高永 王嘯

摘 要：通過對罩式爐爐臺管線工作原理、組成結(jié)構(gòu)、使用中產(chǎn)生問題進(jìn)行了深入分析，找出問題產(chǎn)生的根本原因，提出改造技術(shù)方案并逐步實施，有效的降低罩式爐爐臺氫氣和氮氣消耗量，節(jié)約了生產(chǎn)成本;爐臺冷密封測試故障大幅減少，縮短了爐臺故障時間，提高了罩式爐的產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：冷軋;罩式爐;爐臺;管線

一、概述

邯鋼罩式退火爐是由德國 LOI公司全權(quán)設(shè)計并與邯鋼共同建造的新一代全氫強(qiáng)對流高性能罩式退火爐，爐內(nèi)氣氛為全氫，主要用于冷硬鋼卷的退火處理，一期有32個爐臺，于2005年5月試生產(chǎn);為進(jìn)一步提升產(chǎn)能，16年對產(chǎn)線進(jìn)行擴(kuò)建改造，重新安裝10個爐臺及配套公輔設(shè)施。改造完成后，邯鋼罩式爐產(chǎn)線具有42個爐臺，具備年生產(chǎn)80萬噸冷軋能力。該產(chǎn)線主要設(shè)備由爐臺、加熱罩、冷卻罩、內(nèi)罩及附屬公輔設(shè)備組成，爐臺是產(chǎn)線的核心設(shè)備，它與內(nèi)罩形成一個密封空間，實現(xiàn)對鋼卷的在爐臺和內(nèi)罩之間的密封空間內(nèi)完成退火過程。

二、爐臺管線的結(jié)構(gòu)和工作原理

爐臺管線主要由退火過程使用介質(zhì)管線組成，主要包括水、煤氣、氫氣、氮氣、廢氣、軋制油排放管道及配套的閥門、管件組成。其主要作用：為退火爐臺提供能源介質(zhì);保證軋制油的收集及排放;連接閥站與爐臺;連接爐臺與加熱罩、冷卻罩、內(nèi)罩等作用。爐臺在退火過程中使用的介質(zhì)種類繁多，有冷卻循環(huán)水、噴淋水、壓縮空氣、高純氮氣、氫氣、煤氣、吹掃氮氣等，其中使用介質(zhì)價值量較高的是氫氣，氫氣雖然使用量不算最多，但氫氣價格較高，綜合成本較高，是爐臺消耗介質(zhì)中，成本最高的一種。

隨著爐臺運(yùn)行時間延長，爐臺管線接頭的缺陷逐步暴露出來。爐臺管線活結(jié)頭、閥門與管道的接口及活結(jié)頭的密封的泄漏率超過90%，導(dǎo)致爐臺冷密封測試不過，密封測試時間延長，故障增多，爐臺作業(yè)率下降;退火鋼卷的質(zhì)量及品系降低，噸鋼介質(zhì)的消耗量增大，安全可靠性低。由于爐臺管線與爐臺直接連通，并無任何隔離措施，正常情況下，在一個爐臺退火周期內(nèi)，以CQ級板材為例，整個一個退火周期用時36小時，爐內(nèi)氮氣氣氛占時1小時10分鐘左右，剩余時間爐內(nèi)均充斥和流通著氫氣，爐溫先從常溫升至710℃左右，然后再從710℃降溫到常溫這樣周而復(fù)始變化，導(dǎo)致氫氣的泄漏量遠(yuǎn)高于氮氣泄漏量。

四、爐臺管線存在的問題的原因分析

1、爐臺接頭密封材料影響。

罩式爐爐臺管線使用密封材料為橡膠，橡膠的耐溫性能較低，高溫回彈性較差，在罩式爐較高的爐溫下發(fā)生失效，導(dǎo)致爐臺管線泄漏。

2、氫氣固有特性影響。

由于氫氣的化學(xué)活性較強(qiáng)，與硫化物、氟化物在高溫下易反應(yīng)，易引起橡膠材料的脆化現(xiàn)象，導(dǎo)致密封失效;氫氣分子量小，滲透力強(qiáng)，即便是對于其它氣體很難穿透的鑄件微小孔隙，氫氣很容易通過，易導(dǎo)致管線泄漏。

3、密封接頭影響

密封接頭采用傳統(tǒng)螺紋連接的方式，致使管道活性連接道次大幅度增加，使泄漏點數(shù)增加，泄漏概率增大;密封接頭材質(zhì)為瑪鋼，強(qiáng)度低，不易采用大力矩擰緊，易導(dǎo)致接頭泄漏;爐臺管線的接頭密封空間很小，僅有2-4mm的寬度，高度不超過3mm，供選用的密封材質(zhì)密封空間很小，選用的材料范圍很窄。

4、工作環(huán)境的影響

管件隨著爐溫的周期性變化而變化，由于連接管件各部分之間由于材質(zhì)及溫度梯度的不同，在升溫階段的膨脹量不同，在降溫階段的收縮量不同，導(dǎo)致連接管件之間的間隙變化，由于間隙變化過分?jǐn)D壓充斥其間的密封填料使其失效導(dǎo)致從接頭密封處泄漏。

5、作業(yè)空間影響

現(xiàn)場管線多，布置緊湊，空間狹小，作業(yè)空間小，不易進(jìn)行維護(hù)作業(yè)。

四、爐臺管線接頭的改進(jìn)

根據(jù)采樣分析的結(jié)果，泄漏形成的關(guān)鍵在于管件、密封材料和爐溫的變化上，其中爐溫的周期性變化是工藝所要求的、不可逆變的。唯有從密封管件和密封材料上入手尋求最佳的解決途徑。我們有針對性的選用了數(shù)種密封材質(zhì)進(jìn)行了試驗，管線的泄漏率仍然很大，效果并不理想，隨后確保在管件及密封材質(zhì)的兩方面因素的考慮下，試驗取得突破性的進(jìn)展，泄漏量及泄漏率得到了明顯的遏制。

密封接頭改進(jìn)

1、密封接頭的連接方式改進(jìn)

由螺紋連接改為焊接，材質(zhì)上采用強(qiáng)度更換的材料，加大密封面的面積，較好的解決了密封接頭問題

2、密封材質(zhì)的改進(jìn)。

根據(jù)不同密封材料的試驗結(jié)果，最后確定溫差變形小、防滲透能力強(qiáng)、易加工成型的密封材料，解決了密封問題。

五、結(jié)束語

改造后，杜絕了爐臺管線跑冒滴漏的現(xiàn)象，降低爐臺的密封測試的故障，提升了爐臺的作業(yè)率，增加了罩式爐產(chǎn)量;減少了退火過程中單個爐臺介質(zhì)消耗了，尤其是氫氣的消耗量，節(jié)約了生產(chǎn)成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有良好的推廣介值。

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