一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法與流程
2023-12-01 13:32:01
本發明涉及一種吹掃方法，尤其涉及一種應用於冷軋帶鋼連續退火爐機組的熱吹掃控制方法。
背景技術：
目前，在各家鋼鐵企業的冷軋帶鋼生產中廣泛使用到了一種連續退火爐，該連續退火爐按工序劃分為若干的加熱段，均熱段和冷卻段，而退火時所採用保護氣體為氮氣或氮氣配一定比例的氫氣。而由於各爐段退火工藝的不同，各爐段的保護氣體配比和爐壓也完全不同，為了防止不同功能爐段間氣氛互相干擾、滲透，相鄰各爐段間還設計有氣體隔離段，隔離段內有排氣煙道，煙道上設計有由氣缸驅動的煙道擋板。隔離段煙道擋板開度和爐壓檢測值之間聯鎖反饋控制可以微調爐壓，即實際爐壓比設定值高時，擋板開度會自動增大，釋放更多的保護氣體降低爐壓至設定值，實際爐壓比設定值低時，擋板開度會減小，降低保護氣體排出量，升高爐壓至設定值。現有技術下的退火爐連接有常用的氮氣管路，其作用是往爐內通入一定流量常用氮氣用作退火保護氣體並維持爐壓，此外，每一爐段都在爐段靠出口處安裝有緊急氮氣吹掃管道，連續退火爐的熱吹掃是指在機組生產過程中，遇到停電、停水、帶鋼斷帶等引起爐壓較大幅度下降時，必須打開緊急吹掃氮氣管路，即額外通入一定量緊急氮氣確保爐壓恢復至正常生產設定壓力。為了第一時間確保設備的安全運轉，熱吹掃作業啟動和爐壓檢測值間設計有電氣聯鎖程序，爐壓低於某一閾值時，緊急吹掃氮氣管路的切斷閥會自動打開，往爐內補入額外流量的氮氣用以恢復爐壓。然而，經過現場操作工人長時間的觀察及維護，發現現有技術下的退火爐的熱吹掃時存在以下問題：1.當退火爐的爐壓在極短的時間內產生較大幅度的下降需要立即熱吹掃時，由於各吹掃管路的切斷閥打開和氮氣通入有一定響應時間，在此響應時間段的真空期內存在安全隱患。2.當退火爐的爐壓下降的幅度較小卻已觸發吹掃啟動的情況下，快速投入大量氮氣造成大量的氣體資源浪費。3.現有技術下的退火爐熱吹掃啟動時，大流量的高壓氮氣在極短的時間充入爐膛，各隔離段的擋板開度來不及響應變化，氮氣來不及排出導致爐壓的瞬間過高，超過爐壓檢測器上限時，儀器的變送器歸零，即爐壓檢測值為零，將導致熱吹掃作業無法停止，只能操作人員手動去關閉各緊急吹掃管路的切斷閥並對檢測儀進行復位，增加了熱吹掃過程的不安全性，也增加了操作人員的勞動強度。公開號CN1667137的中國專利，公開了一種井式光亮退火爐及其內吹掃工藝。它的爐膽上設有由衝氣管路及多組至少由三個接頭組成的組件。當銅盤管力日熱到200-400'C時，向銅管內充入壓力為0.05-5MPa的氯氣，並同時向爐膽內抽真空，補入氯氣，然後繼續加熱。本發明的追火爐及其工藝，通過衝氣管路組件向銅管內孔吹入氯氣，以保護內表和吹走銅管內的煙塵，達到清潔內表的目的，使銅管內表面質量得到提高，且其結構及生產工藝簡單，易於操作。但是該發明的吹掃方法是針對的單體退火爐，且吹掃指的是吹去爐內的水，灰等雜質，用於清潔爐內環境，和本發明的一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法有相當大的區別。公開號CN102041105的中國專利，公開了一種銅及銅合金光亮退火爐上的分段式加熱吹掃裝置。其包括輻射均熱室，每段加熱吹掃室內還包括:熱循環風機，在熱循環風機下方安裝有導風板:吹掃進氣管和吹掃出氣管在爐體外的一端側面分別連接有進氣口和出氣口:料架兩側分別安裝有堅直空心進氣管和堅直空心出氣管，在吹掃進氣管接在堅直空心進氣管的進氣口上，吹掃出氣管接在堅直空心出氣管的出氣口上，在堅直空心進氣管和堅直空心出氣管的頂部分別連接有軟管。採用此加熱吹掃裝置，可將銅及銅合金盤管內的油汙去除，實現光亮退火。多段式加熱吹掃結構是與退火爐連續式退火工藝相適應的，不同的加熱區段要滿足不同的加熱工藝要求，達到不同的加熱工藝目的。但是該發明是一種用於吹去管路中油汙的用於光亮退火爐的分段吹掃裝置，包括進氣，出氣的吹掃管路布置以及管路中導風板等裝置，通過結構上的重新設計和改變使其獲得了吹掃效果，而和本發明所介紹的連續退火爐的吹掃控制方法也不是屬於同一類型技術。
技術實現要素：
為了解決現有技術下的退火爐吹掃存在的響應周期長、氣體資源浪費、吹掃過程不安全和操作人員勞動強度大等問題，本發明提供了一種連續退火爐的分級式熱吹掃 方法，通過設置不同的吹掃啟動模式，減小了吹掃過程氮氣的消耗，在吹掃持續階段對隔離段擋板開度進行分時調整，預先升高擋板開度避免了瞬時爐壓衝頂造成熱吹掃無法停止的問題，擋板開度和爐壓聯鎖反饋控制縮短了爐壓回復所需時間，整個吹掃過程穩定性、安全係數高，吹掃效率高，本發明的具體步驟如下所述：1.一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法，其特徵在於：1)各爐段對應的緊急吹掃氮氣管路設置有氣關型氣動調節閥對吹掃管路進行控制；2)預設各爐段吹掃啟動條件如下：每一爐段設定爐壓上限閾值X1、爐壓下限閾值X2，且X2<X1，當爐壓下降至上限閾值X1時，觸發慢啟動吹掃模式，若爐壓繼續下降至下限閾值X2，切換至快啟動吹掃模式；3)如步驟2)所述的爐壓上限閾值X1、爐壓下限閾值X2的取值方法為：機組正常生產時某爐段爐壓設定值為P，則X1＝K1*P，其中K1取值為0.7～0.85，而X2＝K2*P，其中K2取值為0.5～0.7；4)如步驟2)所述的慢啟動吹掃模式和快啟動吹掃模式是通過控制緊急吹掃氮氣管路上設置的氣關型氣動調節閥動作來實現的，其具體如下：慢啟動吹掃模式下，通過控制信號減小氣關型氣動調節閥的壓力使閥門打開，輸入緊急吹掃氮氣，而切換至快啟動吹掃模式時，將切斷氣動調節閥的控制氣源，使閥門在極短時間內由於失去控制氣源而完全打開，加大氮氣投入；此處設計目的在於，慢啟動吹掃模式下為逐步投入緊急吹掃氮氣。避免閥門直接全開造成爐壓衝頂。而快啟動吹掃模式下由於採用了電氣聯鎖程序切斷緊急吹掃氮氣管路上的氣動調節閥的氣源，使閥門極短時間內完全打開，補充更多氮氣投入，恢復爐壓。5)如步驟2)所述的慢啟動吹掃模式觸發時，電氣聯鎖程序接收到慢啟動吹掃模式信號，電氣聯鎖程序自動控制爐區靠近退火爐入口一側的隔離段煙道擋板在當前時刻開度W的基礎上增加一定的開幅達到開度W1，並保持W1的開度持續30秒，避免大量氮氣通入時的爐壓瞬間衝頂；6)如步驟5)所述的慢啟動吹掃模式觸發時所增加一定開幅的開度W1＝W*(1+FE/FN)，式中：W1：慢啟動後隔離段擋板增加後需達到開度；W:檢測的慢啟動時刻隔離段擋板的開度；FE：各爐段緊急吹掃氮氣管路設計最大流量；FN：各爐段常用氮氣流量；7)各隔離段煙道擋板保持開度W1並持續30秒時間結束後，各隔離段的煙道擋板和爐壓檢測值進行反饋聯鎖控制直至爐壓實際值恢復至生產設定值；8)停止投入緊急吹掃氮氣，保持常用氮氣投入，根據後續生產安排，若繼續生產，則進行爐溫和保護氣體的調整，若停機處理故障，則至爐內氫氣，氧氣含量降低到安全範圍內，降溫停機，至此連續退火爐的熱吹掃步驟結束。根據本發明的一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法，步驟3)中所述的K1、K2的取值和爐區內氫氣含量有關，對於氫氣含量高的爐區，為了確保安全性，K1、K2的取值較高，使得慢、快啟動吹掃模式所對應的觸發條件-爐壓較高。根據本發明的一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法，所述的步驟5)和步驟7)中的隔離段煙道擋板均指各爐段靠近退火爐入口一側的隔離段煙道擋板。使用本發明的一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法獲得了如下有益效果：1.本發明的一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法對吹掃的啟動條件按照爐壓下降的不同程度進行設置，下降程度小，通入吹掃氮氣速度慢，下降程度大，通入吹掃氮氣速度快，降低了吹掃過程氮氣消耗，縮短了恢復生產所需時間，提高機組產能。2.本發明的一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法在吹掃啟動時，預增大隔離段煙道擋板開度值，有效釋放爐壓，避免了大量吹掃氮氣通入後的爐壓瞬時衝頂造成熱吹掃無法繼續進行的問題，降低了勞動強度，提高了生產過程的安全性。3.本發明的一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法在吹掃持續階段，隔離段煙道擋板和爐壓的反饋聯鎖控制，縮短了吹掃結束後爐壓恢復正常所用時間，提高了吹掃效率。附圖說明圖1為本發明的一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法的具體控制流程圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發明的做進一步的描述。如圖1所示，一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法，其具體方案如下所述：1)各爐段對應的緊急吹掃氮氣管路設置有氣關型氣動調節閥對吹掃管路進行控制；2)預設各爐段吹掃啟動條件如下：每一爐段設定爐壓上限閾值X1、爐壓下限閾值 X2，且X2<X1，當爐壓下降至上限閾值X1時，觸發慢啟動吹掃模式，若爐壓繼續下降至下限閾值X2，切換至快啟動吹掃模式；3)如步驟2)所述的爐壓上限閾值X1、爐壓下限閾值X2的取值方法為：機組正常生產時某爐段爐壓設定值為P，則X1＝K1*P，其中K1取值為0.7～0.85，而X2＝K2*P，其中K2取值為0.5～0.7；4)如步驟2)所述的慢啟動吹掃模式和快啟動吹掃模式是通過控制緊急吹掃氮氣管路上設置的氣關型氣動調節閥動作來實現的，其具體如下：慢啟動吹掃模式下，通過控制信號減小氣關型氣動調節閥的壓力使閥門打開，輸入緊急吹掃氮氣，而切換至快啟動吹掃模式時，將切斷氣動調節閥的控制氣源，使閥門在極短時間內由於失去控制氣源而完全打開，加大氮氣投入；此處設計目的在於，慢啟動吹掃模式下為逐步投入緊急吹掃氮氣。避免閥門直接全開造成爐壓衝頂。而快啟動吹掃模式下由於採用了電氣聯鎖程序切斷緊急吹掃氮氣管路上的氣動調節閥的氣源，使閥門極短時間內完全打開，補充更多氮氣投入，恢復爐壓。5)如步驟2)所述的慢啟動吹掃模式觸發時，電氣聯鎖程序接收到慢啟動吹掃模式信號，電氣聯鎖程序自動控制爐區靠近退火爐入口一側的隔離段煙道擋板在當前時刻開度W的基礎上增加一定的開幅達到開度W1，並保持W1的開度持續30秒，避免大量氮氣通入時的爐壓瞬間衝頂；6)如步驟5)所述的慢啟動吹掃模式觸發時所增加一定開幅的開度W1＝W*(1+FE/FN)，式中：W1：慢啟動後隔離段擋板增加後需達到開度；W:檢測的慢啟動時刻隔離段擋板的開度；FE：各爐段緊急吹掃氮氣管路設計最大流量；FN：各爐段常用氮氣流量；7)各隔離段煙道擋板保持開度W1並持續30秒時間結束後，各隔離段的煙道擋板和爐壓檢測值進行反饋聯鎖控制直至爐壓實際值恢復至生產設定值；8)停止投入緊急吹掃氮氣，保持常用氮氣投入，根據後續生產安排，若繼續生產，則進行爐溫和保護氣體的調整，若停機處理故障，則至爐內氫氣，氧氣含量降低到安全範圍內，降溫停機，至此連續退火爐的熱吹掃步驟結束。根據本發明的一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法，步驟3)中所述的K1、K2的取值和爐區內氫氣含量有關，對於氫氣含量高的爐區，為了確保安全性，K1、K2的取 值較高，使得慢、快啟動吹掃模式所對應的觸發條件-爐壓較高。根據本發明的一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法，所述的步驟5)和步驟7)中的隔離段煙道擋板均指各爐段靠近退火爐入口一側的隔離段煙道擋板。實施例本發明的一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法在某連退機組退火爐上實施，以其熱吹掃過程為例：該退火爐的爐段結構和產品工藝要求的各爐段爐壓值如下所示:表1各爐段爐壓值、吹掃氣體含量及流量表1.各爐段對應的緊急吹掃氮氣管路設置有氣關型氣動調節閥對吹掃管路進行控制；2.預設各爐段吹掃啟動條件如下：每一爐段設定爐壓上限閾值X1、爐壓下限閾值X2，且X2<X1，當爐壓下降至上限閾值X1時，觸發慢啟動吹掃模式，若爐壓繼續下降至下限閾值X2，切換至快啟動吹掃模式；3.如表1所示，加熱段和1#均熱段的氫氣含量較高，故K1取值為0.8，K2取值為0.65，吹掃啟動爐壓上限閾值：X1＝K1*P＝0.8*80＝64Pa，爐壓下限閾值X2＝K2*P＝0.65*80＝52Pa；式中P為加熱段和1#均熱段正常生產爐壓設定值80Pa；2#均熱段的氫氣含量較低，K1取值為0.7，K2取值為0.5，吹掃啟動爐壓上限閾值：X1＝K1*P＝0.7*85＝59.5Pa，爐壓下限閾值X2＝K2*P＝0.5*85＝42.5Pa；式中P為2#均熱段正常生產爐壓設定值85Pa；4.正常生產，如果發生由於帶鋼板形不良造成爐內斷帶事故，此時加熱段和1#均熱段的爐壓開始下降，下降至64Pa，觸發慢啟動吹掃模式，此時通過電氣聯鎖程序控制信號減小加熱段和1#均熱段的緊急吹掃管路上氣關型氣動調節閥的壓力使閥門打開，投入緊急吹掃氮氣，之後爐壓持續下降至52Pa，此時切換至快啟動吹掃模式，自動切斷氣動調節閥的氣源，使閥門極短時間內全開，加大氮氣投入進行熱吹掃。同時，2#均熱段的爐壓也開始下降，下降至59.5Pa，觸發慢啟動吹掃模式，此時通過電氣聯鎖程序控制信號減小2#均熱段的緊急吹掃管路上氣關型氣動調節閥的壓力使閥門打開，投入緊急吹掃氮氣，之後爐壓並未下降到下降閾值42.5Pa，而是逐漸回升，因此2#均熱段的快啟動吹掃模式未觸發，僅採用慢啟動吹掃模式進行熱吹掃。5.慢啟動吹掃觸發的同時，電氣聯鎖程序自動控制各爐段靠退火爐入口一側隔離段或入口密封的煙道擋板在檢測的當前時刻開度W的基礎上增加一定的開幅達到開度W1，並保持W1的開度持續30秒，避免大量氮氣通入時的爐壓瞬間衝頂。在實施例中，具體為：根據W1＝W*(1+FE/FN)，(式中：W1：慢啟動後隔離段擋板增加後達到開度；W:檢測的慢啟動時刻隔離段擋板的開度；FE：各爐段緊急吹掃氮氣管路設計最大流量；FN：各爐段常用氮氣流量)對於加熱段和1#均熱段，檢測到熱吹掃啟動時刻入口密封擋板的開度W＝20％，該段設計的緊急吹掃氮氣最大流量FE＝200m3/h，正常生產氮氣流量FN＝800m3/h，則W1＝20％*(1+200/800)＝25％，電氣程序自動控制入口密封煙道擋板開度增加到25％，並保持25％的開度持續30秒。對於2#均熱段，檢測到熱吹掃啟動時刻1#隔離段煙道擋板的開度W＝30％，該段設計的緊急吹掃氮氣最大流量FE＝150m3/h，正常生產氮氣流量FN＝500m3/h，則W1＝30％*(1+150/500)＝39％，電氣程序自動控制入口密封煙道擋板開度增加到39％，並保持39％的開度持續30秒。6.煙道擋板保持30秒後，入口密封和1#隔離段的煙道擋板和爐壓進行反饋聯鎖控制直至爐壓恢復正常的生產設定值；7.爐壓恢復後，機組停機處理斷帶故障，停止投入緊急吹掃氮氣，保持常用氮氣的投入，直至爐內氫氣，氧氣含量降低到1％以下，降溫停機，至此連續退火爐的熱吹掃步驟結束。本發明的一種連續退火爐的分級式熱吹掃方法對吹掃的啟動條件按照爐壓下降的不同程度進行設置，下降程度小，通入吹掃氮氣速度慢，下降程度大，通入吹掃氮氣 速度快，降低了吹掃過程氮氣消耗，縮短了恢復生產所需時間，提高機組產能。本發明在吹掃啟動時，預增大隔離段煙道擋板開度值，有效釋放爐壓，避免了大量吹掃氮氣通入後的爐壓瞬時衝頂造成熱吹掃無法繼續進行的問題，降低了勞動強度，提高了生產過程的安全性。且本發明在吹掃持續階段，隔離段煙道擋板和爐壓的反饋聯鎖控制，縮短了吹掃結束後爐壓恢復正常所用時間，提高了吹掃效率。本發明適用於各種冷軋帶鋼的連續退火爐機組的熱吹掃控制領域。