鋼鐵企業(yè)理化檢驗(yàn)技術(shù)改進(jìn)實(shí)踐

(河北津西鋼鐵集團(tuán)股份有限公司, 唐山 064302)

鋼鐵企業(yè)理化檢驗(yàn)技術(shù)改進(jìn)實(shí)踐

陳會(huì)興

(河北津西鋼鐵集團(tuán)股份有限公司, 唐山 064302)

通過(guò)改造化學(xué)成分分析用氬氣、氮?dú)獾墓夥绞?，使用砂帶機(jī)代替磨床制備薄帶鋼拉伸試樣，改造一氧化碳發(fā)生爐等方法，較好地解決了鋼鐵企業(yè)理化檢驗(yàn)過(guò)程中遇到的一些實(shí)際問(wèn)題，大大提高了檢驗(yàn)效率和準(zhǔn)確性，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，同時(shí)減輕了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

理化檢驗(yàn)；供氣；拉伸試樣；一氧化碳發(fā)生爐；實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

鋼廠生產(chǎn)過(guò)程中需要各種理化檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，這些數(shù)據(jù)的獲得需要經(jīng)過(guò)試樣制備、試驗(yàn)分析、現(xiàn)場(chǎng)檢查等環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響檢驗(yàn)結(jié)果。例如：使用直讀光譜儀分析鋼樣的化學(xué)成分時(shí)，氬氣中的H2O和O2含量會(huì)直接影響分析結(jié)果；測(cè)試燒結(jié)礦冶金性能時(shí)，常因一氧化碳發(fā)生爐漏氣而導(dǎo)致整個(gè)試驗(yàn)失敗，更換發(fā)生爐的焦丁過(guò)程也十分繁瑣；薄帶鋼拉伸試樣加工面的粗糙度對(duì)伸長(zhǎng)率檢測(cè)結(jié)果的影響顯著。

針對(duì)理化檢驗(yàn)中遇到的這些問(wèn)題，筆者采用管道改造、技術(shù)改進(jìn)等方法，較好地解決了實(shí)際工作中遇到的試驗(yàn)成本高、準(zhǔn)確度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低等問(wèn)題，可供同行參考。

1 瓶裝氬氣、氮?dú)飧臑樽援a(chǎn)管道氣

某質(zhì)檢中心進(jìn)行直讀光譜分析、焦炭反應(yīng)性試驗(yàn)及使用ICP光譜儀分析樣品時(shí)，使用的氬氣、氮?dú)庖恢睘橥赓?gòu)瓶裝氣，每月氣體消耗2萬(wàn)多元，且外購(gòu)氣經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，有的瓶裝氣純度不夠?qū)е聶z驗(yàn)結(jié)果失真，同時(shí)該公司制氧廠每天大量外售剩余自產(chǎn)液氬、液氧，因此考慮以自產(chǎn)氣代替外購(gòu)氣。結(jié)合儀器所需氣體純度及用量等情況，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研確認(rèn)可以實(shí)施該方案。

具體方案為：從氣體主管道分別接通了高純氮?dú)狻⒏呒儦鍤鈨蓷l分支管，自產(chǎn)液氬、液氮在制氧廠蒸發(fā)后輸送至實(shí)驗(yàn)室。自產(chǎn)管道氣投用后各試驗(yàn)過(guò)程正常穩(wěn)定，因管道氣純度高、供給穩(wěn)定，不需更換、充裝氣瓶，避免了換瓶過(guò)程混入空氣，使檢驗(yàn)結(jié)果更加穩(wěn)定。相對(duì)于購(gòu)買(mǎi)的瓶裝氣，自產(chǎn)氣價(jià)格可以忽略，不但每年節(jié)約20余萬(wàn)元的氣體外購(gòu)費(fèi)用，而且有效提高了試驗(yàn)準(zhǔn)確度和效率。

2 使用砂帶機(jī)代替磨床制備薄帶鋼拉伸試樣

厚度小于5 mm的薄帶鋼拉伸試樣，在使用雙面銑床銑至30 mm的標(biāo)準(zhǔn)寬度后，需用磨床磨平加工面以去除橫向刀痕。若不打磨，拉伸試驗(yàn)過(guò)程中試樣會(huì)在橫向刀痕的凹陷處提前斷裂[1]，致使斷后伸長(zhǎng)率、抗拉強(qiáng)度等的測(cè)試結(jié)果偏低[2]。原先一直使用磨床磨去銑刀刀痕，因磨床每次打磨深度僅0.02 mm，故需多次反復(fù)操作，僅一個(gè)試樣的磨平時(shí)間就超過(guò)30 min，試樣加工時(shí)間長(zhǎng)，檢驗(yàn)結(jié)果較為滯后。

使用磨床的目的是把帶鋼邊部打磨光滑，試樣表面粗糙度只要滿足試驗(yàn)要求即可[3]，為了提高試樣的制備效率，需要尋找快捷打磨工具代替磨床。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，制備直讀光譜分析試樣時(shí)使用盤(pán)式磨樣機(jī)去除試樣表面，40目(0.425 mm)的圓形砂輪布可在十幾秒內(nèi)將直徑30 mm的球拍形試樣磨削去掉0.5 mm，初步設(shè)想使用盤(pán)式磨樣機(jī)代替磨床。經(jīng)分析，使用盤(pán)式磨樣機(jī)主要存在兩個(gè)問(wèn)題：一是圓盤(pán)磨樣機(jī)直徑太小，可以磨制的試樣最大直徑僅為100 mm，而帶鋼最長(zhǎng)為400 mm，磨樣機(jī)的砂帶長(zhǎng)度需大于400 mm；二是磨完的試樣存在明顯的橫向弧形紋且難以消除，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響明顯[4]，可考慮調(diào)整方向，順著帶鋼長(zhǎng)度方向磨制，磨痕由橫向變?yōu)榭v向，縱向的微小條紋對(duì)拉伸試驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有明顯影響[5]?？紤]以上因素，最終確定使用加長(zhǎng)砂帶機(jī)，配備工作面150 mm×500 mm的高鋁砂帶，把試樣放在砂帶機(jī)上順向磨制，幾十秒即可打磨完畢，且打磨后的試樣表面非常光滑。在同一帶鋼上取樣，銑床銑至標(biāo)準(zhǔn)寬度后分別使用砂帶機(jī)和磨床進(jìn)行打磨，拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)測(cè)得的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率結(jié)果完全一致，試樣的加工時(shí)間從原來(lái)的每個(gè)30 min縮短至每個(gè)40 s，加工效率提高數(shù)十倍。

3 改造一氧化碳發(fā)生爐

某質(zhì)檢中心原有一臺(tái)以高鋁管為容器的一氧化碳發(fā)生爐，高鋁管兩端使用油浸石棉作為密封材料防止漏氣，其工作原理是：一氧化碳發(fā)生爐內(nèi)的高鋁管里面裝滿焦丁加熱至1 200 ℃，通入二氧化碳?xì)怏w被焦丁還原成一氧化碳，一氧化碳?xì)怏w可供后續(xù)試驗(yàn)使用。發(fā)生爐每次裝入4 kg焦丁僅能使用6～8次，同時(shí)由于使用溫度高電爐絲經(jīng)常被燒斷，需將重達(dá)上百千克的爐子整個(gè)拆開(kāi)、重裝，每隔2～3 d(天)停機(jī)檢修、換料。這樣的工序不但修爐的勞動(dòng)量很大，而且每次重裝完成后，起密封作用的油浸石棉稍有安裝不當(dāng)就會(huì)泄漏一氧化碳，迫切需要對(duì)發(fā)生爐進(jìn)行改造。

要提高一氧化碳發(fā)生爐的使用壽命，需要解決斷爐絲、易漏氣兩個(gè)主要問(wèn)題。斷爐絲的最有效解決方法就是降低工作溫度，因?yàn)? 200 ℃接近了爐絲軟化點(diǎn)，纏繞在瓷管上的爐絲軟化后下垂導(dǎo)致線圈間短路熔斷。經(jīng)計(jì)算，電爐絲使用溫度降低100 ℃即可遠(yuǎn)離軟化點(diǎn)，但溫度降低后焦丁不能充分與二氧化碳反應(yīng)，需改用活性好、燃點(diǎn)低的木炭代替焦丁。易漏氣的最有效解決方法就是取消高鋁管和油浸石棉，其他試驗(yàn)過(guò)程有采用合金鋼反應(yīng)器的成功做法值得借鑒，合金鋼反應(yīng)器兩端直接連接膠管，不需要使用油浸石棉，因而也就不會(huì)出現(xiàn)一氧化碳泄漏問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)調(diào)整，將一氧化碳發(fā)生爐內(nèi)部改用合金鋼反應(yīng)器，使用木炭為還原介質(zhì)，使加熱溫度降低至1 100 ℃，每次試驗(yàn)前用十幾分鐘添加一次木炭，保證3 h穩(wěn)定供氣。經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行實(shí)踐證明，改造后的一氧化碳發(fā)生爐使用過(guò)程穩(wěn)定、一氧化碳?xì)怏w純度高，爐絲壽命延長(zhǎng)至1 a(年)以上，有效避免了拆爐、修爐、漏氣等問(wèn)題，大大提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)減輕了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)氮?dú)狻鍤夤艿来嫱赓?gòu)氣瓶的供氣方式，降低了試驗(yàn)成本，提高了氣體純度及試驗(yàn)準(zhǔn)確性。使用砂帶機(jī)代替磨床制備薄帶鋼拉伸試樣，不僅能保證試驗(yàn)結(jié)果的一致性，而且大大提高了試樣加工效率。將一氧化碳發(fā)生爐內(nèi)部改用合金鋼反應(yīng)器、以木炭作為還原介質(zhì)、降低加熱溫度至1 100 ℃，有效避免了拆爐、修爐、一氧化碳泄漏等問(wèn)題，并且減輕了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

[1] 王方. 熱軋帶鋼的開(kāi)裂分析[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè),2007,43(8):419-421.

[2] 趙瓊,周光才,趙繼臣.帶鋼斷后伸長(zhǎng)率低的原因探析[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè),2005,41(6):283-285.

[3] 曾力.拉伸試驗(yàn)速率對(duì)低碳鋼力學(xué)性能的影響[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè),2007,43(1):6-8.

[4] 趙麗明,谷國(guó)剛.Q345B熱軋板延伸率不合格原因分析[J].中國(guó)重型裝備,2014,5(1):48-50.

[5] 吳海波,馮翔宇,王亞,等.低合金中厚鋼板延伸率不合格原因分析與控制[J].冶金叢刊,2010(3):19-20.

ImprovementPracticeofPhysicalandChemicalInspectionTechnologyinIronandSteelEnterprises

CHENHuixing

(Hebei Jinxi Iron & Steel Co., Ltd., Tangshan 064302, China)

Through the reconstruction of gas supply mode of argon and nitrogen for chemical composition analysis, tensile specimen preparation of thin strip steel by belt sander instead of the grinder, and the reconstruction of carbon monoxide generator, the practical problems encountered in the inspection process of iron and steel enterprises were well solved. Through the measures, the efficiency and accuracy of inspection was greatly enhanced, the production cost of enterprises was reduced, and the labor intensity of test personnel was relieved.

physical and chemical inspection; gas supply; tensile specimen; carbon monoxide generator; practical experience

10.11973/lhjy-wl201711009

TP206+.1

B

1001-4012(2017)11-0806-02

2017-02-18

陳會(huì)興(1972-),男,工程師,主要從事鋼鐵公司實(shí)驗(yàn)室管理工作,422923425@qq.com