罩式爐爐臺(tái)管線泄漏的綜合治理

高永 王嘯

摘 要：通過(guò)對(duì)罩式爐爐臺(tái)管線工作原理、組成結(jié)構(gòu)、使用中產(chǎn)生問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，找出問(wèn)題產(chǎn)生的根本原因，提出改造技術(shù)方案并逐步實(shí)施，有效的降低罩式爐爐臺(tái)氫氣和氮?dú)庀牧浚?jié)約了生產(chǎn)成本;爐臺(tái)冷密封測(cè)試故障大幅減少，縮短了爐臺(tái)故障時(shí)間，提高了罩式爐的產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：冷軋;罩式爐;爐臺(tái);管線

一、概述

邯鋼罩式退火爐是由德國(guó) LOI公司全權(quán)設(shè)計(jì)并與邯鋼共同建造的新一代全氫強(qiáng)對(duì)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(gè)爐臺(tái)，于2005年5月試生產(chǎn);為進(jìn)一步提升產(chǎn)能，16年對(duì)產(chǎn)線進(jìn)行擴(kuò)建改造，重新安裝10個(gè)爐臺(tái)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(gè)爐臺(tái)，具備年生產(chǎn)80萬(wàn)噸冷軋能力。該產(chǎn)線主要設(shè)備由爐臺(tái)、加熱罩、冷卻罩、內(nèi)罩及附屬公輔設(shè)備組成，爐臺(tái)是產(chǎn)線的核心設(shè)備，它與內(nèi)罩形成一個(gè)密封空間，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼卷的在爐臺(tái)和內(nèi)罩之間的密封空間內(nèi)完成退火過(guò)程。

二、爐臺(tái)管線的結(jié)構(gòu)和工作原理

爐臺(tái)管線主要由退火過(guò)程使用介質(zhì)管線組成，主要包括水、煤氣、氫氣、氮?dú)?、廢氣、軋制油排放管道及配套的閥門(mén)、管件組成。其主要作用：為退火爐臺(tái)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(tái);連接爐臺(tái)與加熱罩、冷卻罩、內(nèi)罩等作用。爐臺(tái)在退火過(guò)程中使用的介質(zhì)種類(lèi)繁多，有冷卻循環(huán)水、噴淋水、壓縮空氣、高純氮?dú)狻錃?、煤氣、吹掃氮?dú)獾?，其中使用介質(zhì)價(jià)值量較高的是氫氣，氫氣雖然使用量不算最多，但氫氣價(jià)格較高，綜合成本較高，是爐臺(tái)消耗介質(zhì)中，成本最高的一種。

隨著爐臺(tái)運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，爐臺(tái)管線接頭的缺陷逐步暴露出來(lái)。爐臺(tái)管線活結(jié)頭、閥門(mén)與管道的接口及活結(jié)頭的密封的泄漏率超過(guò)90%，導(dǎo)致?tīng)t臺(tái)冷密封測(cè)試不過(guò)，密封測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)，故障增多，爐臺(tái)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(tái)管線與爐臺(tái)直接連通，并無(wú)任何隔離措施，正常情況下，在一個(gè)爐臺(tái)退火周期內(nèi)，以CQ級(jí)板材為例，整個(gè)一個(gè)退火周期用時(shí)36小時(shí)，爐內(nèi)氮?dú)鈿夥照紩r(shí)1小時(shí)10分鐘左右，剩余時(shí)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?gòu)?10℃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?dú)庑孤┝俊?/p>

四、爐臺(tái)管線存在的問(wèn)題的原因分析

1、爐臺(tái)接頭密封材料影響。

罩式爐爐臺(tái)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?tīng)t臺(tái)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(duì)于其它氣體很難穿透的鑄件微小孔隙，氫氣很容易通過(guò)，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(diǎn)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?cái)Q緊，易導(dǎo)致接頭泄漏;爐臺(tái)管線的接頭密封空間很小，僅有2-4mm的寬度，高度不超過(guò)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(guò)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(chǎng)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(tái)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(duì)性的選用了數(shù)種密封材質(zhì)進(jìn)行了試驗(yàn)，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(yàn)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(wèn)題

2、密封材質(zhì)的改進(jìn)。

根據(jù)不同密封材料的試驗(yàn)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(wèn)題。

五、結(jié)束語(yǔ)

改造后，杜絕了爐臺(tái)管線跑冒滴漏的現(xiàn)象，降低爐臺(tái)的密封測(cè)試的故障，提升了爐臺(tái)的作業(yè)率，增加了罩式爐產(chǎn)量;減少了退火過(guò)程中單個(gè)爐臺(tái)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。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅作寶 主編，冷軋薄帶鋼生產(chǎn)，冶金工業(yè)出版社，1996;

[2]王秉銓 主編，工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1996。

[3]趙家駿 編著，冷軋帶鋼生產(chǎn)問(wèn)答，冶金工業(yè)出版社，1988

[4]宣梅燦等著，寶鋼寬帶鋼冷軋生產(chǎn)工藝，黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1998年