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　　1概述

　　強對流全氫罩式退火爐（以下簡稱全氫罩式爐）是在原低氫罩式爐的基礎上于70年代發(fā)展起來的，具有低能耗、高效率、退火產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良等眾多特點。國外在1984年開始大量應用于寬帶鋼卷的退火，至今已有近千座全氫罩式爐在世界各地建成。在奧地利的奧鋼聯(lián)、德國的克勒克納冷軋廠和蒂森冷軋廠、美國的l－TV鋼廠和USX鋼廠等鋼鐵企業(yè)中，都可以見到正在工作的全氫罩式爐。

　　直到80年代末、90年代初，全氫罩式爐這項先進的生產(chǎn)工藝才隨著國外生產(chǎn)工藝、控制技術的成熟逐步引進到國內(nèi)，并迅速得到推廣。國內(nèi)已有鞍鋼、武鋼、本鋼、上海益昌冷軋薄板廠、海南鵬達冷軋薄板廠等單位先后引進、建成了全氫罩式爐，生產(chǎn)、使用情況良好。近年建設或改造的冷軋薄板廠正在大量采用全氫罩式爐，原有的低氫罩式爐正面臨被全氫罩式爐替代的局面。

　　全氫罩式爐的安全性是至關重要的，這主要是由干在退火過程中采用了易燃、易爆的氫氣充當退火產(chǎn)品的保護氣體和熱傳導體，稍有不慎即有可能發(fā)生著火或爆炸事故。如果沒有可靠的安全保障措施，即控制系統(tǒng)沒有完善的控制策略，不僅全氫罩式爐的生產(chǎn)不能進行，而且還有破壞整個生產(chǎn)設施的可能。本文針對全氫罩式爐保護氣體應用的安全性，介紹全氫保護氣體控制過程的安全控制策略，以增強對這－問題的認識。

　　2全氫罩式爐設備及工藝過程簡介

　　全氫罩式爐是用來消除由冷軋變形而使帶鋼產(chǎn)生的內(nèi)應力的一種處理裝置。通過使帶鋼升溫、保溫、降溫的過程進行帶鋼的再結(jié)晶退火。

　　一座全氫罩式爐的基本設備包括：

　?。?）一個帶有底部循環(huán)風機的爐臺及其附屬介質(zhì)供給管路。

　　（2）一個底部敞開、其余封閉焊接成整體的保護罩（以下簡稱內(nèi)罩）。將它扣在爐臺上即與爐臺構成一個封閉的小空問（以下簡稱退火空間），退火帶鋼就置于退火空間之中。在退火過程中，退火空間即充滿純氫氣以保護帶鋼在高溫下不至干氧化。

　?。?）一個制成罩形的加熱裝置（以下簡稱加熱罩）。加熱罩扣在內(nèi)罩之上，兩罩之間形成一個燃燒室，燃料在此燃燒，熱量通過內(nèi)罩傳遞到退火空間內(nèi)。

　?。?）一個制成罩形的帶冷卻風機的冷卻裝置（以下簡稱冷卻罩）。

　　（5）一套快冷裝置。這種裝置有兩種，一種為在冷卻罩內(nèi)向內(nèi)罩噴水的噴淋冷卻裝置，一種為將保護氣體循環(huán)通過換熱器進行快冷的底部循環(huán)快冷裝置。

　?。?）一套全氫罩式爐過程控制系統(tǒng)。

　　全氫罩式爐一個生產(chǎn)周期包括：裝帶卷、扣內(nèi)罩；退火空間冷密封試驗；氮氣吹掃；扣加熱罩加熱；帶鋼保溫；退火空間熱密封試驗；加熱罩吊走和扣冷卻罩進行風冷；快速冷卻；退火空間氮氣后吹掃、吊走冷卻罩；吊走內(nèi)罩和帶鋼。

　　3典型爐型的保護氣體安全控制策略

　　在一般情況下，空氣中氫氣的爆炸濃度為4％～72％，且著火點很低。因此，安全使用全氫保護氣體進行退火生產(chǎn)的核心就是讓氫氣和氧氣隔離或使混合氣體無法達到爆炸濃度。

　　全氫罩式爐使用含微量氫氣的氮氣作為氫氣和氧氣的隔離氣體。在正常情況下，這種氮氣僅用來吹掃退火空間。只有在故障處理等不得已情況下才用這種氮氣對退火空間進行事故吹掃或充當保護氣體繼續(xù)完成退火過程。

　　全氫罩式爐在其過程控制系統(tǒng)監(jiān)控下按固定的操作次序一步一步自動完成退火全過程，僅在吊扣加熱罩、冷卻罩時需等待人工操作，通常情況下，過程控制系統(tǒng)通過不斷的測試和監(jiān)控保證整個退火過程安全進行。一旦發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象出現(xiàn)，控制系統(tǒng)即刻按照預先編制的處理程序一步一步使過程轉(zhuǎn)為正?；虬踩C。

　　根據(jù)快速冷卻工藝方式的不同，目前世界上流行兩種全氫罩式爐，以奧地利EBNER公司為代表的采用冷卻罩噴淋快冷方式的全氫罩式爐（以下簡稱EBNER型爐），其保護氣體系統(tǒng)流程見圖1；以德國LOI公司為代表的采用底部循環(huán)快冷方式的全氫罩式爐（以下簡稱LOI型爐）。

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　　在一個爐臺正常的退火周期中，保護氣體的充入和排出包括下列步驟：

　　（1）氫氣進口閥的泄漏性試驗。這是為了測試兩級氫氣電磁閥是否具有良好的關斷性能，每個退火周期開始時必須進行一次這種測試。EBNER型爐是向兩級電磁閥17a、b和c之間充入隔離氮氣并測量壓力能否被保持來判斷電磁閥是否關斷良好。隔離氮氣壓力比氫氣壓力高，這種測試隨時都可進行。如果氫氣進口電磁閥有泄漏，爐臺就不能投入工作。EBNER型爐還用隔離氮氣封堵兩級氫氣電磁閥。