罩式爐爐臺管線泄漏的綜合治理

高永 王嘯

摘 要：通過對罩式爐爐臺管線工作原理、組成結構、使用中產生問題進行了深入分析，找出問題產生的根本原因，提出改造技術方案并逐步實施，有效的降低罩式爐爐臺氫氣和氮氣消耗量，節約了生產成本;爐臺冷密封測試故障大幅減少，縮短了爐臺故障時間，提高了罩式爐的產量。

關鍵詞：冷軋;罩式爐;爐臺;管線

一、概述

邯鋼罩式退火爐是由德國 LOI公司全權設計并與邯鋼共同建造的新一代全氫強對流高性能罩式退火爐，爐內氣氛為全氫，主要用于冷硬鋼卷的退火處理，一期有32個爐臺，于2005年5月試生產;為進一步提升產能，16年對產線進行擴建改造，重新安裝10個爐臺及配套公輔設施。改造完成后，邯鋼罩式爐產線具有42個爐臺，具備年生產80萬噸冷軋能力。該產線主要設備由爐臺、加熱罩、冷卻罩、內罩及附屬公輔設備組成，爐臺是產線的核心設備，它與內罩形成一個密封空間，實現對鋼卷的在爐臺和內罩之間的密封空間內完成退火過程。

二、爐臺管線的結構和工作原理

爐臺管線主要由退火過程使用介質管線組成，主要包括水、煤氣、氫氣、氮氣、廢氣、軋制油排放管道及配套的閥門、管件組成。其主要作用：為退火爐臺提供能源介質;保證軋制油的收集及排放;連接閥站與爐臺;連接爐臺與加熱罩、冷卻罩、內罩等作用。爐臺在退火過程中使用的介質種類繁多，有冷卻循環水、噴淋水、壓縮空氣、高純氮氣、氫氣、煤氣、吹掃氮氣等，其中使用介質價值量較高的是氫氣，氫氣雖然使用量不算最多，但氫氣價格較高，綜合成本較高，是爐臺消耗介質中，成本最高的一種。

隨著爐臺運行時間延長，爐臺管線接頭的缺陷逐步暴露出來。爐臺管線活結頭、閥門與管道的接口及活結頭的密封的泄漏率超過90%，導致爐臺冷密封測試不過，密封測試時間延長，故障增多，爐臺作業率下降;退火鋼卷的質量及品系降低，噸鋼介質的消耗量增大，安全可靠性低。由于爐臺管線與爐臺直接連通，并無任何隔離措施，正常情況下，在一個爐臺退火周期內，以CQ級板材為例，整個一個退火周期用時36小時，爐內氮氣氣氛占時1小時10分鐘左右，剩余時間爐內均充斥和流通著氫氣，爐溫先從常溫升至710℃左右，然后再從710℃降溫到常溫這樣周而復始變化，導致氫氣的泄漏量遠高于氮氣泄漏量。

四、爐臺管線存在的問題的原因分析

1、爐臺接頭密封材料影響。

罩式爐爐臺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生失效，導致爐臺管線泄漏。

2、氫氣固有特性影響。

由于氫氣的化學活性較強，與硫化物、氟化物在高溫下易反應，易引起橡膠材料的脆化現象，導致密封失效;氫氣分子量小，滲透力強，即便是對于其它氣體很難穿透的鑄件微小孔隙，氫氣很容易通過，易導致管線泄漏。

3、密封接頭影響

密封接頭采用傳統螺紋連接的方式，致使管道活性連接道次大幅度增加，使泄漏點數增加，泄漏概率增大;密封接頭材質為瑪鋼，強度低，不易采用大力矩擰緊，易導致接頭泄漏;爐臺管線的接頭密封空間很小，僅有2-4mm的寬度，高度不超過3mm，供選用的密封材質密封空間很小，選用的材料范圍很窄。

4、工作環境的影響

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，導致連接管件之間的間隙變化，由于間隙變化過分擠壓充斥其間的密封填料使其失效導致從接頭密封處泄漏。

5、作業空間影響

現場管線多，布置緊湊，空間狹小，作業空間小，不易進行維護作業。

四、爐臺管線接頭的改進

根據采樣分析的結果，泄漏形成的關鍵在于管件、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。我們有針對性的選用了數種密封材質進行了試驗，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的兩方面因素的考慮下，試驗取得突破性的進展，泄漏量及泄漏率得到了明顯的遏制。

密封接頭改進

1、密封接頭的連接方式改進

由螺紋連接改為焊接，材質上采用強度更換的材料，加大密封面的面積，較好的解決了密封接頭問題

2、密封材質的改進。

根據不同密封材料的試驗結果，最后確定溫差變形小、防滲透能力強、易加工成型的密封材料，解決了密封問題。

五、結束語

改造后，杜絕了爐臺管線跑冒滴漏的現象，降低爐臺的密封測試的故障，提升了爐臺的作業率，增加了罩式爐產量;減少了退火過程中單個爐臺介質消耗了，尤其是氫氣的消耗量，節約了生產成本，取得了良好的經濟效益，具有良好的推廣介值。

參考文獻：

[1]傅作寶 主編，冷軋薄帶鋼生產，冶金工業出版社，1996;

[2]王秉銓 主編，工業爐設計手冊，機械工業出版社，1996。

[3]趙家駿 編著，冷軋帶鋼生產問答，冶金工業出版社，1988

[4]宣梅燦等著，寶鋼寬帶鋼冷軋生產工藝，黑龍江科學技術出版社，1998年