不銹鋼帶鋼光亮退火工藝與裝備探討

鐘 煜，陳炳文

（1．廣東省揭陽市大業(yè)不銹鋼有限公司，廣東 揭陽 522031；2．廣東省揭陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 揭陽 522000）

為滿足不銹鋼制品深加工對板材質(zhì)量需求，不銹鋼帶鋼經(jīng)冷軋壓延加工，達(dá)到制品所需板材的厚度、平整度、光亮度之外，還有一個硬度要求的重要指標(biāo)。因壓延加工使板材硬度增加，若直接供制品的沖壓、拉伸加工，則因硬度太高原因，造成板材開裂，故板材冷軋后，需經(jīng)退火工序，適當(dāng)降低硬度，保證板材的光亮度，這就有了不銹鋼帶鋼光亮退火生產(chǎn)。結(jié)合多年生產(chǎn)實踐，探討不銹鋼帶鋼光亮退火生產(chǎn)中各環(huán)節(jié)的工藝與裝備，介紹一種連續(xù)生產(chǎn)工藝形式，實現(xiàn)高產(chǎn)、高質(zhì)、低耗節(jié)能生產(chǎn)，追求更高的生產(chǎn)利潤。

1 工藝流程與裝備配置

1.1 工藝流程

經(jīng)壓延加工的不銹鋼帶鋼→上料機(jī)構(gòu)→開卷機(jī)→剪切機(jī)→帶鋼對齊→裝置→焊接裝置→布夾裝置→儲料活套→漲緊裝置→爐前水→冷套→馬弗管退火爐一段→中間托輥裝置→馬弗管退火爐二段→雙風(fēng)冷段→爐后水冷套→漲緊裝置→儲料活套→漲緊裝置→收卷機(jī)→卸料臺車→打包→標(biāo)識入庫。

1.2 各工序工藝與裝置

（1）上料、接料工序。經(jīng)冷軋壓延加工的不銹鋼帶鋼不能長時間存放，因冷軋壓延加工時，板面涂抹有軋制油及冷卻水，收卷時板面油水未能全部除凈，且收卷時溫度仍較高，可達(dá)200℃，若存放較久，板面水份蒸發(fā)，會在板面留有油跡，難以清除，造成退火后板面留有油跡影響質(zhì)量。一般在冷軋壓延加工后一個工作日內(nèi)必須進(jìn)行退火加工。

因帶鋼收卷在料筒上，一般有行車直接吊裝到開卷機(jī)上。但在高速度生產(chǎn)線上，也配置有上料臺車。

帶鋼經(jīng)開卷后由剪切機(jī)切除料頭部分，剪切口寬度應(yīng)比前面帶鋼窄些，方便帶鋼后續(xù)傳送，不致卡帶，造成故障。帶鋼與前面帶鋼中線對齊后，由碰焊機(jī)對帶鋼進(jìn)行焊接，較先進(jìn)工藝裝置采用紅外線對齊，自動碰焊設(shè)備。一般工廠均由人工操作，用電剪機(jī)手工剪切帶鋼，人工對齊及人工焊接。

（2）布夾裝置。布夾裝置是一個重要工裝，起到去除帶鋼表面油跡，抹除板面殘留微量金屬粉末作用。一些沒有配套漲緊裝置的生產(chǎn)線，利用布夾裝置夾緊帶鋼來起到漲緊作用。若偶有帶鋼因存放較久，板面油跡難于清除，可在帶鋼進(jìn)入布夾前噴淋煤油，助于溶解、清除油跡。生產(chǎn)中要隨時觀察布夾除油水、粉末效果，及時更換布夾，保證板面干燥、干凈，才能確保退火帶鋼的光亮度。

（3）活套裝置。前后活套裝置是為無間歇的連續(xù)生產(chǎn)線而設(shè)計配套的，前活套裝置起到接帶時，由于活套的儲料作用，帶鋼在退火爐中可連續(xù)運行，不用暫停接帶。后活套裝置起到不同帶鋼卷料收卷卸料時，也有活套的儲料作用，帶鋼在退火爐中可連續(xù)運行。這樣的好處是爐段內(nèi)的帶鋼不致因接帶、收卷的停留而產(chǎn)生硬度太硬，及暫停使?fàn)t溫不穩(wěn)定，造成帶鋼硬度的波動，也省去接帶、收卷停產(chǎn)時間，提高了產(chǎn)量，也使帶鋼的退火質(zhì)量更穩(wěn)定。

（4）前后冷卻水套。前冷卻水套連接于馬弗管退火段的進(jìn)口，后冷卻水套連接于風(fēng)冷段的出口。冷卻水套起到密封馬弗管退火段到風(fēng)冷段內(nèi)還原與保護(hù)氣體的作用，采用水冷外層，降低到水冷套前進(jìn)口 或后出口的溫度，使密封用羊毛氈不致起火然燒。水冷套進(jìn)、出口處的羊毛氈用鐵夾板夾鎖緊，帶鋼緊壓著上、下羊毛氈穿過，羊毛氈既起密封保護(hù)氣作用，又起到保護(hù)帶鋼不被劃傷作用。

（5）馬弗管退火爐段。①溫度控制。不銹鋼帶鋼光亮退火原理：200系列、300系列奧氏體不銹鋼典型的熱處理工藝是固熔處理，在升溫過程中使碳化物熔入奧氏體，適當(dāng)保溫一段時間，使碳化物全部熔入奧氏體，然后迅速冷卻到350℃以下，得到過飽和固容體即均勻單向奧氏體組織。不銹鋼的材質(zhì)不同，退火的溫度有所差別，一般情況下：200系的不銹鋼退火溫度：950～1050℃300系的不銹鋼退火溫度：1050～1150℃，400系的不銹鋼退火溫度：800～900℃。②馬弗管材質(zhì)要求耐高溫，不易變形。現(xiàn)生產(chǎn)中，一般采用310S瑞典材料，品質(zhì)最好。其次，采用310S南非材料，近年來也有采用寶鋼國產(chǎn)310S材料的。310S材料的板厚10 mm。③馬弗管形狀的選擇：每段馬弗管的長度確定原則，除場地長度影響不能安裝之外，一般盡可能長些，但考慮帶鋼在爐內(nèi)的熱態(tài)變軟，板面要有漲力不致拖底。生產(chǎn)板厚0.5～0.12 mm厚度的，每段馬弗管的長度不超過10 m，生產(chǎn)板厚0.3 mm以上的，每段馬弗管的長度選長至13m。馬弗管的內(nèi)寬度，一般比預(yù)定要生產(chǎn)的帶鋼寬度寬100 mm。但為生產(chǎn)效率考慮，當(dāng)帶鋼板寬少于馬弗管的內(nèi)寬度一半時，則不在該爐退火，而需另選它爐生產(chǎn)。馬弗管的高度，短的爐體，一般內(nèi)空高度約為450 mm。長的爐體，一般內(nèi)空高度約為550 mm。馬弗管的截面，有2種形式，一種是上、下橢圓形的，中間豎壁高約150～200 mm，上、下橢圓形的弦高約150 mm。一種是上橢圓形，底部平面的，上橢圓形的弦高約150 mm，豎壁變高，而總高度仍保持不變。為滿足生產(chǎn)時加熱爐體不變形，在豎壁的1/3上部及上橢圓形的地方，每間隔600 mm，加焊一根由310S材料加工成寬60 mm、高80 mm的加強筋。④退火爐的爐體結(jié)構(gòu)與加熱方式：采用煤氣、天燃?xì)鉃槟茉醇訜岬模捎脗?cè)面噴嘴加熱形式，爐壁與馬弗管間距200～250 mm，需配置熱風(fēng)循環(huán)及尾氣排放管道及尾氣處理系統(tǒng)。設(shè)備配套，使用操作上，維修上比較不方便，好多被電加熱形式代替。采用電加熱形式的，可分為2種電加熱結(jié)構(gòu)。上、下電爐絲加熱形式。爐絲用瓷管穿著，架放在爐體的上、下面，爐絲與馬弗管間距100 mm。預(yù)防馬弗管變形，與電爐絲接觸引起短路故障，該形式方便隨時更換爐絲，一般適應(yīng)于高溫控的退火爐，在200系不銹鋼退火爐上較常用。三面電爐絲加熱形式。電爐絲采用下、倆側(cè)面形式布置，下面電爐絲平布放于爐底耐火磚上，做好定位，與馬弗管的底部間距60mm，側(cè)面電爐絲布放于爐內(nèi)壁耐火磚卡槽上，做好定位，與馬弗管的底部間距100 mm。該形式生產(chǎn)中不能更換電爐絲，需停產(chǎn)檢修，時間較常，從停產(chǎn)、檢修、重開爐生產(chǎn)，一般需要10天時間，而且開爐電耗用較大，一般用于低溫退火爐。但由于采用高品質(zhì)的爐絲，與改進(jìn)了退火爐爐膛結(jié)構(gòu)，在馬弗管使用壽命期內(nèi)，基本上不會發(fā)生斷爐絲、短路等故障，故此，更得到廣泛的采用。

⑤退火爐爐膛結(jié)構(gòu)：退火爐殼體采用鋼結(jié)構(gòu)框架，以槽鋼或方管做骨架，一般主骨架，底部用14#槽鋼，側(cè)面用10#槽鋼或80*80方管。加強筋用5#槽鋼或50*50方管。再襯以5mm厚的鐵板做墻板，第部與側(cè)面制成整體固定形式，底面在鐵板上鋪設(shè)一層10cm厚的保溫石棉毯，在石棉毯上再鋪設(shè)2層耐火磚，厚約25cm，安放馬弗管的耐火磚支撐間隔80cm一條，高度18cm。側(cè)面在鐵板側(cè)墻上襯10cm厚的保溫石棉毯，再砌35cm厚的斷熱輕質(zhì)耐火磚，電加熱的安裝電爐絲在側(cè)墻的卡槽里，加裝爐絲的定位銷，煤氣加熱的在側(cè)墻開孔安裝噴火嘴。

上面制成蓋板形式，同樣以5#槽鋼或50×50方管做內(nèi)骨架，外包以5 mm厚的鐵板面墻板壓成C形的外殼，C形的40 cm內(nèi)空壓制填裝保溫石棉毯，上蓋板用螺絲與側(cè)面上頂面連接，便于馬弗管的安裝與檢修。

馬弗管安裝于底面耐火磚支撐架上，除不影響電爐絲安裝外，盡可能多增加馬弗管與耐火磚的接觸面，可減少馬弗管的變形，延長馬弗管的使用壽命。側(cè)面每隔約1.5m距離，用耐火磚做馬弗管的定位，也可防止馬弗管的變形，延長馬弗管的使用壽命。

2 風(fēng)冷系統(tǒng)

帶鋼經(jīng)馬弗管加熱段加熱后，直接進(jìn)入風(fēng)冷段快速冷卻，是控制帶鋼硬度及生產(chǎn)速度的一個重要環(huán)節(jié)。一般單段馬弗管采用雙風(fēng)冷機(jī)冷卻，2段馬弗管加熱的采用兩段雙風(fēng)冷段冷卻，與馬弗管一樣，兩段風(fēng)冷段串聯(lián)接在一起，加快帶鋼冷卻速度，既保證退火質(zhì)量，也提高產(chǎn)量。風(fēng)機(jī)利用密封的還原—保護(hù)氣作為循環(huán)，由冷卻水箱系統(tǒng)作熱交換，由冷卻塔供給水箱的水溫最好控制在35℃以下，水溫過高會影響帶鋼降溫速度，影響退火質(zhì)量，降低生產(chǎn)速度。

3 漲緊機(jī)構(gòu)及收卷機(jī)

活套段配套的漲緊機(jī)構(gòu)，起到送料作用，保持帶鋼有一定漲緊力，使帶鋼在馬弗管加熱段及風(fēng)冷段內(nèi)運行平穩(wěn)，不致劃傷。收卷機(jī)前漲緊機(jī)構(gòu)保持帶鋼在收卷時的漲力，整條生產(chǎn)線采用同步電機(jī)控制，帶鋼不致在輥輪上打滑，而使板面產(chǎn)生擦點。對高質(zhì)量要求的，在軋機(jī)收卷時放襯紙，在退火爐收卷時也放襯紙，可徹底解決板面擦點質(zhì)量問題。

4 結(jié)語

近年來，采用了上述的不間斷，連續(xù)生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)自動化大大提高，不但解決了黑帶、軟硬邊、劃傷、擦點等質(zhì)量問題，而且提高了產(chǎn)量，降低了能耗。