摘要：钢铁行业如今发展得如火如荼，镀锌退火炉作为镀锌生产线的关键设备，其运行状况的稳定与否直接影响到产品质量和生 效率。退火炉是板带连续热镀锌处理线上的关键热加工设备，金属板带冷轧后宜采用退火炉对其进行热处理。可靠性工程属于一门综合性工程学科，它通过对设备故障模式，影响以及危害性展开分析，采用科学的量化手段来评判设备可靠性，从而为制定前瞻性的、精确的维护方案给予了有力支持。基于此，本文镀锌退火炉全寿命周期阶段划分与可靠性工程应用基础，其次提出几条基于可靠性工程的镀锌退火炉全寿命周期维护策略，以供参考。

关键词：可靠性工程；镀锌退火炉；全寿命周期；机械维护

引言：退火炉由预热段(JPF)、辐射管加热段 RTF+SF) 、缓冷段(SCF)、快冷段(RCS)和过时效段(OAS)、感应加热段(IHS)组成，出口段(ES),经炉箅子进入锌锅。传统维护方式大多倾向于事后修理和定时保养，很难准确预知设备故障，导致非计划停机经常出现，维护费用也很高。因此，对提升行业设备管理水平、保障生产安全、降低运营成本具有深远的现实意义。

一、镀锌退火炉全寿命周期阶段划分与可靠性工程应用基础

（一）全寿命周期阶段划分

镀锌退火炉的全寿命周期被细分成了设计、制造、安装调试、运行、退役这五个紧密关联的环节，设计阶段是设备可靠性的源头，必须兼顾工艺需求、材料特性和结构合理，制造阶段凭借精密加工和严苛装配将设计概念变成实体产品，安装调试阶段保证设备在现场环境下达成设计性能指标。运行阶段是设备发挥作用，产生价值的关键时段，也是故障频发的时期，退役阶段包含设备报废处理和资源回收，给新设备选型给予经验参照，各个阶段互相影响，逐层推进，共同决定设备的整体可靠性水平。

（二）可靠性工程应用基础

可靠性工程以概率统计为工具，采用FMECA寻找设备潜藏故障点，评判故障给系统带来的影响；依靠可靠性预计和分配手段，算出各部件的可靠性指标，改良系统规划；利用可靠性试验来验证设计是否合理，给制订维护策略给予数据支撑，在镀锌退火炉维护时，可靠性工程可以做到由“被动维修”转为“主动预防”，通过预先找出薄弱之处并制定对应的维护方案，明显改进设备的可用性和维护水平。

二、基于可靠性工程的镀锌退火炉全寿命周期维护策略

（一）基于多物理场耦合的机械结构动态适应性优化

镀锌退火炉机械结构运行时会遇到复杂的物理场交互作用，高温下材料发生热膨胀，气流冲击使结构出现振动，机械载荷导致应力集中，这些因素互相影响。传统静态设计法难以达标，所以要借助多物理场耦合仿真技术，形成包含热传导流、体动力学和结构力学的综合模型，模仿炉体启停机、温度上下波动气、流变化等工况下的动态反应，通过分析各种物理场对机械结构的协同效应，找到热应力集中区、振动敏感点和疲劳裂纹处。比如炉辊轴承座由于热膨胀与气流冲击的双重影响，容易出现微动磨损的情况，所以应该改进轴承座与炉体的连接方式，选用柔性的支撑结构来降低热应力的传递程度。并且设计出气流导流板以削减冲击负载，然后用拓扑优化算法针对重要的结构执行轻量化以及强度均衡的设计，在保证承载能力的同时缩减热惯性对温度均匀性造成的影响，从而加强机械结构对多物理场环境的动态适应能力。

（二）制造过程微缺陷的跨尺度检测与抑制

镀锌退火炉机械部件制造缺陷是造成早期失效的主要源头，焊接气孔、铸件疏松、表面裂纹这类微缺陷，在高温运行环境下会快速发展，造成结构断裂。传统检测手段受限于分辨率和检测范围，不能察觉亚毫米级别的缺陷，要用跨尺度无损检测技术，将工业CT、激光超声和太赫兹成像的优点结合起来，实现从宏观到微观的全尺度检测，工业CT能对复杂结构进行三维重构，清楚显示内部气孔和疏松情况，激光超声用高频振动信号捕捉表面裂纹的细微扩展，太赫兹成像可穿透非透明材料，检测近表面的缺陷。用多模态数据融合去塑造缺陷特征库，凭借机器学习算法完成对缺陷种类的智能归类和危害等级评判，拿炉体焊接接头来说，将工业CT的气孔体积分数和激光超声的裂纹深度参数融合起来，进而判断它的剩余强度，对于那些风险比较高的部件，可以提前做更换或者修补。而且要改善制造工艺参数，就像焊接电流，铸件冷却速率这些事儿，从根源上杜绝缺陷产生，从而提升机械部件自身的可靠性。

（三）运行状态多参数融合的机械健康监测

镀锌退火炉机械部件的运行状况受温度、载荷、润滑等多种因素影响，单凭一个参数难以全面掌握其健康状态。因此要创建起多参数融合监测体系，在重要部件上装设振动、温度、应力、声发射等各类传感器，随时获取表现机械状态的各种信息，采用信号处理技术从中提取特征参数，振如动信号的频谱能量、温度变化的斜率、应力波的衰减特性等等，然后利用数据融合算法将这些参数联系起来，形成起机械健康状态的评价模型。以炉辊轴承来说，润滑出现问题时，振动信号的高频成分就会变多，温度也异常地高起来，综合这两类参数就能提前察觉到润滑故障的存在。而且用上边缘计算技术之后，传感器这边先做好数据预处理和特征提取，这样就能减少要传输的数据量，进而改善监测系统的即时反应速度，一旦监测参数超出正常范围，系统就会自动发出警报，维修人员就能立即查找故障，避免机械部件突然出现问题。

（四）退役机械部件的再制造修复与性能再生

镀锌退火炉退役时其机械部件或许会被磨损、腐蚀或者疲劳损坏掉，但是有些部件还有不错的剩余价值，因此需要运用再制造技术才能避免浪费，修理那些退役部件，并对其进行改良从而实现资源的循环利用。针对不一样的失效状况，选出合适的再制造工艺，对于磨损的部件，可以用激光熔覆技术调整激光功率、扫描速度之类的参数；控制熔覆层的组织和性能，能够让熔覆层比原部件更耐磨；腐蚀的部件可以用微弧氧化技术，在表面形成一层密实的氧化膜，这样就能提升耐蚀性。关于疲劳裂纹的部件，用冷喷涂把裂纹填满，之后做热处理去掉残余应力，这样就能恢复部件的强度。再制造时，需要把控控工艺参数，保证修复层和基体之间的结合强度，这样能够避免出现新的问题。修复结束以后，对再制造部件开展严格的性能检测，涵盖硬度检测、疲劳实验、耐腐蚀实验等等，保证再制造部件的性能至少不低于原来的设定标准。此外，还要创建再制造部件的质量追踪体系，把修复时用到的工艺参数和检测结果记录下来，为后期使用提供可靠的凭证，提升使用者对再制造产品的信任感。

结束语

展望未来，物联网、大数据和人工智能技术深度融合后，镀锌退火炉维护会朝着智能化、精准化的方向快速迈进，依靠实时监测、自适应维护以及智能决策，达成设备“零故障”运行的目标，为钢铁行业高质量发展增添强大动力，促使钢铁行业设备管理水平跨上新台阶。

参考文献

[1]王硕,段晓溪,任起,等.退火炉露点对热镀锌烘烤硬化钢质量影响的研究[J].金属材料与冶金工程,2025,53(03):30-35.

[2]李庆刚,梅锐东,毛然,等.热镀锌机组退火炉烧嘴空燃比调整与故障分析[J].金属世界,2025,(02):62-65.

[3] 金琳, 孙抗, 黄宾, 等. 热镀锌退火炉感应加热器的应用与实践[J]. 山西冶金,2025,48(01):185-187.