退火炉设备施工要点工艺技术修改.docx

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退火炉设备施工要点工艺技术修改

冷轧薄板立式连续退火炉设备

施工重点工艺技术

摘要:

本文结合首钢冷轧薄板立式退火炉的安装，通过工艺钢结构、炉壳、辐射管、炉辊、气密性施工工艺技术内容的探讨和实践，介绍了立式退火炉设备施工的重点工艺技术，为今后类似工程的施工提供借鉴和参考。

关键词:

冷轧退火炉施工重点工艺技术

前言

连续退火机组将冷轧后带钢的清洗、退火、平整、精整等工序集中在一条作业线上，与传统的罩式退火炉相比，具有生产周期短、布置紧凑、便于生产管理、劳动生产率高以及产品质量优良等优点，特别是对于生产汽车用高强度钢，因连续退火过程中带钢的一次冷却速度大大高于罩式退火炉，显得更为有利，可以降低强化合金元素得用量，从而可以降低成本。

适合生产CQ、DQ、DDQ、HSS和FH材质的钢板。

冷轧薄板厂连续退火生产线退火炉有立式和卧室之分，由于立式退火炉结构复杂，施工难度大，其重点工艺技术值得研究。

立式连续退火炉一般由预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、过时效段、终冷段以及水淬等设备组成。

不同钢种的带钢在连续退火炉中按照相应的退火工艺曲线进行退火，达到要求的机械性能和表面质量。

一、连续退火施工工艺

立式连续退火炉设备施工工艺技术重点集中表现在工艺钢结构、炉壳、辐射管、炉辊、气密性施工上，立式连续退火炉设备总体安装工艺流程见图1。

下面具体对其施工重点工艺技术进行介绍。

图1立式连续退火炉设备总体安装工艺流程

二、工艺钢结构和炉壳施工重点工艺技术

1、工艺钢结构安装

（1）安装要点

●工艺钢结构安装从入口和出口向炉中安装，将安装误差消除在炉中，保证安装质量。

下层结构安装完之后，就可以安装下层炉壳；

●工艺钢结构及平台的安装与炉体安装、管道施工、及各类仪表安装等穿插进行，呈现立体交叉高空作业的情况；

●为最大限度地减少高空作业，能在地面上将结构预拼装成“井”字框架的在地面拼装然后吊装就位，结构预拼装见图2，主要利用本跨桥式起重机进行吊装，考虑到行车如果无法满足安装多点展开的需要，使用两台汽车吊配合拼装及安装；

●钢结构下段的安装是整个钢结构的基础，各项安装精度指标必须符合设计要求或规范规定。

中间段、上段钢结构的安装主要控制钢结构的垂直度要求，以保证上段结构及设备正确受力传递。

整个安装过程采用测量跟踪安装法；

●平台框架的安装除了在地面组装成“井”字框架外，还应附带安装这一段钢结构上的行走平台，梯子栏杆的安装随平台的安装逐层进行；

●用经纬仪将钢结构平台立柱及设备使用的纵横向中心轴线投点到相应的平台上，在相应的立柱、横梁部位打好冲眼，便于在相应高度的平台位置进行中心轴线的挂线测量和使用水准仪进行标高测量；

●所有结构安装调整完后再进行二次灌浆。

图2结构预拼装

（2）钢结构安装精度

柱子垂直度0.7/1000；炉中两侧柱中±2.5mm；

柱间距±3mm；炉壳主承重梁标高±1mm；

炉壳次承重梁±1mm；

（3）安装用机械

揽风绳250米；花篮螺栓30个；

圆钢爬梯150米；经纬仪2套；

经纬仪弯头2个；水准仪6套；

大盘尺2个；焊机6套；

氧气乙炔6套

（4）施工人员配置

测量工2个；铆工40个；

小工20个；焊工15个

2、炉壳的安装

（1）安装要点

●炉壳的安装分为下段炉底室、中间炉室、上段炉顶室的安装；

●施工顺序：

底板安装及调整、底板焊接、侧板固定脚焊接、侧板安装及调整；

●炉底室的正确安装关系到整个炉壳安装的质量，炉底室的质量控制必须严格执行，完成炉底室安装再逐层向上安装。

中间炉室主要控制炉墙板的垂直度，同时注意标高的调整；

●炉壳的分段拼装和焊接是炉壳安装的重点，特别是炉壳焊接的防变形措施和焊缝质量的过程检测；

●炉壳与钢构件之间的焊接，必须是连续焊，焊接前的在线拼装必须保证炉壳的中心标志在中心线上（在拼装炉壳侧板时，还要注意确保炉壳上的炉底辊轴孔对齐），用临时支撑进行加固，以防止拼装误差和焊接变形。

焊接时，需要注意焊接顺序和焊接工艺参数的选择。

大部分管道的开孔都在炉体安装之后进行的；

●炉壳拼装焊接时，应该设计确认保证炉壳按照受热膨胀方向自由移动；

●炉壳的安装重点还应控制的检查项目有：

操作侧与传动侧炉辊密封法兰处中心高低差；与机组纵向中心线的垂直度；侧板不平度和垂直度；

●炉顶盖须进行预安装，判断正确无误后交给耐材专业进行耐材施工。

（2）底板安装

主要是注意焊接的位置，如果底板短就焊接入口侧，长就焊中间，主要是考虑到炉壳的膨胀方向。

其膨胀方向跟带钢方向不一定同步，需注意。

底板安装精度：

底板中±2mm；固定脚±1mm。

（3）侧板安装

应先安装炉喉，然后入口侧板和出口侧板，最后安装操作侧板和传动侧板。

炉壳板安装应与调整同步，第一层侧板安装调整完之后才能装第二层炉壳板，故安装时间较长。

（4）炉壳找正

对于长度短于6米的炉壳，只用在四角各设一支架，每延长6米加设一支架。

支架长度400mm，将顶层炉壳板找正完固定住，然后挂线坠。

（5）炉壳安装精度

炉壳垂直度±7.5mm；对角线±5mm；

横向间距±3mm；纵向间距±3mm

（6）施工机械

焊机20台；花篮螺栓100个；

角钢50*50500m；氧气乙炔8套

（7）人员配置

铆工30个；小工10个；焊工40个

（8）炉壳焊接

炉壳焊接注意事宜：

●炉壳焊接都采用二氧化碳气体保护焊的焊接方法（施焊前应编制焊接工艺评定报告）；

●在完成炉壳左、右侧轴线的标高调整后，方可间断焊接炉壳内侧，气体密封焊接炉壳外侧；

●每一段炉子安装结束后，要经过SV专家及监理检查，炉壳的安装精度应符合设计的要求，开始施焊，焊缝焊接的顺序依据现场SV专家的要求执行；

●焊接时发现存在炉壳拼装应力的情况，严禁强制焊接；

●按照焊接工艺控制焊接电流、焊接电压、焊接速度；

●炉壳焊接应遵循先内后外的原则，里面间断焊，外面气密焊。

一旦炉壳验收完毕，先焊炉壳四角角钢，再焊外面四角，最后焊平焊缝。

对于炉壳较长的炉壳应先焊炉壳对接处的立焊缝。

该退火炉焊缝长达6000m，炉壳总焊接时间为20天，共40人。

两班对倒焊接。

对于炉喉对接处焊接应里外都满焊，由于该部位张力较大。

●炉壳焊缝焊接质量的检验：

炉壳焊缝的质量检验采用着色法。

三、辐射管和炉辊施工重点工艺技术

1、辐射管安装

天然气加热辐射管采用W型，加热段W型辐射加热管194mm×8mm（直径×壁厚）180套，均热段W型辐射加热管48套。

辐射管的一端布置烧嘴，一端布置换热器，通过法兰与燃气管道连接，管上有与炉壳相配的定位板，安装后注意密封施工。

（1）安装要点

●在耐材施工完、炉辊安装后，进行辐射管管端支架的安装。

管端支架安装在炉壳侧板上的，辐射管从炉壳侧墙外部开口处伸入炉壳内，安装就位后对其进行位置精确调整，必须留有余量以保证辐射管受热膨胀的可能窜动量；

●利用随设备提供的专用吊具（或自制平衡吊具）吊装辐射管，要将辐射管对中，并用夹具夹紧，然后点焊，最后才能焊接。

焊接采取对班倒的形式。

对于辐射管与炉壳侧壁处应用保温棉塞紧。

然后安装烧嘴、耐材与炉体密封；辐射管吊装示意图见图3。

●辐射管采用了Ø200×8mm耐热不锈钢管和弯头焊接制成，是成型产品，现场安装时必须保证安装质量和安装后辐射管无损伤；

图3辐射管吊装示意图

（2）施工机具

焊机8台；专用夹具2套

（3）施工人员配置

焊工16人；安装工16人

2、炉辊安装

炉辊根据用途可以分为：

炉子入口密封辊，用于炉子入口与外界的密封和带钢的导入；炉子顶、底部转向辊，用于带钢的转向保证带钢在炉内的运行；纠偏辊，用于调整带钢在炉内的跑偏；张力计辊，用于测量各段带钢的张力；导向辊，在终冷段用于夹送带钢防止带钢的摆动；挤干辊，用于将带钢表面的水挤除。

（1）安装要点

●在炉体耐材及不锈钢内衬保护板施工完毕后，即可进行炉辊安装，其安装应按照编号一一对应；

●安装时主要控制炉顶辊和底辊安装孔的间距和控制炉辊中心间距；

●炉辊均为耐热钢离心浇铸，表面涂有耐热金属陶瓷，宜采用随设备带来的专用吊具进行吊装，见下图吊装时采取炉辊表面保护措施（用一层软毡布包裹，外面加裹一层薄铁皮）。

炉顶辊用专用吊具吊入后则用手拉葫芦将其吊住，然后进行两端零部件的组装，直至完成整个炉顶辊的安装。

炉底辊吊入后放到升降台车上由升降台车对准炉底提升炉底辊安装就位，并在两侧平台上组装炉底辊的其他零部件，完成整个炉底辊的安装工作。

炉辊吊装见图4。

图4炉辊吊装

●考虑炉壳的受热膨胀，炉辊安装时要注意轴承的间隙调整，以辊子装入时测得的轴承原始状态的间隙为初始值，然后将轴承锁紧帽拧紧，测得最小值后再松开轴承锁紧帽，调整测量轴承间隙达到设计要求的数值为止；

●炉辊安装精度重点控制：

炉辊的标高，水平度和相对于机组纵向中心线的垂直炉辊自由端轴承座与炉壳沿炉辊方向的预留偏移量；

●炉辊安装的指标为辊面水平度0.05mm/m,标高±0.5mm,直角度±0.5mm/m,横向（纵向）中心线±0.05mm。

●转向辊安装应在专用吊具上调整好辊子的水平，稍微向下倾斜10mm左右，从操作侧孔进入炉内，在传动侧观察炉辊轴端进入轴承座孔中，调整完毕，装轴承，对于轴承应事先清洗干净并吹干。

调整辊子应从操作侧开始，先调轴承支架垂直度及端距，再调辊子水平，再调辊中，辊中调整是通过专用工具安装在轴承座末端，然后用顶高顶入，最后摆杆。

●导向辊安装，在导向辊滑动支架安装调整完和喷箱安装完之后就可以安装导向辊，用专用吊具，辊子应向前倾斜20mm左右，其它步骤同转向辊。

（2）施工机具

辊子末端延长杆2个（操作和传动侧各一个）；

轴承备帽拆除工具2个；紫铜棒4根；

破布25Kg；清洗油1桶；摆杆用工具1根

（3）施工人员配置

安装工20人；钳工15人；小工10人

（4）炉辊安装精度

水平0.05mm/m；垂直度0.05mm/m；

端距±1mm；游隙0.1—0.15mm

四、气密性试验重点工艺技术

退火炉在工作时，炉内的气体为氢气和氮气的混合保护气体，退火炉炉膛及其附属设备和管道组成的密闭空间一定要处于良好的密闭状态，以满足生产安全和产品质量的需要。

因此，炉子的气密性可靠度是设备安装中需要确保的一项极为重要的工作。

要做好这项工作，除了安装过程中的质量控制外，还要最终通过气密性试验来验证。

气密性试验是炉壳安装焊接后的一道重要工序，检验炉子安装、焊接的质量，保证炉子能够正常运行。

采取“潜在泄露点预控、优化分段试验、直观便捷U型管检测”等先进有效手段，确定了检测实施标准，可有效地解决了气密性试验时间长、不稳定、影响生产周期和效益等问题。

主要关键技术：

1、炉壳的安装技术：

重点是焊接工艺、焊工的要求、检查与修复的方法以及与炉子相关的管道与电气的界面的处理：

对安装过程对焊接质量控制的要求是重点，退火炉炉壳，施工现场存在大量的焊接作业，这些焊缝是气密性试验检查的重点内容之一。

由于每片炉壳制作运输过程中存在一定的尺寸误差和变形，在炉壳安装过程中，需严格控制炉壳的组装质量，调整炉壳与炉壳之间的缝隙使之拼装缝隙均匀，以保证焊缝质量和焊缝成型美观、连续。

焊接技术要求按图纸总说明和技术要求进行，并应符合国家标准。

焊接完成后，对焊缝进行外观检查和着色检验。

对焊工的技术水平要求比较高。

分析出工艺段潜在泄露点，即对底室与端部炉墙板、炉墙板与顶室、辐射管法兰面与炉壳窗口的焊缝质量，要求焊接必须控制好，也是试验前的重点查漏对象；对非焊接部位的泄漏点分析出主要可能存在上下炉盖与炉室的密封位置、循环风机的叶轮回转轴轴承密封位置、挡板阀的回转芯轴位置、炉辊与炉壳连接的法兰面密封面、热交换器与壳体的密封等，还有与炉子相连的介质管，法兰，电气的相关设备等。

2、退火炉气密性试验工艺：

退火炉气密性试验的范围根据其工艺设备的配置和生产工艺确定，沿着钢带行走的方向包括入口密封、喷气预热段、辐射管加热段、均热段、缓冷段、快冷段、时效段、终冷段、出口密封等设备为气密性试验范围。

另外，从连接辐射管与集气室的气管、集气室与废气风机间的废气管也要做空气气密性试验。

气密性的准备工作是做5个水柱压力表，采用卷尺做刻度标，用软管固定在木板上，连接到炉壳上的小管上，并设一阀门。

从厂房的压缩空气管接到氢氮混和气体管上，并设一阀门以调节压力。

对于压力表应每段炉壳设一个，在混和气体管上设一压力表，一旦压力下降就补充。

并且在快冷与过时效段炉喉内封一盲板，在出口密封辊下设一盲板用纤维绳密封。

在加热段与冷却段炉喉处焊一大盲板，入口密封辊顶上设一盲板用纤维绳密封。

一旦准备工作充分，就可以充气，通过肥澡水进行检查焊缝，白天检查晚间补，成立一个检查小组，至少15人组成，由点到面查。

3、优化分段原则的确定：

由于退火炉炉段较长，设计长度为170m左右，炉子的气密性试验应分段进行。

分段多则炉膛体积相对较小，注入空气时炉压提升速度快，查漏区域小利于泄露位置的检查，效率较高，但分段多炉子间需要的临时隔断措施多，工作量大。

分段少则不需太多的临时割断措施，但每次充气、查漏、补焊、再充气的过程中炉压提升速度慢，效率较低。

根据炉子设备的结构组成，综合现场的情况，将炉子的气密性试验分3段进行最好，即过时效终冷炉段、预热加热均热炉段、缓冷快冷炉段进行气密试验的技术方案，每段在气密性试验期间单独进行气密性试验。

4、直观便捷的U型管检测仪器技术见图5：

选用的压力表满刻度值应为被测最大压力的1.5～2倍，其精确不得低于1.5级，且经过法定校验。

测量炉内压力变化的U型管可以自制，压力表和U形管均应设置在容易观察的位置。

U型管检测仪示意图见图5。

图5U型管检测仪器技术

5、检测实施标准确定：

在当今世界，拥有退火炉设备先进技术和工艺的公司如法国STEIN公司、比利时DREVER公司因炉子的工作介质参数、工艺要求不尽相同，其对退火炉气密性试验的技术标准也并不相同，比利时DREVER公司的技术，具体的气密性试验技术标准为：

试验流体可采用压缩空气，试验压力为100毫米水柱，60min后余压不小于15mmH2O柱为合格。

法国STEIN公司的技术，具体的气密性试验技术标准为：

试验流体可采用压缩空气，试验压力为100毫米水柱，在15分钟时间内压降不超过50毫米水柱为合格。

五、结束语

在国内，冷轧薄板立式连续退火机组现已广泛应用于宝钢、武钢、首钢等大型钢厂，并还在不断延伸。

立式退火炉设备施工的重点工艺技术在宝钢、首钢冷轧得到成功实践应用，为今后类似工程的施工提供借鉴和参考。