箱式低温回火炉爆炸案例分析

2019-09-13申根林

热处理技术与装备 2019年4期

申根林

(宝鸡法士特齿轮有限责任公司，陕西宝鸡 722409)

箱式多用炉生产线(图1)由于其主、辅炉(或机)台数可随工件类型及产量配置，生产组织及工艺调整简单，具有适应不同工艺和生产能力的特点，且生产灵活，在热处理渗碳淬火行业得到了广泛应用。箱式低温回火炉是多用炉生产线不可缺少的部分。由于渗碳主炉属于气氛热处理炉，爆炸的案例较多，容易引起人们注重，而回火炉属于无气氛低温炉，因此人们会滋生麻痹心理，忽略此类设备爆炸危险性，导致爆炸事故发生后才后悔莫及。现将我公司箱式低温回火炉爆炸事故过程及原因分析介绍如下，以引起大家警惕。

1 事故经过

2008年4月15日，我公司一台新购箱式低温回火炉工艺调试中，下午14时。一炉试验件回火出炉后，炉门打开约10 min后再次装入另一炉调试产品零件，关炉门升温约30 min左右，设备发生爆炸，所幸的是当时回火炉门前无人经过，没有造成人员伤亡。据目击人员说：爆响时，一个大火团由炉门上部喷出将炉门顶开，瞬间就消失。损坏情况见图2，这次事故造成炉门、烟罩和门护罩解体，炉体鼓涨，门前过渡轮打掉1个，过渡轮支架的固定螺栓拉断，仪表表芯从表壳震出约15 mm，设备整体报废。

图1 箱式多用炉生产线Fig.1 Box multi-purpose furnace production line

发生爆炸事故的回火炉与原使用的回火炉是同一厂家、同型号设备，原设备使用四年运行正常，且新设备与老设备都是同一批操作工，按原有操作规程操作的，在这种情况下设备发生爆炸，实属罕见。

图2 回火炉爆炸现场Fig.2 Explosion scene of tempering furnace

2 爆炸原因分析

2.1 爆炸原理

通过大量的生产实践以及对爆炸事故相关因素的分析和归纳，发现了可燃气体产生爆炸的规律性，只有同时具备三个条件才会爆炸(简称爆炸三要素)：可燃气与空气(或氧气)混合比例达到爆炸极限；形成密闭(或相对密闭)空间；有足够温度或达到着火点)[1]。

2.2 爆炸原因

发生爆炸事故前，回火炉内所装工件为里程表被动，这种工件前期经过主炉渗碳淬火，后又通过清洗机清洗。但清洗过程中空气发泡除油功能未起到作用(注：维修工后期对清洗机进行检查时发现，清洗机空气发泡系统进气软管破裂)，且此类工件的特殊外螺纹形状和平装装料方式不利于彻底清洁工件表面的油污，所以工件本身带油较多，见图3。清洗工序完工后，工人将表面附带油污的工件装入炉内，关闭炉门，此时炉内气体主要是空气。随后淬火油污在炉内被加热超过闪点，最终生成易燃的油蒸汽，随着炉温的升高，分解出的油蒸汽浓度逐渐增加；回火炉顶部的循环风扇让油蒸汽与炉内原有空气得到充分混合，使“可燃气与空气混合比例达到爆炸极限”，满足了爆炸三要素的第一个条件，这是导致事故的根本原因。

图3 炉内装料及工件油污情况Fig.3 Loading in furnace and oil pollution of work-piece

当时由于生产任务紧，新回火炉没来及安装排风管(图4)就开始调试生产，生产过程中炉门处于关闭状态，且无排风管将炉内可燃气与空气混合气排出[2]，这种情况下，形成“密闭(或相对密闭)空间”的第二个条件，这是导致事故的重要原因。

图4 新、旧低温回火炉Fig.4 New and old low temperature tempering furnace

里程表被动零件回火工艺设定温度为265 ℃，由于当时炉膛内处于升温度阶段，爆炸时仪表显示实际温度只有200 ℃，但炉内加热元件(图5)本身温度已达500 ℃以上[2]，远远超过了淬火油的闪点(200 ℃)温度[3]，这样又具备了“有足够温度或达到着火点”的第三个条件。

可以认为，上述情况是新回火炉发生爆炸的充要条件，如果“爆炸三要素”中只要有一条不满足，设备就不会爆炸。爆炸的新回火炉与一直使用的旧炉唯一区别就是未安装排烟管道，这样“新回火炉旁边相同规格的旧炉用相同温度处理相同工件没有发生爆炸，而新炉却发生爆炸”就可以解释了。因此，未装排风管而“形成密闭(或相对密闭)空间”这一条件是此次回火炉爆炸事故的根本原因。

图5 回火炉内加热元件Fig.5 Heating element in tempering furnace

3 避免低温回火炉爆炸事故措施

针对以上分析回火炉形成“可燃气爆炸三要素”的几点原因，我车间制定了如下防范措施：①加装排风管路，确保上部废气排放管道上的烟道畅通，工作状态炉底部通风阀(图6)始终处于开启的位置，这样炉内气氛会形成对流，使可燃气能从废气排放管道排出；②低温回火炉内严禁带油污回火[4-5](如不清洗或清洗不净)；③定期检查前清洗机的发泡除油功能，保证清洗机始终处于完好状态；④编制并严格执行《箱式低温回火炉烧油污方法》：将炉门打开一半左右，手动打开循环风扇，打开加热控制，将低温回火炉升至400 ℃保温2 h以上，每隔一个月烧炉膛内的油污一次，保证炉内无明显油污现象。