連退線退火爐爐輥結(jié)瘤分析與對策

常樹林，范紅妹，李 鑫，王立朋

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司冷軋作業(yè)部，河北 唐山 063200）

國內(nèi)鋼廠某連退線退火爐是由法國斯坦因公司設(shè)計的立式退火爐，用于0.3-2.5mm*750-1580mm帶鋼的退火處理，加熱溫度730-870℃。自投產(chǎn)以來帶鋼表面質(zhì)量較好，2010年2月帶鋼表面邊部出現(xiàn)了麻點質(zhì)量缺陷，通過檢修發(fā)現(xiàn)退火爐均熱段、緩冷段、快冷段爐輥大面積結(jié)瘤，該結(jié)瘤直接復(fù)制到了帶鋼表面形成了麻點。

1 麻點形貌

麻點是由于異物硌傷造成的，因此麻點是呈凹陷、圓滑的界面形貌，且為上寬下窄，寬度為約22um左右，平行于生產(chǎn)線的軋制方向，隨著帶鋼的生產(chǎn)方向呈彗星狀。見圖1。

圖1 帶鋼表面麻點形貌

2 爐輥表面結(jié)瘤情況

通過對爐輥表面情況檢查發(fā)現(xiàn)均熱段、緩冷段和快冷段爐輥都存在結(jié)瘤現(xiàn)象，且均熱段爐輥結(jié)瘤比較嚴重。爐輥結(jié)瘤見圖2。

圖2 爐輥結(jié)瘤形貌

3 爐輥結(jié)瘤形成機理

爐輥結(jié)瘤主要有兩種機制：一種是高溫時，帶鋼和輥子在相互滑動下，發(fā)生機械摩擦作業(yè)，帶鋼表面的氧化物、鐵屑等在輥子表面還原和粘結(jié)聚集形成的；另一種機制是由于輥子本身磨損氧化，輥子表面的氧化物附著聚集形成的。無論那一種結(jié)瘤機制，都經(jīng)歷了形成瘤核和聚集長大兩個過程。聚集長大是一個層層累積的過程，因此表現(xiàn)在瘤狀物的形貌上就出現(xiàn)了可以層層剝離的想象。當形成的瘤狀物與輥面發(fā)生輕微的熔融、擴散和合金化后，部分瘤狀物牢固粘附于輥面成為劃傷和麻點的危害物，即前述的麻點缺陷。

影響因素：由帶鋼或環(huán)境帶入到爐輥上的異物金屬（結(jié)瘤原料）越多，爐輥越容易結(jié)瘤；爐內(nèi)氣氛還原性越強，爐輥越容易結(jié)瘤；爐內(nèi)溫度越高，爐輥越容易結(jié)瘤；爐輥涂層的抗結(jié)瘤性能越差，爐輥越容易結(jié)瘤。

圖3 爐輥結(jié)瘤成因圖

4 爐輥結(jié)瘤成分和成因分析

通過對結(jié)瘤物取樣能譜成分分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)結(jié)瘤的主要成分有Si，Al，Mn，Na，Cr，O元素，Si可能的來源有清洗段的堿液和消泡劑、帶鋼成分、氮氣、氫氣、大氣、耐材；Al元素可能的來源有涂層成分、帶鋼成分、耐材、氫氣；Mn元素可能的來源有帶鋼成分和氮氣；Na元素可能的來源有消泡劑和堿液、大氣、氫氣和氮氣；Cr元素可能的來源有涂層、爐輥、內(nèi)襯板等爐內(nèi)附件、帶鋼成分、氮氣和氫氣。由此可見，控制結(jié)瘤的主要辦法就是截斷這六種元素的來源。

5 控制與減少結(jié)瘤的改進措施

5.1 機械方面措施

5.1.1 爐輥更換和設(shè)計變更

圖4 1#試樣光學(xué)顯微照片和能譜分析

圖5 2#試樣光學(xué)顯微照片和能譜分析

圖6 3#試樣光學(xué)顯微照片和能譜分析

圖7 4#試樣光學(xué)顯微照片和能譜分析

加熱段更換爐輥輥面的粗糙度由原設(shè)計的Ra1.5-2μm提高到Ra4-5μm，主要是因為冷硬卷在被加熱到退火溫度之前強度很高容易和爐輥產(chǎn)生打滑，為結(jié)瘤提供原料，因此通過改善爐輥粗糙度來消除爐輥和帶鋼之間的打滑。均熱段爐輥輥面的粗糙度由原設(shè)計全輥面的Ra1.5-2μm，變更為輥型部位粗糙度提到到Ra4-5μm，邊部Ra≤0.8μm。

主要是因為粗糙度越大越是容易形成結(jié)瘤，而粗糙越小越容易跑偏，由于結(jié)瘤嚴重部位在爐輥的邊部，因此我們降低了爐輥邊部的粗糙度。將均熱段爐輥涂層原設(shè)計的LCO17改變?yōu)楦泳哂锌菇Y(jié)瘤能力的LCO56。

5.1.2 清理爐膛并打磨爐輥

在多次的開爐檢修期間發(fā)現(xiàn)在爐墻和爐底都有很多的雜質(zhì)，因此多次聘請專業(yè)隊伍對整個退火爐進行了清理，對均熱段和緩冷段結(jié)瘤的爐輥進行了油石和金剛砂打磨處理。

5.1.3 爐區(qū)氣氛控制檢測處理爐區(qū)漏點

根據(jù)經(jīng)驗爐內(nèi)O2含量一般控制在30-50ppm以下，如果爐內(nèi)O2含量長期偏高將對爐襯鋼板產(chǎn)生氧化，嚴重氧化將產(chǎn)生“掉皮”，成為“結(jié)瘤”的原料，也嚴重影響帶鋼的表面質(zhì)量。為了嚴格控制爐內(nèi)的O2含量，全爐漏點檢查于2010年4月22日聘請專家對整個爐區(qū)進行了泄漏點檢測，對發(fā)現(xiàn)的漏點我們利用停車檢修逐一封堵。

機械專業(yè)還進行了輻射管泄漏的檢查、電機標高校準和聯(lián)軸器檢查更換、爐輥操作側(cè)潤滑脂泄漏控制、提高氮氫氣潔凈度方案、分析過濾網(wǎng)成分和清理氮氣過濾器等措施。

表1 1、2、3、4#試樣能譜成分

5.2 電氣方面改進措施

爐輥速度和轉(zhuǎn)矩波動分析：在PDA中將爐區(qū)所有輥子的速度和轉(zhuǎn)矩值加入監(jiān)控。通過觀察PDA記錄的數(shù)據(jù)，編制不同規(guī)格帶鋼的各個爐輥的速度、轉(zhuǎn)矩波動情況，找出其中存在上述問題的輥子，在下次生產(chǎn)同樣規(guī)格的帶鋼時改變該輥子所在區(qū)域前后的張力設(shè)定。同時，通過該表格也可以查出存在速度和轉(zhuǎn)矩周期性波動的輥子，針對每個輥子的具體情況進行處理，消除周期性波動。

電氣專業(yè)還進行了張力和速度控制優(yōu)化、重新校準爐輥的附加摩擦轉(zhuǎn)矩補償值、將帶鋼自重加到爐輥轉(zhuǎn)動慣量補償內(nèi)、厚帶鋼啟車時爐區(qū)張力控制優(yōu)化、優(yōu)化變規(guī)格時爐內(nèi)的張力控制和增加爐輥測速編碼器等措施。

5.3 工藝方面改進措施

5.3.1 帶鋼表面清潔度的檢查和控制

嚴格控制帶鋼進爐的清洗質(zhì)量，嚴禁帶鋼清洗不干凈將雜物帶入爐內(nèi)造成結(jié)瘤，進一步加強清洗段的管理，提高帶鋼表面的清潔度。從設(shè)備運行狀況到工藝操作各方面都加強了管理，制定了專門的措施，目前帶鋼表面反射率達到90%以上，下圖8為9月份清洗后帶鋼表面反射率的檢測結(jié)果。

圖8 帶鋼清洗質(zhì)量

5.3.2 優(yōu)化張力

為了避免爐輥和帶鋼在生產(chǎn)過程中打滑導(dǎo)致爐輥結(jié)瘤，9月份我們通過對比韓國浦項和現(xiàn)代退火爐張力結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備的實際配置繼續(xù)對張力進行了優(yōu)化，共計優(yōu)化3版，主要針對薄帶鋼的劃傷問題和厚帶鋼麻點加重的問題，詳細情況如下圖9。

圖9 典型規(guī)格張力優(yōu)化前后張力對比

5.3.3 調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，爐內(nèi)的氧氣含量要求控制在50ppm以下，氧含量是越低越好。爐區(qū)露點應(yīng)該控制在-35℃—-45℃范圍內(nèi)，氧含量偏高和露點偏高不僅會造成帶鋼的氧化還會造成爐內(nèi)設(shè)備的氧化。

6 結(jié)論

通過采取以上措施截斷了這六種元素的來源，優(yōu)化了爐輥傳動、調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛，基本上解決了帶鋼表面麻點缺陷，控制了爐輥結(jié)瘤的產(chǎn)生。