氣密性檢測技術(shù)在鍍鋅板鍍層不良中的應(yīng)用

劉 健，嚴(yán)思保

（馬鞍山馬鋼華陽設(shè)備診斷工程有限公司，安徽馬鞍山 243003）

0 引言

鍍鋅板作為高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品，其表面質(zhì)量尤其重要，由于種種原因，鍍鋅板表面質(zhì)量問題一直困擾著生產(chǎn)現(xiàn)場，特別是由于退火爐爐內(nèi)氣氛變差引起的質(zhì)量缺陷，不僅影響著熱鍍鋅產(chǎn)品的外觀，還會(huì)影響到產(chǎn)品的使用。研究表明，加熱爐內(nèi)氣氛是影響熱鍍鋅板表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一[1]。

馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋板廠（以下簡稱馬鋼冷軋）3#鍍鋅線引進(jìn)美鋼聯(lián)法熱浸鍍鋅工藝，是馬鞍山鋼鐵股份有限公司汽車外板的重要生產(chǎn)線，可用于生產(chǎn)表面質(zhì)量要求嚴(yán)格的高檔汽車板、家電板等產(chǎn)品。該生產(chǎn)線自2007年7月份投產(chǎn)以來，隨著退火爐老化、氣密性狀態(tài)不良，已經(jīng)嚴(yán)重制約汽車外板、雙相鋼等高附加值產(chǎn)品生產(chǎn)。退火爐內(nèi)由95%氮?dú)夂?%氫氣組成的保護(hù)氣體，還有還原帶鋼表面和增加鍍鋅浸潤性的作用。在生產(chǎn)過程中，由于熱脹冷縮、密封件失效臨時(shí)檢修拆裝設(shè)備等均會(huì)導(dǎo)致退火爐發(fā)生一些局部泄漏問題，如果這些泄漏點(diǎn)沒有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效封堵，就會(huì)導(dǎo)致退火爐氣密性變差，使?fàn)t內(nèi)的殘氧量升高，進(jìn)而影響產(chǎn)品表面質(zhì)量[2]。為保證爐內(nèi)氣氛隨時(shí)處于理想狀態(tài)，需要把氣密性檢查常規(guī)化、制度化，制定符合生產(chǎn)線的氣密性檢查制度、檢測標(biāo)準(zhǔn)，并將其徹底落實(shí)尤為重要。

1 爐內(nèi)氣氛變差的原因及改善措施

1.1 爐內(nèi)氣氛變差原因及爐外氣體滲入機(jī)理分析

熱鍍鋅退火爐爐壓通?？刂圃?50～300 Pa的微正壓，所以退火爐大部分區(qū)域是正壓部分，只有冷卻循環(huán)風(fēng)機(jī)的入口處、軸封等為負(fù)壓。

在正常生產(chǎn)過程中，爐內(nèi)充滿由氮?dú)夂蜌錃饣旌隙汕已鹾康陀?×10-6的保護(hù)氣體。但是實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，爐內(nèi)氣體含氧量一般比通入爐內(nèi)之前高出很多，主要原因有4個(gè)[3]。

（1）泄漏點(diǎn)正好位于爐體的局部負(fù)壓區(qū)域，如循環(huán)風(fēng)機(jī)的管道吸風(fēng)口、風(fēng)機(jī)軸封等處是容易產(chǎn)生負(fù)壓的。

（2）爐內(nèi)外的氧氣濃度存在極大氧氣濃度差，如空氣中的氧含量為21%而爐內(nèi)的殘氧量幾乎為零，這種巨大的濃度差也是爐外氧氣滲透進(jìn)爐內(nèi)的主要?jiǎng)恿Α?/p>

（3）當(dāng)爐殼上的漏洞非常不規(guī)則時(shí)，給爐內(nèi)氣體向外泄漏造成很大阻力，使向外泄漏的氣體流速減緩，為爐外氣體的滲透到爐內(nèi)提供了有利條件（圖1）[4]。

圖1 爐外氣體滲透入爐機(jī)理

（4）帶鋼表面存在空氣粘附層隨帶鋼進(jìn)入爐內(nèi)，也是造成氧含量升高的一個(gè)原因。

1.2 爐內(nèi)氣氛的改善措施

為保證退火爐內(nèi)氣氛長周期穩(wěn)定，需要建立專門的氣密性檢查制度，制定氣密性檢測標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法。

連續(xù)退火爐氣密性檢查的難點(diǎn)主要在于爐體面積大，管道復(fù)雜，出現(xiàn)漏點(diǎn)的部位繁多，要徹底清查一次，需要投入大量的人力和時(shí)間。為保證爐內(nèi)氣氛隨時(shí)處于理想狀態(tài)，需要把氣密性檢查常規(guī)化、制度化。馬鋼熱鍍鋅線立式退火爐氣密性檢測標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法如下。

1.2.1 確定退火爐氣密性關(guān)鍵檢查部位

（1）負(fù)壓區(qū)域，如循環(huán)風(fēng)機(jī)負(fù)壓管道及管道上面人孔、焊縫、螺栓連接處，循環(huán)風(fēng)機(jī)軸封處的氮?dú)饷芊馓?，無論檢修與否，都要作為關(guān)鍵部位重點(diǎn)檢查。

（2）開啟過的頂蓋、底蓋、穿帶孔、檢修門及爐輥喇叭口法蘭連接處、爐殼焊接部位。

（3）爐殼和循環(huán)管道上的膨脹節(jié)，爐輥法蘭、換熱器法蘭、各儀表法蘭和焊縫。

（5）高溫輻射計(jì)、攝像頭和水冷換熱器等部位。

（6）分析儀取樣管接頭等。

（7）鋅鼻子法蘭連接處、攝像頭、各種連接管道接頭處。（8）輻射管安裝焊接焊縫處。

1.2.2 根據(jù)部位的重要程度和現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)確定各部位檢查頻次

（1）每年對立式退火爐進(jìn)行一次打壓檢測試驗(yàn)。

（2）每次開爐大修前按照標(biāo)準(zhǔn)檢測項(xiàng)目對退火爐進(jìn)行全面的氣密性檢測，不符合標(biāo)準(zhǔn)的泄漏點(diǎn)制訂處理方案，大修期間徹底進(jìn)行處理。

（3）每次開爐檢修恢復(fù)生產(chǎn)后24 h內(nèi)對退火爐再次進(jìn)行全面的氣密性檢測，不符合標(biāo)準(zhǔn)的泄漏點(diǎn)打膠進(jìn)行封堵處理。

（4）每次開爐大修對退火爐內(nèi)氧氣分析儀、氫氣分析儀和露點(diǎn)分析儀進(jìn)行一次校準(zhǔn)和標(biāo)定。

（5）每次更換鋅鼻子裙邊恢復(fù)生產(chǎn)后12 h內(nèi)，對鋅鼻子裙邊法蘭連接處、攝像頭、各種連接管道接頭處進(jìn)行檢測，不符合標(biāo)準(zhǔn)的泄漏點(diǎn)打膠進(jìn)行封堵處理。

1.2.3 建立專人檢查及確認(rèn)工作機(jī)制，落實(shí)氣密性檢查制度

（1）正常生產(chǎn)過程中爐內(nèi)各區(qū)域氧含量、氫氣含量和露點(diǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，生產(chǎn)分廠負(fù)責(zé)每4 h對退火爐氣氛狀態(tài)進(jìn)行跟蹤并記錄。當(dāng)氣氛顯示異常時(shí)，通知點(diǎn)檢分廠對檢測儀表及退火爐氣密性進(jìn)行檢查、確認(rèn)和消缺。

表1 爐內(nèi)各區(qū)域氧含量、氫氣含量和露點(diǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)

（2）建立退火爐氣密性檢查臺(tái)賬、明確檢查責(zé)任人和檢查確認(rèn)人。氣密性檢查具體操作由爐子操作工負(fù)責(zé)，檢查確認(rèn)工作由退火爐專業(yè)工程師負(fù)責(zé)。

2 氣密性檢測儀器及檢測方法

2.1 正壓部分的檢查

使用專業(yè)的便攜式氫氣檢測儀INFICON ISH2000能夠快速檢查泄漏點(diǎn)，方法是保證爐內(nèi)氫氣在3%以上，將便探測儀探頭對可能漏氣的區(qū)域進(jìn)行掃描排查，儀器能夠?qū)崟r(shí)顯示漏點(diǎn)的泄漏率，并根據(jù)泄漏程度發(fā)出不同顏色、聲音報(bào)警。

2.2 負(fù)壓部分的檢查

（1）將負(fù)壓變成正壓，然后使用正壓法檢查，即在不影響生產(chǎn)的情況下，可以采取風(fēng)機(jī)輪換降低轉(zhuǎn)速或停轉(zhuǎn)的方法，采用正壓檢測法檢測逐臺(tái)檢查泄漏點(diǎn)。

（2）使用專門用于負(fù)壓檢漏的設(shè)備氦氣檢漏儀INFICON UL-1000，使用噴槍在負(fù)壓段周圍逐段噴射氦氣，重點(diǎn)是風(fēng)機(jī)軸封、負(fù)壓管道。在風(fēng)機(jī)的正壓管道段打開一個(gè)取樣孔作為檢測口，通過檢測這個(gè)檢測口排出的氣體是否含有氦氣來判斷噴射氦氣的部位是否有泄漏點(diǎn)。

3 案例分析

2019年3—4月份，3#鍍鋅線在生產(chǎn)DP800雙相鋼等高強(qiáng)度汽車板時(shí)，由于鋼中合金元素較高，表面質(zhì)量難以控制，經(jīng)常遇到各種表面質(zhì)量問題，如表面漏鍍、鋅層不均、表面山水畫等缺陷。馬鋼華陽設(shè)備診斷工程有限公司對3#鍍鋅線退火爐可能存在泄漏的地方進(jìn)行了全面、徹底的氣密性排查測試。通過測試共發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)121個(gè)，除了常規(guī)測試經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的一些重點(diǎn)泄漏區(qū)域外，本次測試通過仔細(xì)排查發(fā)現(xiàn)了大量的輻射與爐殼焊縫泄漏超過70處。由于這些漏點(diǎn)較隱蔽，平時(shí)很難發(fā)現(xiàn)。

2019年5月22—27日，冷軋點(diǎn)檢二分廠依據(jù)馬鋼華陽設(shè)備診斷工程有限公司出具的泄漏測試報(bào)告對3#鍍鋅線進(jìn)行了補(bǔ)漏消缺工作。檢修后對其3#鍍鋅線退火爐進(jìn)行了復(fù)測，表明大部分漏點(diǎn)得到了有效封堵。之后根據(jù)復(fù)測情況現(xiàn)場進(jìn)行了多次消漏處理，現(xiàn)場中控儀表顯示氧含量狀態(tài)良好，均在5×10-6以下。后期，對3#鍍鋅線生產(chǎn)情況進(jìn)行了跟蹤統(tǒng)計(jì)（圖2～圖4）。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可見，3#鍍鋅線在生產(chǎn)汽車外板、雙相鋼時(shí)，出現(xiàn)鍍層不良、露鐵等問題明顯大幅下降。

圖2 3#鍍鋅線年修前后露鐵分布對比（3—6月份）

圖3 3#鍍鋅線鍍層不良量統(tǒng)計(jì)表

圖4 3#鍍鋅線雙相鋼產(chǎn)量兌現(xiàn)率趨勢

4 結(jié)論

通過3#鍍鋅線退火爐氣密性檢測及消漏，解決了一直困擾其在生產(chǎn)高強(qiáng)合金化鍍鋅板面時(shí)鍍層不良等問題，為馬鞍山鋼鐵股份有限公司后續(xù)生產(chǎn)提供有力支撐。隨著氣密性檢測工作的深入開展，其在連續(xù)熱鍍鋅、連退、硅鋼等生產(chǎn)線保產(chǎn)工作中的作用也日漸凸顯，因此制定符合各條生產(chǎn)線的氣密性檢查制度、檢測標(biāo)準(zhǔn)并徹底落實(shí)尤為重要。