張曉東

（山東鋼鐵集團(tuán)有限公司萊蕪分公司板帶廠，山東萊蕪271104）

0 引言

退火卷表面質(zhì)量影響著退火卷的銷售價(jià)格，同時(shí)決定了退火卷彩涂、電鍍的效果。萊鋼罩式退火爐自2009年7月份投產(chǎn)以來，由于受經(jīng)驗(yàn)及原料影響，多次發(fā)生退火卷表面炭黑、生銹、劃傷等表面質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重制約了退火卷表面質(zhì)量，影響了退火卷成材率，因此，如何提高退火卷的表面質(zhì)量成為退火產(chǎn)品生產(chǎn)的一大課題。

1 退火卷一般表面缺陷

自萊鋼罩式退火爐投產(chǎn)以來，多次出現(xiàn)退火卷表面質(zhì)量問題，因此，我們對不同表面缺陷退火卷個(gè)數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。退火卷主要有炭黑、生銹、劃傷及氧化色這四大表面缺陷，因此，要減少退火卷缺陷數(shù)量，提高退火產(chǎn)品表面質(zhì)量，要從這四種缺陷入手。

2 退火卷表面缺陷原因及解決方案

2.1 炭黑原因及解決方案

退火卷生產(chǎn)過程中，是以氫氣作為保護(hù)氣體的，用全氫退火有兩個(gè)主要作用，一是氫氣與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，3H2+Fe2O3=3H2O+2Fe，可以去除鋼卷表面的氧化鐵皮；二是氫氣可以與軋制油中的C發(fā)生反應(yīng)，C+2H2=CH4，除去鋼卷表面軋制油。但個(gè)別退火卷出爐后，表面有一層黑色粉末，用手可以抹去，對黑色粉末進(jìn)行分析化驗(yàn)，得知其主要成分為炭和氧化鐵。退火結(jié)束后，鋼卷表面仍有炭及氧化鐵殘存主要有以下幾個(gè)原因。

2.1.1 表面炭黑原因

2.1.1.1 吹氫工藝不合理

通過查閱冷軋車間使用軋制油性質(zhì)得知，其揮發(fā)溫度在400℃左右，在加熱階段300～500℃時(shí)，保護(hù)氣體中乳化液煙氣含量迅速增加，該溫度段為乳化液蒸發(fā)階段，在設(shè)置氫氣吹掃方式時(shí)，應(yīng)采用大流量氫氣吹掃；另一個(gè)峰值出現(xiàn)在加熱結(jié)束的保溫段，爐內(nèi)氣氛中的C主要來源于鋼中，為了不使鋼脫C，此時(shí)產(chǎn)生的CH4不應(yīng)被吹走[1]。在退火爐投產(chǎn)前期，因受生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)限制，采用的吹氫曲線為退火爐自帶的工藝，此工藝過于簡單，與軋制油揮發(fā)過程不匹配，無法滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的實(shí)際需要，所以出現(xiàn)個(gè)別爐臺退火卷表面炭黑的現(xiàn)象。

2.1.1.2 緊急吹掃

出于安全保護(hù)的原因，全氫罩式爐在爐內(nèi)壓力低于250 Pa（2.5 mbar）或爐內(nèi)氧含量高于1%，以及高溫密封測試不合格時(shí)，都會產(chǎn)生氮?dú)饩o急吹掃。緊急吹掃后只能在N2氣氛下繼續(xù)退火或冷卻，由于氮?dú)鉀]有還原性，不能與鋼卷表面的氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，嚴(yán)重影響帶鋼表面質(zhì)量。

2.1.1.3 設(shè)備故障

在退火卷生產(chǎn)結(jié)束后，有一部分軋制油沒有排出爐外，隨著溫度降低，軋制油液化，吸附在爐臺管道及氣動閥閥芯處，造成軋制油不能排出爐臺，鋼卷表面受到污染。

2.1.1.4 二次污染

退火結(jié)束后，由于受爐臺內(nèi)氣流方向影響，有少部分軋制油殘存在爐臺底部及內(nèi)罩底部，若不及時(shí)進(jìn)行清理，會在下一循環(huán)退火卷生產(chǎn)過程中再次污染鋼卷。

2.1.2 解決方案

2.1.2.1 優(yōu)化氫氣吹掃工藝

根據(jù)冷軋車間軋制油性質(zhì)，在其揮發(fā)量最大的300～500℃采用大流量氫氣吹掃，當(dāng)爐臺溫度升至700℃，為防止鋼卷脫C，采用小流量氫氣吹掃，具體工藝如表1所示。

表1 優(yōu)化后氫氣工藝

2.1.2.2 緊急吹掃后氫氣置換氮?dú)?/p>

由于緊急停電、壓力開關(guān)誤報(bào)、高溫密封測試不合格（不屬泄漏而產(chǎn)生的密封不合格）而發(fā)生的急緊吹掃，緊急吹掃后，爐臺在氮?dú)鈿夥障峦嘶?，鋼卷的表面質(zhì)量得不到保障。為防止氮?dú)庀峦嘶饚淼匿摼肀砻尜|(zhì)量缺陷，通過不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，制定了緊急吹掃后氫氣置換氮?dú)獾姆椒?。具體操作方法如下：

（1）在加熱階段的爐臺由于上述原因造成的緊急吹掃，經(jīng)確認(rèn)沒有泄漏，進(jìn)行如下操作：1）關(guān)斷加熱罩；2）將爐臺置于基本狀態(tài)；3）啟動N2預(yù)吹掃，結(jié)束后重新點(diǎn)火；4）點(diǎn)火后重新設(shè)定退火時(shí)間、吹氫流量和時(shí)間。退火時(shí)間用總的退火時(shí)間減去實(shí)際退火時(shí)間再加1～2 h，吹掃時(shí)間根據(jù)退火時(shí)間作相應(yīng)調(diào)整。

（2）由于高溫密封測試不合格，經(jīng)確認(rèn)非泄漏造成可進(jìn)行如下操作：1）將爐臺置于基本狀態(tài)；2）啟動N2預(yù)吹掃，結(jié)束后重新點(diǎn)火；3）重新設(shè)置加熱和H2吹掃參數(shù)，H2吹掃流量：30 m3/h，時(shí)間：30 min。

（3）冷卻階段發(fā)生的緊急吹掃，結(jié)束后強(qiáng)制打開H2入口，關(guān)N2入口，開N2出口，20 min后關(guān)出口。

2.1.2.3 及時(shí)清理閥芯

為避免氣動閥閥芯卡死造成的氫氣不流通現(xiàn)象，車間根據(jù)設(shè)備運(yùn)行及生產(chǎn)狀況，制定了月檢修計(jì)劃。在每個(gè)月末生產(chǎn)結(jié)束后，對爐臺閥芯、管道進(jìn)行統(tǒng)一清理，保證閥門轉(zhuǎn)動順暢，氫氣流量正常。

2.1.2.4 擦拭爐臺

為防止退火卷的二次污染，在每次退火周期結(jié)束以后，對爐臺及內(nèi)罩底部油污進(jìn)行擦拭清理，避免油污在下一循環(huán)生產(chǎn)中再次揮發(fā)，污染鋼卷。

2.2 退火卷銹蝕原因及解決方案

2.2.1 銹蝕原因

（1）退火卷生銹現(xiàn)象都發(fā)生在鋼卷出爐堆放到終冷臺以后，并且雨天發(fā)生的概率更大，根據(jù)這種情況，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)踐條件發(fā)現(xiàn)，鋼卷銹蝕的主要原因?yàn)槔鋮s風(fēng)水汽太大。終冷臺進(jìn)風(fēng)口在廠房外邊，并且沒有干燥裝置，這樣進(jìn)入終冷臺的冷卻風(fēng)中含有大量的水汽，在鋼卷冷卻過程中，水汽與退火卷直接接觸，造成鋼卷銹蝕。

（2）行車空調(diào)水排放管路位于行車操作室的下方，當(dāng)行車運(yùn)行時(shí)，造成空調(diào)水滴落在鋼卷端面上，造成鋼卷生銹。

2.2.2 解決方案

（1）改造終冷臺進(jìn)風(fēng)口位置，把進(jìn)風(fēng)口移到廠房內(nèi)部，這樣能有效降低冷卻風(fēng)中的水汽，減少鋼卷生銹數(shù)量。同時(shí)，在雨天里，對出爐的鋼卷端面涂抹防銹油，防止鋼卷與廠房潮濕空氣接觸。

（2）改造行車空調(diào)水排放口位置，將排放口移至廠房北側(cè)，避免空調(diào)水滴落在退火卷表面。

2.3 退火卷表面劃傷

2.3.1 劃傷原因

退火卷表面劃傷大多是夾鉗圓弧板造成的。夾鉗設(shè)計(jì)能力是25 t，而現(xiàn)在生產(chǎn)的退火卷一般在15～19 t，夾鉗的兩塊圓弧板為鋼制材料，鋼板上端為直角，這導(dǎo)致了夾鉗在提起鋼卷時(shí)很容易造成鋼卷表面的劃傷。

2.3.2 解決方案

（1）改造現(xiàn)使用的雙臂立式夾鉗，在夾鉗兩塊圓弧鋼板表面各安裝一塊聚四氟乙烯板，降低夾鉗與鋼卷表面的磨損程度，減少鋼卷表面劃傷。

（2）引進(jìn)吊裝能力較小的單臂立式夾鉗。單臂立式夾鉗相比較雙臂夾鉗有夾鉗圓弧面直徑小、圓弧板面積小、圓弧板表面光滑的優(yōu)點(diǎn)，這樣，使用單臂夾鉗吊裝鋼卷，可以大大減少鋼卷表面劃傷的現(xiàn)象。

2.4 氧化色原因及解決方案

2.4.1 氧化色原因

當(dāng)因爐臺設(shè)備故障或生產(chǎn)工藝等問題而使保護(hù)氣體中的氧氣、二氧化碳及水蒸氣等氧化性介質(zhì)含量較大時(shí)，鋼卷在這樣的氣氛中退火就會發(fā)生表面氧化。當(dāng)高溫鋼卷暴露在空氣中時(shí)也會發(fā)生氧化[2]，如鋼卷出爐溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于80℃，就會導(dǎo)致出爐后退火卷迅速氧化，在表面形成黃褐色條斑。

2.4.2 解決方案

（1）合理安排生產(chǎn)，鋼卷數(shù)量小于3卷時(shí)禁止裝爐生產(chǎn)，避免發(fā)生退火卷出爐氧化的現(xiàn)象。

（2）對于只能裝爐小于3卷的爐臺，生產(chǎn)時(shí)要延長爐臺冷卻時(shí)間，降低鋼卷出爐溫度，保證鋼卷出爐時(shí)表面溫度小于80℃，防止鋼卷出爐溫度過高造成氧化。

3 效果驗(yàn)證

通過采取以上方案后，退火卷表面質(zhì)量得到了大幅度的提高，表面質(zhì)量缺陷鋼卷數(shù)量有所減少。其中，退火卷表面炭黑、表面劃傷缺陷有了很大的降低，表面氧化色現(xiàn)象沒有再發(fā)生，退火卷生銹現(xiàn)象也有所減少。

4 結(jié)語

本文通過分析退火卷表面質(zhì)量缺陷，結(jié)合萊鋼罩式退火爐實(shí)際生產(chǎn)情況，從設(shè)備、工藝和操作三個(gè)方面針對每一種缺陷的原因進(jìn)行了分析研究，有效減少、解決了退火卷表面質(zhì)量問題，為罩式退火爐的順利生產(chǎn)提供了參考依據(jù)。

[1]楊學(xué)高，段向東.優(yōu)化冷軋帶鋼退火工藝[J].金屬熱處理，1999（4）：34-37.

[2]王長周，宋濤，彭賽.罩式退火爐鋼卷氧化原因分析[J].冶金設(shè)備，2007（3）：63-65.