后便产生了不能自行恢复原形状和尺寸的变化，使带钢发生了塑性变形，这一变形过程叫做带钢的冷塑性变形。带钢在冷塑性变形后所产生的强度和硬度升高、塑性下降的现象称之为加工硬化。3带钢经过冷轧变形后，金属内部

2、组织产生晶粒拉长、晶粒破碎和晶体缺陷现象，导致金属内部自由能升高，处于不稳定状态，具有自发地恢复到比较完整、规则和自由能低的稳定平衡状态的趋势。然而在室温下，金属的原子动能小，扩散能力差，扩散速度小，这种自发倾向无法实现，必须将带钢加热到一定温度，使原子获得足够的扩散动能，才能消除晶格畸变，使组织和性能发生变化。带钢冷轧后热处理是冷轧生产中的重要工序，冷轧板多为低碳钢，其轧后热处理通常为再结晶退火，冷轧板通过再结晶退火达到降低钢的硬度、消除冷加工硬化、改善钢的性能、恢复钢的塑性变形能力之目的。 4二、生产工艺描述 一个退火周期开始时，L3（或操作人员）将退火的钢卷参数输入到L2 过程计算机系统

3、，退火模型计算出退火过程，经操作人员确认后下载到PLC。车间操作人员将需要退火的钢卷按堆垛要求堆放在炉台上。完成炉台装料后(对流板放在钢卷之间)，设置内罩，并使用液压锁紧装置与炉台法兰密封，法兰密封的冷却水管连接到冷却水供给系统中，冷却水的流量由一个流量开关来监视。氮气吹扫前必须进行氢气阀和内罩系统的密封试验。如果氢气阀和内罩系统是密闭不泄漏的,内罩内的空气就被氮气置换。这个系统被置换需要 140 m/h 的 N2 大约需要持续25 分钟。5如果密封试验失败，控制系统给出相应报警，人工进行报警确认后，控制系统自动重新进行密封试验。用二氧化锆氧量仪连续测量内罩内氧含量。当满足以下条件后，炉台和内

4、罩系统的吹扫就可以停止：1) 吹扫的总氮气量至少必须超过内罩的体积；2) 连续吹扫的时间必须至少大于25 分钟；3)内罩内部环境的氧含量必须小于1%。加热罩在氮气吹扫内罩时就可以吊装上去，当内罩内的氧含量检测结果小于1 %时，加热罩上的烧嘴就会自动点火；烧嘴点火之前, 加热罩助燃空气高温蝶阀全部打开，风机以最大流量吹扫加热罩与内罩间的炉膛，吹扫时间大约 5 分钟，保证炉膛内无可燃气体，然后烧嘴点火。加热罩点火是从上6到下各个烧嘴分别自动进行，火焰检测装置检测烧嘴的燃烧状况。退火升温时用氢气来置换出内罩内的氮气，氢/氮混合物将通过排放管排放出厂房，接着用大约30m/h 的氢气来置换氮气后, 关闭

5、氮气排放阀，氢气通过循环风机在炉内循环。对于排放的氢/氮混合物蒸汽，通过废气调节阀来控制炉内压力。在初始运行阶段，炉台高温循环风机的转速为520rpm，内罩内需用氮气置换成氢气，该过程持续约1 个小时左右,当该过程结束后，其转速根据炉内温度会连续不断地增加到2100rpm ，风机将会以5202100 rpm 的速度连续高速运转，直到冷却阶段结束为止。7当内罩内为氢气时，内罩内氢气压力将用压力传感器和压力开关连续进行监测。高效的循环风机使得炉内保护气体高速循环，保证钢卷得到均匀的加热。在适当温度下由加热升温转为均热，确保钢卷的机械性能和晶粒尺寸均匀。均热时间由数学模型计算给出。均热结束前，自动进

6、行炉台热态密封试验。热态密封试验完成后，系统进入冷却阶段，移开加热罩，并盖上冷却罩，冷却风机就会自动接通打开。冷却阶段分为带加热罩冷却、空冷、冷却罩抽风冷却和喷射冷却。冷却罩设置后，首先进行强对流风冷，当炉内温度降低到设定值(例如350)后，停止风冷。8当退火后钢卷温度下降到预设定的出料温度时，炉台高温循环风机的速度会降到520 rpm 并打开氮气进口阀门，氮气以 140 m/h 的流量进行吹扫，持续时间大约25 分钟， 当满足下列条件时吹扫就会被终止： 1) 内罩里面必须吹入上述氮气量； 2) 整个吹扫过程必须达到最短的吹扫时间。当满足了上述二个条件时，高温循环风机则停止运转。吹扫完成后，就

7、可以移开冷却罩， 同时必须断开内罩的冷却水管，松开液压锁紧装置后才可以移开内罩，炉台卸料后准备下次退火。计算机监控系统将退火数据保存并送给上位管理机。生产报表的打印可自动打印也可人工干预打印，一个退火循环周期结束。 9三、机械设备概述我公司新建的全氢罩式退火炉机组由上海宝信软件股份有限公司提供设计、设备成套供货、调试及相关技术服务，机组型号为 BAF/BH200-560。退火机组原料产品为酸轧联合机组所生产冷硬卷，主要生产钢种为：CQ、DQ、DDQ、HSS；镀锡基板 T2.5、T3、T4、T5。一期工程设备包括：48 个炉台、48 个内罩、26 个加热罩、22 个冷却罩、48 个阀站、40 座

8、终冷台及相应的液压站、能介（燃气/氢气/氮气）调压站、排烟风机系统、电气和自动控制系统等等。二期工程预留设备包括：8 个炉台、8个内罩、6个加热罩、2 个冷却罩、8个阀站、6 座终冷台等等。56个炉10台分布置在两跨厂房内，每跨厂房内布置28 个炉台，一期布置 24 个炉台，二期预留 4个炉台，新建的罩式炉区域布置炉台及相关的设备，机组按 56个炉台一次性规划设计公辅介质、土建设施、行车、电气控制室及排烟风机等设备。111、宝钢宝信全氢罩式退火炉特点：宝钢自主知识产权的炉台高温变频循环风机，电机功率：25kw；叶轮动平衡1g，低震动、大风量，风机的转速最高可达到2300r/min，更重要的是能

9、耗低，工作稳定性好，故障少；宝钢自主知识产权的加热罩烧嘴，热损失少，燃烧效率高、备件更换方便等特点；宝钢自主知识产权的加热罩预热器，外置式。预热器设计在加热罩罩顶，美观、检修方便；宝钢自主知识产权的加热罩助燃恒压风机，燃烧稳定，基本消除喘振现象，单机运行噪音可以从85dB 下降到65dB，此风机在国内首创。加热罩燃烧采用脉冲控制燃烧，烧嘴采用脉冲（开/关）的12控制方法，使烧嘴或者100%运行或者关闭，加热罩内的温度分布均匀，从而保证被加热钢材的温度更均匀。 宝钢宝信罩式炉在钢卷退火状态中，使用氧含量在线监测，十分安全地保障全氢罩式炉生产运行。132、主要机械设备有： 炉台，阀站，液压站，终冷

10、台，加热罩、冷却罩，内罩，其他辅助设备炉台：炉台用型钢加强钢板制成底板，承重扩散器由耐热钢管支撑，炉内配有循环气体导流板及钢卷承重板。保护气体强对流风机由一套高温耐热钢叶轮和25kW 转速2100rpm 的变频电机组成。炉台装有1 根双支热电偶，一支用于炉温控制，满足加热工艺要求，另一支用来监控设备运行情况。炉台另装有1 根炉底弹性热电偶，在设备运行时，能检测炉台与钢卷底部接触的温度，作为钢卷实际加热温度的参考值。另在侧面配置加热罩/冷却罩接近开关、内罩接近开关。另外还配有一套液压自动压紧装置用于夹紧/放松内罩。初始运行阶段，循环风机转速520rpm,在氮气预吹扫完成后，其转速14会根据炉内温

11、度连续不断地增加到2100rpm，风机将会以5202100rpm 的速度连续运转直到冷却结束，后期氮气吹扫时风机速度520rpm，吹扫完成后，风机停止。主要检测及控制功能包括：循环风机运行控制、检测、显示、报警；炉内温度、压力及氧含量的在线控制、检测、显示、报警。 阀站：每个炉台配备一个阀站。阀站由氢气系统、氮气系统、液压系统、废气管道系统等组成。配有氧含量在线监测的ZrO2 探头，监测退火过程中炉内的氧气含量变化。配有气体压力和压差控制回路；配有相关安全监测仪表设备等。通过控制系统对系统正常运行进行适时监测及控制，当控制系统发现有氢气泄漏时，系统会立即自动切断氢气，并将氮气自动送入炉内进行紧

12、急吹扫。主要检测及控制功15能为氢气、氮气的压力检测、控制、显示、报警以及氢气、氮气的流量检测、控制、显示和累计。 液压站：利用现有液压站，增加相应管线。在需要夹紧或放松内罩时启动液压泵。主要检测及控制功能为液压泵的运行控制；液压压力的检测、控制、报警；油压及油温显示。 终冷台：每个终冷台配有冷却风机1 台。控制功能主要是冷却风机的运行控制。 加热罩：加热罩上安装有燃烧器、点火电极、火焰监测器、多头螺旋肋片预热器、燃气管线、助燃空气管线、起重梁、导向臂和电控箱等。每个燃烧器配置有高压点火变压器、点火电极、火焰监测器、燃烧控制器、电磁阀等，燃气管和助燃空气管与燃烧器。燃气管线系统配置总电动切断阀

13、、调压阀、16电磁阀、压力开关、压力表、快速接头。助燃空气系统配置助燃风机、多头螺旋肋片预热器、总管压力开关、压力表、不锈钢膨胀节、电磁蝶阀、手动蝶阀等。烧嘴数量12 个，采用脉冲燃烧方式。检测及控制功能包括：助燃风机运行控制；助燃空气压力检测、显示、报警、控制；燃气压力检测、显示、报警、控制；燃烧器自动点火、火焰监测、断电自动关闭燃气电磁阀等控制。 冷却罩：冷却罩顶部装有2 台大流量风机，高温冷却时，启动风机冷却和喷淋冷却。主要控制功能：冷却风机运行控制；喷雾冷却及喷射冷却控制。 内罩：内罩为筒体结构，通过液压夹紧在炉台上。在吊装过程中，2 个导向臂能正确将内罩快速就位。173、机组主要技术

14、参数主要技术参数如下：年退火量：一期约 565,000 t/y 二期预留约 71,000 t/y 退火热处理钢种及方式：碳钢冷轧卷，再结晶光亮退火钢卷原料规格：抗拉强度b max.850N/mm2钢卷内径 508mm钢卷外径 max.2,000mm带钢厚度 0.181.80mm带钢宽度 7301,330mm钢卷重量 max. 28.0t钢卷单重 max.23kg/mm，vg.16kg/mm18最高退火温度： 750加热罩最高加热温度 ： 850吊车能力： 40t（主钩）+10t（付钩）起升高度：（离车间地坪） 17,500mm（主钩）/17,000mm（付钩）年处理有效作业时间: 7,600

15、h/y装炉方式: 单垛多卷最大堆垛高度：（包括对流板） 5,600mm 1,03057045,430mm 1,15047034,810mm 1,33047035,530mm堆垛净重量:（包括对流板） 最大约 105t，平均 85t19 4、公用介质条件 （1）燃料 燃气： 天然气成分： 甲烷CH4含量98%，其余2%热值： 33.5MJ/Nm3（8,000kcal/Nm3）交接点压力： 0.30.4MPa加热罩操作压力： 510kPa1 个加热罩用量： 193.5Nm3/h每个区域28个炉台16个加热罩用量 ： max.2,470 Nm3/h，avg.1,885Nm3/h罩式炉车间总用量： m

16、ax.4,940 Nm3/h，avg.3,770Nm3/h （2）保护气体 全氢罩式退火炉需用氢气（H2）作保护气体，用氮气作安全及事故吹扫用气体。20氢气质量要求如下：纯度：99.999%氧含量：5ppm露点：- 60接点压力：0.40.6MPa炉内操作压力：4.5kPa单个炉台用量：max.30Nm3/h每个区域 28个炉台用量： max.300Nm3/h罩式炉车间 56个炉台总用量：max.600Nm3/h氮气质量要求如下：纯度：99.995%氧含量：10ppm露点：-50交接点压力：0.40.8MPa21 炉内操作压力：4.05.0kPa 单个炉台用量：max.140Nm3/h 每个区

17、域 28个炉台用量：max.1,300Nm3/h 罩式炉车间 56个炉台总用量：max.2,600Nm3/h 事故用氮气纯度：99.995% 氧含量：10ppm 露点：-50 交接点压力：0.40.8MPa 吹扫时间：约 30min 罩式炉车间 56个炉台总用量：1,575m3（3）冷却水： 冷却水（含补充水）水质 交接点供水压力：0.40.6 MPa 回水压力：0.3Mpa 最高入口温度：33.52223最高出口温度：41.5最大过滤孔：0.3 mm罩式炉循环冷却采用上表所述水质 的冷却水，用户需采取特殊的水质处理措施以达到延缓冷却水结垢的目的。1）炉台冷却水 水质：过滤的循环水 单个炉台的

18、流量：2.5 m3/h 每个区域 28个炉台用量：67.5m3/h 罩式炉车间 56个炉台总用量：130.0m3/h 交接点供水压力：0.40.6MPa 回水压力：0.3 MPa 最高入口温度：33.5 最高出口温度：41.5242）事故水 水质：过滤的循环水 入口水温度（TOP）：max.33.5 入口压力（TOP）：0.30.4MPa 单个炉台用量：max.1.5m3/h 每个区域 28个炉台用量： max.39.5m3/h（5小时） 罩式炉车间 56个炉台总用量： max.79.0m3/h（5小时）3）喷淋冷却水 水质： 过滤水或过滤的工业水 单个冷却罩的流量：约 24 m3/h 每个区

19、域 12个冷却罩用量： max.288m3/h，avg.218m3/h25罩式炉车间 24个冷却罩总用量： max.576m3/h，avg.436m3/h 4、液压站本次工程配置 2 套液压站，每个区域配置 1 套液压站用于 28 个炉台夹紧液压系统。液压泵、主要控制阀采用原装进口元件。 液压泵：定量齿轮泵 泵能力：约 4.5 L/min 2（一用一备） 工作压力：max.15MPa 电动机功率：5.5 kW 2 电动机转速：1,450 rpm 电压：三相 380 V / 50Hz 油箱容积：450 L26 5、仪表用氮气该工程采用事故用氮气为仪表动力源。纯度：99.995%氧含量：10ppm

20、露点：-50交接点压力：0.40.8MPa每个区域 28个炉台用量：2.0Nm3/h罩式炉车间 56个炉台总用量：5.0Nm3/h276、配料配料组垛的基本原则是：(1) 应尽可能提高装炉系数（每炉最大装炉量105 t）同时尽量达到最大装炉高度（包括对流板在内5600 mm）。(2) 具有相同退火工艺要求的钢卷尽可能组织在同一堆垛内。(3) 不同牌号钢卷需要混装时，按CQ、DQ、DDQ牌号顺序选择相邻牌号混装，并执行后一种牌号的退火工艺。(4) 薄料（0.5 mm）厚料（0.5 mm）混装，执行薄料的退火工艺，但要求薄料重量不少于该炉批总重量的50%且其卷数不少于该炉批总卷数的一半。28(5)

21、在生产需要时，塔形和溢出边达不到要求的钢卷可以装炉，但每炉批只能有一卷且放置在顶部，并要求其外径不应大于同一批中最小外径的1.2倍。(6)钢卷外径相同，厚度相同或不同，而宽度不同，这时堆垛钢卷宽度由下而上递减。(7)钢卷外径相同，宽度相同，而厚度不同，这时堆垛钢卷厚度由下而上递减。(8)在满足上述原则的前提下，应把卷重大的放在下面，卷重小的放在上面。(9)塔形和溢出边明显的钢卷只能放在最上面，且每炉只允许有一卷，否则应重新组垛。(10)在生产0.5薄规格钢卷时，将其尽量排在3、4、5卷位的顶部位置，底部1、2卷位放置较厚规格钢卷。29(11)每层钢卷之间放一块对流板，厚料（0.5 mm）选用A

22、型，薄料（0.5 mm）选用B型，厚薄料混装时在厚料和薄料之间选用B型，底部不放对流板。四、全氢罩式退火炉退火过程描述 全氢退火过程框图如下：30工艺阶段1炉台装料 / 设置内罩工艺阶段5N2 预吹扫工艺阶段4内罩和炉台冷态密封试验工艺阶段3氢气阀密封试验工艺阶段2压紧内罩工艺阶段6 设置加热罩并点火工艺阶段9辐射冷却设置冷却罩工艺阶段8带加热罩冷却移去加热罩工艺阶段13移去冷却罩工艺阶段7升温/均热/热态密封试验工艺阶段11喷淋冷却工艺阶段12充氮吹扫工艺阶段10带冷却罩冷却工艺阶段14移去内罩 / 炉台卸料31工艺阶段1炉台装料/设置内罩 关闭所有炉台的输入、输出阀门； 炉台装料； 检查炉

23、台密封圈和内罩法兰，如果有轧制油就进行清洗； 设置内罩； 当内罩接触到内罩位置检测接近开关时，由该接近开关给出“内罩已设置”信号，同时氮气输出阀打开以避免内罩内压力波动； 收到“内罩已设置”信号时，工艺阶段1 结束并自动进入工艺阶段2。32工艺阶段2 - 压紧内罩 内罩压紧必须在有炉台冷却水的情况下进行； 在炉台冷却水流量开关有流量信号给出后，显示“等待压紧内罩”信号，操作人员在现场按下炉台操作台上的“压紧内罩”按钮，开始压紧内罩操作（液压泵起动、压紧用电磁阀打开）； 当液压系统达到压紧压力时，该压力开关给出“内罩已压紧”信号，液压泵停止、压紧用电磁阀关闭； 收到“内罩已压紧”信号时，工艺阶段

24、2 结束，自动进入工艺阶段3。33工艺阶段3 - 氢气阀密封试验 打开H2 输入阀2，关闭H2 输入阀1； 60S 后关闭H2 输入阀2，保存当前H2 输入阀间压力变送器值(+5mbar)； 再过30S，当前压力变送器值不大于上步存储值，否则说明H2 阀1 不密封； 20S 后打开氢气输入阀1，5S 后关闭，保存当前压力变送器值（-5mbar）； 30S 后当前压力变送器值不小于上步存储值，否则说明H2 阀 2 不密封； H2 阀密封良好，则发出“氢气阀密封实验成功”，工艺阶段3结束，自动进入工艺阶段4。34工艺阶段4-内罩和炉台冷态密封实验确认内罩设置并夹紧；关闭氮气输入阀，打开氮气输出阀；

25、120S 后内罩压力2.5mbar，则压力测试OK；确认氢气阀密封实验是否成功完成，没有的话则进入段3 进行氢气阀密封实验；氢气阀密封实验完成后，关闭氮气输入阀及输出阀； 60S 后，内罩压力10.0mbar? 不小于10.0mbar,则发出“氮气旁通阀不密封”信号，密封实验中断； 内罩压力25.0mbar，否则报警；35关闭氮气输入阀，打开氮气旁通阀，用旁通阀充气180S 后，内罩压力40.0mbar，否则报警；保压180S，内罩压力20.0mbar,否则报警；再过210S，内罩压力变化在允许范围内，发出“冷态密封实验结束”信号，工艺阶段4结束，自动进入工艺阶段5。36工艺阶段5 - N2

26、预吹扫 初始化，清N2 吹扫量并开始重新计算；设定吹扫时间22min，设定吹扫N2 量52m3（二次吹扫的话设定吹扫量104m3）；吹扫5m3，启动循环风机520rpm；吹扫量到，吹扫时间到，O21%，发出“吹扫结束”信号，此时加热罩内无H2。否则返回第3步重新开始吹扫；吹扫完成，工艺阶段5结束，自动进入工艺阶段6。37工艺阶段6设置加热罩吹扫并点火加热罩已设，并已连上插头； 检查烧嘴是否准备好，故障烧嘴数2,则烧嘴准备好； 吹扫加热罩6min，并开始燃气密封实验（吹扫与实验同时进行）；燃气密封实验：打开燃气放气阀；卸压60S 后关闭放气阀等待10S 后，检查压力开关信号，燃气管路压力不低，则

27、发出报警并等待人工确认，否则进入旁通阀密封实验；人工确认后，重新开始实验； 到步骤A 后，再次检查压力开关信号，燃气压力低，则放气阀密封实验完成；38打开旁通阀，充气240S； 检查压力开关信号，管路压力低，则关闭旁通阀发出报警信号并等待人工确认，否则开始保压计时；人工确认后，重新开始密封实验；到步骤B 后，再次检查压力开关信号，压力不低，则开始保压计时；15S 后关闭旁通阀；计时30S 后，检查压力开关信号，若有压降，则发出燃气线路1 不密封报警信息，并等待人工确认否则进入线路2 实验；人工确认故障后，重新开始密封实验；到步骤C 后，再次检查压力开关信号，无压降，进入线路2 实验；39打开燃

28、气主阀，燃气旁通阀及燃气进气阀；5S 后关闭主阀，15S 后关闭旁通阀及进气阀； 180S 计时过后，检查线1 压力开关信号，若压力低，则发出线2 充气时间超时报警信息，并等待人工确认否进入线路密封测试过程；人工确认后，重新开始线路2 实验； 到达步骤D 后，再次检查压力开关信号，若压力不低，进入线路2 测试过程；计时30S 后，检查压力开关信号，无压降，则发出密封实验成功信息，否则发出线2 不密封报警信息，并等待人工确认；人工确认后，重新开始线路2 密封实验；到达步骤E 后，再次检查压力开关信号，无压降，线2 密封；实验成功。40打开烧嘴112 空气阀，置冷却模式，温度控制输出-100%；2

29、0S 后，空气压力正常且烧嘴准备好，设定吹扫时间6min，若压力不正常或空气流量不正常则等待各检测点正常；6min 后，检查热密封实验是否成功，不成功则再次启动燃气密封实验； 密封实验成功，检查旁通阀状态，若旁通阀未关闭则重新开始段6，否则吹扫结束，打开燃气主阀；烧嘴故障自动确认时间10S；检测氧含量信号，O2 含量H2 置换，置换H2 量10m3； 置换量到后，置换结束，开始吹扫116；吹扫116 由开始温度、吹扫时间、吹扫量设定值控制；到H2 吹扫16 后，吹扫结束；43注：吹扫110 为加热/均热状态吹扫，1116 为冷却阶段吹扫。各吹扫段若无吹扫设定，吹扫不进行。关于H2 流量的控制说

30、明：H2 输出端配置两个输出阀：输出阀及其旁通阀，输出阀设计理论流量30m3h，旁通阀设计理论流量15m3/h，当吹扫流量设定在15m3/h 以内时（包括15m3/h）使用旁通阀控制流量，当吹扫留量设定在1530m3/h 时（包括30m3/h）使用H2 输出阀控制流量。流量控制方式为在一定周期内控制阀闭的时间比例，实际流量以平均流量计算。基本可达到原罩式炉机组的标准。44退火段中，在退火结束温度及退火时间到后，自动进入下一退火段，若无温度设定值，则直接跳过此退火段； 在退火段115 过程中，段有效的情况下若退火时间设定值减实际时间的差12min,则开始热密封实验；退火段15 信号到时，H2 环境下必做热密封实验（N2 环境下，热密封实验跳过）；热密封实验：关闭所有输出阀（N2 输出阀、H2 排放阀、H2 输出到烧嘴阀），计时60S；60S 后关闭所有输入阀（N2 输入阀，H2 输入阀1、H2 输入阀2），计时10S； 10S 后，保存当前内罩压力值，开始计时5min；45 5min 后压力变化在10mbar 之内，则发出热密封实验成功信号，否则实验不成功；实验结束；等待下次实验开始信号到。退火段16 信号到时，开始燃气密封实验1；退火段结束后，发出过程结束信号，工艺阶段7结束，自动进入工艺阶段8。46工艺阶段8-带加热罩冷却 阶段计时开始，存取带加热罩冷却开始温度设