中厚板辊底式热处理炉辊面结瘤分析与对策

2005年8月出版札翻57中厚板辊底式热处理炉辊面结瘤分析与对策李东晖武汉钢铁股份有限公司，湖北武汉430083摘要分析了中厚板辊底式热处理炉辊面结瘤产生的原因，是由钢板表面的氧化铁皮经累积、叠加、碾压后粘附在辊面上而造成的。通过采取改进抛丸质量和装炉制度、实施分段拖炉操作以及控制炉内气氛等措施后，基本上解决了辊面结瘤问题。关键词辊底式热处理炉辊面结瘤氧化铁皮辊印中图分类号TG307文献标识码B文章编号10039996200504005703CAUSESANALYSISOFFURNACESOWOFROLLERHEARTHFURNACEFORHEAVYPLATEANDITSCOUNTERMEASURESWUHANIRONFURNACESOWOXIDESCALEROLLMARKS1前言武汉钢铁集团公司轧板厂2是一座氮气保护辐射管加热辊底式炉热处理炉一50MMX1600一2500MMX2400一16000MM钢板的淬火、回火和正火处理，加热温度为500一，用于109801C,温差在士37内，主要设备参数见表TO表12热处理炉主要设备参数炉体尺寸/MM炉底辊辐射管总长68440有效长度坚2800内高数量/根长度/MM外径/NUN内径/MM辊距/MM材质型式数量/根64960240011803200278580CR25NI20SI2直套管式172生产中时常发生炉底辊辊面结瘤，导致厚钢板下表面产生辊印最大深度达1MM而需大面积修磨，甚至报废，尤其在生产某些需调质处理的钢板时更为严重。Z结瘤成因分析通过对炉底辊表面及剥离下来的大量结瘤物观察发现，炉底辊表面有呈堆积状的氧化铁皮，而剥离下来的部分呈层状堆积，最厚的结瘤物由约100多层氧化铁皮粘结而成，厚度达5MMO对结瘤物作电子探针分析，发现其主要成分为FEO，占9483。而岩相检验分析也发现，表层主要相为粒状混合的磁铁矿和赤铁矿。因此按照铁一氧系平衡图和钢板表面氧化膜层的结构及高温条件下膜层之间电粒子扩散迁移成长机理13可以推断，炉底辊表面结瘤的成因首先是辊面局部粘附小片氧化铁皮，然后随着装炉量增加，带人炉内的氧化铁皮增加，使辊面氧化铁皮积累叠加，并在近乎热熔的柔软状态下发生高温氧化，使辊面结瘤逐步增大。在淬火或正火的高温状态下，辊面粘结的层状氧化铁皮在钢板收稿日期20050527作者简介李东晖1964，男汉族，陕西礼泉人，高级工程师。2005年8月出版的碾压下，一层一层增加，而且越来越密实。此时，较厚的钢板在高温下被其自身重量压出辊印。大量试验表明，容易出现辊印的条件是钢板厚在25MM以上，钢板温度在930以上。由此可见，氧化铁皮是辊面结瘤的主因，而其来源，一是外来氧化铁皮被带人炉内，二是炉内产生的氧化铁皮。21外来的氧化铁皮由于2热处理炉配套的抛丸机组设计不合理，钢板下表面的氧化铁皮不能完全抛净，也不易被发现。另外，抛丸机原设计的机械清扫和风扫也不尽人意，使抛丸后的浮氧化铁皮经磁吸上料不能完全去除，从而随着钢板带人热处理炉内。22炉内的氧化气氛2热处理炉的加热是通过煤气和助燃空气混合，在辐射管内燃烧以辐射方式进行加热的。整座炉子密封性能良好，因此炉内氧气的来源只可能是炉门开启时进人的空气或助燃空气中的氧气。由于炉膛内气氛设计为正压，而且炉门开启时会有氮气自动吹扫，因此空气从炉门进人的可能性极小辐射管长期在高温下燃烧，其陶瓷内管有可能因质量或使用寿命等原因破碎、断裂，使金属外管受热不均匀产生裂缝甚至断裂，或者由于金属外管制造的缺陷等原因而直接烧穿，使助燃空气从裂缝或穿孔部位进人炉膛内部而造成氧化气氛。停炉检查也验证了这一判断。3控制与减少辊面结瘤的措施31自然降温分段拖炉在自然降温以进行停炉检查的过程中，发现大部分结瘤物已从辊面脱落，少量粘附于辊面的结瘤物也已变得疏松。这是由于炉底辊与结瘤物的材质完全不同，二者的物理性能和线膨胀系数不同所致。因此，当辊面结瘤物较厚导致钢板辊印严重时，可将炉温自然降至350400C，再用厚钢板由卷扬机固定在炉内不同区域快速往复拖炉，使辊面与厚钢板产生相对滑动而去除辊面结瘤物。但是，由于炉底辊传动电机功率较小，无法选用较厚钢板拖炉，因此拖炉去结瘤物的效果并不很好，事实上，最好的拖炉板应是下底面刻有“人”字槽的专用拖炉板，这有待于专门加工定做，并通过实践进一步检验其应用效果。另外，由于2热处理炉保温性能非常好，炉膛从800左右自然降温的速度约为10C/H,而在400左右仅为5C/H。因此为提高降温速度，减少降温时间，采取了冷钢板连续快速循环进炉的主动降温措施，可提高降温速度1倍以上，大大缩短了降温时间，有效地提高了炉子的作业率。32优化装炉操作以往的生产表明，淬火加热温度930以上、厚度25MM以上的钢板在辊面结瘤恶化的状况下装炉易压出辊印，而热处理温度较低、厚度较薄的钢板发生辊印缺陷的倾向较小。因此，每当拖炉消除辊面结瘤后，升温淬火优先安排工艺温度高、规格较厚的品种板装炉。当辊面结瘤状况逐渐恶化后，仍可安排工艺温度较低、规格较薄的品种钢板，由于低温钢板表面强度较高，薄规格钢板自重引起的压力也相应较小，使辊面结瘤对钢板的下表面质量影响相对较小，即先进行950的淬火，再进行工艺温度要求为900一950钢的淬火，然后降温至860进行正火。同一工艺温度先装较厚钢板，再装薄钢板。当装炉量达2000T时，降温至670进行回火处理，再降至500进行此回火温度要求的钢板的回火，最后降温至350400拖炉。这种合理的装炉顺序有效地避免或缓解了钢板下表面辊印的产生，每批次淬火装炉量能维持在2000T以上。33在线监控炉内气氛增设炉内气氛在线监测装置MW一1，改变了过去由人工定期检测的状况。当发现炉内氧气含量突破临界值时，立即关停，进行对比检查并更换破损辐射管。同时，由于该设备将炉膛分为5个受控区域，因而缩小了检查范围，提高了排除故障的速度。当发现氧含量较高但辐射管燃烧正常时，可增加人炉氮气流量，清洗冲刷炉内气氛，降低氧含量。另外，还需定期检查辐射管燃烧质量，及时调整空煤比，保障辐射管内燃烧均匀，避免烧裂、烧穿辐射管，延长辐射管寿命。该监测设备运行2年以来效果较好，但如何更为迅速准确地检查判断破损辐射管，或有效地实施辐射管负压状态下工作51，避免燃气空气进人炉膛等，还需进一步试验。34改善抛丸效果现有钢板抛丸机最高运行速度为4M/MIN,但以此速度运行时，钢板不能完全抛净。当运行2005年8月出版59速度降为2M/MIN时，钢板表面单位面积上在单位时间内接受丸粒的打击密度就能增加3，抛丸质量有所好转，等级可达到SA20，但由于抛丸机设计上的缺陷，辊刷和风扫丸粒无法满足低速要求，造成大量丸粒随钢板带出，只能靠人工清扫来弥补。另外，丸粒的大小与硬度对清理效果也有很大影响。丸粒颗粒过小则打击力小、清理效率低颗粒过大，不仅造成钢板表面粗糙，而且降低了单位时间内打到钢板表面的丸粒密度，清理效果也不理想。硬度过大则抛丸过程中丸粒易破碎而硬度过小则丸粒易变形，因此，丸粒硬度的选择应以比抛丸钢板硬度略高为宜。为此，淘汰了抛丸机原设计使用的钢丝绳切丸直径010一D14MM，没有硬度要求，选用粒度直径02OMM、硬度为HRC4050的水淬圆形钢丸，实用效果很好。4结语采取上述措施后，有效地减少了钢板辊印的产生，2004年与2001年比较，辊印废改量由871T/A降至76T/A，废品及改轧率降低了4124日历作业率由5950上升至8540，提高了2590调质板产量由20398T/A增加到50702T/A，增加了14856装炉量由55190T/A增加到97145T/A，增加了7602同时减少了辊印修磨量，降低了工人的劳动强度。但是，要彻底解决2热处理炉的结瘤问题，还有待于新型炉底辊和辐射管的研制，以及对抛丸机的改造。参考文献1樊东黎热处理技术数据手册第一版ML北京机械工业出版社，2003仁2刘传博，陈至刚金属腐蚀与防护M武汉武汉工学院教材出版发行科，19843中国机械工程学会热处理学会热处理手册第三版M北京机械工业出版社，20014技术中心、轧板厂联合调查小组轧板厂2热处理炉辐射管、炉底辊破损情况调查报告【R武汉武汉钢铁集团公司技术中心，20045王爱俊现代化宽厚板厂热处理设备概述【7L宝钢技术，1999,5，14一18大型原油储罐用WH610D2钢板的性能李书瑞，董汉雄，黄静，郭爱民，陈晓武汉钢铁集团公司技术中心，湖北武汉430083摘要介绍了为制造大型原油储罐而专门开发的WH610D2钢板优良的力学性能、焊接性能和抗硫化氢应力腐蚀性能，该钢种特别适合于大线能量焊接。关钮词中厚板强度韧性应力腐蚀中图分类号TG33552文献标识码开发A文章编号1003一9996200504一0059一03HIGHPERFORMANCEOFWH610D2PLATEFORLA