機(jī)械設(shè)備零件及鍍鋅基板生產(chǎn)質(zhì)量控制

歐 軍

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)公司，廣西 柳州 545002）

柳鋼冷軋板帶生產(chǎn)線主要機(jī)組有酸洗－軋機(jī)聯(lián)合機(jī)組、罩退式退火爐、平整機(jī)組、重卷拉矯機(jī)組和包裝機(jī)組，產(chǎn)品分為冷硬卷和冷軋卷。產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)：

表1 冷軋板生產(chǎn)工藝

1 生產(chǎn)實(shí)踐

圖1 冷軋工藝流程

1.2 生產(chǎn)控制

鍍鋅鋼要獲得優(yōu)良的深沖性能，除了化學(xué)成分、鋼質(zhì)純凈度、熱溫度控制外，還應(yīng)對(duì)冷軋總壓下率、退火工藝制度進(jìn)行控制。冷軋總壓下率對(duì)鍍鋅基板深沖性能影響顯著，保證充分的壓下率是獲得高的r值的重要條件。對(duì)于退火工藝，影響鍍鋅基板成品性能的主要因數(shù)是退火溫度，其次是保溫時(shí)間。結(jié)合柳鋼生產(chǎn)實(shí)際情況，根據(jù)軋制成品厚度規(guī)格和軋機(jī)能力，冷軋總壓下率≥70%，采用700℃以上的高溫、長(zhǎng)時(shí)間罩式退火工藝制度。

2 應(yīng)用情況及缺陷分析

近年來(lái)隨著高檔熱鍍鋅及其合金化鍍鋅鋼板在汽車和家電領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,人們對(duì)鍍鋅板的表面質(zhì)量越來(lái)越重視。鍍鋅板高的表面質(zhì)量一般是指按后序加工工藝嚴(yán)格控制其表面粗糙度和表面狀態(tài),即要求板形平整,尺寸精度高、公差小,無(wú)表面缺陷等。研究發(fā)現(xiàn)熱鍍鋅鋼板表面缺陷的形成原因主要有兩個(gè)方面,一是由于熱鍍鋅用冷軋基板表面缺陷的遺傳使得后續(xù)鍍鋅板表面質(zhì)量不能滿足要求；另一方面是由于在熱鍍鋅生產(chǎn)過程形成的表面缺陷。而表面粗糙度的變化和表面劃傷是冷軋基板常見的兩種表面缺陷。本課題以不同表面粗糙度和不同類型劃痕的冷軋基板為研究對(duì)象,并對(duì)其進(jìn)行合金化熱鍍鋅處理。利用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)以及輝光光譜(GDOES)等實(shí)驗(yàn)方法,觀察研究了具有不同粗糙度和不同類型劃痕的基板經(jīng)熱鍍鋅及合金化處理后鍍層中Zn-Fe合金相形貌及其生長(zhǎng)過程；研究了表面粗糙度和劃痕對(duì)合金化鍍層性能的影響。并用60°V試驗(yàn)、中性鹽霧實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)腐蝕等實(shí)驗(yàn)方法對(duì)不同基板表面狀態(tài)下的合金化鍍層進(jìn)行了抗粉化性能和耐蝕性能的評(píng)價(jià)。 研究結(jié)果表明,在相同的合金化工藝下,隨著基板表面粗糙度的增大,基板與鋅液之間反應(yīng)的比表面積增大,鍍層中的Zn-Fe反應(yīng)速度加快；在鍍層的合金化過程中鋅-鐵擴(kuò)散速度加快,鍍層的合金化程度提高。鍍層Fe含量的增多提高了鍍層的焊接性和耐蝕性,但卻降低了鍍層的抗粉化性能。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在510℃,保溫15s合金化工藝下,基板粗糙度0.6Ra≤0.8μm時(shí),合金化鍍層具有最佳的綜合性能。 基板劃傷的存在破壞了其表面的連續(xù)性和平整性,在熱鍍鋅生產(chǎn)過程中對(duì)基板表面鋅液的流動(dòng)產(chǎn)生了阻礙,使鍍鋅后的鍍層表面形成細(xì)小的凸起。在合金化過程中,劃傷界面較正常界面的合金反應(yīng)激烈,導(dǎo)致劃傷部位鋅—鐵合金相異常長(zhǎng)大,鍍層表面形成凸起,凸起的高度與劃痕深度和合金化程度有關(guān)。鍍層凸起的產(chǎn)生降低了鍍層的抗粉化性能,并對(duì)鍍層的耐蝕性產(chǎn)生了不良影響。

針對(duì)極薄鍍鋅基板開發(fā)中出現(xiàn)的塌芯缺陷,通過分析下線鋼卷層間的受力和形變,得出帶鋼層間環(huán)向均勻分布的徑向壓力大于局部薄弱部位的屈服強(qiáng)度是此缺陷產(chǎn)生的根本原因。通過降低設(shè)定卷取張力、增加帶鋼層間摩擦系數(shù)、降低軋制溫度、精心操作、優(yōu)化啟車張力制度等綜合措施,減小了層間徑向壓力,增大了鋼卷失穩(wěn)臨界壓力,使塌芯缺陷得到有效控制。

借助金相顯微鏡、掃描電鏡和能譜儀等相關(guān)試驗(yàn)方法,對(duì)薄規(guī)格冷軋基板SPHC邊部分層缺陷形成機(jī)理進(jìn)行分析。對(duì)缺陷形貌、成分、金相組織、金屬流線及軋制設(shè)備與工藝的綜合分析結(jié)果表明,邊部分層缺陷形成于精軋第6道次,該道次前鋼板邊部發(fā)生翻邊是造成邊部分層缺陷的直接原因;而鋼板邊部翻邊是由于軋制過程中鋼板嚴(yán)重跑偏,并與帶有磨損凹槽的側(cè)導(dǎo)板發(fā)生碰撞,鋼板邊部沿凹槽內(nèi)緣上翹造成的。從避免鋼板跑偏和側(cè)導(dǎo)板嚴(yán)重磨損兩方面采取措施后,成功地避免了該缺陷產(chǎn)生。

退火加熱中斷質(zhì)量控制工藝恢復(fù)辦法：

（1）在350℃以下因故障導(dǎo)致加熱中斷的，要優(yōu)先保證氫氣不斷供，恢復(fù)生產(chǎn)后設(shè)置直接升溫到350度即可。

（2）在（350℃~600℃），氫氣吹掃期內(nèi)因故障導(dǎo)致加熱中斷的；如果連續(xù)故障時(shí)間在3個(gè)小時(shí)內(nèi)，則恢復(fù)生產(chǎn)后設(shè)置直接升溫到故障前爐內(nèi)氣氛溫度，繼續(xù)走該工藝段剩余時(shí)間。如果連續(xù)故障時(shí)間超過3個(gè)小時(shí)，則恢復(fù)生產(chǎn)后直接升溫到故障前爐內(nèi)氣氛溫度，需要延長(zhǎng)的時(shí)間=（連續(xù)故障時(shí)間-3）×1/3，之后繼續(xù)走該工藝段剩余時(shí)間。

（3）在（600℃~保溫時(shí)間）區(qū)間內(nèi)因故障導(dǎo)致加熱中斷的，如果連續(xù)故障時(shí)間在3個(gè)小時(shí)內(nèi)，則恢復(fù)生產(chǎn)后設(shè)置以45℃/h的升溫速度加熱至爐內(nèi)氣氛溫度，繼續(xù)走該工藝段剩余時(shí)間。如果連續(xù)故障時(shí)間超過3個(gè)小時(shí)，則恢復(fù)生產(chǎn)后以45℃/h的升溫速度加熱至爐內(nèi)氣氛溫度，需要延長(zhǎng)的時(shí)間=（連續(xù)故障時(shí)間-3）×1／3，之后繼續(xù)走該工藝段剩余時(shí)間；

（4）在保溫時(shí)間內(nèi)因故障導(dǎo)致加熱中斷的，如果連續(xù)故障時(shí)間在3個(gè)小時(shí)內(nèi)，則恢復(fù)生產(chǎn)后直接加熱至爐內(nèi)氣氛溫度，繼續(xù)走該工藝段剩余時(shí)間。如果連續(xù)故障時(shí)間超過3個(gè)小時(shí)，則恢復(fù)生產(chǎn)后直接加熱至爐內(nèi)氣氛溫度，需要延長(zhǎng)的時(shí)間=（連續(xù)故障時(shí)間-3）×1／3，之后繼續(xù)走該工藝段剩余時(shí)間；

（5）對(duì)于保溫段因?yàn)槊簹?、燒嘴因素造成爐內(nèi)溫度延遲的現(xiàn)象，做如下設(shè)定：①如爐內(nèi)氣氛溫度晚于設(shè)定值遲到時(shí)間在60分鐘內(nèi)（含60分鐘），則不需要進(jìn)行操作處理；②如爐內(nèi)氣氛溫度晚于設(shè)定值遲到時(shí)間超過60分鐘 ，則需要進(jìn)行補(bǔ)時(shí)，所需要增加時(shí)間為遲到時(shí)間數(shù)；③當(dāng)爐內(nèi)氣氛溫度與設(shè)定值差值在±8度內(nèi)時(shí)均可默認(rèn)達(dá)到保溫溫度。對(duì)于發(fā)生故障導(dǎo)致中斷加熱、保溫段爐內(nèi)氣氛溫度延遲而進(jìn)行溫度和時(shí)間修改的爐子，要在班組交接班本上做好操作處理記錄。

電力中斷質(zhì)量控制應(yīng)對(duì)措施：①接到按計(jì)劃停電通知后，根據(jù)停電計(jì)劃，提前做好爐臺(tái)生產(chǎn)安排，聯(lián)系煤氣吸附站做好氫氣的保供措施；原則上減少氫氣吹掃的爐臺(tái)數(shù)，優(yōu)先保證爐內(nèi)鋼卷質(zhì)量，處于高溫、保溫階段、冷卻階段的爐內(nèi)鋼卷不被氧化。②碰到突然停電，控制系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急措施。如可預(yù)知停電時(shí)間較長(zhǎng)，在保證爐臺(tái)設(shè)備安全的前提下，對(duì)于爐內(nèi)氣氛溫度≤250℃的爐臺(tái)，降低或關(guān)閉爐臺(tái)循環(huán)水流量；對(duì)于噴淋階段的爐臺(tái)，關(guān)閉噴淋水閥門。之后根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況和爐群設(shè)備情況再采取進(jìn)一步措施。

煤氣供應(yīng)限供或中斷質(zhì)量控制應(yīng)對(duì)措施：①接到停煤氣計(jì)劃后，機(jī)組人員根據(jù)停氣時(shí)間結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，做好安排上料計(jì)劃。②原則上停氣前兩個(gè)班內(nèi)只裝爐不點(diǎn)火（具體安排以現(xiàn)場(chǎng)和排產(chǎn)計(jì)劃結(jié)合考慮），盡量保證停氣前所有加熱保溫階段的的爐臺(tái)均能走完保溫程序；無(wú)法避免碰到被迫加熱保溫中斷的爐子，要做好記錄，待煤氣恢復(fù)后根據(jù)退火加熱中斷工藝恢復(fù)辦法。③遇到突發(fā)停氣事故或壓力驟降，操作系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到信號(hào)后第一時(shí)間自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急程序措施；此時(shí)主操要迅速查明故障原因，掌握故障將會(huì)延續(xù)的時(shí)間，并根據(jù)生產(chǎn)情況對(duì)時(shí)間進(jìn)行預(yù)估。處理原則是優(yōu)先保即將保溫結(jié)束的爐子，停掉剛點(diǎn)火不就的爐子。

氫氣供應(yīng)限供或中斷應(yīng)質(zhì)量控制對(duì)措施：①接到停氫氣計(jì)劃或者出現(xiàn)氫氣壓力過低后，機(jī)組人員根據(jù)停氣時(shí)間結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，做好安排上料計(jì)劃；對(duì)在爐加熱、保溫階段的爐子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。②原則上停氣前兩個(gè)班內(nèi)只裝爐不點(diǎn)火（具體安排以現(xiàn)場(chǎng)和排產(chǎn)計(jì)劃結(jié)合考慮），盡量保證停氣前所有加熱保溫階段的的爐臺(tái)均能走完保溫程序；③遇到突發(fā)停氣事故或壓力驟降，影響退火生產(chǎn)的，此時(shí)主操要迅速查明現(xiàn)場(chǎng)故障原因，并積極和調(diào)度、煤氣吸附站聯(lián)系，掌握氫氣動(dòng)態(tài)壓力，并結(jié)合退火生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處置；④對(duì)于氫氣壓力降低，并可預(yù)計(jì)持續(xù)超過1個(gè)小時(shí)的，停止點(diǎn)新爐，優(yōu)先關(guān)停處于保溫階段爐臺(tái)的氫氣吹掃操作，以及剛點(diǎn)火未到350度的爐子，減少氫氣用量，保住處于加熱段的爐子。

平整后鋼卷質(zhì)量的要求：①帶鋼表面：沒有高粘度油、污物，不得有影響使用的輥印、劃傷、勒印、折皺等。②平整液應(yīng)吹干，表面沒有濕潤(rùn)的平整液附著。③沒有影響重卷使用的松卷、塌卷、破邊、塌形等缺陷。

3 結(jié)語(yǔ)

參與本次生產(chǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，初步了解罩式爐的加熱溫度、保溫時(shí)間對(duì)鍍鋅基板性能和生產(chǎn)效率的影響情況，并對(duì)普通用途的冷軋板退火工藝進(jìn)行了適量調(diào)整，提高了生產(chǎn)效率。以后要為改善冷軋產(chǎn)品綜合性能，把冷軋產(chǎn)品做精做優(yōu)多做貢獻(xiàn)。