熱處理過程中的爐輥控制技術(shù)分析

劉濤飛

（河鋼集團(tuán)邯鋼中板廠，河北 邯鄲 056000）

邯鋼中板熱處理生產(chǎn)線2#熱處理爐是一座氮?dú)獗Ｗo(hù)輻射管加熱輥底式爐，主要用于正火、回火和調(diào)質(zhì)板熱處理生產(chǎn)。加熱溫度為400℃～950℃，主要性能參數(shù)見表1。

表1 2#輥底式淬火熱處理爐技術(shù)性能表

鋼板輥印情況是困擾熱處理后鋼板表面質(zhì)量的最大問題。熱處理線的質(zhì)量問題90%都是由于鋼板表面的輥印沒有及時修磨或修磨不到位而引起的。在正火板和淬火板高溫工藝生產(chǎn)期間，鋼板溫度在860℃～950℃之間，高溫生產(chǎn)帶來的輥印問題尤為明顯。輥印嚴(yán)重時需要大面積修磨，甚至判廢。

1 爐底輥結(jié)瘤原因分析

通過對爐底輥表面及剝離下來的大量結(jié)瘤物觀察發(fā)現(xiàn)，爐底輥表面有呈堆積狀的氧化鐵皮，而剝離下來的部分呈層狀堆積，最厚的結(jié)瘤物由約100 多層氧化鐵皮粘結(jié)而成，厚度達(dá)5mm。對結(jié)瘤物作電子探針分析，發(fā)現(xiàn)其主要成分為FeO，占94.83%。，爐底輥表面結(jié)瘤的成因：首先是輥面局部粘附小片氧化鐵皮，然后隨著裝爐量增加，帶人爐內(nèi)的氧化鐵皮增加，使輥面氧化鐵皮積累疊加，并在近乎熱熔的柔軟狀態(tài)下發(fā)生高溫氧化，使輥面結(jié)瘤逐步增大。在淬火或正火的高溫狀態(tài)下，輥面粘結(jié)的層狀氧化鐵皮在鋼板的碾壓下，一層一層增加，而且越來越密實(shí)。此時，較厚的鋼板在高溫下被其自身重量壓出輥印。大量試驗(yàn)表明，容易出現(xiàn)輥印的條件是：鋼板厚在25mm 以上，鋼板溫度在930℃以上。

通過停爐對爐底輥檢查發(fā)現(xiàn)，輥面結(jié)瘤分為3 種情況，輕微的結(jié)瘤，爐底輥表面存在薄層氧化鐵皮，沒有和爐底輥形成牢固的結(jié)瘤，通過通爐可以緩解輥印的加重。

較牢固的結(jié)瘤，這種結(jié)瘤需要停爐后使用手持砂輪機(jī)進(jìn)行修磨處理。

非常牢固的結(jié)瘤，這種結(jié)瘤在輥面上有一定的高度，對鋼板損傷比較嚴(yán)重，使用手持砂輪機(jī)很難進(jìn)行修磨處理，這種結(jié)瘤危害性極大，會造成大面積的輥印，增加后續(xù)火切修磨處理的工作量，嚴(yán)重時會造成鋼板判廢。

因此，減少鋼板輥印歸根結(jié)底是減少爐內(nèi)氧化鐵皮的產(chǎn)生和帶入。

1.1 拋丸質(zhì)量差，下表氧化鐵皮帶入爐內(nèi)

邯鋼拋丸機(jī)為國產(chǎn)設(shè)備，使用過程中，拋丸器葉片缺損、分丸輪損壞、拋丸器漏料、拋丸器拋射角度不合適等，導(dǎo)致進(jìn)入拋丸器內(nèi)的丸料不能均勻拋射到鋼板上。丸料規(guī)格過大，丸料拋射到鋼板上容易造成鋼板微小凹坑。達(dá)不到金屬表面精度要求。

1.2 爐膛氣氛控制

2#熱處理爐使用燃?xì)鉃楦呓够旌厦簹猓谑褂眠^程中，煤氣中水蒸汽含量較大，在長期使用過程中，煤氣中的雜質(zhì)和水蒸汽會影響燒嘴的使用壽命，造成燒嘴損壞，如陶瓷內(nèi)管破碎、斷裂、使金屬外管受熱不均勻產(chǎn)生裂縫甚至斷裂，或者由于其它原因等造成輻射管直接燒穿， 使助燃空氣從損壞部位進(jìn)入爐膛內(nèi)部導(dǎo)致爐膛氧含量增加。

圖1 爐膛氣氛控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.3 長期高溫生產(chǎn)淬火和正火板，更易形成結(jié)瘤

通過不同的停爐溫度下，進(jìn)爐檢查可以看出，高溫停爐后，在高溫區(qū)爐底輥結(jié)瘤嚴(yán)重，幾乎每根爐底輥都有， 回火工藝，尤其是中溫回火停爐后， 基本沒有結(jié)瘤。

2 控制爐底輥結(jié)瘤采取的措施

2.1 拋丸質(zhì)量提升

通過對1#、2#、3#拋丸器的優(yōu)化，使丸料更加順暢的流出拋丸器，從而增加打擊效果。根據(jù)拋丸量合理制定拋丸機(jī)滾刷更換周期，及時調(diào)整滾刷與鋼板重合量，及時修補(bǔ)更換拋丸器襯板，保證了拋丸質(zhì)量。

每周對拋丸器葉片檢查一次，對磨損嚴(yán)重的2#、3#拋丸器及時更換葉片，保證拋丸器完整，保持最有效的拋丸效果。對于供丸螺旋下料口過大，立即采取措施對下料口改造，讓丸料均勻流入拋丸器。利用定修，改進(jìn)光電開關(guān)為激光冷金屬檢測器和接收裝置，從而確保使用可靠，提高拋丸質(zhì)量。同時在拋丸機(jī)出口側(cè)加裝鋼絲板刷，有效的將鋼板下表面的丸料清理干凈。

圖2 爐內(nèi)鑄鋼零件

針對鋼板表面拋丸效果不好的現(xiàn)狀，把丸料由直徑0.9mm～1.2mm 的鑄鋼丸改為直徑1.0mm 的鋼絲切丸，提高了拋丸效果和丸料使用壽命。

2.2 爐膛氮?dú)鈿夥湛刂?/h3>

保持爐內(nèi)氮?dú)鈿夥眨刂茽t內(nèi)氧含量：為了減少爐內(nèi)生成二次氧化鐵皮，必須對爐內(nèi)氣氛進(jìn)行嚴(yán)格控制。保證爐內(nèi)氧氣含量控制在500ppm～700ppm，減少鋼板表面氧化鐵皮產(chǎn)生。原2#爐爐頂3 臺含氧分析儀已使用多年，氧化鋯探頭均出現(xiàn)了問題，改造更換后實(shí)現(xiàn)了氮?dú)庾詣涌刂乒δ堋Ｔ?#爐操作畫面上可實(shí)時監(jiān)控爐內(nèi)氧含量，并根據(jù)設(shè)定的氧氣含量值自動控制氮?dú)怆姶砰y開閉。2#爐共有28 個氮?dú)怆姶砰y，前后爐門各兩個，爐體南北兩側(cè)各12 個，其中爐體分3 個區(qū)域，每個區(qū)域分布8 個氮?dú)怆姶砰y。當(dāng)氧含量大于700ppm 時，3 個區(qū)域都開若干電磁閥（根據(jù)畫面上設(shè)定開度決定電磁閥開啟數(shù)量），當(dāng)氧含量小于700ppm 時，3 個區(qū)域都關(guān)若干電磁閥（根據(jù)設(shè)定開度決定電磁閥關(guān)閉數(shù)量），保證爐內(nèi)氧氣含量控制在500ppm～700ppm 范圍內(nèi)。

2.3 熱處理生產(chǎn)工藝優(yōu)化

（1）入爐鋼板堅(jiān)持塊塊拋丸，沒有拋丸或者沒有拋干凈的鋼板不允許入爐，防止氧化鐵皮帶入爐內(nèi)。

（2）加強(qiáng)拋丸機(jī)日常維護(hù)，丸料及時補(bǔ)充，保證拋丸質(zhì)量。

（3）入爐裝鋼時必須開啟吹掃裝置，以吹掉鋼板表面的雜物和拋丸后殘留的丸料。

（4）通過氮?dú)獗Ｗo(hù)，控制爐膛內(nèi)氧含量，防止鋼板氧化嚴(yán)重而產(chǎn)生氧化鐵皮，黏在輥道上。

（5）合理安排生產(chǎn)計(jì)劃，接班后先通爐后生產(chǎn)，裝爐生產(chǎn)遵循由厚到薄的原則，生產(chǎn)期間勤觀察鋼板表面質(zhì)量情況，發(fā)現(xiàn)輥印嚴(yán)重，當(dāng)班停止生產(chǎn)，重新通爐。

（6）根據(jù)產(chǎn)量和合同情況，約2000 噸為生產(chǎn)基礎(chǔ)，高溫低溫交替安排生產(chǎn)，低溫生產(chǎn)時，爐溫降到500℃左右，這時爐底輥結(jié)瘤變的硬且脆，利用60～70 厚的通爐鋼板，在爐內(nèi)以較快的速度運(yùn)行，將輥瘤撞碎、壓平。

（7）建立來料性能臺賬，回火挽救合格的板盡量采取回火挽救。減少正火溫度生產(chǎn)板，避免產(chǎn)生高溫輥印

（8）出現(xiàn)大面積輥印降溫至回火溫度，班中集中通爐后生產(chǎn)回火板，起低溫通爐作用，減少鋼板輥印。

（9）對286 個燒嘴情況進(jìn)行逐個摸查，做到“心中有數(shù)”；及時恢復(fù)損壞燒嘴，避免局部高溫，加重結(jié)瘤情況。

2.4 爐底輥水平校正

在以上工作的基礎(chǔ)上，利用停爐時間，對爐底輥水平情況進(jìn)行校正，更換了變形嚴(yán)重的21#爐底輥，同時利用檢修機(jī)會，對高溫區(qū)的6 支爐底輥進(jìn)行調(diào)整，保證爐底輥在同一水平面，避免鋼板劃傷。

圖3 采取輥印控制措施前后爐底輥結(jié)瘤情況對比

3 效果檢查

通過以上措施的實(shí)施，鋼板表面質(zhì)量得到提升，得到客戶認(rèn)可，間接贏得市場。熱處理輥印得到有效控制，避免了常規(guī)正火工藝后，出現(xiàn)大面積輥印缺陷，造成鋼板改判。同時新工藝的開發(fā)，減少了常化生產(chǎn)期間提溫、降溫的次數(shù)，降低了燃耗成本，縮短了生產(chǎn)時間，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。