中厚板推鋼式加熱爐板坯下表劃傷分析及改進(jìn)實踐

覃永國，韋 昇，蒙 政

（柳州鋼鐵中板廠，廣西 柳州545002）

柳鋼中板廠有三座推鋼式加熱爐，采用推鋼機(jī)裝料，推鋼機(jī)同時作為坯料在爐內(nèi)輸送的唯一動力，板坯在爐內(nèi)滑軌上滑動向前，在重力作用下，沿爐頭斜坡滑道下滑至出料輥道上。近幾年，隨著鋼板表面質(zhì)量要求的提高，鋼板表面出現(xiàn)的結(jié)疤和凹坑等缺陷引起了更高的重視。而且，因客戶提出的該質(zhì)量問題未能得到有效控制，造成了客戶流失。分析認(rèn)為，這些缺陷大部分是板坯在加熱時劃傷造成，嚴(yán)重時，加熱爐只能被迫停爐清除滑塊表面結(jié)瘤，嚴(yán)重影響中板鋼板的表面質(zhì)量及正常生產(chǎn)。

1 板坯加熱下表劃傷原因分析

軋鋼加熱爐爐底管耐熱滑道是爐內(nèi)承載被加熱板坯的重要部件，對于推鋼式加熱爐，板坯在爐內(nèi)滑軌上滑動向前，板坯下表與滑塊不斷摩擦，劃傷是其固有缺點(diǎn)[1]（以下簡稱爐內(nèi)滑道劃傷）。另外，對于斜坡滑道出鋼方式，也易出現(xiàn)板坯與斜坡滑道摩擦造成板坯下表面劃傷現(xiàn)象（以下簡稱爐頭斜坡劃傷）。以上兩種劃傷，經(jīng)軋機(jī)軋制后，部分劃傷未在鋼板表面留下缺陷，但劃傷較為嚴(yán)重的，就會在鋼板表面出現(xiàn)刮傷質(zhì)量缺陷。

1.1 加熱工藝對板坯下表劃傷的影響

（1）板坯在爐時間與加熱溫度對其下表劃傷影響大，在爐時間長、加熱溫度要求高，往往會引起較為嚴(yán)重的劃傷。適當(dāng)降低加熱溫度，劃傷有所減輕。

（2）軋線出現(xiàn)故障停軋，若不能確定停軋時間，加熱爐無法降溫控制，造成板坯長時間處于高溫保溫狀態(tài)，則比較容易出現(xiàn)劃傷。

（3）急火猛燒時易產(chǎn)生板坯劃傷。

1.2 耐熱滑道及其安裝對板坯下表劃傷的影響

加熱爐爐底管采用汽化冷卻，爐底管上焊接耐熱滑塊，滑塊高70 mm、寬50 mm、長250 mm，材質(zhì)分別為：低溫段Cr25Ni20、高溫段Cr28Ni48W5/Co40。

（1）檢查發(fā)現(xiàn)，加熱爐二加熱段、均熱段滑塊上表面有結(jié)瘤現(xiàn)象，尤其是鋼板表面出現(xiàn)嚴(yán)重劃傷時，均可在滑塊表面找到相應(yīng)的結(jié)瘤物，說明滑塊上表面結(jié)瘤是造成板坯下表嚴(yán)重劃傷的主要原因，如圖1、圖 2 所示。

圖1 板坯劃傷造成成品鋼板表面缺陷圖

圖2 耐熱滑塊表面結(jié)瘤實物圖

（2）對加熱出爐板坯翻面檢查，發(fā)現(xiàn)若板坯下表只有因平整滑塊表面造成的劃痕，這類劃痕基本與滑塊寬度等寬，深度很淺，一般約1 mm，這類劃傷經(jīng)軋制后，在鋼板表面不會留下缺陷。

（3）除以上兩種劃傷外，還有一種劃傷是滑塊上表面兩邊欠水平造成，原因有三：一是局部滑塊在焊接安裝時，造成兩邊不平；二是安裝時，整根滑道水平未校正好；三是同爐道的兩側(cè)滑道高低不一致。從而造成板坯運(yùn)行時只接觸偏高滑塊一邊，引起劃傷。

（4）對比高溫段鉻鎳合金滑塊、鈷合金滑塊，發(fā)現(xiàn)兩者上表面均有結(jié)瘤現(xiàn)象，但Co40 滑塊表面結(jié)瘤相對少些，其主要原因是鉻鎳合金滑塊中的Ni 與Fe 具有相近的性質(zhì)，易與金屬鐵親和，高溫下氧化鐵皮黏附在滑塊上，形成結(jié)瘤[2]。長時間使用后，相對Co40 滑塊，高溫段局部Cr28Ni48W5 滑塊磨損和燒損比較嚴(yán)重，使得原本平滑的滑塊表面變得更易劃傷板坯。這是因為，在1 050～1 300 ℃高溫下，鈷合金比鉻鎳合金具有更高的蠕變強(qiáng)度和極限強(qiáng)度，高溫下燒損要小得多，但在溫度相對低的情況下，兩者指標(biāo)相差不大[3]，所以可以根據(jù)加熱爐加熱溫度要求以及各爐段溫度控制要求不同，選擇不同材質(zhì)的滑塊。

（5）耐熱滑塊寬度直接影響著板坯與滑塊接觸時滑塊受壓強(qiáng)大小。在同等滑塊間距情況下，滑塊寬度越窄，壓強(qiáng)越大，滑塊對板坯下表的劃傷越深。滑塊寬度越大，滑塊對板坯下表的劃傷越淺。但滑塊寬度過大，板坯加熱滑道黑印越嚴(yán)重，因滑塊與板坯接觸面大、溫度低，也易造成結(jié)瘤并不易脫落消除，反而帶來不利影響。平衡的關(guān)鍵，確保平滑滑塊表面對板坯下表的劃傷不會在成品鋼板表面留下缺陷。柳鋼中板廠加熱爐最大板坯規(guī)格為220 mm×1 810 mm×2 560 mm，滑塊寬50 mm，滑塊受壓強(qiáng)4.421 kg/cm2，平滑滑塊表面對板坯下表的劃傷經(jīng)軋制后，成品鋼板表面不會留下缺陷，滑塊寬度滿足要求。

1.3 爐底管包扎對板坯下表劃傷的影響

耐熱滑道使用澆注料進(jìn)行包扎，包扎后在滑塊兩側(cè)以及滑塊間形成“平臺”，加熱爐使用一段時間后，氧化鐵皮堆積在這個平臺上，板坯在運(yùn)行過程中，易把氧化鐵皮帶入滑塊與板坯之間，從而加劇滑塊表面結(jié)瘤，造成板坯嚴(yán)重劃傷。

1.4 爐頭斜坡滑道對板坯下表劃傷的影響

首先，待出爐板坯推至爐頭，其重心過了水平滑道接觸點(diǎn)后失去平衡，此時只有爐頭彎頭滑塊與板坯接觸，造成滑塊短時受壓強(qiáng)很大，極易造成板坯劃傷。其次，板坯下滑過程中，因板坯寬度等的不同，下滑時，最先碰撞到的點(diǎn)也易造成劃傷而帶來鋼板缺陷，斜坡滑道結(jié)構(gòu)如圖3 所示。根據(jù)統(tǒng)計，爐頭斜坡劃傷占劃傷總量的35%左右。

圖3 爐頭斜坡滑道結(jié)構(gòu)示意圖

2 改進(jìn)實踐及效果

2.1 加熱爐出鋼裝置改造

通過設(shè)備改造，徹底解決出鋼機(jī)出鋼爐頭劃傷問題[4-5]。

出鋼機(jī)采用高架行車結(jié)構(gòu)，兩側(cè)行車軌梁在爐長方向跨越出料輥道，出鋼整體行車跨置在爐子出料端兩側(cè)的鋼結(jié)構(gòu)軌梁上。

出鋼機(jī)布置有四只提升托桿，以爐子中心線左右對稱布置，并分成兩組，每組兩只提升托料桿完成托起及放下鋼坯的動作。

出料桿安裝在提升機(jī)構(gòu)上，提升機(jī)構(gòu)具有大行程以適應(yīng)爐內(nèi)過鋼面與出料輥道面的標(biāo)高高差（900 mm）。出鋼機(jī)的行車的進(jìn)退動作與提升機(jī)構(gòu)的升降動作配合實現(xiàn)升降、出鋼功能。

2.2 選擇合適的燃燒器及其合理布置

燃燒器型號及其布置是合理、優(yōu)化控制的基礎(chǔ)，主要需要結(jié)合加熱爐實際需求，如燃料種類相適應(yīng)；燃燒器燒嘴能力必須與實際使用相匹配，不能為了滿足急火猛燒需要，而選擇過大燒嘴；燃燒時火焰長度足夠又不能兩側(cè)撞擊等，避免加熱時出現(xiàn)局部高溫[6]。燃燒器及其布置還應(yīng)避免火焰高溫區(qū)對準(zhǔn)滑塊與板坯之間的區(qū)域。該措施可較大程度減輕滑塊表面的結(jié)瘤。

2.3 優(yōu)化耐熱滑道包扎

將耐熱滑塊兩側(cè)的包扎進(jìn)行改進(jìn)，增加滑塊兩側(cè)、滑塊間平臺的斜度，減少氧化鐵皮堆積。優(yōu)化后的耐熱滑道包扎如圖4 所示。

圖4 優(yōu)化后的耐熱滑道包扎示意圖

2.4 提高耐熱滑道安裝精度

（1）確保耐熱滑道前后水平安裝，即沿爐長方面，控制水平高差≤10 mm，且≤2 mm/m，以避免板坯運(yùn)行過程中爬坡、下坡，易把氧化鐵皮帶入滑塊與板坯之間。

（2）確保耐熱滑道沿爐寬方向保持水平，水平高差≤2 mm，以避免爐道兩側(cè)滑道不平，造成滑塊上表面未能整體接觸板坯，加大劃傷深度。

（3）確保滑塊上表面水平安裝。首先滑塊焊接時，確保上表面水平，其次，耐熱滑道安裝時，校正好每根滑道滑塊上表面水平。

2.5 更換滑塊材質(zhì)

將高溫段滑塊材質(zhì)由Cr28Ni48W5 改為Co40滑塊，低溫段的Cr25Ni20 滑塊未出現(xiàn)表面結(jié)瘤現(xiàn)象，滿足使用要求。

2.6 生產(chǎn)組織優(yōu)化

（1）為使板坯加熱在滿足在爐時間要求即可出爐，避免在爐時間無謂增加，應(yīng)避免在爐時間相差過大的板坯一起裝爐。

（2）控制均衡生產(chǎn)。生產(chǎn)線按既定的小時塊數(shù)要求組織生產(chǎn)，避免加熱爐被動急火猛燒、減少鋼溫滿足要求而又無法出爐軋制的現(xiàn)象。

2.7 工藝控制優(yōu)化

（1）適當(dāng)降低加熱溫度，縮短在爐時間。通過對不同鋼種板坯加熱質(zhì)量進(jìn)行分析，對加熱質(zhì)量富余的品規(guī)，在確保加熱質(zhì)量滿足要求的情況下，適當(dāng)降低加熱溫度，縮短在爐時間，在減少板坯下表劃傷的同時，又降低加熱煤氣耗量。

（2）合理控制燃?xì)馊紵刂茽t內(nèi)氣氛。通過監(jiān)測加熱爐爐尾煙氣含氧量，并反饋調(diào)節(jié)空燃比，實現(xiàn)燃?xì)夂侠砣紵⒔Y(jié)合爐況，煙氣含氧量控制在1%～4.5%。

（3）優(yōu)化故障停機(jī)爐溫控制。首先，建立溝通渠道，出現(xiàn)故障后，第一時間評估處理時間。其次，建立不同停機(jī)時長的降溫控溫標(biāo)準(zhǔn)，考慮盡量降溫的同時，需要滿足故障處理完成時，加熱板坯滿足要求，可以出爐軋制。

2.8 生產(chǎn)確認(rèn)制

根據(jù)經(jīng)驗，對于表面質(zhì)量要求高的，如不允許存在一點(diǎn)劃傷缺陷、不允許修磨的鋼板，做好生產(chǎn)前確認(rèn)。通過及時跟蹤鋼板質(zhì)量，若當(dāng)前成品鋼板表面存在缺陷，那么表面質(zhì)量要求高的鋼板就暫緩裝爐。

2.9 效果

經(jīng)過多年的實踐，系統(tǒng)的優(yōu)化控制取得很好的效果。首先，加熱爐板坯下表劃傷原因造成的鋼板降級改判量大幅降低，從1 000 多t/年降至不到100 t/年，提升柳鋼中板廠鋼板表面質(zhì)量；其次，避免了因劃傷嚴(yán)重被迫停爐的嚴(yán)重影響生產(chǎn)的事故。

3 結(jié)論

（1）通過出鋼裝置改造，徹底解決了爐頭斜坡劃傷質(zhì)量問題。

（2）爐內(nèi)滑道劃傷是推鋼式加熱爐固有缺點(diǎn)，但其劃傷的嚴(yán)重程度是可以控制的。經(jīng)過多年的實踐，認(rèn)為選擇合適的燃燒器并合理布置、更換滑塊材質(zhì)、合適的滑塊寬度、提高耐熱滑道的安裝精度、優(yōu)化工藝控制、 避免板坯在高溫段長時間待溫是降低板坯下表劃傷的關(guān)鍵。

（3）各廠加熱爐使用工況不同、生產(chǎn)控制不同，針對不同工況下的板坯下表劃傷，需要具體查找其主要原因，并通過系統(tǒng)的優(yōu)化、改造才能更好地減少劃傷。