7米真空退火爐真空系統常見故障分析

韓小強+王璇+王暉

摘 要：板材真空熱退火爐常常出現粗抽真空度達不到使用要求，高真空達不到送電升溫的要求，升溫過程中真空度突然下降等情況，文章針對板帶廠7米真空退火爐真空系統，真空泵故障、真空系統漏氣和放氣、冷卻系統故障三方面做出了分析并提出了故障排除方法及檢修標準。

關鍵詞：真空系統；真空設備；故障排除

中圖分類號：TG156.95 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0078-02

1 概述

隨著科技的進步，真空熱處理技術的應用已遍及各行各業，越是尖端的領域，對真空熱處理技術的要求就越高。現在，該技術已成為宇宙航天、熔煉、石化行業、太陽能等行業發展中至關重要的的熱處理手段之一。其主要優點是可以使工件在無氧化、無脫碳和小變形條件下完成熱處理工序；經此處理后的工件表面光潔、力學性能高、使用壽命長；同時還具有除氫效果好、不污染環境和便于實現自動化操作等優點。對于鈦材真空退火處理就是為了使鈦材組織和相成分均勻化，提高塑性，消除內應力從而獲得良好的機械加工性能。

真空熱處理技術在工業發達國家采用得較早，而且技術上也比較成熟。因此為了提高板帶廠的產品質量，提升品牌國際競爭力及改變目前板帶廠熱處理裝備的狀況，板帶廠于1999年設計建造了7米真空退火爐，使我分廠產品質量有了很大的提高。

2 真空爐真空系統常見故障及后果

7米真空爐真空系統布局及各部真空要求如圖1所示：

7米真空退火爐真空系統常見故障有三種：（1）機械泵，羅茨泵、油擴散泵抽速效果不良。（2）爐頂、前后爐門電極桿密封、泵組各管路法蘭連接及管道焊接處漏氣和退火材料自身放氣。（3）真空冷卻系統故障。

故障后果分析如下：（1）真空系統泵抽速不良會導致爐體真空度下降從而影響爐內板材的退火質量。（2）真空系統漏氣和真空系統放氣會影響真空系統真空度抽不上去，導致升溫曲線時間的延長，從而增加運行成本。（3）真空冷卻系統故障會導致：泵溫升高，泵油粘度下降；嚴重者會加劇泵內各運動部件的磨損。由于真空系統溫度升高而使各法蘭連接部位密封損壞而導致的真空系統漏氣。

3 真空系統故障分析

真空系統故障具體分析如下：

3.1 機械泵，羅茨泵、油擴散泵抽速效果不良

真空泵組抽速達不到技術要求， 真空泵組抽速達不到要求的原因有兩點：一是前級機械泵（10Pa以下）、羅茨泵（1Pa以下）真空度達不到要求，二是油擴散泵（2.0×10-3Pa）真空度達不到要求。

3.1.1 如果前級機械泵真空度達不到10Pa以下時，應按下述步驟逐條進行檢查。

（1）泵溫太高。a.檢查泵冷卻水進水管閥門是否打開。b.查看回水管路水流量是否因污垢堵塞或管路發生泄漏而變小，導致冷卻效果不佳泵油溫升高，泵油粘度隨溫度升高而下降，致使泵的密封性變差，泵真空度降低。c.滑閥環、偏心輪、滑閥導軌、泵軸等裝配精度未達到， 造成元件磨損。d.軸承損壞導致局部發熱嚴重。

（2）機械泵油故障。a.機械泵油油量低于下限位。b.泵油氧化或被污染。c.泵油被乳化。（原因是：當被抽氣體中含有蒸氣等可凝性氣體時，它們進入泵的工作室后將受到壓縮，從而凝結成水和其液體。這些凝結液不但降低了真空度.還會使泵油變質，從而使泵的性能大為降低）。d.所加的泵油型號與泵的規定油號不一致。

（3）泵本身漏氣。a.密封圈老化失效或發生永久變形等。b.氣鎮閥墊圈損壞或未擰緊。c.排氣閥片損壞致使密封不好。d.泵內泄太大，有以下兩方面原因：滑閥與泵腔磨損產生間隙；滑閥環與泵壁間隙過大。

（4）泵在運轉過程中有異常雜音、噪聲、起動困難現象：a.泵溫度太高。b.有雜物落入泵內，使其運轉發生阻礙。c.泵油變質，粘度增大。d.地腳松動而產生噪音。e.因電機故障而產生的雜音。f.軸承間隙過大。

（5）泵啟動電流過大，造成電器元件跳閘的故障主要有以下三種：a.泵油液粘度隨溫度的降低而變大，導致泵啟動阻力增加。b.泵油已變質，致使泵油的粘度增大，造成泵啟動困難。c.因泵軸承損壞卡阻，阻力過大。d.電機電源故障。

3.1.2 在真空機組中當發現羅茨泵真空度不高時，應按下述步驟逐條進行檢查。

（1）羅茨泵軸端密封損壞漏氣導致泵真空度達不到要求。（2）附著在板材表面的顆粒物進入泵腔導致泵腔及元件磨損。（3）泵的地腳未調平或聯軸器安裝同軸度不夠造成泵運行震動過大。

3.1.3 擴散泵故障

7米真空爐高真空泵組經過檢測前級機械泵及羅茨泵如真空度滿足要求，若泵組真空度仍抽不上去，那么就應檢查擴散泵。具體步驟如下：（1）擴散泵真空度達不到極限值。a.硅油太少或硅油受污染。b.硅油加熱效率不足（加熱盤爐絲斷或電源故障）c.擴散泵冷卻效果不佳，故使泵內油蒸氣不能完全迅速地凝聚，而已凝聚的油在未流回冷井前又重新蒸發，有可能返流到真空系統，污染加熱室。d.冷卻水流量過大，致使泵壁表面溫度降低，增加了油蒸氣返流，影響了極限真空。

（2）擴散泵不工作。a.擴散泵加熱不充分。b.前級機械泵、羅茨泵存在故障或泵組管道存在漏點，致使擴散泵前級管路壓強過高.擴散泵啟動困難。c.電阻規管、電離規管破損或儀表出現故障，使控制系統接收不到爐體整體壓強的信號，故由于控制系統聯鎖反應油擴散泵不能正常工作。

3.2 爐體及泵組管道漏氣和退火材料放氣

3.2.1 爐體及泵組管道漏氣。爐體及泵組管道漏氣是造成爐體真空系統真空度達不到使用要求的主要原因，爐體漏氣通常出現在法蘭連接部位或焊接部位，如前后爐門密封、爐頂、前后爐門加熱電極桿密封及電阻規管、電離規管的密封。現在我們板帶廠采用氦質普真空測漏儀進行檢漏。

3.2.2 退火材料放氣。由于退火板材表面附著氣體、水份及灰塵污染物，以及鉬帶、軌道軸承、進出爐料車等，都吸附有大量的氣體和水份，被吸附的氣體和水份在爐體升溫過程中，將從這些部件的表面逸出，致使爐體的真空度下降。

3.2.3真空冷卻系統故障

（1）冷卻循環水泵出現故障。（2）電機轉向接反。（3）冷卻水管閥門未打開。（4）冷卻水管因污垢或污物堵塞而流量變小從而影響冷卻效果。

4 真空系統故障處理方法及標準（見表1）

5 結束語

本論文從7米真空退火爐真空系統各真空泵、真空系統漏氣和放氣、冷卻系統三方面故障出發，做出了詳細的分析并提出了故障排除方法及檢修標準。對7米真空爐及其他真空退火設備真空系統常見故障檢修具有一定指導意義。能及時、快速處理真空系統常見故障，從而大大提高真空設備的運行效率，降低運行成本。

參考文獻：

[1]王魁.真空系統設計原理[M].國防工業出版社，1998.

[2]寶鈦集團.真空技術資料[Z].1969.

[3]寶鈦集團設計研制所.7米真空爐使用說明書[S].1999.endprint