孫 敏,吳 勇
(馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠,安徽馬鞍山 243000)
冷軋無取向硅鋼產(chǎn)品經(jīng)軋制后,經(jīng)連退機(jī)組進(jìn)行退火,以降低鐵損提高磁感性能。根據(jù)硅鋼高溫退火特點,連退的爐底輥一般采用碳套輥,碳套輥由于其石墨屬性具有耐高溫、抗結(jié)瘤及自潤滑性[1],但隨著使用時間的延長,碳套輥與帶鋼不斷摩擦?xí)霈F(xiàn)磨損情況,輥徑不斷變小,嚴(yán)重時會出現(xiàn)臺階,在生產(chǎn)帶鋼規(guī)格變化時,因接觸應(yīng)力作用極易造成折邊,影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此對影響碳套輥磨損的原因進(jìn)行分析,從而減少對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
某鋼廠硅鋼連退各爐段碳套輥上線生產(chǎn)一段時間后存在嚴(yán)重磨損,其中加熱段、均熱段磨損程度嚴(yán)重,磨損表現(xiàn)為兩側(cè)啞鈴型,磨損區(qū)域主要為RTF3 區(qū)及4 區(qū)、SF1 區(qū)至10 區(qū),其中SF7 區(qū)及9 區(qū)較重,見圖1。分析周期,加熱段碳套輥使用周期2 個月,均熱段周期3個月碳套輥磨損較嚴(yán)重,均遠(yuǎn)小于要求6個月周期,對此,對影響碳套輥磨損的因素進(jìn)行分析。
圖1 磨損情況
碳套輥為石墨材料,當(dāng)爐輥轉(zhuǎn)動與帶鋼出現(xiàn)速度差時,爐輥轉(zhuǎn)動始終處于不斷磨輥狀態(tài),當(dāng)輥徑減小時,帶鋼與爐輥轉(zhuǎn)速差越來越大,爐輥與帶鋼相對滑動加大,摩擦力增加,爐輥磨損也隨之加快。硅鋼退火爐爐內(nèi)張力較小,隨著機(jī)組速度提高,爐輥與帶鋼接觸跳動,帶鋼與輥面接觸壓力增加,造成輥面磨損加劇。
除了爐輥與帶鋼線速度差以外,當(dāng)爐輥抗耐磨性差時,爐輥會出現(xiàn)較易磨損情況,影響使用,碳套輥的抗耐磨性指標(biāo)主要包括碳套的電阻率,體積密度、石墨粒度、石墨化度、表面硬度和粗糙度[2-4],當(dāng)性能出現(xiàn)偏差及不合格時,易出現(xiàn)磨損。
因原料碳含量高,對產(chǎn)品鐵損存在影響,因此為保證硅鋼有效脫碳,爐內(nèi)的露點一般控制在-20~45 ℃。脫碳反應(yīng)在鋼帶表面,起決定因素的是PH2O/PH2)分壓比,該值越大,脫碳反應(yīng)速度越快,反應(yīng)越徹底,即脫碳能力越強。但分壓比(PH2O/PH2)太大即露點太高時,鋼帶表面易氧化,不僅影響鋼帶表面質(zhì)量,而且形成的SiO2致密氧化膜會進(jìn)一步阻止脫碳。所以碳套在硅鋼連續(xù)退火爐中就不可避免地由于氧化而出現(xiàn)孔洞,在濕氣區(qū)段內(nèi)的碳套還不斷發(fā)生氧化磨損。
對加熱段輥系、均熱段及冷卻段各段爐輥進(jìn)行轉(zhuǎn)速測試,分別在100 m/min,140 m/min 工藝速度下進(jìn)行軸端線速度測量,通過計算得出各段線速度值如表1、表2。
表1 加熱段各爐輥轉(zhuǎn)速與下發(fā)速度匹配性
表2 均熱段各爐輥轉(zhuǎn)速與下發(fā)速度匹配性
根據(jù)爐輥轉(zhuǎn)速測試結(jié)果,加熱段所有爐輥轉(zhuǎn)速與實際下發(fā)速度存在偏差,即爐輥轉(zhuǎn)速與帶鋼速度存在偏差,轉(zhuǎn)速偏差為恒定值,約2.3%。同時,程序在做張力控制時,RTF3區(qū)和4區(qū)加入了2%的ΔV,導(dǎo)致碳套輥和帶鋼有較大的速差,加速了碳套輥的磨損。
均熱段共55 根以上爐輥轉(zhuǎn)速與帶鋼線速度存在較大偏差,其余爐輥未出現(xiàn)明顯偏差,但磨損程度較均熱段其余爐輥偏重。
為分析不同廠家生產(chǎn)碳套輥材質(zhì)及耐磨性的區(qū)別,分別在均熱段及加熱段進(jìn)行試驗。見表3、圖2。
表3 不同廠家對比試驗位置設(shè)置
圖2 不同廠家磨損情況對比
對比廠家A 與廠家B 兩處3 個月后碳套輥磨損情況,其中廠家A 磨損輕微,廠家B 磨損較重,對廠家A 同批8 根及廠家B 同批8 根碳套輥材料進(jìn)行分析對比如表4,廠家A 電阻率較廠家B 電阻率偏低,也就是石墨化程度高。石墨化程度高對碳套的抗結(jié)瘤能力較好但是相對降低了碳套的硬度和耐磨性[5],廠家A的產(chǎn)品耐磨性較差。
表4 不同廠家材質(zhì)對比
對均熱段各區(qū)露點進(jìn)行測量發(fā)現(xiàn),SF7區(qū)及SF9區(qū)露點相較于其余爐段偏高,對應(yīng)此段磨損較重,分析原因為SF7 段及9 段為加濕通入?yún)^(qū),此區(qū)域碳套輥邊部持續(xù)通入大量氮氫混合氣,造成輥面邊部存在氧化,耐磨性降低,造成輥面磨損加大。見表5。
表5 各爐段露點對比
(1)加熱段及均熱段爐輥與帶鋼存在速度差,此速度差引發(fā)碳套輥磨損。
(2)根據(jù)對比試驗,不同電阻率對碳套輥耐磨性存在影響,電阻率越低耐磨性越差。
(3)均熱段爐區(qū)露點值存在通入?yún)^(qū)偏高情況,碳套輥對應(yīng)磨損重。