全氢罩式退火炉安全控制

全氢罩式退火炉安全控
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集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
全氢罩式退火炉安全控制
1概述
强对流全氢罩式退火炉（以下简称全氢罩式炉）是在原低氢罩式炉的基础上于70年代发展起来的，具有低能耗、高效率、退火产品品质优良等众多特点。

国外在1984年开始大量应用于宽带钢卷的退火，至今已有近千座全氢罩式炉在世界各地建成。

在奥地利的奥钢联、德国的克勒克纳冷轧厂和蒂森冷轧厂、美国的l－TV钢厂和USX钢厂等钢铁企业中，都可以见到正在工作的全氢罩式炉。

直到80年代末、90年代初，全氢罩式炉这项先进的生产工艺才随着国外生产工艺、控制技术的成熟逐步引进到国内，并迅速得到推广。

国内已有鞍钢、武钢、本钢、上海益昌冷轧薄板厂、海南鹏达冷轧薄板厂等单位先后引进、建成了全氢罩式炉，生产、使用情况良好。

近年建设或改造的冷轧薄板厂正在大量采用全氢罩式炉，原有的低氢罩式炉正面临被全氢罩式炉替代的局面。

全氢罩式炉的安全性是至关重要的，这主要是由干在退火过程中采用了易燃、易爆的氢气充当退火产品的保护气体和热传导体，稍有不慎即有可能发生着火或爆炸事故。

如果没有可靠的安全保障措施，即控制系统没有完善的控制策略，不仅全氢罩式炉的生产不能进行，而且还有破坏整个生产设施的可能。

本文针对全氢罩式炉保护气体应用的安全
性，介绍全氢保护气体控制过程的安全控制策略，以增强对这－问题的认识。

2全氢罩式炉设备及工艺过程简介
全氢罩式炉是用来消除由冷轧变形而使带钢产生的内应力的一种处理装置。

通过使带钢升温、保温、降温的过程进行带钢的再结晶退火。

一座全氢罩式炉的基本设备包括：
（1）一个带有底部循环风机的炉台及其附属介质供给管路。

（2）一个底部敞开、其余封闭焊接成整体的保护罩（以下简称内罩）。

将它扣在炉台上即与炉台构成一个封闭的小空问（以下简称退火空间），退火带钢就置于退火空间之中。

在退火过程中，退火空间即充满纯氢气以保护带钢在高温下不至干氧化。

（3）一个制成罩形的加热装置（以下简称加热罩）。

加热罩扣在内罩之上，两罩之间形成一个燃烧室，燃料在此燃烧，热量通过内罩传递到退火空间内。

（4）一个制成罩形的带冷却风机的冷却装置（以下简称冷却罩）。

（5）一套快冷装置。

这种装置有两种，一种为在冷却罩内向内罩喷水的喷淋冷却装置，一种为将保护气体循环通过换热器进行快冷的底部循环快冷装置。

（6）一套全氢罩式炉过程控制系统。

全氢罩式炉一个生产周期包括：装带卷、扣内罩；退火空间冷密封试验；氮气吹扫；扣加热罩加热；带钢保温；退火空间热密封试验；加
热罩吊走和扣冷却罩进行风冷；快速冷却；退火空间氮气后吹扫、吊走冷却罩；吊走内罩和带钢。

3典型炉型的保护气体安全控制策略
在一般情况下，空气中氢气的爆炸浓度为4％～72％，且着火点很低。

因此，安全使用全氢保护气体进行退火生产的核心就是让氢气和氧气隔离或使混合气体无法达到爆炸浓度。

全氢罩式炉使用含微量氢气的氮气作为氢气和氧气的隔离气体。

在正常情况下，这种氮气仅用来吹扫退火空间。

只有在故障处理等不得已情况下才用这种氮气对退火空间进行事故吹扫或充当保护气体继续完成退火过程。

全氢罩式炉在其过程控制系统监控下按固定的操作次序一步一步自动完成退火全过程，仅在吊扣加热罩、冷却罩时需等待人工操作，通常情况下，过程控制系统通过不断的测试和监控保证整个退火过程安全进行。

一旦发现不正常现象出现，控制系统即刻按照预先编制的处理程序一步一步使过程转为正常或安全停机。

根据快速冷却工艺方式的不同，目前世界上流行两种全氢罩式炉，以奥地利EBNER公司为代表的采用冷却罩喷淋快冷方式的全氢罩式炉（以下简称EBNER型炉），其保护气体系统流程见图1；以德国LOI公司为代表的采用底部循环快冷方式的全氢罩式炉（以下简称LOI型炉）。

在一个炉台正常的退火周期中，保护气体的充入和排出包括下列步骤：
（1）氢气进口阀的泄漏性试验。

这是为了测试两级氢气电磁阀是否具有良好的关断性能，每个退火周期开始时必须进行一次这种测试。

EBNER型炉是向两级电磁阀17a、b和c之间充入隔离氮气并测量压力能否被保持来判断电磁阀是否关断良好。

隔离氮气压力比氢气压力高，这种测试随时都可进行。

如果氢气进口电磁阀有泄漏，炉台就不能投入工作。

EBNER型炉还用隔离氮气封堵两级氢气电磁阀。