提高連續(xù)退火爐快冷段設(shè)備的氣密性改造

郭志杰，唐水清，曾偉龍，黃水源

（廣西鋼鐵集團(tuán)有限公司冷軋廠，廣西，防城港 538000）

連續(xù)退火機(jī)組立式退火爐快冷段設(shè)備主要由爐殼，BB1、BB2移動風(fēng)箱，BB3固定風(fēng)箱，四根穩(wěn)定輥和三臺循環(huán)風(fēng)機(jī)及進(jìn)、回風(fēng)管道等組成，其作用是將從緩冷段冷卻后過來的金屬進(jìn)行快速冷卻，使金屬溫度從630℃～680℃降至400℃～450℃，使可溶解碳在快冷過程中迅速達(dá)到過飽和狀態(tài)，驅(qū)使碳晶體的析出。

2030冷軋連續(xù)退火爐自竣工以來，其快冷段進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)管道及爐殼部位焊接缺陷較多。經(jīng)打壓查漏統(tǒng)計(jì)，進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)管道焊接處漏點(diǎn)占總漏點(diǎn)的54.52%，爐殼本體與筋板、橫梁和錨固釘焊接處漏點(diǎn)占總漏點(diǎn)的32.28%，其他部位6.32%。針對上述部位的缺陷，采取了原材質(zhì)的更換；對BB1和BB2風(fēng)箱的進(jìn)風(fēng)管道和回風(fēng)管道進(jìn)行改造更換；對BB3風(fēng)箱的爐殼及進(jìn)回風(fēng)管道整體更換；對BB1爐殼底部封板和BB2爐殼頂部封板做包蓋封閉等措施，以提高快冷段爐殼的氣密性并達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1 快冷段設(shè)備存在的缺陷及分析

1.1 快冷段風(fēng)箱的布置

見圖1。

1.2 快冷段風(fēng)箱管道與爐殼原材質(zhì)焊接性分析

該金屬材料的焊接性能較差，主要是焊縫易產(chǎn)生冷裂紋和焊接接頭脆化。金屬材料焊縫和熱影響區(qū)的常溫組織表現(xiàn)為硬脆的馬氏體組織，馬氏體金屬材料導(dǎo)熱性較差，焊接殘余應(yīng)力大，如果焊接接頭剛度大或者焊接過程中氫含量又高，當(dāng)從高溫直接冷卻至100℃以下時(shí)，很容易產(chǎn)生氫致裂紋。焊接時(shí)容易產(chǎn)生熱裂紋，熱裂紋以結(jié)晶裂紋為主，個別金屬材料也可能產(chǎn)生液化裂紋。總之，上述兩種材料厚度在4mm以下焊接性能較差，尤其在工程建設(shè)中，因現(xiàn)場條件有限，很難達(dá)到合格的焊接質(zhì)量。

圖1 快冷段風(fēng)箱的布置示意圖

2 改造措施

通過對原材質(zhì)的分析，采取了把原材料進(jìn)行更換，厚度由原來的3mm改為4mm～5mm，焊接采用氬弧焊；對BB1和BB2風(fēng)箱的進(jìn)風(fēng)管道和回風(fēng)管道進(jìn)行改造更換；對BB3風(fēng)箱的爐殼及進(jìn)回風(fēng)管道整體更換；對BB1爐殼底部封板和BB2爐殼頂部封板做包蓋封閉等措施。具體如下：

2.1 BB1、BB2風(fēng)箱的進(jìn)風(fēng)管道改造更換

圖2 BB1/BB2的進(jìn)風(fēng)管道圖

圖3 BB1/BB2的回風(fēng)管道圖

圖4 BB1底部、BB2頂部爐殼封板圖

BB1、BB2風(fēng)箱共有外徑φ406mm，壁厚為3mm且長度不等的進(jìn)風(fēng)支管40個。考慮到爐殼壁厚為8mm，在確保爐殼不受損傷的情況下，對舊的薄壁進(jìn)風(fēng)支管在爐殼上保留長度150mm～200mm。新制作的進(jìn)風(fēng)支管內(nèi)徑比舊風(fēng)管的外徑大3mm，便于使新的支管可以套入舊的支管上，調(diào)整好后點(diǎn)焊定位，最后把新的進(jìn)風(fēng)支管與爐殼通過氬弧焊焊接在一起。進(jìn)風(fēng)集管上的5個支管與爐殼上對應(yīng)的5個支管通過活動的法蘭套聯(lián)接并焊接在一起[3]。

2.2 BB1、BB2風(fēng)箱的回風(fēng)管道改造更換

BB1、BB2風(fēng)箱共有回風(fēng)管道4個，把回風(fēng)管的金屬材料板厚度改成5mm，同樣為保護(hù)爐殼，回風(fēng)管道與爐殼焊接的部位切割后保留長度50mm。考慮到現(xiàn)場施工空間狹窄，回風(fēng)管道不能離線焊接成一體，而是以金屬板的形式在現(xiàn)場設(shè)備上拼裝后焊接。并且考慮到回風(fēng)管的一體性，減少焊接量避免造成泄漏點(diǎn)增加，對4個回風(fēng)管的人孔全部取消。

2.3 BB3風(fēng)箱的爐殼整體更換

針對BB3風(fēng)箱的爐殼焊縫存在裂紋多，重新用4mm的金屬板離線制作，考慮到成本，BB3的上下風(fēng)箱利舊，把舊的風(fēng)箱離線安裝到新的爐殼內(nèi)。同時(shí)對BB3風(fēng)箱的進(jìn)風(fēng)管道和回風(fēng)管道重新用4mm的金屬板制作更換。在新的爐殼內(nèi)安裝風(fēng)箱時(shí)，要確保下風(fēng)箱的噴吹平面距離風(fēng)箱底部1107mm，且上下風(fēng)箱的噴吹平面距離320mm。新的爐殼吊裝到設(shè)備安裝位時(shí)，要調(diào)整整個風(fēng)箱的水平，確保金屬材質(zhì)的下表面距離下風(fēng)箱的噴吹平面199mm。

2.4 BB1爐殼底部封板和BB2爐殼頂部封板做包蓋封閉

經(jīng)過對BB1爐殼底部和BB2爐殼頂部結(jié)構(gòu)的分析，因?yàn)轫敳亢偷撞慷家r有保溫棉且焊接有錨固釘，如果把頂部殼體全部拆除，工作量大、作業(yè)危險(xiǎn)系數(shù)高且對爐膛造成污染。討論后決定在BB2頂部和BB1底部用5mm的金屬材質(zhì)板按現(xiàn)場尺寸下料做包蓋封閉，可以達(dá)到同樣的效果。

3 施工作業(yè)流程

為確保施工作業(yè)的進(jìn)度、安全和質(zhì)量，制定了改造的施工流程。首先拆卸BB1和BB2的進(jìn)風(fēng)集管及支管，再拆卸回風(fēng)管，同時(shí)拆卸BB3爐殼的進(jìn)、回風(fēng)管道和刨掉爐殼前后的聯(lián)接焊縫。把BB3爐殼整體吊出后，拆出里面的上、下風(fēng)箱，安裝到BB3新的爐殼內(nèi)，再整體吊裝到設(shè)備安裝位。焊縫清根使用碳弧氣刨焊，對于薄壁管道采用等離子切割，提高作業(yè)效率。

4 結(jié)語

通過對快冷段原爐殼和風(fēng)管材質(zhì)的分析，采取對BB1、BB2和BB3風(fēng)箱的進(jìn)風(fēng)管道、回風(fēng)管道和BB3爐殼重新選材的改造更換等措施，經(jīng)過對爐膛的正壓、負(fù)壓氣密性測試，改造后的快冷段設(shè)備的氣密性達(dá)到了工程設(shè)計(jì)的氣密性要求。