笪 靜
(新余新鋼集團(tuán)有限公司,江西 新余 338001)
當(dāng)前由于高品質(zhì)板材的需求量不斷提高,各板材生產(chǎn)廠家都在積極調(diào)整其產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提升產(chǎn)品的附屬價(jià)值,在這樣的大環(huán)境下,中厚板的熱處理與生產(chǎn)逐漸受到了人們的高度關(guān)注。熱處理是指材料在固態(tài)下,通過加熱、保溫和冷卻的手段,以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。在這一環(huán)節(jié)當(dāng)中,拋丸機(jī)是最重要的核心設(shè)備,其主要作用是對中厚板鋼板表面上的丸料進(jìn)行清理,從而提供入爐前產(chǎn)品表面的整體質(zhì)量,對于具有高附加價(jià)值的中厚板軋制而言具有十分重要的影響。基于此,本文開展中厚板熱處理表面質(zhì)量缺陷分類、形成原因及控制研究。
在進(jìn)行中厚板熱處理過程中,當(dāng)拋丸機(jī)的輥刷結(jié)構(gòu)進(jìn)入到一個周期的末端位置時(shí),常常會出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。在對鋼板進(jìn)行清理的過程中,加入的丸料會隨著鋼板一同帶入到拋丸機(jī)設(shè)備當(dāng)中[1]。若未能夠及時(shí)找出帶入到拋丸機(jī)設(shè)備中的丸料,或沒有對其進(jìn)行清理,則鋼板在完成堆垛后,其表面會出現(xiàn)丸料混入的問題產(chǎn)生。圖1為中厚板生產(chǎn)過程混入丸料示意圖。
圖1 中厚板生產(chǎn)過程混入丸料示意圖
同時(shí),由于在對拋丸機(jī)設(shè)備整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),中厚板會在拋丸處理的過程中,使丸料深入到鋼板和輥道之間,加之鋼板自身重量影響,部分丸料會黏在鋼板表面,在經(jīng)過多次反復(fù)碾壓后,最終造成鋼板表面出現(xiàn)丸料混入的現(xiàn)象發(fā)生[2]。同時(shí),中厚板生產(chǎn)過程混入丸料也是影響熱處理表面質(zhì)量的主要原因。
爐底產(chǎn)生輥壓痕也是影響中厚板熱處理表面質(zhì)量的重要因素之一,其主要形成的原因是由于爐底輥軸結(jié)構(gòu)表面結(jié)瘤所致,在相對較厚的中厚板結(jié)構(gòu)當(dāng)中,在熱處理的高溫條件下,由于受到其自身重量的影響,會導(dǎo)致壓痕現(xiàn)象產(chǎn)生。
造成爐底輥軸結(jié)構(gòu)結(jié)瘤的主要原因是由于在輥軸結(jié)構(gòu)的表面吸附了面積較小的氧化鐵皮。在裝爐量不斷增加的過程中,帶入到熱處理爐內(nèi)的氧化鐵皮量不斷增加,使得輥軸結(jié)構(gòu)的表面堆積了大量的氧化鐵皮,在熱處理超高溫度條件下,吸附的氧化鐵皮在中厚板生產(chǎn)中不斷碾壓,會一層一層不斷增加,最終逐漸密實(shí),造成鋼板表面被其擠壓出壓痕。因此氧化鐵皮是造成爐底產(chǎn)生輥壓痕的主要原因。
在進(jìn)行中厚板熱處理過程中,產(chǎn)生氧化鐵皮的主要來源包括兩方面,一方面是外來氧化鐵皮在熱處理過程中被帶入到爐內(nèi),另一方面是由于爐內(nèi)本身出現(xiàn)氣氛異常現(xiàn)象,經(jīng)過不斷反應(yīng)后形成的氧化鐵皮。其中外來氧化鐵皮產(chǎn)生的主要原因是由于丸料中混有雜質(zhì)或現(xiàn)場鐵粉不斷累計(jì)所致[3]。形成原因主要是由于拋丸機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,吹掃效果不理想所致。而爐內(nèi)氧化鐵皮形成的主要原因是由于在進(jìn)行熱處理的過程中,爐內(nèi)的氣氛異常,殘氧量指標(biāo)不斷提升,超出規(guī)定范圍,最終導(dǎo)致爐內(nèi)形成大量的氧化鐵皮。同時(shí),造成爐內(nèi)氣氛異常的主要原因是由于爐內(nèi)輻射管結(jié)構(gòu)可能存在損壞問題。
除上述兩種質(zhì)量缺陷類型以外,中厚板熱處理表面質(zhì)量缺陷還包括熱處理表面邊部擠壓變形。出現(xiàn)這一缺陷問題的主要原因是由于在熱處理過程中爐底輥道結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)了鼓包變形現(xiàn)象。同時(shí),在熱處理高溫條件下,鋼板表面與爐底輥軸結(jié)構(gòu)的鼓包相互接觸,加之自身重量的影響,導(dǎo)致在爐內(nèi)運(yùn)動過程中表面被擠壓變形[4]。出現(xiàn)爐底輥軸結(jié)構(gòu)鼓包變形的主要原因,是由于爐底輥軸結(jié)構(gòu)與中厚板之間的溫度相差較大,加之爐底輥壁本身較薄,因此其承受能力較差,在長時(shí)間的較大溫差條件下,造成與中厚板接觸位置上出現(xiàn)擠壓變形。
有本文上述可知,混入丸料是影響中厚板熱處理表面質(zhì)量的主要缺陷類型之一,因此針對這一缺陷問題,本文提出如下控制策略:
圖2 掃吹裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖
為了能夠有效減少或避免拋丸機(jī)設(shè)備作業(yè)時(shí),在鋼板的上下表面上混入丸料,并防止其混入到爐中,可在拋丸機(jī)設(shè)備出口位置,增設(shè)一個鋼板表面刮板結(jié)構(gòu),并在拋丸機(jī)的出口外部增設(shè)多個掃吹裝置。圖2為掃吹裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2 中,a表示熱處理鋼板前進(jìn)方向;b表示熱處理鋼板;c表示人處理表面的氣動吹掃方向;d表示氣動吹嘴;e表示電磁電動閥;f表示氣動管道;g表示支架結(jié)構(gòu);h表示輸送輥道。在進(jìn)行中厚板熱處理過程中,通過刮板結(jié)構(gòu)對鋼板上下表面殘留的丸料進(jìn)行清掃,并利用圖1所示的吹掃裝置,通過對鋼板實(shí)際位置進(jìn)行跟蹤,并綜合丸料拋出速度以及尾部吹管安裝的位置,控制切斷閥的啟閉,從而實(shí)現(xiàn)對丸料的自動吹掃。同時(shí),為了進(jìn)一步提高對丸料的吹掃質(zhì)量,將吹掃管道的長度與丸料拋出的箱體寬度設(shè)置為相同數(shù)值,并在長度方向上每隔150mm距離的鉆孔上設(shè)置一個孔徑為5.5mm的小孔,將其作為噴氣口。在安裝吹掃裝置時(shí),還應(yīng)當(dāng)保證噴氣口與水平方向的夾角呈55°,以此將附著在鋼板表面的丸料全部清除。通過上述操作,完成對拋丸機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)的改造后,能夠有效降低丸料混入到爐中的概率,以此解決丸料混入造成中厚板鋼板表面質(zhì)量降低的問題。
針對中厚板熱處理表面存在的爐底輥壓痕缺陷問題,為實(shí)現(xiàn)對爐底輥壓痕的控制,可從控制鋼板拋丸質(zhì)量的角度出發(fā),在保證鋼板表面沒有丸料殘留的情況下,提升拋丸的效果等級。同時(shí),為實(shí)現(xiàn)在整個中厚板熱處理的過程中,保證其表面的潔凈度,還需要制定更加合理的洗爐清理機(jī)制[5]。根據(jù)不同中厚板熱處理的需要,選擇特定的洗爐板,并依靠鋼板自身的重力以及摩擦力,將吸附在爐底的氧化鐵皮進(jìn)行碾壓、碾碎,以此在爐底輥軸轉(zhuǎn)動的過程中,氧化鐵皮會隨之脫落,實(shí)現(xiàn)對爐底輥軸上粘附物的清潔,從而提高中厚板表面的質(zhì)量,延長爐底的輥軸使用壽命。同時(shí),針對裝爐階段的順序也需要進(jìn)行更加合理的制定,進(jìn)一步避免鋼板上下表面爐底輥軸壓痕現(xiàn)象的產(chǎn)生。
通過上述操作,完成對爐底輥壓痕的控制后,還需要根據(jù)爐底輥軸壓痕現(xiàn)象的產(chǎn)生情況進(jìn)行長期的實(shí)踐。當(dāng)熱處理過程中的工藝溫度小于800℃時(shí),基本不會產(chǎn)生爐底輥軸壓痕現(xiàn)象,而當(dāng)工藝溫度超過800℃時(shí),厚度不小于25mm的鋼板爐底輥軸壓痕的深度一般會從原本的0.25mm~1.25mm,直接降低到0.10mm~0.25mm,而出現(xiàn)壓痕現(xiàn)象的鋼板比例也會從原本的25%降低到5%。同時(shí),通過上述操作,修磨量會得到進(jìn)一步的降低,并節(jié)約更多的勞動強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)對中厚板表面質(zhì)量的提升。
針對熱處理表面邊部擠壓變形缺陷問題,可通過提高熱處理溫度均勻性的方式控制。首先,通過縮短輥軸轉(zhuǎn)動速度的方式增加鋼板與輥面之間的接觸時(shí)間,接觸時(shí)間越短,則輥軸表面的溫度越高,溫差越小,出現(xiàn)鼓包的概率也越小,以此解決鋼板表面邊部擠壓變形的問題[6]。其次,通過增加擺動幅度的方式,將輥軸擺動一周設(shè)置為最佳擺動幅度,以此可以實(shí)現(xiàn)對輥道的均勻受熱,避免出現(xiàn)表面邊部擠壓變形。
除此之外,采用轉(zhuǎn)爐偏移控制的方法,也能夠在一定程度上避免出現(xiàn)鋼板表面邊部擠壓變形的問題。在生產(chǎn)時(shí),根據(jù)鋼板厚度和時(shí)間進(jìn)行劃分。針對厚度不超過90mm的鋼板正常裝入到爐中;針對厚度超過90mm的鋼板應(yīng)當(dāng)在裝爐過程中,在其一側(cè)墊入木塞結(jié)構(gòu),使鋼板向另一側(cè)偏移150mm~250mm。隨著鋼板熱處理時(shí)間不斷延長,偏移周期不斷縮短,爐底輥軸工作面能夠形成交替運(yùn)作的方式,以此緩解爐底輥軸內(nèi)部溫差應(yīng)力過大的問題,減少鋼板表面邊部擠壓變形問題的產(chǎn)生。
本文通過上述論述,在明確了中厚板熱處理表面質(zhì)量缺陷分類及形成原因的基礎(chǔ)上,提出了相應(yīng)的控制策略,將其應(yīng)用于實(shí)際中厚板的生產(chǎn)當(dāng)中,可以有效改善鋼板表面質(zhì)量問題。同時(shí),在實(shí)際生產(chǎn)過程中,通過控制中厚板鋼板邊部凹陷缺陷也能夠在一定程度上,減少殘次品的產(chǎn)生,進(jìn)一步提升中厚板生產(chǎn)質(zhì)量。