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全氢罩式退火炉钢带炭黑缺陷的控制

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技术改造与改进第37卷2019年第2期（总第200期）全氢罩式退火炉钢带炭黑缺陷的控制蒙寅谭翠英（柳钢冷轧板带厂柳州545000）【摘要】针对全氢气罩式退火炉生产过程出现的钢带表面炭黑缺陷的原因进行分析，通过优化退火氢气吹扫工艺、对退火炉设备进行清洁维护、改进扩散器结构、改善炉内循环气氛、控制轧制油的使用等措施，避免了退火钢带炭黑缺陷的产生。

【关键词】革式退.大妨氣气欢妇碳黑Control of Strip Carbon Black Defection in HydrogenBell Type Annealing FurnaceMENG Yin,TAN Cui-ying(Liugang Cold Rolling Strip Plant,Liuzhou545000)[Abstract]Th e reason of carbon black generated on the surface of strip during the production of hydrogen bell type annealing furnace is analyzed.In order to avoid the generation of carbon black,some measures are adopted such as optimizing the hydrogen purging process,cleaning the annealing furnace, improving the diffuser structure and circulating atmosphere in the furnace,and controlling the usage of rolling oil.[Key words]Bell type annealing furnace,hydrogen,purge,carbon black1前言柳钢冷轧厂共有全氢罩式退火炉181座，分三期建成投产，主要生产冷轧低碳钢、低合金结构钢带等品种。

投产以来，在退火生产过程，钢卷表面常常岀现炭黑缺陷，表现为钢卷外圈或端面浮有可擦掉的黑色粉状物，影响钢带的表面质量,并对下游工序的平整机造成污染。

文章分析了炭黑缺陷产生的原因，并对消除炭黑缺陷的措施进行了阐述。

2炭黑缺陷形成机理（1）炭黑的主要成分:收集退火后钢带外圈附着的黑色粉状物并对其进行化学成分分析，炭黑的主要成分是Fe,C,其中Fe质量百分比6.1%,C质量百分比73.0%o（2）退火工艺：钢带在再结晶退火过程中，退火炉内的温度从常温变化到710T,低碳钢典型的退火工艺曲线见图1。

（3）炭黑缺陷形成的机理:钢带表面残留有轧制油，这是一种碳氢化合物,在一定的温度条件下易蒸发。

柳钢冷轧使用的轧制油的蒸发曲线见图2,从图中可知轧制油300七开始蒸发.随着温度的升高，蒸发的速度进一步加大，380七出现明显的蒸发突变,500^左右轧制油基本蒸发完毕。

退火时，随着退火温度升高到100T,轧钢残留乳化液中的水分开始蒸发;温度升高到190七，油类开始气化;温度升高到300乜以上，残留在钢带表面的轧制油开始与水蒸气中的氧或炉内气体中的氧（浓度5%以下）起反应:CH+O2TCO+H2O。

温度升高到380兀以上，碳氢化合物高温分解主要产物为氢、甲烷、乙烯和丙烯，甲烷（CHJ在高温下继续发生分解，析岀活性碳原子:CH4^2H2?+C,这是一个可逆反应，活性碳原子极易被吸附到固体表面并结合成分子碳沉积下来；乙烯（CH）和丙烯（GH。

）加热时易于发生聚合，如果退火炉内存在过量氢气时，可以延缓碳氢化合物挥发气体的分解过程,阻止不饱和姪化合物的形成和炭黑的产生；如果退火炉内氢气不充分时，碳氢化合物挥发气体将进一步分解析岀氢气，并在钢卷表面形成炭黑。

⑴-39-第37卷2019年第2期（总第200期）技术改造与改进( P)碰霜65605000500054435)0005000500211图1低碳钢典型的退火工艺曲线O573原因分析3.1氢气吹扫工艺制度不够完善退火钢卷炭黑缺陷的产生，主要是氢气吹扫量与退火来料带钢表面残留油污量不匹配造成,且重量越重、板厚度越薄越容易产生。

若退火来料卷重大,规格薄.钢卷带钢展开后其表面积就越大,油污残留较多，需要的氢气吹扫时间与流量相应越多。

图2轧制油的蒸发曲线重量公式:G=7.85S/i/lOOO 式中:G-----钢带卷重/t；S——钢带单面表面积/m?;h——钢带厚度/mm。

对于两个不同厚度规格的钢卷：S1/S2=G1/12/G2/11氢气吹扫制度应根据钢卷的重量和厚度，确定相应的氢气吹扫时间和流量，保证氢气吹扫量与退火来料带钢表面残留油污量相匹配。

原设计的氢气吹扫制度不合理，未根据退火来料带钢厚度不同，合理分配氢气吹扫量。

如炉重为92t、厚度为2.0mm的带钢，退火氢气吹扫时间设置9h;而同样重量厚度为1.0mm的带钢,其表面积比厚度为2.0mm的带钢大一倍，该规格带钢的退火氢气吹扫时间仅设置6h。

3.2炉台导流板结构不合理炉台导流板与竖直方向成一定夹角，使得气体流出扩散器后形成斜向上方的气流，造成气体在炉内流动时更容易形成涡流区，不利于将有害物质驱走吹净，更易造成炭黑缺陷。

3.3退火来料带钢表面残留油污过多退火来料带钢表面残留越多，退火过程中消耗的氢气量越多，且会造成退火炉内罩、炉台法兰、排油管路和氢气吹扫管路等设备二次污染,使-40-技术改造与改进第37卷2019年第2期(总第200期)■3令电令下一炉钢卷形成炭黑缺陷的几率增大。

3.4退火炉保护罩的内壁积碳退火炉保护罩在使用一段时间后，在保护罩内壁表面附着一层碳粉，这些碳粉有可能受气流的影响飘落,附着在带钢表面,若在氢气吹扫阶段氢气流量不足，将影响碳粉排出，在钢卷表面形成炭黑，影响钢带表面光亮度。

3.5退火炉管路系统堵塞退火后，部分带钢表面残留以油状形态粘附残留在炉台法兰面、炉台排油管及氢气吹扫管路,严重时会堵塞管路系统,导致氢气吹扫不通畅,加大了有害气体和残油从钢卷中排出的难度，易造成炭黑缺陷。

4控制措施(1)优化氢气吹扫制度：因相同重量、厚度钢卷表面积比薄规格钢卷小，氢气吹扫时间可适当缩短.薄规格钢卷表面积较大，氢气吹扫时间可适当延长。

同时炉台没有流量调节控制阀，只能通过孔板简单调节氢气流量的大小，不能实现氢气分档控制，根据轧制油挥发性的特点、与原氢气吹扫制度相比较及其现场试验分析，制定新氢气吹扫工艺制度，对氢气吹扫时间按品规进行优化，退火典型牌号重量大于89t带钢优化前后氢气吹扫制度见表1。

表1优化前后氢气吹扫制度钢卷厚度/mm从升温段3501以上吹扫时间/h0.2优化前7优化后60.6优化前8.5优化后11(2)改进炉台导流板结构:原炉台扩散器导流板结构不合理，如图3所示，导流板与竖直方向成62。

夹角,气体流岀扩散器后形成斜向上方的气流,造成气体在炉内流动时更容易形成涡流区。

将导流板修改为圆弧形，改变循环气体的流动方向，使气体经导流板后流动方向竖直向上，避免气体直接冲击内罩形成涡流，如图4所示，降低了炉内气体紊流,改善炉内气体循环环境,更有利于将钢卷带钢表面残留带来的乳化液产生的油烟、水蒸汽等有害物质驱走吹净。

⑴(3)减少带钢表面残留：通过控制连轧机乳化液乳化液浓度、皂化值等指标，确保轧制过程润滑良好,减少铁粉的产生。

m另外,改进轧机5号机架岀口防缠导板及改进轧机吹扫装置等，减少轧制油和铁粉在钢带表面残留。

⑷这些措施均有助于提高钢带表面清洁度，减少退火吹扫过程钢带表面残油和残铁的排岀难度。

图3改进前导流板结构图4改进后导流板结构(4)退火炉保护罩的清洁:制定保护罩清洁管理制度，对保护罩定期喷砂，清除内壁污垢。

(5)炉台管路系统的清洗:定期疏通炉台排油管路.配合优化后的氢气吹扫制度，优化炉台导流板结构，能保证一个月炉台排油孔通畅,法兰面油污较少并被稀释,更容易清理。

(6)废气排放管路改进:在废气排放管路加装油气二次分离装置，可过滤部分废氢气体中的挥发油分，减少吹扫管路中孔板堵塞的几率;废气排放管路阀门由原来的电磁阀更换成气动阀。

因氢气持续吹扫时间在8h以上，管路上的开关阀门(电磁阀)长期处于工作状态，电磁阀内部线圈发烫,导致电磁阀开关度缓慢变小，造成氢气吹扫量不够稳定，更换成气动阀后，氢气吹扫量较平稳，有利于炉内含挥发轧制油等废氢气持续顺畅外排;在废气排放管路系统上加装引射风机，保证管路［下转第44页］一41第37卷2019年第2期(总第200期)技术改造与改进(7)采用以下2种除尘灰输送方式:①星型卸灰阀+刮板机+斗提机+集灰仓+星型卸灰阀+收灰罐车输送，汽车运输至三期原料配料室。

②星型卸灰阀+刮板机+集灰仓+星型卸灰阀+自卸货车，汽车运输至原料厂堆放。

烧结除尘系统排下的除尘灰里面含有很多CaO,MgO,TFe等有用物质，以上两种除尘灰输送方式提高了除尘灰的二次利用率，提高了利用价值。

5投资估算投资估算见表3。

6结束语改造后职工岗位环境大大改善，烟尘排放达标。

当前，环保形势的严峻,对污染物排放的要求更加严格，早期建设的环保设施很难达到新标准的要求。

所以，环保设施需要根据新排放标准进行提效改造。

环保标准的提高，要求企业环保治表3投资估算万元序号名称数量估算价格备注1电除尘器1台套29060m?电除尘器.包含髙低压控制及附属设施2风机系统1台套40含进岀口软连接及消音器3输灰设备1台套28三台刮板机,六个卸灰阀.一台斗提机等4管网系统1台套65含耐磨弯头5低压电气设备1台套15风机髙压柜及高压电缆等6施工费99含土建，按设备费30%计算7不可预见费158合计552理设施要有足够的余量，新建环保设施不能只考原有基础上进行改造，以避免或减少二次建设的虑当时的环保标准，应该超前设计,应对未来可能成本。

更加严格的标准要求，或者预留改造空间，能够在(2018-10-18收稿)［上接第41页］内的废气外排通畅等。

5结论对带钢表面炭黑现象进行分析后.认为退火卷炭黑缺陷产生的主要原因是氢气吹扫量与退火来料带钢表面残留量不匹配造成，同时提岀了避免退火卷表面炭黑产生的具体措施。

通过优化退火氢气吹扫工艺、优化扩散器结构、改善炉内循环气体和对退火炉设备进行清洗等攻关措施，消除了退火卷炭黑缺陷的产生，钢带表面质量明显改善。

参考文献［1］苏宁，李江华.冷轧板退火表面发黑的原因分析.昆钢科技,2005(12):24-26.［2］姚敏等，严升.基于有限元仿真技术的冷轧退火生产优化.柳钢科技,2018(1)：30-33.［3］唐水清，陆聪.冷轧乳化液系统维护管理实践.柳钢科技,2018(1):45-49.［4］樊亚杰，谭翠英.减少冷轧钢带表面乳化液斑缺陷的实践.柳钢科技,2017(6):52-53.(2018-12-25收稿)-44-。

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冷轧钢带65mn全氢罩式炉球化退火工艺研究及应用

冷轧钢带65mn全氢罩式炉球化退火工艺研究及应用

冷轧钢带65mn全氢罩式炉球化退火工艺研究及应用1 概述冷轧钢带65Mn是一种高强度、高硬度的低合金钢，因其卓越的机械性能被广泛应用于机械制造等行业。

然而，冷轧后的钢带会产生强烈的应力，影响其机械性能和形状稳定性，需要进行球化退火处理。

本文研究了全氢罩式炉球化退火工艺及其应用。

2 全氢罩式炉球化退火工艺原理全氢罩式炉球化退火工艺是一种常用的球化退火工艺。

该工艺采用氫气作为炉内退火气体，将钢带置于全氢罩式炉内进行加热、保温和冷却。

由于氫氣分子小，能够快速渗透进入钢带内部，有效降低钢带的内部应力和硬度。

在实际操作中，将退火炉内加入一定量的氫氣，形成一定浓度的氫氣氛，将钢带置于在高温氫氣氛中进行加热，使钢带达到退火温度，并保持一定时间，然后在氫氣氛中冷却至室温，即完成了球化退火处理。

3 全氢罩式炉球化退火工艺的优点（1）钢带表面无氧化皮、无碳化物和无金属污染，有利于表面质量的提高和后续加工处理的降低。

（2）由于氫氣分子小，能够有效渗透进入钢带内部，减少内部氧化并降低内应力和硬度，同时还能降低球化退火温度，大大缩短生产周期和能耗。

（3）由于球化退火温度降低，钢带在退火过程中具有良好的韧性和塑性，使得其具有更好的加工性能和形状稳定性。

4 实验分析为了研究全氢罩式炉球化退火工艺的适用性，我们在实验室进行了一系列实验。

首先，我们制备了一批65Mn冷轧钢带，将其分成两组，一组采用常规的空气球化退火，另一组采用全氢罩式炉球化退火。

退火处理后，我们对两组样品进行性能测试，得到如下结果。

对比两组样品的硬度和拉伸强度，我们可以发现，采用全氢罩式炉球化退火的样品的硬度和拉伸强度均显著低于常规空气球化退火的样品。

这说明，全氢罩式炉球化退火能够有效降低外部和内部应力，同时还能提高钢材的韧性和塑性，使其更适合进行后续加工。

5 工业应用全氢罩式炉球化退火工艺具有广泛的工业应用价值。

例如在汽车、航空、军工等高端制造领域，对冷轧钢带的机械性能要求极高，采用全氢罩式炉球化退火工艺能够满足这些行业对钢材性能、品质和稳定性的要求。

冷轧钢板退火碳黑缺陷的研究_王泽林

冷轧钢板退火碳黑缺陷的研究_王泽林

冷轧钢板退火碳黑缺陷的研究王泽林　王衍平(鞍钢集团新轧钢股份有限公司) 摘要　探讨了冷轧钢板碳黑形成机理,制定出避免碳黑产生的具体方案和合理的吹氢工艺。

采取的改进罩式退火炉生产设备,特别是保护罩内壁积碳的清除工艺,为国内冷轧厂首次试验成功,并在鞍钢冷轧厂退火过程中首次实施。

关键词　冷轧钢板　碳黑　清除Study on Defect of Carbon Dark on Cold Ro lled Steel Plate Caused by AnnealingWang Zelin Wang Yanping (Angang New Steel Co.,Ltd.) Abstract The mechanism o f carbo n da rk fo rmed o n co ld rolled plate is appr oached a nd the specific plan av oiding car bo n dar k a nd the rea so na ble hydro ge n blo wing technolog y a re made.The pr oduction equipment fo r the improv ed cov er annealing furnace specially thetechnolog y fo r remov ing car bo n accum ulated o n th e inner w all of th e pro tec tiv e co v er a re firstly tested in success amo ng dom estic cold r olled strip plants and put into use during the annea ling pro cess in Angang Co ld Ro lled Strip Pla nt .Key Words cold ro lled steel plate ca rbon da rk elimination1　前言冷轧钢板在加热退火时,残留的轧制液挥发出来的气体如不能排除干净,则冷却后会附着在钢板表面形成碳黑缺陷,造成废品。

全氢罩式退火炉安全控制参考文本

全氢罩式退火炉安全控制参考文本

全氢罩式退火炉安全控制参考文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月全氢罩式退火炉安全控制参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。

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。

罩式退火炉炉台排气管路及控制方式优化改造

罩式退火炉炉台排气管路及控制方式优化改造

265管理及其他M anagement and other罩式退火炉炉台排气管路及控制方式优化改造代永贵，彭仕军，李 谦（广西柳州钢铁集团有限公司，广西 柳州 545002）摘 要：通过对国产全氢罩式退火炉炉台排气管路及控制方式优化改造，改变其吹扫方式，由原来的“冷吹冷排”改为“热吹冷排”，充分改善了氢气吹扫排放流畅性，避免管路堵塞，节约氢气消耗，从而提高了钢卷表面质量。

关键词：罩式退火炉；氢气吹扫；管路；钢卷表面质量中图分类号：TG155.1 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）18-0265-2 收稿日期：2020-09作者简介：代永贵，男，生于1988年，汉族，广西荔浦人，工程师，学士学位，研究方向：机械设计及自动化工程专业。

全氢罩式退火炉依靠氢气作为还原介质，对钢卷进行光亮退火。

目前国产宝信退火座炉台，原有的氢气吹扫排气管路取气点为在炉台冷却放散器之后接管连接至二次除油装置，而后再经过阀门与限流孔板排放至排气主管道，吹扫排放的废气在进入二次除油装置之前已经得到冷却，在冬季气温相对较低的外界环境温度下，管道会出现在进入二次除油装置前端硬管部位沉积油污造成堵塞的情况发生，导致炉内氢气不流动，炉内气体氛围得不到有效循环置换，退火后的带钢表层附着较多黑色碳粉，表面光亮度相对要差。

本文研究产生此缺陷的原因，并提出了相应的解决措施。

1 退火炉台工艺吹扫当前现状和改造背景1.1 炉台现场管道布置炉台内压力正常值为2500Pa~7500Pa，氢气吹扫排放的气氛中含有轧制油等混合介质，经过约0.9m 的炉台排气总管先进入旋风分离器，而后到达冷却放散器冷却，冷废气再通过一根DN25的管道排放至总管引出厂房顶。

吹扫排气经过炉台放散冷却器冷却之后的温度约为35°~40°，废气中的油污开始分离，沉积在DN25排气小管道内部以及控制阀门阀体、限流孔板处，最终导致管道被阻塞，造成炉台氢气吹扫不流畅，流量难以维持在相对稳定的数值范围之内，波动起伏较大，最终致使钢卷板面发黑不够光亮。