框架立式退火炉炉壳开裂成因分析及对策

　　1 概述

　　立式退火炉通常用于生产高质量的家电板和汽车板，一般包括以下炉段: 喷气预热段(JPF)、辐射管加热段(RTF)、均热段(SF)、缓冷段(SCS)、快冷段(RCS)、出口段(ES)等。最新的立式退火炉采用废气三级余热回收(第一级余热回收用于预热助燃空气，第二级余热回收用于预热带钢，第三级余热回收产生过热水)、推拉式燃烧系统和与之配套的ON/OFF燃烧控制系统、炉子复合炉衬等先进节能技术。

　　退火炉钢结构主要包括炉壳支撑框架和驱动设备支撑框架(平台钢结构)。考虑到炉壳潜在的热胀冷缩因素，各段炉壳支撑框架与平台钢结构采用相互独立结构。各炉段的底辊室先安装就位，以自己四角立柱为基准完成4个基准立柱焊接; 再焊接左右两个整体端板，而操作侧和传动侧各由几块独立制造的侧板从下至上依次焊接安装，最后安装顶辊室。顶辊室也有4个基准立柱，与炉体4个基准立柱定位安装焊接即可完成炉壳制造安装。一个加宽的平台安装在传动侧，用于存放炉顶盖，原则上该平台设计载重200kg/m²。

　　某外方设计的用于热镀锌产线的立式退火炉热负荷投产半年后就发现镀锌时出现露铁的质量问题，对出口段炉鼻中的氧含量检查发现达到60×10^-4%左右，而且每次对炉子重新吹扫时，炉鼻段氧含量下降到安全允许值的时间明显延长。经过对炉壳进行全面检查发现，缓冷段炉壳进出风口的两侧边炉壳槽钢框架发生开裂，进风侧2处，出风处1处，对开裂的3处进行测温，温度为80～200℃不等，图1为风管连接处炉壳开裂位置示意图。

　　带钢出SF后进入SCS，缓冷段顶辊下方配备的防辐射屏将SCS与SF分隔，通过SCS中的冷却风箱以最大46.8m/s的流速喷吹，使带钢缓慢冷却到要求的温度。SCS炉膛温度根据退火曲线、产能和加热/冷却状态发生变化，范围为150～700℃ 。缓冷段采用5%H2的保护气体。循环保护气体通过喷孔喷吹到带钢表面，之后从炉膛内抽出到水冷的热交换器。每个开关式自动挡板阀位于每个交流变速电机驱动的循环风机入口，在机组停机时切断气体回路，风机速度由过程控制计算机设定。

　　2 原因分析

　　根据缓冷段的工作原理，初步分析是该处存在的热膨胀不一致导致槽钢开裂，由于循环风机的循环冷却抽吸作用产生的负压将氧气带入炉内，使得该段氧含量偏高。不进行钢种规格切换时，炉况稳定; 而一旦钢种规格切换、温变频繁时，开裂处将会进一步恶化且炉况难以保持稳定。缓冷段的冷却风箱模块安装在炉壳内，冷却风箱的进出风口为喇叭形，为了支撑进出风管和喇叭口，采用了工字钢和槽钢组合焊接成喇叭口的框架，然后再将该框架焊接在炉壳钢结构上的方式，框架通过工字钢和槽钢连接风管和炉壳，工字钢的上下两根槽钢支撑风管。进出风管上设置了不锈钢膨胀节，用于消除来自风管固定点产生的温变热应力。