煤氣爐熱處理鋼絲掛鉛問題簡析

文/蔣翼，湖南湘鋼鋼絲繩有限公司

為改善鋼絲加工性能，使鋼絲拉拔后獲得良好的綜合力學性能，制繩用鋼絲的生產(chǎn)需經(jīng)過鉛浴處理。鉛浴處理時會出現(xiàn)鋼絲掛鉛的問題，鉛覆蓋于鋼絲表面會對后續(xù)表面處理過程造成影響，鋼絲被鉛覆蓋的部位會出現(xiàn)氧化鐵皮殘留和磷化膜無法覆蓋的情況。進而在后續(xù)拉拔過程出現(xiàn)堵模、縮徑、潤滑不暢等問題，嚴重影響了生產(chǎn)效率，增加金屬消耗，同時也對鋼絲扭轉(zhuǎn)性能造成影響。

而混合煤氣較天燃氣相比，存在熱值低、雜質(zhì)多、壓力及熱值穩(wěn)定度差等缺陷，因此煤氣爐熱處理鋼絲在鉛淬火過程中較天燃氣和電加熱爐熱處理鋼絲更易產(chǎn)生掛鉛現(xiàn)象。因此，必須針對煤氣爐的特性，對掛鉛產(chǎn)生的原因進行分析，并采取相對應(yīng)的措施才能緩解鉛浴過程中掛鉛的問題。

1 熱處理前鋼絲的表面狀況

1.1 鋼絲表面有殘留磷化層

在對比試驗時，選擇相同直徑經(jīng)磷化處理和未經(jīng)過磷化處理的鋼絲，在同一爐臺相鄰位置透線生產(chǎn)，未經(jīng)磷化處理的鋼絲表面掛鉛情況明細少于經(jīng)過磷化處理的鋼絲。因為經(jīng)磷化拉拔后的鋼絲，鋼絲被加熱到一定溫度時，磷化膜就會形成一層大小不等的氣泡。在進入鉛鍋壓線輥處時，鋼絲發(fā)生彎曲變形，鋼絲上半部分受到壓應(yīng)力，同時與輥面接觸，氣泡被壓破，鋼絲下半部分受到拉應(yīng)力，鋼絲被拉裂、拉破，被拉裂、壓破的氣泡內(nèi)，就會充滿鉛液造成掛鉛。[1]

1.2 鋼絲表面銹蝕嚴重

銹蝕嚴重的鋼絲表面極為粗糙，使鉛液更易吸附在鋼絲表面，造成掛鉛。

1.3 鋼絲表面存在劃痕

鋼絲生產(chǎn)過程中因模具損壞造成一架鋼絲的部分位置留下劃痕，熱處理過后留有劃痕的部位會出現(xiàn)較明顯的連續(xù)性掛鉛。

2 煤氣加熱爐工藝設(shè)定及維護

2.1 工藝設(shè)定不合理

在8#熱處理爐試生產(chǎn)過程中對比使用以下3套工藝：

表1 熱處理工藝參數(shù)

表2 熱處理爐空燃比設(shè)定

第1組工藝參數(shù)在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)嚴重掛鉛，且掛鉛為點狀大面積掛鉛，各規(guī)格均存在，后分析原因，主要為：DV值設(shè)定偏低，爐溫設(shè)定偏高，致線溫偏高，同時空燃比設(shè)定偏高，使鋼絲表面氧化嚴重致鋼絲掛鉛。

第2組工藝參數(shù)在生產(chǎn)過程中對掛鉛有一定緩解作用，但由于空燃比設(shè)定偏低，在煤氣熱值偏低時，煤氣輸入量過大，在熱處理爐入絲口會有火焰噴出，存在安全隱患，且在此空燃比設(shè)定下，煤氣消耗過大。

第3組工藝參數(shù)在維系爐溫穩(wěn)定及節(jié)約燃氣的同時，緩解的掛鉛的產(chǎn)生。

2.2 設(shè)備維護不到位

混合煤氣中煤焦油的含量較高，煤焦油在煤氣蝶閥處的積累會對煤氣蝶閥的運轉(zhuǎn)造成影響，使電動執(zhí)行機構(gòu)反饋的開度，與實際開度產(chǎn)生偏差，嚴重時會出現(xiàn)電動執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)煤氣蝶閥時，煤氣流量出現(xiàn)非均勻的變化，造成控制系統(tǒng)圍繞空氣過剩系數(shù)進行溫度調(diào)節(jié)時，出現(xiàn)過量調(diào)節(jié)的現(xiàn)象，造成爐內(nèi)氣氛波動，造成鋼絲掛鉛。因此，在爐臺進行定修時，需對煤氣蝶閥拆卸后，用洗油清洗，保證蝶閥正常使用。此外，在定修時還需對差壓變送器進行校正，以保證煤氣流量、空氣流量等數(shù)據(jù)顯示的準確性，保證空氣過剩系數(shù)的真實性。

3 鉛鍋的管理

3.1 鉛液溫度偏低

鉛在327℃時開始融化，它的粘度隨溫度的升高而降低。粘度越小掛鉛的機率就越小。[1]

3.2 鉛液深度偏低

正常情況鉛液深度應(yīng)在450mm以上，鋼絲走線位置距鉛液面25 0mm，熱電偶在鋼絲上方約50mm處。若此時鉛溫設(shè)定為540℃，那么鉛液面的鉛溫約在560℃，若鉛液面下降150mm，則鉛液面的溫度也會降至約545℃，此時鋼絲距鉛液面為100mm，鉛液粘度增加，在此時將鉛溫設(shè)定降低20℃，鉛鍋出口處則會有大量鉛渣帶出，同時鋼絲掛鉛加重。

3.3 鉛鍋壓輥有溝槽

壓線輥沒有定期更換，溝槽致鋼絲表面氧化鐵皮被劃傷，造成掛鉛。此種情況的掛鉛多為單面、連續(xù)的掛鉛，且多出現(xiàn)在跟換原料直徑規(guī)格時。

3.4 鋼絲在鉛鍋內(nèi)相互纏繞

透線過程出現(xiàn)翻耙，鋼絲在鉛鍋內(nèi)相互纏繞，鉛液隨鋼絲間的縫隙被帶出鉛鍋，后凝固在鋼絲表面產(chǎn)生掛鉛。此類情況在查看出鉛鍋覆蓋情況時，通常會發(fā)現(xiàn)，相互纏繞的鋼絲處的覆蓋劑會出現(xiàn)空洞，此時應(yīng)用鐵叉將鋼絲分開或?qū)摻z剪斷后重新透線。

3.5 鉛渣未及時清理

鉛前的鉛渣對鋼絲掛鉛有較大影響，因為鉛前有大量氧化鐵皮被帶入鉛液，不定期清理，會大大提升鉛液的粘度，造成嚴重掛鉛。鉛鍋中部的鉛渣在爐臺定修時也需進行徹底清理。

3.6 鉛鍋覆蓋不嚴

鉛前過熱區(qū)鉛溫高，鉛液氧化快造渣多，鉛液粘度大，造成掛鉛，需用鉛液覆蓋劑隔離空氣；出鉛鍋處，可適量增加覆蓋劑的用量，延長覆蓋距離，增加對鉛液的抹拭作用。做好鉛鍋的鉛液的覆蓋，可以減少鉛液氧化、造渣，降低鉛液粘度，緩解掛鉛。

掛鉛的產(chǎn)生主取決于熱處理后鋼絲的表面光潔度，以及鉛鍋鉛液粘度。因此，從改善原料鋼絲表面狀況，優(yōu)化加熱爐工藝參數(shù)，以及降低鉛液粘度三個方面著手，將對鉛浴過程掛鉛的緩解起到較為明顯的效果。