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[摘 要] 马钢连续退火炉采用高速气体喷射冷却技术，投入35%的高浓度氢气生产，为马钢汽车板的生产带来新的机遇。
[关键词] 连续退火炉 高速气体喷射冷却技术 35%高浓度氢气
Application of High hydrogen technology in MASTEEL Continuous Annealing Furnace
Gao Guangze
（Maanshan Iron & Steel Co. Ltd，maanshan 243000，China）
Abstract：High speed gas jet cooling technology adopted in MASTEEL Continuous Annealing Furnace, we plough into 35% concentrated hydrogen to produce good production,This takes a new opportunity for production of the Auto plate in MASTEEL.
Key words：continuous annealing Furnace；High speed gas jet cooling technology；35% concentrated hydrogen
1、前言
随着市场对冷轧板的需求迅速扩大，马钢新建了首条年产冷轧成品93万吨，最大板宽2000mm的大型连续退火机组。该连续退火机组将冷轧后带钢的清洗、退火、平整等工序集中在一条作业线上，具有生产周期短、布置紧凑、便于管理、劳动生产率高以及产品质量优良等优点[1]。
该条连续退火生产线采用斯坦因炉子公司研发的连续退火炉，快冷段采取高速气体喷射冷却技术，并投入35%的高浓度氢气以提高冷却能力，可生产产品种类包括低碳钢、IF钢、高强钢、双相钢、TRIP钢等。
2、高氢技术在马钢连续退火炉的应用
2.1高速气体喷射冷却技术
高速气体喷射冷却技术是将经冷却后的炉内保护气氛(H2-5％)以高速喷到带钢表面带走带钢热量的一种干式冷却方式。高速气体喷射冷却技术就是利用氢气的高导热性(其导热系数为空气的1.58倍[2])来提高带钢的冷却速度，冷却气体中H2含量从5％提高到50％，带钢的冷却速度将提高一倍。由于高速气体喷射冷却技术的冷却方式属于干式冷却，所以其具备干式冷却的一切优点，而且由于氢含量的增加，带钢表面更加洁净，既保证了带钢的表面质量、板形和良好的操作稳定性，又能够具有较高的冷却速度，可以在生产软钢的同时生产高强钢。而且由于该冷却方式是干式冷却，无需后处理设备，节约基建投资成本和后期生产运行费用和维护修理费用。但该冷却方法对于厚带钢还不可能达到较高的冷却速度，固此，这种冷却技术适合于生产薄带钢，一般应用于冷轧生产线上，可以实现用铝镇静钢生产DQ、DDQ钢种。
2.2快冷段冷却原理
带钢在退火炉内经过加热段、均热段、缓冷段后进入快冷段进行快速冷却，在保护气氛(95％N2，5％H2简称HNx)下将带钢快速冷却到目标温度。由循环风机把快冷段炉腔内的HNx保护气体抽出，经过保护气体／水换热器进行水冷后再通过分布在带钢两侧的窄缝式喷嘴喷吹到带钢上对带钢进行冷却。快冷段冷却示意图如图1。
图1：快冷段冷却示意图
快冷段具有以下特点：①高速冷却，快冷段分为3个冷却单元，每个单元包括所需的喷嘴，布置在带钢两侧以取得理想的冷却效果。冷却段氮氢保护气体是按氢气含量最大值为35％设计的。在投入35%的高浓度氢气下，厚度0.8mm的带钢冷却速率可以达到160℃/s；②可以避免带钢冷瓢曲，快冷段每个喷吹单元配备4个独立的人工调节挡板，以便调节钢带横向的喷吹效果。如图2。每个喷管都配备ON/OFF挡板以便切断保护气体循环管路；③带钢稳定设计，快冷段依靠沿横截面最优的气体流量分配比例来保证带钢的稳定性。另外在快冷段炉腔内装有7根稳定辊用于稳定带钢，防止带钢抖动造成带钢表面划伤，还能防止断带时打坏喷嘴管。
图2：风箱喷吹原理图
2.3 35%高氢的应用
快冷段设计可投入最高氢气含量为35%，在正常生产情况下，投入35%的高浓度氢气，生产钢种为SPCC，带钢规格为1.5*1500（mm*mm），生产线速度达到230m/min，快冷段风机转速达到100%，各项参数如下表：
根据以上冷却速率计算公式及各项参数可以计算出快冷段的冷却速率=（690-393）*230/(16*60)=71.15℃/s。
2.4安全技术应用
投入高浓度氢气生产在安全上存在着极大的风险，斯坦因炉子公司设计有安全吹扫程序以确保在异常情况下的人身、设备安全。在高氢环境下，如果出现炉内氧含量超标、氢气泄漏、炉压波动等异常情况，PLC将会自动执行一个安全程序，这个程序就是安全吹扫程序。安全吹扫程序自動启动后会发给操作工一个要求生产线停车的要求。操作工可以停下生产线，以避免H2向快冷段的上游或者下游漂移的危险。并且触发安全吹扫条件后氮氢混合站将停止向炉内补充氢气，并快速向炉内补充氮气将快冷段35%的高氢置换掉，通过向外排放的废气风机将炉内气体抽出排放。
3、结束语
（1）马钢连续退火线退火炉快冷段采取高速气体喷吹冷却技术，在确保不出现冷瓢曲的情况下可实现产能的释放，且在投入35%高浓度氢气后，使得产品表面更加光亮。
（2）投入35%的高浓度氢气实现快速冷却可以开发对冷却速率有较高要求的新钢种,有利于马钢快速开发出高端汽车板，跻身高端汽车板市场。
参 考 文 献
[1]何剑锋.冷轧板连续退火技术及其应用，上海金属.2004.7
[2]王永萍.连续退火炉冷却技术的发展和现状，工业炉，2002.2■
[关键词] 连续退火炉 高速气体喷射冷却技术 35%高浓度氢气
Application of High hydrogen technology in MASTEEL Continuous Annealing Furnace
Gao Guangze
（Maanshan Iron & Steel Co. Ltd，maanshan 243000，China）
Abstract：High speed gas jet cooling technology adopted in MASTEEL Continuous Annealing Furnace, we plough into 35% concentrated hydrogen to produce good production,This takes a new opportunity for production of the Auto plate in MASTEEL.
Key words：continuous annealing Furnace；High speed gas jet cooling technology；35% concentrated hydrogen
1、前言
随着市场对冷轧板的需求迅速扩大，马钢新建了首条年产冷轧成品93万吨，最大板宽2000mm的大型连续退火机组。该连续退火机组将冷轧后带钢的清洗、退火、平整等工序集中在一条作业线上，具有生产周期短、布置紧凑、便于管理、劳动生产率高以及产品质量优良等优点[1]。
该条连续退火生产线采用斯坦因炉子公司研发的连续退火炉，快冷段采取高速气体喷射冷却技术，并投入35%的高浓度氢气以提高冷却能力，可生产产品种类包括低碳钢、IF钢、高强钢、双相钢、TRIP钢等。
2、高氢技术在马钢连续退火炉的应用
2.1高速气体喷射冷却技术
高速气体喷射冷却技术是将经冷却后的炉内保护气氛(H2-5％)以高速喷到带钢表面带走带钢热量的一种干式冷却方式。高速气体喷射冷却技术就是利用氢气的高导热性(其导热系数为空气的1.58倍[2])来提高带钢的冷却速度，冷却气体中H2含量从5％提高到50％，带钢的冷却速度将提高一倍。由于高速气体喷射冷却技术的冷却方式属于干式冷却，所以其具备干式冷却的一切优点，而且由于氢含量的增加，带钢表面更加洁净，既保证了带钢的表面质量、板形和良好的操作稳定性，又能够具有较高的冷却速度，可以在生产软钢的同时生产高强钢。而且由于该冷却方式是干式冷却，无需后处理设备，节约基建投资成本和后期生产运行费用和维护修理费用。但该冷却方法对于厚带钢还不可能达到较高的冷却速度，固此，这种冷却技术适合于生产薄带钢，一般应用于冷轧生产线上，可以实现用铝镇静钢生产DQ、DDQ钢种。
2.2快冷段冷却原理
带钢在退火炉内经过加热段、均热段、缓冷段后进入快冷段进行快速冷却，在保护气氛(95％N2，5％H2简称HNx)下将带钢快速冷却到目标温度。由循环风机把快冷段炉腔内的HNx保护气体抽出，经过保护气体／水换热器进行水冷后再通过分布在带钢两侧的窄缝式喷嘴喷吹到带钢上对带钢进行冷却。快冷段冷却示意图如图1。
图1：快冷段冷却示意图
快冷段具有以下特点：①高速冷却，快冷段分为3个冷却单元，每个单元包括所需的喷嘴，布置在带钢两侧以取得理想的冷却效果。冷却段氮氢保护气体是按氢气含量最大值为35％设计的。在投入35%的高浓度氢气下，厚度0.8mm的带钢冷却速率可以达到160℃/s；②可以避免带钢冷瓢曲，快冷段每个喷吹单元配备4个独立的人工调节挡板，以便调节钢带横向的喷吹效果。如图2。每个喷管都配备ON/OFF挡板以便切断保护气体循环管路；③带钢稳定设计，快冷段依靠沿横截面最优的气体流量分配比例来保证带钢的稳定性。另外在快冷段炉腔内装有7根稳定辊用于稳定带钢，防止带钢抖动造成带钢表面划伤，还能防止断带时打坏喷嘴管。
图2：风箱喷吹原理图
2.3 35%高氢的应用
快冷段设计可投入最高氢气含量为35%，在正常生产情况下，投入35%的高浓度氢气，生产钢种为SPCC，带钢规格为1.5*1500（mm*mm），生产线速度达到230m/min，快冷段风机转速达到100%，各项参数如下表：
根据以上冷却速率计算公式及各项参数可以计算出快冷段的冷却速率=（690-393）*230/(16*60)=71.15℃/s。
2.4安全技术应用
投入高浓度氢气生产在安全上存在着极大的风险，斯坦因炉子公司设计有安全吹扫程序以确保在异常情况下的人身、设备安全。在高氢环境下，如果出现炉内氧含量超标、氢气泄漏、炉压波动等异常情况，PLC将会自动执行一个安全程序，这个程序就是安全吹扫程序。安全吹扫程序自動启动后会发给操作工一个要求生产线停车的要求。操作工可以停下生产线，以避免H2向快冷段的上游或者下游漂移的危险。并且触发安全吹扫条件后氮氢混合站将停止向炉内补充氢气，并快速向炉内补充氮气将快冷段35%的高氢置换掉，通过向外排放的废气风机将炉内气体抽出排放。
3、结束语
（1）马钢连续退火线退火炉快冷段采取高速气体喷吹冷却技术，在确保不出现冷瓢曲的情况下可实现产能的释放，且在投入35%高浓度氢气后，使得产品表面更加光亮。
（2）投入35%的高浓度氢气实现快速冷却可以开发对冷却速率有较高要求的新钢种,有利于马钢快速开发出高端汽车板，跻身高端汽车板市场。
参 考 文 献
[1]何剑锋.冷轧板连续退火技术及其应用，上海金属.2004.7
[2]王永萍.连续退火炉冷却技术的发展和现状，工业炉，2002.2■