降低碳套輥結(jié)瘤實(shí)踐

1、控制連退爐碳套輥結(jié)瘤的工藝實(shí)踐趙有明 游光明 劉天緯 李娜（中冶南方（新余）冷軋新材料技術(shù)有限公司，江西 新余338025）摘要：對(duì)中低牌號(hào)冷軋無(wú)取向電工鋼連續(xù)退火爐用碳套輥結(jié)瘤產(chǎn)生機(jī)理及原因的研究分析，制定、采取相應(yīng)的措施，提高了碳套輥使用周期、產(chǎn)品質(zhì)量及作業(yè)率，降低了生產(chǎn)成本，取得了較好的效果。關(guān)鍵詞：連續(xù)退火爐；碳套輥；結(jié)瘤；產(chǎn)生機(jī)理及原因Process practices of control carbon rolls pickup in continuous Annealing furnace Zhao Youming You Guangming Liu Tianwei Li Na(

2、WISDRI (Xinyu) Cold Processing Engineering CO.,LTD.,Xinyu Jiangxi 338025,China)Abstract: It is research and analysis the mechanism and the cause for continuous annealing furnace carbon rolls pickup of middle-low grade cold-rolled non-oriented electrical steel, develop and adopt corresponding measure

3、s, life cycle of the carbon rolls, product quality and operating rates to take appropriate measures to improve, production costs have been reduced, and good results have been achieved.Keywords: continuous annealing furnace;carbon roll;pickup;mechanism and cause1. 引言冷軋電工鋼連續(xù)脫碳退火爐是冷軋電工鋼生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備之一 ，其作用是使鋼

4、帶在高溫下進(jìn)行脫碳、退火 ，爐內(nèi)溫度最高可達(dá)1000以上，充滿混合保護(hù)氣體 ，鋼帶在爐內(nèi)運(yùn)行速度一般100m/min。碳套輥是連續(xù)退火爐的關(guān)鍵部件，主要起著支承帶鋼運(yùn)行的作用，不僅用量大，而且它的表面狀態(tài)直接影響鋼板的表面質(zhì)量。 中冶南方（新余）冷軋新材料技術(shù)有限公司主要從事冷軋電工鋼的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)，現(xiàn)有兩條年產(chǎn)20萬(wàn)噸中低牌號(hào)冷軋無(wú)取向電工鋼連續(xù)脫碳、涂層退火線。整條連續(xù)脫碳、涂層退火線共有爐底輥115根，其中RTF、SF爐爐底輥使用的是180mm高溫碳套輥，共計(jì)81根，RJC區(qū)域使用的是150mm常溫碳套輥，共計(jì)34根。連續(xù)退火生產(chǎn)線投產(chǎn)初期，由于各種原因造成高溫碳套輥短時(shí)間內(nèi)（1-2個(gè)月）

5、結(jié)瘤，達(dá)不到碳套所具有的使用周期。碳套輥結(jié)瘤后使得產(chǎn)品表面產(chǎn)生凹坑，需要對(duì)結(jié)瘤碳套輥修磨、更換，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、成本，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。如何保證碳套輥表面質(zhì)量，延長(zhǎng)碳套輥的壽命，減少檢修時(shí)間，對(duì)冷軋電工鋼生產(chǎn)的正常運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定是非常重要的。因此，我們從碳套結(jié)瘤形成機(jī)理及影響因素等方面進(jìn)行分析，制定、采取相應(yīng)的控制措施，從而有效的減少了結(jié)瘤，延長(zhǎng)了碳套使用周期。2. 碳套輥結(jié)瘤形成機(jī)理2.1碳套輥表面形貌通過(guò)電鏡掃描發(fā)現(xiàn)碳套輥表面存在一定量的間隙和凹坑。圖1a可以看出碳套表面，表面間隙、凹坑均勻，表面光滑。圖1b可以看出碳套輥表面存在些較大、較深且不規(guī)則的孔洞，這些孔洞進(jìn)入一

6、些氧化鐵、氧化鎂等異物后，經(jīng)燒結(jié)、還原容易長(zhǎng)大，形成結(jié)瘤，使得帶鋼表面容易產(chǎn)生劃傷1。圖1 碳套表面電鏡圖a×300 b×18002.2 結(jié)瘤形成機(jī)理碳套輥的石墨化度為60以上，本身是一種多孔材料，雖經(jīng)滲鉻、修磨處理，表面比較光滑，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后經(jīng)氧化、磨損，不可避免地要出現(xiàn)孔隙。鋼板表面殘存的鐵粉與碳套輥的摩擦碰撞過(guò)程中，在孔隙中堆積，還原、燒結(jié)長(zhǎng)大成結(jié)瘤。結(jié)瘤長(zhǎng)大到一定的尺寸，有的和帶鋼不斷的摩擦和碰撞而脫落下來(lái)，在碳套輥上留下一個(gè)更大一些的凹坑（圖2a），為產(chǎn)生新的結(jié)瘤提供場(chǎng)所；有的在與鋼帶摩擦碰撞過(guò)程中，使凹坑加深，愈結(jié)愈大（圖2b），結(jié)瘤在與鋼板摩擦過(guò)程中

7、不停地旋轉(zhuǎn)，隨著新鐵粉的堆積和燒結(jié)，就長(zhǎng)成了圓柱狀的渦狀瘤（圖3a、b）2。圖2碳套凹坑、結(jié)瘤a 碳套輥凹坑 b 碳套輥輥面凹坑、結(jié)瘤凹坑結(jié)瘤圖3結(jié)瘤金相、電鏡圖a 結(jié)瘤切面金相圖×50倍 b 結(jié)瘤電鏡照片×100倍2.3結(jié)瘤物成分結(jié)瘤通過(guò)能譜分析（圖4），結(jié)瘤主要含有為Fe、O、Si、C及少量Al、P、Ca、Mn、Mg等元素，含量最多的主要為Fe。圖4 結(jié)瘤能譜分析a b3 . 產(chǎn)生原因分析3.1帶鋼表面質(zhì)量原料板表面質(zhì)量狀況：存在因熱軋卷取溫度高、冷軋酸洗不干凈，殘存氧化鐵粉較多；冷軋乳化液吹掃不干凈，表面殘油高；冷硬卷放置時(shí)間長(zhǎng)、生銹，鋼板表面軋制油干硬。清洗段狀況：

8、堿洗系統(tǒng)因堿液濃度、活性、溫度不夠高；刷輥壓下力或掉毛嚴(yán)重；堿洗槽和刷洗槽噴嘴堵塞等原因未及時(shí)處理。以上因素均會(huì)造成清洗困難，鋼板清洗效果差。使鋼帶上殘留油污、鐵粉（圖5a），與油污混在一起的鐵粉被帶入爐內(nèi)粘在碳套輥上，易產(chǎn)生結(jié)瘤3。退火爐運(yùn)行狀況：退火爐溫度在400以上且沒(méi)有通H2時(shí)，雖然爐內(nèi)通有N2保護(hù)，但帶鋼表面還是會(huì)產(chǎn)生氧化，或即使在通入H2情況下使用表面有明顯氧化的過(guò)度卷，都會(huì)使得表面的氧化鐵皮粘附在碳套輥上產(chǎn)生結(jié)瘤。NOF為無(wú)氧化氣氛，但由于是明火加熱，由于降速、停車爐溫急速升高，電工鋼Si、Al等成分含量較高，容易氧化，實(shí)踐表明工藝速度降低50-60m/min時(shí)，NOF區(qū)域帶鋼就

9、產(chǎn)生較嚴(yán)重的氧化現(xiàn)象（圖5b），同樣容易引起結(jié)瘤。圖5 帶鋼表面不潔a 帶鋼表面鐵粉、油脂未清洗不干凈 b 帶鋼爐內(nèi)氧化3.2爐內(nèi)氣氛、溫度我們公司連續(xù)退火爐所使用的碳套輥為“P處理”輥，適合于弱氧化性濕氣氛條件下使用。在這種氣氛條件下，碳套表面因氧化、還原而產(chǎn)生的孔隙較少，結(jié)瘤現(xiàn)象就不容易發(fā)生。強(qiáng)還原性氣氛的情況下，經(jīng)過(guò)滲鉻處理的碳套孔隙中所充填的氧化鉻被還原而失效，使碳套表面原有的孔隙被暴露出來(lái)，這樣就加速了碳套表面的結(jié)瘤現(xiàn)象。還原性氣氛使得氧化鐵粉還原成Fe，而Fe是結(jié)瘤的主要成分，為結(jié)瘤的產(chǎn)生提供了基礎(chǔ)。生產(chǎn)初期，考慮提高帶鋼表面質(zhì)量，SF爐11區(qū)以后采用干氮、氫混合氣，11-12區(qū)也

10、相應(yīng)成為結(jié)瘤頻發(fā)區(qū)。由于N2含氧量超標(biāo)、壓力低、爐壓控制故障或者操作不當(dāng)?shù)仍蚴範(fàn)t內(nèi)氧含量過(guò)高，導(dǎo)致碳套結(jié)瘤加重甚至嚴(yán)重?zé)龘p碳套輥，不利于碳套輥的正常使用?！癙處理”碳套輥適用爐溫為950以下（一般為930以下），爐溫過(guò)高會(huì)加快碳套輥的氧化，還會(huì)加速鐵粉的燒結(jié)，使結(jié)瘤更易發(fā)生并更為嚴(yán)重。一般均熱爐爐溫控制在880以下就不容易出現(xiàn)結(jié)瘤現(xiàn)象。 3.3安裝質(zhì)量組裝、安裝碳套輥質(zhì)量差也容易造成結(jié)瘤。碳套輥組裝時(shí)，碳套與輥芯間隙較大（高溫后間隙無(wú)法消除）、兩端固定不良等，碳套輥與帶鋼、輥芯形成速度差，形成相對(duì)摩擦（嚴(yán)重可至碳套產(chǎn)生裂紋、碎裂,圖6a），鐵粉易于在爐輥上富集，碳套表面結(jié)瘤加重。安裝時(shí)，沒(méi)有

11、對(duì)碳套采取較好的保護(hù)措施，表面形成劃傷、凹坑等缺陷（圖6b），破壞了碳套表面光滑部分而暴露出內(nèi)部多孔組織，為鐵粉的堆積提供了空間。圖6 碳套質(zhì)量安裝缺陷a 安裝時(shí)劃傷 b 間隙大、固定不良造成碎裂4. 控制碳套輥結(jié)瘤的措施4.1提高帶鋼表面清潔度1) 加強(qiáng)原料入庫(kù)檢驗(yàn)：每天抽檢冷硬卷表面殘油、殘鐵含量，要求冷軋嚴(yán)格按照內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)（雙面殘油、殘鐵350 mg/m2）控制，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)了及時(shí)通知前工序檢查、處理。2) 不斷摸索、優(yōu)化清洗工藝：根據(jù)不同的牌號(hào)、工藝速度及板面情況及時(shí)調(diào)整刷輥壓力、電解電壓電壓、電流、脫脂劑溫度等工藝參數(shù)，在保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行前提下提高了清洗效果。3) 降低脫脂劑中鐵粉含量：定

12、期清理磁過(guò)濾器刮板，提高過(guò)濾效果；脫脂劑循環(huán)罐定期排放，將沉淀的鐵粉排出；月修時(shí)清空脫脂劑循環(huán)罐，徹底清除罐內(nèi)鐵粉等有害物質(zhì)。4) 定期對(duì)刷輥、噴嘴、電極板檢查，及時(shí)更換損壞的刷輥、電極板，疏通堵塞的噴嘴。5) 提高員工操作技能及設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，降速、停車時(shí)及時(shí)調(diào)整各段爐溫、爐壓，減少由于降速、停車引起的氧化、過(guò)燒。4.2控制好爐內(nèi)氣氛1) 提高入口、出口密封室密封性，入、出口爐壓分別控制在10-20Pa、45-70Pa，確保爐壓差，保證爐內(nèi)氣氛穩(wěn)定。2) 加強(qiáng)對(duì)N2的檢測(cè)，含氧量超過(guò)100ppm時(shí)及時(shí)通知供應(yīng)單位，含氧量超過(guò)500ppm降溫、保爐并采取其他處理措施。3) 優(yōu)化SF爐干濕氣體及

13、N2、H2比例、加濕溫度等參數(shù)，保證SF爐為弱氧化濕氣氛。4) 點(diǎn)火升溫過(guò)程中，爐內(nèi)采用N2保護(hù)，氧含量低于100ppm；降溫過(guò)程中，爐溫在降到350以前不停氮，并且要維持爐內(nèi)正壓。4.3制定合適的工藝溫度根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的電磁性能，控制好各段的爐溫，SF爐最高爐溫控制900以下。4.4優(yōu)化生產(chǎn)安排1) 優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃的銜接，冷硬卷生產(chǎn)后入庫(kù)后，及時(shí)組織生產(chǎn)，無(wú)特殊情況7天內(nèi)必須上線生產(chǎn)，有利于帶鋼的清洗。2) 合理制定生產(chǎn)計(jì)劃，控制連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)50ZW600牌號(hào)以上的時(shí)間，一般控制在兩天內(nèi)。3) 點(diǎn)火、烘爐時(shí)減少跑帶，采用熱穿帶（爐溫在600左右），避免帶鋼氧化；正常生產(chǎn)時(shí)需要安排過(guò)度卷時(shí)，確保

14、帶鋼表面明顯無(wú)氧化鐵缺陷；停爐檢修，及時(shí)抽帶，采用熱抽帶（爐溫在650左右）。4.5 提高碳套輥上線、安裝質(zhì)量1) 碳套組裝前，嚴(yán)格檢查碳套、輥芯尺寸公差、表面質(zhì)量，減少、杜絕不合格碳套上線。2) 碳套組裝、安裝時(shí)，采取保護(hù)措施，避免碳套劃傷、磕碰。5. 取得效果改善措施實(shí)施成功后，碳套輥結(jié)瘤得到明顯控制，提高了碳套使用周期，由早期的平均85天，提高到130天左右。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表1 碳套更換周期指標(biāo)機(jī)組使用時(shí)間（天），期間包括、停產(chǎn)檢修時(shí)間使用周期(天)實(shí)施前CA12010.10.18-2011.1.29822011.2.21-2011.7.1287CA22011.1.18-2011.5.1584實(shí)施后CA12011.7.18-2011.12.13124128CA22011.6.171301326. 總結(jié)1） 碳套結(jié)瘤的形成機(jī)理：帶鋼表面鐵粉、油脂帶入爐內(nèi)嵌入碳套表面凹坑中經(jīng)堆積、還原、燒結(jié)而形成。2） 碳套結(jié)瘤的主要因素有：帶鋼