硅鋼連退機組碳套輥磨損原因分析

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)

引言

冷軋無取向硅鋼產(chǎn)品經(jīng)軋制后，經(jīng)連退機組進行退火，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會出現(xiàn)磨損情況，輥徑不斷變小，嚴重時會出現(xiàn)臺階，在生產(chǎn)帶鋼規(guī)格變化時，因接觸應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行分析，從而減少對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

1 碳套輥磨損現(xiàn)狀分析

某鋼廠硅鋼連退各爐段碳套輥上線生產(chǎn)一段時間后存在嚴重磨損，其中加熱段、均熱段磨損程度嚴重，磨損表現(xiàn)為兩側啞鈴型，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重，均遠小于要求6個月周期，對此，對影響碳套輥磨損的因素進行分析。

圖1 磨損情況

1.1 碳套輥與帶鋼速度差的影響

碳套輥為石墨材料，當爐輥轉動與帶鋼出現(xiàn)速度差時，爐輥轉動始終處于不斷磨輥狀態(tài)，當輥徑減小時，帶鋼與爐輥轉速差越來越大，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。

1.2 碳套輥耐磨性的影響

除了爐輥與帶鋼線速度差以外，當爐輥抗耐磨性差時，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]，當性能出現(xiàn)偏差及不合格時，易出現(xiàn)磨損。

1.3 露點影響

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，脫碳反應速度越快，反應越徹底，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。

2 碳套輥磨損原因排查

2.1 碳套輥輥速與帶鋼速度差

對加熱段輥系、均熱段及冷卻段各段爐輥進行轉速測試，分別在100 m/min，140 m/min 工藝速度下進行軸端線速度測量，通過計算得出各段線速度值如表1、表2。

表1 加熱段各爐輥轉速與下發(fā)速度匹配性

表2 均熱段各爐輥轉速與下發(fā)速度匹配性

根據(jù)爐輥轉速測試結果，加熱段所有爐輥轉速與實際下發(fā)速度存在偏差，即爐輥轉速與帶鋼速度存在偏差，轉速偏差為恒定值,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。

2.2 碳套輥材質(zhì)及影響

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行試驗。見表3、圖2。

表3 不同廠家對比試驗位置設置

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

2.3 露點的影響

對均熱段各區(qū)露點進行測量發(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

3 總結

（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，碳套輥對應磨損重。