本钢冷轧罩式退火炉机组生产概况

1、第38卷第5期钢铁V o l.38,N o.52003年5月I RON AND ST EEL M ay2003本钢冷轧罩式退火炉机组生产概况佟强崔勇胡光远黄海荆江(本溪钢铁(集团公司摘要对本钢冷轧罩式退火炉机组的工艺特点及对产品的力学性能、性能均匀性、生产效率和表面清洁性的影响进行了论述,比较了本钢冷轧厂引进的一、二、三期德国LO I公司和奥地利EBN ER公司的罩式退火工程主要设备和工艺技术参数,并对现行的退火工艺和工艺制度的优化情况进行了介绍。提出了现本钢冷轧产品的性能分布情况和退火过程常见缺陷及解决办法。关键词罩式退火炉设备比较生产工艺APPL I CAT I ON OF BELL AN

2、NEAL ING FURNACES AT BX ISCTON G Q iangCU I YongHU GuangyuanHUAN G H aiJ I N J iang(B enx i Iron and Steel(GroupCo.ABSTRACTT he bell annealing fu rnaces i m po rted from LO I,Ger m any and EBN ER A u striaare com pared in ter m s of equ i pm en t specificati on and techno logy.T he ex isting op ti m

3、 ized an2nealing schedu le is in troduced w ith the facto rs influencing m echan ical p roperties,un ifo r m ityand su rface quality of the p roducts and p roductivity.T he m echan ical p roperties and comm ondefects of p roducts are described w ith p ropo sed coun ter m easu res.KEY WOR D Sbatch an

4、nealing fu rnace,com parison in equ i pm en t,annealing p rocess1前言本钢冷轧厂共引进单垛式全氢强对流罩式退火炉45座对带钢进行再结晶光亮退火,其中引进德国LO I公司H PH退火炉36座,引进奥地利EBN ER 公司的H I CON H2退火炉9座。设计产量822267 t,可生产CQ、DQ、DDQ、EDDQ、H SLA及镀锌DDQ后退火产品。全氢强对流罩式退火炉是目前世界上最先进的间歇式退火炉,其主要优点是利用氢气的强还原性和密度小、热传导性高等特点,与高速旋转的炉台循环风机相配合,使炉内气氛具有高的流动速度和传热速度,炉温均

5、匀。冷轧钢卷经退火后,力学性能优良、均匀,带钢表面清洁光亮,生产效率高。2设备组成及主要参数本钢冷轧厂罩式退火炉机组由武汉钢铁设计院设计,随着产量和产品质量不断提高的需要,分三期引进。由于投产时间、制造厂不同,设备情况和产品规格、生产能力也有一定差别(见表1。3设备主要区别及优缺点LO I公司和EBN ER公司是世界上两家著名的全氢罩式退火炉公司,其设计理念和采用的技术有一定的区别。根据生产实际中遇到的问题对其主要设备做以比较。311炉台退火炉台是罩式炉的关键设备,两家公司的设计都有其各自的特点。LO I公司采用敞开式炉台,其成本低、易于加工制造。但由于炉内气氛和炉台内相通,炉台内的隔热保护毡

6、易污染、产生碳沉积,长时间运行影响带钢表面质量,需定期更换。分体式的扩散器和底部对流板便于安装,但长时间生产运行后产生一定的串动,使固定件开焊,必须定期进行调整,影响炉台作业率。EBN ER公司采用全封闭式炉台,扩散器和底部对流板整体放在封闭的炉台上,整个炉台密封性能好,结构稳定,和炉内气氛没有交换,没有敞开式炉台的碳沉积现象。炉台循环风机是退火炉台的核心,表2给出了联系人:佟强,工程师,本溪(117000本溪钢铁(集团公司技术中心表1本钢罩式炉机组设备组成及主要参数T able1Equi pm ent and m ain param eters of bell annealing furna

7、ces项目一期二期三期加热罩 个1275冷却罩 个1164厚度范围 mm015310015310012310宽度范围 mm700152570015257001525最大卷重 t303030最大堆垛高度 mm52005200 543015500最大堆垛重量 t120120 15011501改造后参数一、二、三期炉台循环风机的主要区别。(1短轴循环风机与长轴循环风机相比,结构简单,运行稳定性好,便于高速运转,并减少了维护量和备件量。(2应用变频调速技术可以根据炉内气氛中氢气含量及退火温度自动控制循环风机转数。既提高了退火过程中风机的转数,也避免了一期双速控制风机速度切换产生的瞬间电流增大。循环风机

8、转数提高,缩短了退火周期,提高了产品性能均匀性。(3循环风机采用整体氢气密封和整体水冷,密封和水冷保护均比一期效果好。整体密封采用纯氢气通入循环风机内,用压力保证炉内气体不能进入循环风机,使循环风机内更洁净,减少炉内气体对循环风机的损害。而一期循环风机在风机轴上采用三道硅橡胶密封环,密封效果相对较差,炉内气体把轧制油等污染物带到循环风机轴承箱内,使轴承损害加剧。一期循环风机只冷却上轴承箱,二、三期循环风机整体带有水冷套,对整个循环风机进行冷却,冷却效果好。表2一、二、三期炉台循环风机的主要区别T able2M ain difference of base recirculati on fans

9、项目一期二期三期控制方式双速控制变频调速变频调速电机功率 k W15 222222风机转数rm in-1750 150021002200风量 m3h-15000055000900001000000风机轴类型长轴离心风机短轴离心风机短轴离心风机风机密封方式三道橡胶密封环整体氢气密封整体氢气密封冷却方式水冷上轴承整体水冷套整体水冷套轴承润滑方式油雾润滑耐高温润滑脂耐高温润滑脂(4用耐高温润滑脂润滑风机轴承,减少了一套油雾润滑系统。312加热罩LO I公司和EBN ER公司加热罩烧嘴控制方式有一定差别。LO I公司采用开 关式控制,在控制加热和保温阶段,通过控制烧嘴开、关的数量提供退火所需热量。煤气

10、 空气配比为手动调节。EBN ER公司在烧嘴开度<20%时采用开 关式控制,20%时采用连续式控制,使内罩受热更均匀。若有两个或两个以上烧嘴故障退火炉停止运行,避免了由于烧嘴故障产生的退火延时引起的带钢力学性能问题和表面质量问题。煤气 空气配比可自动比例调整。两家公司助燃空气换热器的形式不同。LO I公司每个烧嘴配有一个换热器,安装在加热罩内衬中,长时间运行易造成内衬分层脱离,烧断耐火毡内的换热器空气管,产生烧嘴故障,更换也比较困难。EBN ER公司采用一个换热器集中换热,换热器悬挂在加热罩外,不易产生上述问题,使用寿命长,易于维护,且换热效果好。LO I公司加热罩燃烧废气经顶部废气罩收

11、集后集中排出,使厂房顶部温度高,天车作业环境温度也高。EBN ER公司燃烧废气集中经换热器后直接排出,对作业环境几乎没有影响。EBN ER公司加热罩底部与内罩之间的密封采用特制纺织纤维带与内罩法兰平面接触配合,具有一定的补偿功能,不易发生废气泄漏。313内罩一、二期内罩采用光滑圆筒式结构,生产实践中发现启动分流冷却系统后,分流冷却进、出口温差较大,使内罩法兰产生局部变形,产生泄漏,严重的进行紧急吹扫,影响产量和产品质量。三期内罩采用波纹式圆筒形结构,相对光滑壁增加了传热面积。由于45钢铁第38卷 内罩采用波纹式和均匀的喷水冷却,整个内罩筒体温度均匀,且能抵减局部应力带来的变形。314冷却方式L

12、O I 公司采用分流冷却方式,冷却速度比较平稳,钢卷冷 热点温差较小。但由于炉台下增加一套系统,地下室占用空间比较大,管线接点多,泄漏点相对比较多,维护比较困难。分流冷却系统管线内壁易残留的乳化液,反复在炉内循环,影响带钢表面质量。EBN ER 公司采用喷水冷却方式,地下室所需空间小,除对内罩结构、材质的要求高以外,与分流冷却相比没有多余的管线,减少了泄漏点。但冷却速度快,粘结倾向比较大。4设备改造情况随着轧机、平整、精整生产能力的提高,三期罩式炉工程安装前对二期罩式炉进行了改造。通过计算二期罩式炉加热罩烧嘴能力、整个炉子的传热情况,对二期罩式炉加热罩、冷却罩和内罩进行加高改造,使最大堆垛高度

13、由5200mm 提高到5430mm ,提高了装炉量,退火小时产量提高了014t h 。为解决分流冷却启动时气体进、出口温差大使内罩产生局部变形,产生泄漏,引起紧急吹扫的现象,对一、,全部更换为波纹式结构,有效地解决了这一问题。根据生产实际运行中发现的问题,对一、二期加热罩烧嘴区炉衬进行了改造。用高密度的纤维折叠块和纤维砖替代了原耐火砖和纤维毡,消除了掉砖和烧嘴区过热现象,提高了加热罩寿命。5生产、工艺1996年6月罩式炉机组退火出第一炉钢卷以来,生产水平、产量和产品质量稳步提高,一、二期退火炉已达到设计能力,产品性能满足了不同用户的需求。并摸索出一套工艺制度研制、优化和生产组织方法。1999年

14、、2001年Q 195、St 12、St 13产品分别获得国家冶金质量体系认证,产品出口到加拿大、美国。511工艺制度优化、研制最初的退火工艺是根据外方提供的参考制度和国内同类厂的情况确定的。生产初期经常出现粘结和力学性能低于标准下限的现象,1998年对Q 195F 退火工艺制度进行了优化。根据本钢退火原料的特点,通过钢卷内夹热电偶的方法,确定了退火加热速度、保温温度和保温时间,找出了分流启动温度、出炉温度对退火时间的影响。使生产效率显著提高,减少了粘结现象,并根据季节温度变化调整分流启动温度和出炉温度。根据炉内气体清洁程度,确定不同阶段的吹氢量,减少了氢气消耗。随着连铸投产、转炉改造、炉外精

15、炼设备的投入使用,冷轧的品种逐渐增加,试制、完善了Q 195、Q 235、St 12、St 13、St 14、St 37、耐候钢N H 295、铁路客车用钢05CuPC r N i 等钢种的退火工艺制度,产品产量和质量稳步提高(图1、2。St 14钢种1998年开始试制,采用不同加热速度控制的退火方式,不断优化、改进退火工艺制度,2000年至今机能达标率一直在95%以上。2002年进行了St 16(IF 钢的退火试验,一次试验成功,目前正在进行工艺制度的完善工作 。图1退火机组生产情况F ig 11P roducti on of bell annealing furnaces512常见缺陷及解

16、决办法和其他罩式炉机组一样,退火后存在粘结、氧化现象。通过一系列的试验,找到了解决办法。粘结问题是罩式退火的一个长远课题。产量和粘结现象一直是矛盾的,为了尽可能地不降低产量,除对不同厚度钢卷的退火保温温度区别对待、降低高温冷却区的冷却速度外,充分考虑带加热罩冷却过程中的冷点温度上升问题和季节温度变化对冷却速度影响因素,不同季节采取不同的冷却速度,并适当减少带加热罩冷却退火的保温时间。同时降低轧机卷曲张力、提高轧辊粗糙度,减少粘结倾向。提高平整轧制速度,减少粘结印。紧急吹扫后的钢卷产生边部氧化现象。一般可以通过氧化色修复工艺制度消除,但降低生产效率。针对压力开关误信号、热密封测试不合(不属泄漏而

17、产生的测试不合、紧急停电等原因而发生的紧急吹扫,在一、二期退火炉摸索出N 2气氛退火情况下H 2重新置换的方法,使退火后不产生氧化色。这种方法还可以有效地缩短紧急吹扫后的退火周期,尤其对55第5期佟强等:本钢冷轧罩式退火炉机组生产概况 图2St 12和St 14钢种力学性能情况F ig 12M echanical p roperties of St 12and St 14(a St 12,s =199173;(b St 12,b =32618;(c St 12,=431317;(d St 14,s =169112;(e St 14,b =308150;(f St 14,=45156变频调速循环

18、风机的炉台更有效。6存在问题和展望随着用户对产品质量要求的提高和网络时代的要求,本钢罩式退火产品质量还需进一步的提高。为提高产量和产品质量,适应网络管理、生产的需要,研制退火工艺数学模型是一个重要课题。提高退火原料的表面清洁性,是得到良好表面清洁度的重要因素。良好的原料板形控制是减少粘结的关键环节,同时可以提高退火机组的产量。随着前部工序机组改造的完成和轧制油试验工作的结束,退火的产品表面质量将有很大水平的提高,产品的性能水平将更稳定。(上接第39页度,因而摩擦系数降低,轧制力减小,也会造成复映率降低。因此,实验结果与212节中的理论分析相一致。表6不同形貌间距对复映关系的影响实验结果T able 6T est result of influence of distance betw een m icro 2convexes on dup lic