全氢罩式退火炉工艺设备及工程化特点

赵云飞

（北京京诚凤凰工业炉工程技术有限公司,北京 100176）

全氢罩式退火炉工艺设备及工程化特点

赵云飞

（北京京诚凤凰工业炉工程技术有限公司,北京 100176）

本文介绍了全氢罩式退火炉工艺及设备主要特点，并依托某钢厂的冷轧退火线，从工程的角度介绍了随着市场的需求，对退火钢卷的需求不断增大，热处理配置需要进行相应提升改造，本文针对其产品方案重点介绍了产线的工艺流程及主体设备的相关参数及工程化特点。

全氢罩式退火炉；工艺及设备；工程化特点

1 前言

全氢罩式退火炉，是冷轧钢卷常用的热处理炉型之一，此方式因为其组织生产灵活、设备投资低而被众多用户所采纳。罩式退火炉采用100%全氢气保护气体，整个退火周期采用耐高温风机使保护气体高速循环，以加强传热效果，提高产品质量和产量。[1]

某钢厂冷轧厂设计年产冷轧卷100 万吨，目前配套的罩式退火炉生产能力68.5 万t/年。不能满足现有生产要求，因此需要再建设罩式退火炉增加钢卷退火能力。

2 工艺流程及主要设备特点

2.1 工艺流程

（1）选择退火程序。在正常生产过程中，退火程序从COS 传送到炉台PLC,并储存PLC 中，直到接收新的退火程序。

（2）放置内罩。炉台上料后，将内罩放在炉台上，然后用液压夹紧机构夹紧到水冷炉台法兰的圆形密封件上，这样可以达到很好的密封。

（3） 冷泄漏测试。泄漏测试可以在室温度下自动完成。将内罩内的压力自动地调节到约5000Pa，并关闭所有入口和出口阀门。

（4） 初始吹扫。如果工作空间无漏气，那么将用氮气动吹扫工作空气。吹扫结束后，炉台准备退火。

（5） 压力控制。为了使内罩内的压力高出外界压力一定范围，可以自动控制工作区压力。

（6） 加热。加热罩燃烧系统由几个位于加热罩周围的高速烧嘴组成。

（7） 温度控制。对于连续控制，将提供两个单独的温度控制器（分别用于加热罩和炉台）；对于开/关控制，将提供两个其它控制器（分别用于加热罩和炉台）。

（8）连续控制。当加热罩（或炉台）控制器发出打开信号时，机动阀将打开; 当控制器发出“关闭”信号时，它将逐渐关闭。在加热罩控制站配备有手动调节的手动/自动方式开关。

（9） 温度测量。如果加热罩温度超过设定点20℃,燃烧系统将关闭。如果炉台温度超过设定点10℃,为了保护带卷过热，应关闭燃烧系统。[2]

（10） 燃气蝶阀渗漏测试。当燃烧系统接通时，渗漏探测器（已证明为安全装置）将测试燃气蝶阀和联轴器是否渗漏。

（11）燃烧室预吹扫。当燃烧系统打开时，预先用空气吹扫燃烧室。吹扫时间通过定时继电器监督。用PLC 检查该继电器工作是否正常。

（12） 冷却。将冷却罩放在内罩上，然后用空气和水混合的冷却系统以高速将带卷冷却到大约160℃。

（13） 最终吹扫。冷却结束后，用氮气吹扫工作区。只有当安全吹扫完成后，才能打开内罩。

2.2 设备特点

2.2.1 加热罩

加热罩主要由燃烧系统、罩体、排烟系统、隔热保温材料组成。

设备主要参数：（1）罩体。罩体内径：3000mm/200 类型；罩体内高度：6590mm/200；类型外壳厚度：5mm; （2）燃烧系统。将空气、煤气通过烧嘴进行燃烧，包括烧嘴、煤气系统、空气系统。1）烧嘴有8 个主要烧嘴，分成2 环切向布置，每个烧嘴具有自动点火和火焰监测功能。此外，还有1 个辅助烧嘴用于燃烧废氢。2）燃气系统燃气种类：高炉、焦炉混合煤气；热值：7600kJ/Nm3；接点压力：10kPa。3）助燃空气。由1 台助燃风机鼓风; （3）排烟系统。将加热罩烧嘴产生废气排走，并用废气对助燃空气进行预热；包括排烟管道及管道所需的绝热材料。最高温度：500℃

（4）隔热保温材料。加热罩内部用耐火材料和隔热材料保温绝热，在加热罩底部有成形纤维模块，在上部有硅酸铝纤维毡。沿着加热罩底边有密封框架，把加热室密封起来。

2.2.2 炉台

用于支撑钢卷垛，同时各种气体介质的进出均通过炉台，炉台上设有循环风机，促进炉内气体流动。每座炉台由炉台本体，隔热保温系统组成。

（1）炉台本体。包括型钢加固、气密焊接的钢板结构及在该结构上安装了承载钢卷的平台，循环风机及炉台周围设备。

1）炉台支撑平台设备炉台最大净载荷：125t/200；退火温度（最高）：750℃。2）循环风机电机功率：22kW；转速：最大2200 rpm(VVVF)；风量：约100000 m3/h；气流温度（最高）：750℃。

（2）炉台隔热保温材料。为耐火纤维，安装炉台内部，以保护炉台钢结构及循环风机电机。温度（最高）：1200

2.2.3 冷却罩

采用风冷+喷淋冷却。每个冷却罩主要由2 个冷却用离心风机、不锈钢罩体、喷淋冷却装置、导向臂、冷却水及电源的手动接头等。

1）风机径向风机冷却空气流量：约2×17700 m3/h。电机功率：2×5.5kW，1000rpm。2）罩体由不锈钢型钢加固成圆环，包括不锈钢罩壳、提升梁、导向臂、支撑腿等。壳体材质：0Cr18Ni9。3）喷淋冷却装置在内罩温度低于250℃后对内罩喷水进行冷却，直到达到出炉温度。由顶部喷嘴、中部环形喷嘴、供水管道组成。喷淋水压力：0.3—0.45MPa。温度：33℃。流量：28m3/h。

2.2.4 内罩

为耐热钢板气密焊接的钢结构，壳体为波纹形状。主要由波纹罩体、吊装环、冷却水法兰、导向臂、冷却水手动接头等。壳体材质：0Cr23Ni13

3 产品方案

3.1 冷硬卷规格

带钢厚度：0.3～2.5mm；带钢宽度：900～1650mm；带卷内径：φ610mm。带卷外径：φ1000～φ2000mm；最大卷重：30t。钢卷单重：最大20 kg/mm，平均16 kg/mm。性能等级：CQ、DQ、HSS。

3.2 产品大纲

本工程设计退火能力20.11 万吨/年，热处理品种：CQ 占50%、DQ 占10%、DDQ/EDDQ 占30%、HSLA 占10%。

4 工程特点及预期效果

本工程建成后可达到如下预期效果：

其一，能够满足产品结构调整调整，提高冷轧深冲钢产能和冷轧产品竞争力。本工程通过增建罩式炉和市场品种开发，扩大深冲钢产能，产品结构会大幅改善，特别是深冲钢热处理钢卷的增加，其盈利能力和生存竞争能力会得到明显改善。

其二，能够满足上下工序产能平衡，提升冷轧各机组产量发挥规模优势，降低综合成本。工程建成后可以扩大退火产能，酸洗和轧机产能也会同步增加，工序不平衡的矛盾会得到缓解，吨钢综合成本下降。

其三，能够提升冷轧盈利能力。可以可提升上下各工序机组作业率，降低成本，提升冷轧整体盈利能力。

[1]方珺等.强对流循环全氢罩式退火炉的国产化实践[J].工业炉,2010(05).

[2]张纪勇.全氢罩式退火炉控制系统[J].装备制造技术,2009(05).