7米真空退火炉真空系统常见故障分析

韩小强+王璇+王晖

摘 要：板材真空热退火炉常常出现粗抽真空度达不到使用要求，高真空达不到送电升温的要求，升温过程中真空度突然下降等情况，文章针对板带厂7米真空退火炉真空系统，真空泵故障、真空系统漏气和放气、冷却系统故障三方面做出了分析并提出了故障排除方法及检修标准。

关键词：真空系统；真空设备；故障排除

中图分类号：TG156.95 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）24-0078-02

1 概述

随着科技的进步，真空热处理技术的应用已遍及各行各业，越是尖端的领域，对真空热处理技术的要求就越高。现在，该技术已成为宇宙航天、熔炼、石化行业、太阳能等行业发展中至关重要的的热处理手段之一。其主要优点是可以使工件在无氧化、无脱碳和小变形条件下完成热处理工序；经此处理后的工件表面光洁、力学性能高、使用寿命长；同时还具有除氢效果好、不污染环境和便于实现自动化操作等优点。对于钛材真空退火处理就是为了使钛材组织和相成分均匀化，提高塑性，消除内应力从而获得良好的机械加工性能。

真空热处理技术在工业发达国家采用得较早，而且技术上也比较成熟。因此为了提高板带厂的产品质量，提升品牌国际竞争力及改变目前板带厂热处理装备的状况，板带厂于1999年设计建造了7米真空退火炉，使我分厂产品质量有了很大的提高。

2 真空炉真空系统常见故障及后果

7米真空炉真空系统布局及各部真空要求如图1所示：

7米真空退火炉真空系统常见故障有三种：（1）机械泵，罗茨泵、油扩散泵抽速效果不良。（2）炉顶、前后炉门电极杆密封、泵组各管路法兰连接及管道焊接处漏气和退火材料自身放气。（3）真空冷却系统故障。

故障后果分析如下：（1）真空系统泵抽速不良会导致炉体真空度下降从而影响炉内板材的退火质量。（2）真空系统漏气和真空系统放气会影响真空系统真空度抽不上去，导致升温曲线时间的延长，从而增加运行成本。（3）真空冷却系统故障会导致：泵温升高，泵油粘度下降；严重者会加剧泵内各运动部件的磨损。由于真空系统温度升高而使各法兰连接部位密封损坏而导致的真空系统漏气。

3 真空系统故障分析

真空系统故障具体分析如下：

3.1 机械泵，罗茨泵、油扩散泵抽速效果不良

真空泵组抽速达不到技术要求， 真空泵组抽速达不到要求的原因有两点：一是前级机械泵（10Pa以下）、罗茨泵（1Pa以下）真空度达不到要求，二是油扩散泵（2.0×10-3Pa）真空度达不到要求。

3.1.1 如果前级机械泵真空度达不到10Pa以下时，应按下述步骤逐条进行检查。

（1）泵温太高。a.检查泵冷却水进水管阀门是否打开。b.查看回水管路水流量是否因污垢堵塞或管路发生泄漏而变小，导致冷却效果不佳泵油温升高，泵油粘度随温度升高而下降，致使泵的密封性变差，泵真空度降低。c.滑阀环、偏心轮、滑阀导轨、泵轴等装配精度未达到， 造成元件磨损。d.轴承损坏导致局部发热严重。

（2）机械泵油故障。a.机械泵油油量低于下限位。b.泵油氧化或被污染。c.泵油被乳化。（原因是：当被抽气体中含有蒸气等可凝性气体时，它们进入泵的工作室后将受到压缩，从而凝结成水和其液体。这些凝结液不但降低了真空度.还会使泵油变质，从而使泵的性能大为降低）。d.所加的泵油型号与泵的规定油号不一致。

（3）泵本身漏气。a.密封圈老化失效或发生永久变形等。b.气镇阀垫圈损坏或未拧紧。c.排气阀片损坏致使密封不好。d.泵内泄太大，有以下两方面原因：滑阀与泵腔磨损产生间隙；滑阀环与泵壁间隙过大。

（4）泵在运转过程中有异常杂音、噪声、起动困难现象：a.泵温度太高。b.有杂物落入泵内，使其运转发生阻碍。c.泵油变质，粘度增大。d.地脚松动而产生噪音。e.因电机故障而产生的杂音。f.轴承间隙过大。

（5）泵启动电流过大，造成电器元件跳闸的故障主要有以下三种：a.泵油液粘度随温度的降低而变大，导致泵启动阻力增加。b.泵油已变质，致使泵油的粘度增大，造成泵启动困难。c.因泵轴承损坏卡阻，阻力过大。d.电机电源故障。

3.1.2 在真空机组中当发现罗茨泵真空度不高时，应按下述步骤逐条进行检查。

（1）罗茨泵轴端密封损坏漏气导致泵真空度达不到要求。（2）附着在板材表面的颗粒物进入泵腔导致泵腔及元件磨损。（3）泵的地脚未调平或联轴器安装同轴度不够造成泵运行震动过大。

3.1.3 扩散泵故障

7米真空炉高真空泵组经过检测前级机械泵及罗茨泵如真空度满足要求，若泵组真空度仍抽不上去，那么就应检查扩散泵。具体步骤如下：（1）扩散泵真空度达不到极限值。a.硅油太少或硅油受污染。b.硅油加热效率不足（加热盘炉丝断或电源故障）c.扩散泵冷却效果不佳，故使泵内油蒸气不能完全迅速地凝聚，而已凝聚的油在未流回冷井前又重新蒸发，有可能返流到真空系统，污染加热室。d.冷却水流量过大，致使泵壁表面温度降低，增加了油蒸气返流，影响了极限真空。

（2）扩散泵不工作。a.扩散泵加热不充分。b.前级机械泵、罗茨泵存在故障或泵组管道存在漏点，致使扩散泵前级管路压强过高.扩散泵启动困难。c.电阻规管、电离规管破损或仪表出现故障，使控制系统接收不到炉体整体压强的信号，故由于控制系统联锁反应油扩散泵不能正常工作。

3.2 炉体及泵组管道漏气和退火材料放气

3.2.1 炉体及泵组管道漏气。炉体及泵组管道漏气是造成炉体真空系统真空度达不到使用要求的主要原因，炉体漏气通常出现在法兰连接部位或焊接部位，如前后炉门密封、炉顶、前后炉门加热电极杆密封及电阻规管、电离规管的密封。现在我们板带厂采用氦质普真空测漏仪进行检漏。

3.2.2 退火材料放气。由于退火板材表面附着气体、水份及灰尘污染物，以及钼带、轨道轴承、进出炉料车等，都吸附有大量的气体和水份，被吸附的气体和水份在炉体升温过程中，将从这些部件的表面逸出，致使炉体的真空度下降。

3.2.3真空冷却系统故障

（1）冷却循环水泵出现故障。（2）电机转向接反。（3）冷却水管阀门未打开。（4）冷却水管因污垢或污物堵塞而流量变小从而影响冷却效果。

4 真空系统故障處理方法及标准（见表1）

5 结束语

本论文从7米真空退火炉真空系统各真空泵、真空系统漏气和放气、冷却系统三方面故障出发，做出了详细的分析并提出了故障排除方法及检修标准。对7米真空炉及其他真空退火设备真空系统常见故障检修具有一定指导意义。能及时、快速处理真空系统常见故障，从而大大提高真空设备的运行效率，降低运行成本。

参考文献：

[1]王魁.真空系统设计原理[M].国防工业出版社，1998.

[2]宝钛集团.真空技术资料[Z].1969.

[3]宝钛集团设计研制所.7米真空炉使用说明书[S].1999.endprint