強(qiáng)對(duì)流全氫罩式爐工藝控制及緊急吹掃應(yīng)對(duì)措施

蔣曉剛， 徐其亮， 程曉娟， 吳咸圣

(1.首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司冷軋部，河北 唐山 063200；2.首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司制造部，河北 唐山063200）

目前，世界上冷軋帶鋼再結(jié)晶退火采用的爐型有連續(xù)退火爐和罩式退火爐兩種方式。罩式退火爐按保護(hù)氣體分類(lèi)分為氮?dú)湫驼质綘t和全氫型罩式爐。京唐罩退采用強(qiáng)對(duì)流全氫罩式退火爐，退火類(lèi)型為再結(jié)晶光亮退火。

京唐罩式爐的技術(shù)特點(diǎn)為強(qiáng)對(duì)流及全氫，罩式爐退火參數(shù)一般都由二級(jí)模型計(jì)算后下發(fā)爐臺(tái)執(zhí)行。由于氫氣在一定條件下會(huì)爆炸，因此生產(chǎn)安全要求十分嚴(yán)格。當(dāng)系統(tǒng)判定發(fā)生氣密性問(wèn)題時(shí)，爐臺(tái)將自動(dòng)啟動(dòng)緊急吹掃，以保證生產(chǎn)安全。

1 罩式退火工藝制度的確定

制定罩式爐退火工藝制度時(shí)要綜合考慮生產(chǎn)組織、成本控制、質(zhì)量控制等因素，各個(gè)鋼廠的情況有所不同，但大體包括以下幾個(gè)方面。

1.1 加熱速度

室溫到400℃階段，幾乎所有的鋼廠都采用全功率加熱模式。此階段加熱速率對(duì)鋼卷性能無(wú)影響，快速加熱有利于縮短生產(chǎn)周期，并降低綜合能耗成本。

從400℃加熱到保溫溫度，各個(gè)鋼廠的工藝控制有所不同。部分鋼廠采用大功率（非全功率）快速升溫，以縮短生產(chǎn)周期，并降低綜合能耗成本；更多的鋼廠對(duì)該階段的加熱速率進(jìn)行控制，加熱速率一般按照30-50℃/h控制。京唐罩式爐的加熱速率為40℃ /h。

1.2 冷卻速度

鋼卷的冷卻速度對(duì)性能影響很大，另外，冷卻速度也是影響粘結(jié)缺陷的一個(gè)重要因素。冷卻階段一般包括帶加熱罩冷卻、風(fēng)冷、水冷階段。如鋼卷粘結(jié)缺陷較嚴(yán)重或者沖壓開(kāi)裂問(wèn)題較多，可考慮增加帶罩冷卻階段的時(shí)間；水冷階段的起始溫度一般在380℃左右，如鋼卷粘結(jié)缺陷較多，可考慮進(jìn)一步下調(diào)水冷階段的起始溫度。

1.3 出爐溫度

出爐溫度的要求，根據(jù)各個(gè)鋼廠情況不同區(qū)別很大。一般來(lái)講，在不影響質(zhì)量的前提下，盡量提高出爐溫度，有利于提高產(chǎn)量、降低能耗。鋼卷出爐后，在放置冷卻過(guò)程中，如發(fā)生氧化色、端部銹蝕等缺陷，說(shuō)明出爐溫度偏高，此時(shí)應(yīng)立即降低出爐溫度。另外，應(yīng)控制鋼卷在平整機(jī)的上線溫度不超過(guò)50℃，如不能通過(guò)其他措施保證，則也應(yīng)降低出爐溫度。

1.4 組垛原則

每個(gè)鋼廠不盡相同，但通常包含如下幾個(gè)方面：①不同鋼種盡量不混裝，如確實(shí)不方便組垛，可用對(duì)沖壓性能無(wú)要求的普板與其他鋼種混搭。②卷徑小的放上面，卷徑大的放下面；卷徑相差不大時(shí)，厚規(guī)格放下面，薄規(guī)格放上面。③如來(lái)料未脫脂，須在400℃增加2小時(shí)保溫時(shí)間，以使得乳化液充分揮發(fā)。④二次退火卷或者計(jì)劃外鋼卷，按特殊要求組垛。⑤目測(cè)外觀存在塔形的鋼卷，必須放在堆垛最上方。⑥若來(lái)料嚴(yán)重溢出邊(≥5mm)，可甩料并上報(bào)工程師。

組垛操作方面，可分為人工組垛和二級(jí)模型組垛。在模型堆垛方面，吳鳴[1]以最小化堆垛數(shù)和最大化爐臺(tái)生產(chǎn)效率為目標(biāo)，提出了堆垛優(yōu)化方法，可用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

2 罩式退火工藝流程及典型退火曲線

正常的操作程序是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的，其基本工藝流程圖如下：

圖1 罩式退火基本工藝流程圖

圖2 典型退火工藝曲線

不同鋼種的退火制度差別很大，但整體構(gòu)成上都包括加熱、保溫、冷卻階段。加熱階段中，400℃以下為全功率加熱，400℃以上為限速加熱（不同鋼廠速度有所不同）；熱點(diǎn)溫度與氣氛溫度一致；冷卻階段包括帶加熱罩冷卻（帶罩冷卻非必需，根據(jù)情況確定是否保留）、風(fēng)冷、水冷階段。典型鋼種的退火工藝曲線如圖2。

罩式爐退火參數(shù)一般都由二級(jí)模型計(jì)算后下發(fā)爐臺(tái)執(zhí)行，為確保退火模型的準(zhǔn)確性，必須通過(guò)插片試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行修正。葉明成、林攀等[2]在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝，對(duì)馬鋼罩式爐的模型進(jìn)行了優(yōu)化，使得退火時(shí)間縮短了0.5-1h。

3 緊急吹掃的影響因素及預(yù)防措施

緊急吹掃就是在爐臺(tái)發(fā)生氣密性問(wèn)題的情況下，緊急通入氮?dú)膺M(jìn)行大流量吹掃，以保證安全生產(chǎn)。其大部分發(fā)生在保溫段氫氣吹掃結(jié)束后或冷卻階段。爐臺(tái)一旦發(fā)生緊急吹掃，可能造成整卷氧化色缺陷，并導(dǎo)致退火周期延長(zhǎng)50%左右。

緊急吹掃的影響因素很多。主要包括內(nèi)罩、設(shè)備、操作、原料等。汪月松[3]經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，影響緊急吹掃的因素包括內(nèi)罩泄漏、密封膠圈、液壓缸、爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)泄漏、管網(wǎng)設(shè)備泄漏等，其中，內(nèi)罩、密封膠圈、壓腳液壓缸占比較多。

此外，避免天車(chē)操作事故也是一個(gè)重要因素：罩式爐區(qū)域需要進(jìn)行大量天車(chē)操作，加熱罩、冷卻罩、內(nèi)罩、對(duì)流板、鋼卷，均需天車(chē)吊運(yùn)，吊運(yùn)過(guò)程中，爐臺(tái)操作工要做好安全監(jiān)督，隨時(shí)與天車(chē)工做好溝通，務(wù)必避免天車(chē)吊運(yùn)物碰撞爐區(qū)的加熱罩、冷卻罩等罩子，一旦發(fā)生碰撞，不可避免的會(huì)發(fā)生緊急吹掃，因此，規(guī)范天車(chē)工的操作以及合理規(guī)劃天車(chē)行進(jìn)路線，是投產(chǎn)初期一項(xiàng)十分重要的工作。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）京唐罩式爐的技術(shù)特點(diǎn)為強(qiáng)對(duì)流及全氫。制定罩式爐退火工藝制度時(shí)要綜合考慮生產(chǎn)組織、成本控制、質(zhì)量控制等因素，一般來(lái)講，大功率升溫、小功率保溫、在不影響質(zhì)量的前提下快速冷卻有利于提高產(chǎn)能，并降低生產(chǎn)成本。當(dāng)鋼卷發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，根據(jù)問(wèn)題情況可采取相應(yīng)的對(duì)策。

（2）不同鋼種的退火制度差別很大，但整體構(gòu)成上都包括加熱、保溫、冷卻階段。熱點(diǎn)溫度與氣氛溫度一致，冷點(diǎn)溫度不是熱電偶直接測(cè)得的，而是模型計(jì)算的結(jié)果，模型計(jì)算的準(zhǔn)確性由投產(chǎn)初期的插片試驗(yàn)來(lái)保證。

（3）緊急吹掃就是在爐臺(tái)發(fā)生氣密性問(wèn)題的情況下，緊急通入氮?dú)膺M(jìn)行大流量吹掃，以保證安全生產(chǎn)。只要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備、操作等方面的管理，PDCA持續(xù)改進(jìn)，緊急吹掃完全可以得到控制。