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辐射管辊底式热处置炉钢板抛丸机处置钢板下外貌凹坑操纵措施

文章出处:青岛鼎铸重工机械有限公司 公布时间:2018-07-10 10:36

  摘要:针对辐射管辊底式热处置炉处置钢板下外貌凹坑缺陷加以分析, 对造成缺陷的炉底辊结瘤形成机理进行详细阐述, 提出相应的技术及治理改进措施, 使热处置钢板下外貌凹坑缺陷得到有效操纵。
 
  0、前言:
 
  随着钢铁工业的快速开展, 热处置工艺在提升板材附加值方面的作用显得更加突出。国内各大钢厂为此均完善了热处置生产线, 且多采纳辐射管加热的无氧化辊底式热处置炉。炉底辊在热处置炉中认真钢板输送, 长期在以工业煤气为燃料的850~980℃高温情况下运行, 钢板外貌发生大批氧化铁皮并黏附在炉底辊外貌, 正火钢板下外貌在碾压作用下形成许多凹坑和辊印, 影响到正火钢板的外貌质量, 导致大批钢板需要修磨或改判, 给企业造成严峻经济损失。因此, 钢板外貌质量操纵成为热处置的工艺难点之一。
 
  1、热处炉概况:
 
  唐钢中厚板公司的1#热处置炉为氮气保护辐射管加热辊底式炉, 由北京神雾公司设计、制作, 用于钢板的正火、正火+回火、回火处置, 钢板的尺寸规格是 (5~120) mm× (900~3 300) mm× (3 000~18 000) mm, 加热温度为350~950℃, 温差±5℃, 主要设施参数见表1。
表1 热处置炉主要设施参数
  表1 热处置炉主要设施参数
 
  1#热处置炉自2009年投产以来, 炉底辊外貌在生产中时常出现结瘤现象, 即炉底辊由于氧化和夹杂物黏附作用, 在外貌形成瘤状凸起物。钢板在加热进程中通过结瘤炉底辊时, 由于自重作用造成下外貌出现凹坑或最大深度达1 mm左右的辊印, 需要大面积修磨, 甚至报废, 这种现象在生产厚规格钢板时尤为严峻。因此, 当炉底辊结瘤严峻到肯定程度时, 必须安排停炉进行辊面清理。每次停炉检修时间一般在7天左右, 需要投入大批人力和物力, 并且对热处置地区生产计划造成很大影响。炉底辊结瘤操纵始终是热处置炉研究的一项重要课题。
 
  2 炉底辊结瘤的危害
 
  通过对炉底辊外貌结瘤物及如图1所示的剥落结瘤物进行化验, 分析出结瘤物的化学成分, 详见表2。炉底辊外貌存在聚集状氧化铁皮, 最厚的结瘤物由几十层氧化铁皮黏结而成, 厚度可达5 mm左右。进一步对结瘤物进行电子探针实验分析, 验证其成分主要为Fe O, 在结瘤物成分中占94.83%;金相检验分析发现结瘤物表层主要相为粒状磁铁矿和赤铁矿混合物, 详见图2。因此, 按照铁-氧系平均图、钢板外貌氧化膜结构和在高温条件下膜层之间电粒子扩散迁移成长机理, 推断炉底辊外貌结瘤由局部小片氧化铁皮黏附并随着装炉量增大而带入炉内的氧化铁皮积存叠加发生, 在近乎热熔的柔嫩状态下发生高温氧化而逐步长大。在淬火或正火的高温状态下, 一方面黏结层状氧化铁皮经炉底辊反复碾压变得更加致密突起, 另一方面钢板外貌软化, 大厚度钢板在自身重量作用下被压出辊印和凹坑, 如图3所示。
图1 结瘤实物照片  表2 结瘤物成分比例
  图1 结瘤实物照片  表2 结瘤物成分比例
图2 结瘤物显微结构  图3 钢板下外貌凹坑
  图2 结瘤物显微结构  图3 钢板下外貌凹坑
 
  从以上结瘤物分析结果能够看出, 被带入炉内的氧化铁皮以及炉内存在的氧化气氛是炉底辊外貌发生结瘤的主要条件。
 
  3 炉底辊外貌结瘤的主要原因
 
  3.1 氧化铁皮遗留
 
  钢板在下外貌氧化铁皮通过抛丸机抛丸没有消除洁净的情况下进行正火处置, 脱落的氧化铁皮受钢板自重碾压后集聚在炉底辊外貌, 通过反复叠加, 在炉底辊外貌形成结瘤。
 
  3.2 炉内生成二次氧化铁皮
 
  在热处置炉内氮气保护不充分、炉内残氧含量 的条件下, 钢板在炉内开头生成二次氧化铁皮, 且随着炉内残氧含量的增多, 炉内二次氧化铁皮的生长速度和厚度不断增加;当残氧含量>6 000×10-6时, 氮气的保护作用基本失效, 特别厚规格正火板在炉时间长, 上下外貌长时间氧化生成较厚的氧化层, 同时钢板自重较大, 很容易使下外貌二次氧化铁皮黏结在炉底辊外貌形成结瘤。
 
  3.3 高温黏结结瘤
 
  正火处置钢板时, 温度会发生偏离而超越目的加热温度。钢板强度在高温下显著降低, 特别是一般正火钢板本身强度较低, 在炉内发生高温软化后, 下外貌在自重的作用下与炉底辊黏合, 在移动进程中, 黏合处钢板下外貌被撕裂, 撕扯下的钢板组织遗留在炉底辊外貌形成结瘤, 见图4。
图4 未结瘤和结瘤炉底辊外貌
  图4 未结瘤和结瘤炉底辊外貌
 
 
  3.4 炉底辊表层损坏
 
  板型不好、存在叩头的钢板以及入炉前下外貌修磨后高低不平的钢板在前行进程中均会对炉底辊表层造成破坏, 使得炉底辊更容易黏附氧化铁皮等异物。
 
  4 预防及操纵措施
 
  4.1 改善抛丸效果
 
  通过调整抛丸机下外貌抛丸器的抛射角度, 有效增加抛向钢板外貌的丸粒数量;将抛丸钢板运行速度设定为2 m/min, 钢板外貌单位面积在单位时间内接收丸粒的打击密度增加;淘汰原设计切丸, 选用粒度Φ1.6、硬度为HRC50的水淬钢丸;增加抛丸后在线刷辊或人工清扫, 弥补机械清扫和压缩气氛吹扫存在的不敷。通过以上方法, 抛丸质量有所好转, 等级抵达Sa2.0。
 
  4.2 在线监控炉内气氛
 
  增设炉内微量氧在线分析仪, 随时监测炉膛内氧气含量。当发现炉内氧气含量突破临界值时, 立刻关停设施, 进行对角检讨并更换破损辐射管。通过在炉膛内设置2~4个监测点, 缩小检讨范围, 提高了阻碍排查速度。当出现氧含量较高而辐射管燃烧情况正常时, 可增加入炉氮气流量, 清洗冲刷炉内气氛, 降低氧含量。另外, 还需要定期检讨辐射管燃烧质量, 及时调整空燃比, 保证辐射管内燃烧均匀, 幸免辐射管烧裂、烧穿, 延长辐射管使用寿命。
 
  4.3 钢板下面铺设板条与炉底辊隔离
 
  入炉前在钢板和炉底辊之间纵向摆放20 mm (厚) ×200 mm (宽) ×8 000~14 000 mm (长) 板条。如图5所示, 板条之间平行均匀码放, 板条数量依据钢板宽度而定, 保证钢板不与辊道接触, 待出炉冷却后使用天车将钢板吊离。前期通过多次实验, 钢板出炉后下外貌凹坑情况得到有效操纵, 板条可反复使用。当前该措施已普遍应用于生产实践, 极大地提高了板材的外貌质量, 降低了劳动强度和物流压力。
 
  4.4 实施自然降温、通炉
 
  在停炉检讨进程中, 发现大局部渣瘤已从辊面脱落, 少量黏附在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、物理性能和线膨胀系数差别所致, 疏松的结瘤物受到轻微地撞击就会脱落。当炉温自然降至500~550℃和350~400℃以后, 使用专门加工、下外貌刻有“S”槽且较厚的专用冷钢板分两次快速循环进炉实施通炉, 对结瘤物进行撞击清理。
 
  4.5 实现正火、回火工艺交替生产
 
  自然降温后通炉的方法能够有效防止辊面结瘤物的形成, 但由于热处置炉的保温性非常好, 自然降温速度缓慢, 实施通炉后再升温生产, 使热处置炉生产效率受到影响。而回火处置时炉温偏低, 低温回火钢板外貌强度较高, 能够抵达冷钢板通炉效果, 提高热处置炉的生产效率, 相对降低辊面结瘤物对钢板下外貌质量的影响, 这一点在实际生产中得到印证。因此, 在人工消除辊面结瘤物后, 先安排正火处置, 在同一工艺温度下先装入较厚钢板, 后装入较薄钢板, 当装炉量抵达肯定数量后, 降温进行回火处置, 生产2~3个班次后, 再升温进行正火处置。以上模式能够反复, 直到辊面结瘤情况恶化再安排停炉处置。
图5 热处置钢板下面板条铺设形式
  图5 热处置钢板下面板条铺设形式
 
  4.6 钢板入炉前板型操纵
 
  为了保证炉底辊外貌不被存在板型缺陷的钢板破坏, 必须在钢板入炉前对板型进行检讨和操纵。热处置钢板入炉板型标准一般要求头部属叩量≤15 mm, 超越该标准的钢板必须在入炉前通过压平机矫正。除头尾板型需要操纵外, 钢板抛丸后下外貌质量缺陷发生的不平度也必须加以管控, 否则入炉后也容易造成炉底辊外貌损坏。因此, 有必要制定入炉钢板下外貌质量标准, 包括修磨面积、修磨角度、修磨方向等具体要求, 确保钢板下外貌的修磨质量和不平度合格。修磨量大的钢板必须通过皮带修磨机打磨。

  钢板抛丸机属于通过式抛丸清理吸取国内外同类产品优点而设计制作的。除锈工部主机(抛丸清理)采纳了悬臂离心式高效抛丸器。满幕帘式丸砂离别器;清扫工部采纳特制高强度尼龙滚刷和高压风机二级清扫装置;预热和烘干工部采纳多种加热方式;喷漆工部采纳高压气喷涂方式。
 
  结构
 
  本机主要功能部件是清理室,室内输送辊道与进出料输送辊道、抛丸器、弹丸循环系统(含提升机、离别器、纵横螺旋输送器及弹丸回收机构和供丸管道)吹扫机构、除尘、电气操纵等部件组成
 
  工作原理
 
  本机为辊道式陆续送料的高功能抛丸清理设施,在清理进程中由电气操纵的可调速输送辊道将钢结构件或钢材送进清理机室体内抛射区时,其周身各面受到来自差别坐标方位的强力密集弹丸打击与磨擦,使之其上的氧化皮、锈层及其污物快速脱落,钢材外貌就获得肯定粗糙度的光洁外貌,在清理室外两边进出口辊道装卸工件。落入钢材上面的弹丸与锈尘经吹扫装置吹扫,撒落下来的丸尘混合物由回收螺旋输送到室体漏斗、纵横向螺旋输送机汇合于提升机下部,再提升到机器上部的离别器里,离别后的纯净弹丸落入离别器料斗中内,供抛丸循环使用。抛丸清理中发生尘埃,由抽风管送向除尘系统,净化处置后的净气排放到大气中,颗粒状尘埃被捕获收集。
 
  5 结语
 
  炉底辊外貌氧化铁皮的积累、黏结以及钢板高温软化是导致钢板下外貌发生撕裂性缺陷的主要原因。主要从防止氧化铁皮带入和二次氧化着手, 在钢板组织性能同意的情况下降低钢板的热处置温度;在操纵炉底辊结瘤造成下外貌凹坑缺陷方面, 通过在钢板下面铺设板条的方法幸免钢板与炉底辊接触, 预防和减少由于两者接触而发生的下外貌凹坑缺陷;同时在差别的温度状态下使用钢板通炉, 使用撞击和摩擦作用消除炉底辊外貌结瘤。这些措施有效地操纵了热处置钢板下外貌缺陷, 降低了生产成本, 在同行业起到了示范效应。

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