连续退火炉内气氛控制

连续退火炉内气氛控制

叶波

摘要连续退火炉内存在着氧气、氢气、水蒸气等，这些气体的含量及退火炉内的气氛压力直接影响着带钢的质量和退火炉的安全。因为上述的影响，就需要检测炉内各种气体的含量和炉内气氛的压力，通过分析气体的含量和压力来控制连续退火炉，以达到安全性能最佳，并生产出高质量的连退板。

关键字连续退火气氛检测控制

Continuous annealing furnace atmosphere in control

YE Bo

( ) Continuous annealing furnace exist in oxygen, hydrogen, water vapor and so on, these gas content and annealing furnace atmosphere pressure within the directly affect the quality of the strip and annealing furnace safety. Because the influence, need to test the content of various gas furnace and furnace atmosphere in pressure, through the analysis of the gas content and the pressure to control continuous annealing furnace, in order to achieve safety performance is the best, and produce the high quality even back plate.

Atmosphere detection control

图1

在顺义冷轧连续退火炉为了分析退火炉内的气体成分，安装了3套CAA分析柜，，如图1每个分析柜都有(A到I)9个取样口，这些取样口涉及到炉子的每个区域。在CAA分析柜中都安装了HN分析仪、氧含量分析仪、露点分析仪，用来分析连续退火炉内的氢气、氧气、露点的含量。除了上述的气氛分析系统，此外在退火炉通过炉压控制系统来实现对控制区域的炉压控制，达到良好的密闭空间，使炉内具备良好的气氛环境。

一、炉内氧气检测

退火炉内为正压运转，正是为了控制外部气体的渗透。但是炉内的氧气含量几乎为零，分压的能力是不足的，所以还是难免会导致炉

外21%含量的氧气扩散到炉内。其次分析仪管路有密封不好的地方，

由于抽气泵从取样口抽气，还会循环到炉内。再次如果炉壁出现不规则的漏洞，正压中的气氛在补充漏洞是会受到极大的阻力，而且流动的速度也会很慢，这都极大有利于外界氧气的介入。为了将氧气含量控制在100ppm到300ppm以内。为了适应各区域对氧气的检测，现场安装了0—100ppm、0-1000ppm、0-10000ppm氧气检测仪，当检测到异常情况时及时解决，当氧气分析仪的电解液不足时，需要及时添加以免出现误判的情况。

二、炉内氢气检测

在高温的化境下，H2和 CO可以做还原剂，还原氧化物。带钢表面在外界或加热区域中产生的氧化物，需要通过氢气的还原能力来实现Fe铁分子的释放。如下：

3Fe203+H2==2Fe3O4+H2O

Fe3O4+H2==3FeO+H2O

Fe3O4+4H2==3Fe+4H2O

FeO+H2==Fe+H2O

Fe分子的各种氧化物，最终都被H2所还原为Fe+H2O，通过这样分析的话，炉内的保护气氢气的浓度是在混合站配好的，它的含量应该从预热、加热区域到冷却、过实效区域是逐渐降低的。氢气的含量减少也说明着还原方应发生时消耗的氢气总量比较多，反映出带钢的氧化物的总量比较多。此外氢气的作用还有去除氢氮保护气中所含微量氧气的作用，用氮气气体的惰性来隔绝氧气与带钢的接触。

三、炉内露点检测

上图为露点分析传感器，顺义冷轧连退线上使用是风管式探头。对于含有一定量水汽的空气，在气压不变的情况下降低温度，使饱和水汽压降至与当时实际的水汽压相等时的温度，称为露点。当温度急剧下降到露点以下，空气中的水分迅速凝结为小水珠，就形成了雾。

检测露点是很有必要的，因为在氢气的还原反应中会产生一定的水汽，其次的就是保护气注入环节也会带到炉内极少不分的水汽，

若炉内气氛中氢气含量超过一定的范围的话，就会发生氧化铁的还原反应；若炉内气氛中水蒸气的含量超过一定范围的话，发生氧化铁的氧化反应，这一系列的反应都是可逆反应。从上面分析我们在生产的过程中，露点控制在于避免氧化反应的发生，合理利用氢气的还原反应。所以要增加氢气再炉子中的浓度，尽量降低水蒸气的浓度，这就是合理的控制露点的要求。

连续退火炉如果因为种种原因打开炉顶盖和底盖的话，就会导致空气的进入，露点值就会升高所以安装完毕炉盖以后还需要

经过8小时甚至更长的时间才能使露点恢复到正常的数值，在长时间的大修后，露点的数值可能会大大的超出范围，但会缓慢降下来的。

另外在炉子密封性不好的情况下，氧气的渗入，氢气与氧气发生反应生成水蒸气。这些原因都会导致露点值高的情况出现。在顺义冷轧连退根据这种情况在程序中引入比较块，在操作室安装报警灯，当露点值高于比较块的设定值时触发命令报警。相关人员配合下及时去检查是否有泄漏的地方，避免发生安全事故。

四、炉内压力控制

连续退火炉压力控制系统被分为预热加热均热、快冷和均衡三个控制段，氢氮保护气通过炉底盖下方由孔板注入炉内。孔板与供气管连接在不同的炉子区域。然后检测各段的底部炉压，通过调节各段的控制阀调节保护气体流量以达到炉压的设定值。在出口区域安装了一个远程控制阀，该阀与一个能控制泄漏的吹扫废气系统连接，来实现持续供给新的保护气体。为了安全，这个阀在过压时自动打开或炉压下降时自动关闭。