減少輥底式熱處理爐輥面結(jié)瘤的措施

許亞軍

摘 要：文章分析了中厚板輥底式熱處理爐輥面結(jié)瘤產(chǎn)生的原因，得出爐底輥結(jié)瘤主要是氧化鐵皮所引起的，通過(guò)采取改善控爐內(nèi)氣氛、自然降溫實(shí)施通爐和改善拋丸效果等一系列措施，有效地控制了爐底輥結(jié)瘤的產(chǎn)生，滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。

關(guān)鍵詞：輥底式熱處理爐；輥面結(jié)瘤；氧化鐵皮；輥印

前言

隨著國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)通過(guò)熱處理工藝提升鋼板附加值的競(jìng)爭(zhēng)尤為突出。國(guó)內(nèi)各大鋼廠(chǎng)都建有自己獨(dú)立的熱處理車(chē)間，大都采用輻射管加熱的無(wú)氧化輥底式熱處理爐。熱處理爐爐底輥長(zhǎng)期在以工業(yè)煤氣為燃料的高溫（850℃～980℃）環(huán)境下，起著轉(zhuǎn)動(dòng)輸送鋼板的作用，會(huì)產(chǎn)生大量氧化鐵皮粘附在爐底輥上，對(duì)正火鋼板下表面造成摁壓，使下表面形成很多凹坑，形成輥印。嚴(yán)重影響到正火鋼板的表面質(zhì)量，這就需要現(xiàn)場(chǎng)工人不定期的進(jìn)行砂輥，這樣不但造成了爐底輥的損傷，也加大了職工的工作量，減少了生產(chǎn)時(shí)間。

1 概況

安鋼第二軋鋼廠(chǎng)熱處理爐是由引進(jìn)國(guó)外技術(shù)設(shè)計(jì)、制造的一座氮?dú)獗Ｗo(hù)輻射管加熱輥底式爐，用于6mm～100mm×1600mm～3250mm×6000mm～12500mm鋼板的正火、正火+回火、回火處理，加熱溫度為450℃～980℃，溫差±5℃，主要設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 熱處理爐主要設(shè)備參數(shù)

自2009年投產(chǎn)以來(lái)，在生產(chǎn)中時(shí)常發(fā)生爐底輥表面形成的結(jié)瘤，導(dǎo)致厚鋼板下表面產(chǎn)生輥?。ㄗ畲笊疃冗_(dá)1mm左右）而需大面積修磨，甚至報(bào)廢，尤其在生產(chǎn)厚規(guī)格鋼板更為嚴(yán)重。

2 結(jié)瘤形成的原因及分析

通過(guò)對(duì)爐底輥表面及剝落下來(lái)的大量結(jié)瘤物觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，爐底輥表面呈堆積狀的氧化鐵皮，最厚的結(jié)瘤物由幾十層氧化鐵皮粘沾而成，厚度可達(dá)5mm左右，根據(jù)有關(guān)部門(mén)檢驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)其主要成分為FeO、Fe2O3、Fe3O4。按照鐵——氧系平衡圖和鋼板表面氧化膜層的結(jié)構(gòu)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際可以推斷，爐底輥表面結(jié)瘤形成的原因：首先是輥面局部粘附小片氧化鐵皮，隨著裝爐量的增加，帶入爐內(nèi)的氧化鐵皮也在增加，使輥面氧化鐵皮積累疊加，并在近乎熱熔狀態(tài)下發(fā)生高溫氧化，使輥面渣溜逐步增大。在正火高溫狀態(tài)下，輥面粘附的層狀氧化鐵皮在鋼板的碾壓下，一層一層疊加，變得越來(lái)越厚實(shí)，較厚鋼板通過(guò)時(shí)被其自身重量在下表面產(chǎn)生輥印。觀(guān)察出爐后鋼板成品輥印情況，容易出現(xiàn)輥印鋼板厚度在25mm以上，爐溫850℃以上。

2.1 拋丸效果不佳造成鋼板下表面氧化鐵皮被帶入爐內(nèi)是結(jié)瘤形成的主要原因

熱處理爐配套的拋丸機(jī)采用鋼板移動(dòng)式拋丸，因受拖動(dòng)輥影響，鋼板下表面的氧化鐵皮不能完全去除，由于工藝設(shè)計(jì)部完善，沒(méi)有配套的下表面檢查設(shè)備，吸附在鋼板下表面的氧化鐵皮不易發(fā)現(xiàn)。另外，拋丸機(jī)原設(shè)計(jì)的機(jī)械清掃和風(fēng)掃也存在缺陷，使拋丸后的氧化鐵皮經(jīng)磁吸上料不能完全去除，隨鋼板帶入爐內(nèi)。

2.2 爐內(nèi)殘氧含量太高，爐內(nèi)鋼板二次氧化為主要因素

爐內(nèi)加熱是通過(guò)煤氣和助燃空氣混合，在輻射管內(nèi)燃燒以熱輻射方式進(jìn)行加熱的。爐膛內(nèi)充滿(mǎn)氮?dú)馇覟檎龎?，因此爐內(nèi)氧氣來(lái)源一是可能來(lái)自進(jìn)出爐門(mén)開(kāi)啟時(shí)進(jìn)入的空氣，但爐門(mén)開(kāi)啟時(shí)會(huì)有氮?dú)庾詣?dòng)吹掃，空氣由此進(jìn)入的可能性極??；二是人孔口密閉不嚴(yán)造成空氣進(jìn)入，但人孔口墊有密封條由螺栓緊固，且外圍打有密封膠，由此進(jìn)入的可能性也為極??；三是由于煤氣質(zhì)量等影響，輻射管長(zhǎng)期在高溫下燃燒，其陶瓷內(nèi)管質(zhì)量和使用壽命等原因破碎、斷裂，造成外管直接面對(duì)火焰產(chǎn)生裂紋甚至斷裂，使助燃空氣從裂縫處進(jìn)入爐膛內(nèi)部造成的氧化氣氛。停爐檢查也驗(yàn)證了此為主要因素。

2.3 高溫正火情況下，更易形成結(jié)瘤

通過(guò)檢修進(jìn)爐可以看出，正火工藝停爐后結(jié)瘤嚴(yán)重；低溫回火工藝后停爐后，爐底輥基本沒(méi)有結(jié)瘤情況。

3 減少與控制輥面結(jié)瘤采用的措施

3.1 改善拋丸效果

一是通過(guò)改善下表面拋丸器拋射角度，有效增加更多丸粒拋向鋼板表面；二是將拋丸鋼板運(yùn)行速度設(shè)定為2m/min，鋼板表面單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)接受丸粒的打擊密度就能增加；三是淘汰原設(shè)計(jì)使用的鋼絲切丸，選用粒度直徑Φ1.6、硬度為HRC50的水淬式鋼丸。另外，增加拋丸后在線(xiàn)刷輥或人工清掃來(lái)彌補(bǔ)原設(shè)計(jì)的機(jī)械清掃和風(fēng)掃存在的缺陷。通過(guò)以上方法拋丸質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)，等級(jí)可達(dá)到Sa2.0。

3.2 在線(xiàn)監(jiān)控爐內(nèi)氣氛，發(fā)現(xiàn)波動(dòng)及時(shí)處理

增設(shè)爐內(nèi)微量氧在線(xiàn)分析儀，隨時(shí)監(jiān)測(cè)爐膛內(nèi)氧氣含量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)氧氣含量突破臨界值時(shí)，立即關(guān)停，進(jìn)行對(duì)比檢查并更換破損輻射管。通過(guò)在爐膛內(nèi)設(shè)置2～4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，縮小了檢查范圍，提高了排除故障的速度。當(dāng)出現(xiàn)氧含量較高但輻射管燃燒正常時(shí)，可增加入爐氮?dú)饬髁?，清洗沖刷爐內(nèi)氣氛，降低氧含量。另外，還需定期檢查輻射管燃燒質(zhì)量，及時(shí)調(diào)整空煤比，保障輻射管內(nèi)燃燒均勻，避免燒裂、燒穿輻射管，延長(zhǎng)輻射管壽命。

但如何更為迅速準(zhǔn)確檢查判斷破損輻射管，或有效地實(shí)施輻射管負(fù)壓狀態(tài)下工作，避免空氣進(jìn)入爐膛內(nèi)，還需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和探索。

3.3 合理配置自然降溫實(shí)施通爐

在自然降溫以進(jìn)行停爐檢查的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)大部分渣溜已從輥面脫落，少量粘附于輥面的結(jié)瘤物也已變得疏松。這是由于爐底輥與結(jié)瘤物的材質(zhì)完全不同，二者的物理性能和線(xiàn)膨脹系數(shù)不同所致。疏松的結(jié)瘤物受到輕微的撞擊，就會(huì)脫落。采用在爐溫自然降至500℃～550℃和350℃～400℃，分兩次使用冷鋼板連續(xù)快速循環(huán)進(jìn)爐實(shí)施通爐，對(duì)結(jié)渣物進(jìn)行撞擊，最好的通爐應(yīng)該是專(zhuān)門(mén)定做加工的下表面刻有“S”槽的專(zhuān)用較厚鋼板。

3.4 優(yōu)化熱處理生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)正火、回火工藝交替生產(chǎn)

以往的措施表明，采用自然降溫實(shí)施通爐，可以有效防止輥面結(jié)瘤物的形成，但由于熱處理爐的保溫性非常好，自然降溫速度緩慢，實(shí)施通爐后，再提溫生產(chǎn)，熱處理爐生產(chǎn)效率受到影響。而回火生產(chǎn)爐溫低，由于低溫回火鋼板表面強(qiáng)度較高，可以起到冷鋼板通爐效果，提高熱處理爐生產(chǎn)效率，使輥面結(jié)瘤物對(duì)鋼板下表面質(zhì)量的影響相對(duì)小，這一點(diǎn)在實(shí)際生產(chǎn)中得到了印證。因此，在人工進(jìn)爐消除輥面結(jié)瘤物后，先進(jìn)行正火生產(chǎn)，在同一工藝溫度下先裝較厚鋼板，再裝薄鋼板，當(dāng)裝爐量達(dá)到一定數(shù)量后，降溫進(jìn)行回火生產(chǎn)2～3個(gè)班后，提溫再進(jìn)行正火生產(chǎn)。以上模式可以重復(fù)，直到輥面結(jié)瘤惡化，安排停爐處理。

4 效果分析

4.1 有效減少與控制爐底輥結(jié)瘤的形成

4.2 鋼板表面質(zhì)量得到提升，異議質(zhì)量未見(jiàn)發(fā)生

4.3 延長(zhǎng)爐底輥使用壽命

在不停爐情況下消除了結(jié)瘤，減少了熱處理由于升降溫造成爐底輥冷熱膨脹次數(shù)，延長(zhǎng)使用壽命。

5 結(jié)束語(yǔ)

采取上述措施后，有效地減少了鋼板輥印的產(chǎn)生，2014年（1～9月份）年與2012年、2013年比較，熱處理爐生產(chǎn)效率得到了提升；同時(shí)減少了輥印修磨量，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。但是，要徹底解決熱處理爐的結(jié)瘤問(wèn)題，還有待于新型爐底輥和輻射管的研制，以及對(duì)拋丸機(jī)的改造。

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