多聚张昕
【摘 要】为了解决德国洛伊罩式退火炉在运行过程中氢气消耗量大的问题,在保证产品质量和设备稳定运行的前提下,采取优化退火吹氢流量的工艺制度,控制设备的紧急吹扫次数,提高装炉量等措施,来减少氢气使用量.使吨钢氢气消耗由5.23m3/t降到4.33m3/t,年节约成本377万元,达到降低退火机组工序成本和节约氢气能源消耗的目的.
【期刊名称】《辽宁科技学院学报》
【年(卷),期】2012(014)001
【总页数】4页(P9-11,14)
【关键词】退火;吹氢制度;紧急吹扫
【作 者】张昕
【作者单位】本溪钢铁(集团)有限责任公司冷轧薄板厂,辽宁本溪117021
【正文语种】中 文
【中图分类】TG152
本钢冷轧热处理机组引进德国洛伊公司HUGF220－520HPH全氢罩式退火炉36座。在加热、保温和冷却过程中退火炉利用氢气提高热量传递，对冷轧后的钢卷进行再结晶光亮退火〔1〕。由于退火设备多年连续运行，故障率不断升高，并受原料单重的影响，吨钢氢气消耗越来越大，造成机组工序成本上升。为提高冷轧产品的市场竞争力，决定通过调整吹氢制度、控制炉台设备故障、提高装炉量等方法，降低氢气消耗。 1 氢气退火用量分析
氢气伴随着退火温控过程始终，在加热、保温和冷却时，分别设定了不同的吹氢流量，以满足用户要求的产品表面光洁度〔2〕。
1.1 氢气用量
对2009年每月氢气使用量进行汇总，用吨钢消耗表示，见图1。
图1 2009年吨钢氢气消耗
由图1可见，2009年10月的吨钢氢气消耗为5.93 m3/t，5月为4.37 m3/t，氢气用量控制很不稳定。根据当月产量及氢气单价，10月比5月多消耗氢气成本3.95万元;按全年平均氢耗5.23m3/t计算，与国内最好水平4 m3/t相比，一年多消耗氢气成本550万元。氢气损耗的差距很大，具有一定的成本降低空间。
1.2 氢气应用比例分析
提取2009年1～3月份退火机组的生产数据，对可控制的吹氢制度、装炉量、紧急吹扫等因素造成的氢气消耗比例进行分析，见图2。
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电热水器控制器图2 氢气消耗比例
根据Pareto图分析，氢气的应用主要集中在每个退火周期的吹氢制度和装炉量，以及紧急吹扫三个方面，而氢气伺服阀调节故障和重新退火虽然单个退火周期的耗氢量较大，但每月的发生机率却非常小。
2 优化氢气用量的措施
通过对氢气退火用量、应用的环节及所占的比例的分析，决定从吹氢制度的选择，装炉量的提高，设备发生紧急吹扫次数的控制三个环节，进行优化氢气用量。
2.1 优化吹氢制度
氢气吹扫的主要目的是吹扫炉内加热过程中钢卷表面挥发的乳化液。轧后钢卷由于未经脱脂清洗处理，带钢表面光洁度差，反射率较低，吹氢1段和2段是钢卷表面轧制油和杂质挥发排放的重要阶段，可以有效提高带钢表面清洁性。因此从质量角度考虑，对吹氢1段和2段暂不做调整。而第3段吹氢是在保温结束前进行，对产品表面质量无明显影响;冷却段吹氢是保证冷却过程中炉内持续正压，因此将吹氢3段和冷却段的氢流量做为优化吹氢制度的主要目标。
2.1.1 优化第3段吹氢制度
工艺规定第3段吹氢制度:吹氢流量为10m3/h，时间为5h。
试验过程:在36个炉台中随机选取5个炉台做为实验炉台，每个炉台15个退火周期内分别设定第3段吹氢流量为10m3/h、7m3/h和5m3/h，即同样的3段吹氢流量进行5次退火试验。出
炉后跟踪带钢表面是否存在氧化缺陷，并对钢卷的反射率进行采样分析，见图3。
图3 不同氢流量的反射率对比
退火试验的75炉共计7837.5吨产品，第3段吹氢流量为10m3/h、7m3/h、5m3/h时，对应的平均反射率为85.9%、85.7%、85.8%，差别为0.1%～0.2%，钢卷表面清洁性无明显变化，反射率均达到规定的84%以上，无氧化缺陷。因此，第3段氢流量减少到5m3/h对产品表面质量无影响。
2.1.2 优化冷却段吹氢制度
冷却段吹氢工艺要求:吹氢流量为3m3/h，时间为20h，冷却过程中炉内压力稳定。
试验过程:在36个炉台中选取6个炉台进行试验，每个炉台在冷却段吹氢时分别采用3m3/h和2m3/h，相同的冷段吹氢流量各进行5次退火试验，观测不同吹氢流量下退火炉内的压力波动情况，见图4。
图4 不同吹氢流量下炉内的压力情况
冷却段吹氢流量为2m3/h和3m3/h时，试验的60炉共计6270.2吨产品中，不同氢流量同一炉台内压力平均值差为0～0.1mbar。冷却段氢流量减少1m3/h时，炉内压力无明显变化，达到设计要求的39mbar以上。因此，减少冷却段氢流量可行。
根据对第3段和冷却段吹氢的试验结果，推广在所有36个炉台上做进一步的验证。经过一个月的跟踪，退火后产品的各项质量指标均在要求的控制范围之内，并满足设备稳定运行的要求。
2.2 控制紧急吹扫
罩式炉在正常的退火过程中，炉台和内罩之间的空间是密闭的，这是为了防止钢卷在高温下被外界氧化性气氛氧化。但是由于设备老化及维护问题，炉子的密封性能下降，经常出现泄露情况而发生紧急吹扫。紧急吹扫是指生产过程中炉台密封效果不好或系统出现故障，吹扫内罩空间的一种应急措施，以保证内罩空间为正压，属于保护性吹扫，由计算机自动控制。通过对炉台泄露原因分析，发现炉台夹紧器故障和内罩存在漏点是引起紧急吹扫的主要因素。生产中采取了一系列有效措施降低了夹紧器故障的发生率，并较好地解决了内罩漏点的问题〔3〕。
2.3 提高装炉量
合理编制酸轧、退火机组的生产作业计划，在一定氢气使用量的条件下，以提高来料平均卷重，合理搭配，来增加装炉量，实现降低吨钢氢气消耗。
led斗胆灯3 氢气用量的改进效果
3.1 吹氢制度的改进情况
第3段和冷却段吹氢制度优化后，每炉节约氢气的情况，见表1。
表1 吹氢制度的改进效果3项目 第3段吹氢/m3 冷却段吹氢/m流量/m3/h吹氢时间/h流量/m3/h 吹氢时间/h改进前25 20 20节约氢气10 5 3 20改进后5 5 2
按2010年退火机组生产7826炉计算，一年节省氢气=7826炉×45m3/t×5.5元/m3=193.6万元。
3.2 紧急吹扫的改进情况
对于炉台夹紧器故障和内罩存在漏点的问题，在采取改进措施后，炉台发生紧急吹扫次数的情况，见图5。
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图5 紧急吹扫的趋势分析图
悬浮机器人由上图可见，2010年发生紧急吹扫的次数在逐月降低，由1月份的19次紧急吹扫减少到10月份的1次，每月平均6.9次，同比2009年的18.6次下降了11.7次。根据趋势模型拟合值的推断，预测紧急吹扫次数将保持较低水平，不会有过大波动〔4〕。
3.3 装炉量的改进情况
对酸轧机组供罩式炉钢卷的并卷情况进行抽查，合同执行率达95.8%，除生产品种钢、出口料等用户特殊要求外，能够保证按计划要求并卷;轧机焊缝断带率下降5.8%，退火装炉量明显增加。2009与2010年装炉量情况，见图6。
图6 2009与2010年装炉量对比
由上图看出，平均装炉量由2009年的月平均102.51吨提高到2010年的104.34吨，提升了1.
83吨。其中2010年2月份装炉量比较低仅有100.6吨，原因为当月多生产了2500吨出口料，要求无并卷、单卷卷重20.5吨，每炉装炉量仅有82吨，属特殊情况。
3.4 优化后的改进效果
通过各种措施的实施与巩固，对德国洛伊罩式退火炉氢气用量的优化取得成效，吨钢氢气消耗不断下降。2009与2010年的氢气用量对比，见图7。
经过对比，吨钢氢气消耗由2009年平均5.23m3/t降到2010年的4.33m3/t，降低了0.9 m3/t，降幅达17%;2010年每月吨钢氢耗的线性关系为下降型趋势线;每月吨钢氢耗的波动不大，明显好于
图7 2009与2010年氢气用量对比
2009年，说明氢耗控制过程稳定，采取的优化氢气用量的措施可以推行。
优化后2010年的氢气用量相对于2009年的年效益为:
效益公式=(2009年氢气吨耗－2010年氢气吨耗)×2010年退火机组年产量×氢气单价－维修
内罩的材料、劳务费用－维修夹紧器的费用。
全年效益=(5.23－4.33)×842646×5.5－232000－165714=377.338万元。
4 结论
通过一系列试验和实际生产应用，证明优化德国洛伊罩式退火炉氢气用量所采取的各项措施可以应用于生产，达到了减少吨钢氢气消耗、降低退火工序成本的目的。并得出以下结论:
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