降低碳套輥結瘤實踐

1、控制連退爐碳套輥結瘤的工藝實踐趙有明 游光明 劉天緯 李娜（中冶南方（新余）冷軋新材料技術有限公司，江西 新余338025）摘要：對中低牌號冷軋無取向電工鋼連續(xù)退火爐用碳套輥結瘤產生機理及原因的研究分析，制定、采取相應的措施，提高了碳套輥使用周期、產品質量及作業(yè)率，降低了生產成本，取得了較好的效果。關鍵詞：連續(xù)退火爐；碳套輥；結瘤；產生機理及原因Process practices of control carbon rolls pickup in continuous Annealing furnace Zhao Youming You Guangming Liu Tianwei Li Na(

2、WISDRI (Xinyu) Cold Processing Engineering CO.,LTD.,Xinyu Jiangxi 338025,China)Abstract: It is research and analysis the mechanism and the cause for continuous annealing furnace carbon rolls pickup of middle-low grade cold-rolled non-oriented electrical steel, develop and adopt corresponding measure

3、s, life cycle of the carbon rolls, product quality and operating rates to take appropriate measures to improve, production costs have been reduced, and good results have been achieved.Keywords: continuous annealing furnace;carbon roll;pickup;mechanism and cause1. 引言冷軋電工鋼連續(xù)脫碳退火爐是冷軋電工鋼生產關鍵設備之一 ，其作用是使鋼

4、帶在高溫下進行脫碳、退火 ，爐內溫度最高可達1000以上，充滿混合保護氣體 ，鋼帶在爐內運行速度一般100m/min。碳套輥是連續(xù)退火爐的關鍵部件，主要起著支承帶鋼運行的作用，不僅用量大，而且它的表面狀態(tài)直接影響鋼板的表面質量。 中冶南方（新余）冷軋新材料技術有限公司主要從事冷軋電工鋼的生產和開發(fā)，現(xiàn)有兩條年產20萬噸中低牌號冷軋無取向電工鋼連續(xù)脫碳、涂層退火線。整條連續(xù)脫碳、涂層退火線共有爐底輥115根，其中RTF、SF爐爐底輥使用的是180mm高溫碳套輥，共計81根，RJC區(qū)域使用的是150mm常溫碳套輥，共計34根。連續(xù)退火生產線投產初期，由于各種原因造成高溫碳套輥短時間內（1-2個月）

5、結瘤，達不到碳套所具有的使用周期。碳套輥結瘤后使得產品表面產生凹坑，需要對結瘤碳套輥修磨、更換，嚴重影響產品質量、生產效率、成本，造成較大的經濟損失。如何保證碳套輥表面質量，延長碳套輥的壽命，減少檢修時間，對冷軋電工鋼生產的正常運行和產品質量穩(wěn)定是非常重要的。因此，我們從碳套結瘤形成機理及影響因素等方面進行分析，制定、采取相應的控制措施，從而有效的減少了結瘤，延長了碳套使用周期。2. 碳套輥結瘤形成機理2.1碳套輥表面形貌通過電鏡掃描發(fā)現(xiàn)碳套輥表面存在一定量的間隙和凹坑。圖1a可以看出碳套表面，表面間隙、凹坑均勻，表面光滑。圖1b可以看出碳套輥表面存在些較大、較深且不規(guī)則的孔洞，這些孔洞進入一

6、些氧化鐵、氧化鎂等異物后，經燒結、還原容易長大，形成結瘤，使得帶鋼表面容易產生劃傷1。圖1 碳套表面電鏡圖a×300 b×18002.2 結瘤形成機理碳套輥的石墨化度為60以上，本身是一種多孔材料，雖經滲鉻、修磨處理，表面比較光滑，但是經過一段時間使用后經氧化、磨損，不可避免地要出現(xiàn)孔隙。鋼板表面殘存的鐵粉與碳套輥的摩擦碰撞過程中，在孔隙中堆積，還原、燒結長大成結瘤。結瘤長大到一定的尺寸，有的和帶鋼不斷的摩擦和碰撞而脫落下來，在碳套輥上留下一個更大一些的凹坑（圖2a），為產生新的結瘤提供場所；有的在與鋼帶摩擦碰撞過程中，使凹坑加深，愈結愈大（圖2b），結瘤在與鋼板摩擦過程中

7、不停地旋轉，隨著新鐵粉的堆積和燒結，就長成了圓柱狀的渦狀瘤（圖3a、b）2。圖2碳套凹坑、結瘤a 碳套輥凹坑 b 碳套輥輥面凹坑、結瘤凹坑結瘤圖3結瘤金相、電鏡圖a 結瘤切面金相圖×50倍 b 結瘤電鏡照片×100倍2.3結瘤物成分結瘤通過能譜分析（圖4），結瘤主要含有為Fe、O、Si、C及少量Al、P、Ca、Mn、Mg等元素，含量最多的主要為Fe。圖4 結瘤能譜分析a b3 . 產生原因分析3.1帶鋼表面質量原料板表面質量狀況：存在因熱軋卷取溫度高、冷軋酸洗不干凈，殘存氧化鐵粉較多；冷軋乳化液吹掃不干凈，表面殘油高；冷硬卷放置時間長、生銹，鋼板表面軋制油干硬。清洗段狀況：

8、堿洗系統(tǒng)因堿液濃度、活性、溫度不夠高；刷輥壓下力或掉毛嚴重；堿洗槽和刷洗槽噴嘴堵塞等原因未及時處理。以上因素均會造成清洗困難，鋼板清洗效果差。使鋼帶上殘留油污、鐵粉（圖5a），與油污混在一起的鐵粉被帶入爐內粘在碳套輥上，易產生結瘤3。退火爐運行狀況：退火爐溫度在400以上且沒有通H2時，雖然爐內通有N2保護，但帶鋼表面還是會產生氧化，或即使在通入H2情況下使用表面有明顯氧化的過度卷，都會使得表面的氧化鐵皮粘附在碳套輥上產生結瘤。NOF為無氧化氣氛，但由于是明火加熱，由于降速、停車爐溫急速升高，電工鋼Si、Al等成分含量較高，容易氧化，實踐表明工藝速度降低50-60m/min時，NOF區(qū)域帶鋼就

9、產生較嚴重的氧化現(xiàn)象（圖5b），同樣容易引起結瘤。圖5 帶鋼表面不潔a 帶鋼表面鐵粉、油脂未清洗不干凈 b 帶鋼爐內氧化3.2爐內氣氛、溫度我們公司連續(xù)退火爐所使用的碳套輥為“P處理”輥，適合于弱氧化性濕氣氛條件下使用。在這種氣氛條件下，碳套表面因氧化、還原而產生的孔隙較少，結瘤現(xiàn)象就不容易發(fā)生。強還原性氣氛的情況下，經過滲鉻處理的碳套孔隙中所充填的氧化鉻被還原而失效，使碳套表面原有的孔隙被暴露出來，這樣就加速了碳套表面的結瘤現(xiàn)象。還原性氣氛使得氧化鐵粉還原成Fe，而Fe是結瘤的主要成分，為結瘤的產生提供了基礎。生產初期，考慮提高帶鋼表面質量，SF爐11區(qū)以后采用干氮、氫混合氣，11-12區(qū)也

10、相應成為結瘤頻發(fā)區(qū)。由于N2含氧量超標、壓力低、爐壓控制故障或者操作不當?shù)仍蚴範t內氧含量過高，導致碳套結瘤加重甚至嚴重燒損碳套輥，不利于碳套輥的正常使用?！癙處理”碳套輥適用爐溫為950以下（一般為930以下），爐溫過高會加快碳套輥的氧化，還會加速鐵粉的燒結，使結瘤更易發(fā)生并更為嚴重。一般均熱爐爐溫控制在880以下就不容易出現(xiàn)結瘤現(xiàn)象。 3.3安裝質量組裝、安裝碳套輥質量差也容易造成結瘤。碳套輥組裝時，碳套與輥芯間隙較大（高溫后間隙無法消除）、兩端固定不良等，碳套輥與帶鋼、輥芯形成速度差，形成相對摩擦（嚴重可至碳套產生裂紋、碎裂,圖6a），鐵粉易于在爐輥上富集，碳套表面結瘤加重。安裝時，沒有

11、對碳套采取較好的保護措施，表面形成劃傷、凹坑等缺陷（圖6b），破壞了碳套表面光滑部分而暴露出內部多孔組織，為鐵粉的堆積提供了空間。圖6 碳套質量安裝缺陷a 安裝時劃傷 b 間隙大、固定不良造成碎裂4. 控制碳套輥結瘤的措施4.1提高帶鋼表面清潔度1) 加強原料入庫檢驗：每天抽檢冷硬卷表面殘油、殘鐵含量，要求冷軋嚴格按照內控標準（雙面殘油、殘鐵350 mg/m2）控制，發(fā)現(xiàn)超標了及時通知前工序檢查、處理。2) 不斷摸索、優(yōu)化清洗工藝：根據(jù)不同的牌號、工藝速度及板面情況及時調整刷輥壓力、電解電壓電壓、電流、脫脂劑溫度等工藝參數(shù)，在保證設備穩(wěn)定運行前提下提高了清洗效果。3) 降低脫脂劑中鐵粉含量：定

12、期清理磁過濾器刮板，提高過濾效果；脫脂劑循環(huán)罐定期排放，將沉淀的鐵粉排出；月修時清空脫脂劑循環(huán)罐，徹底清除罐內鐵粉等有害物質。4) 定期對刷輥、噴嘴、電極板檢查，及時更換損壞的刷輥、電極板，疏通堵塞的噴嘴。5) 提高員工操作技能及設備運行穩(wěn)定性，降速、停車時及時調整各段爐溫、爐壓，減少由于降速、停車引起的氧化、過燒。4.2控制好爐內氣氛1) 提高入口、出口密封室密封性，入、出口爐壓分別控制在10-20Pa、45-70Pa，確保爐壓差，保證爐內氣氛穩(wěn)定。2) 加強對N2的檢測，含氧量超過100ppm時及時通知供應單位，含氧量超過500ppm降溫、保爐并采取其他處理措施。3) 優(yōu)化SF爐干濕氣體及

13、N2、H2比例、加濕溫度等參數(shù)，保證SF爐為弱氧化濕氣氛。4) 點火升溫過程中，爐內采用N2保護，氧含量低于100ppm；降溫過程中，爐溫在降到350以前不停氮，并且要維持爐內正壓。4.3制定合適的工藝溫度根據(jù)生產產品的電磁性能，控制好各段的爐溫，SF爐最高爐溫控制900以下。4.4優(yōu)化生產安排1) 優(yōu)化生產計劃的銜接，冷硬卷生產后入庫后，及時組織生產，無特殊情況7天內必須上線生產，有利于帶鋼的清洗。2) 合理制定生產計劃，控制連續(xù)長時間生產50ZW600牌號以上的時間，一般控制在兩天內。3) 點火、烘爐時減少跑帶，采用熱穿帶（爐溫在600左右），避免帶鋼氧化；正常生產時需要安排過度卷時，確保

14、帶鋼表面明顯無氧化鐵缺陷；停爐檢修，及時抽帶，采用熱抽帶（爐溫在650左右）。4.5 提高碳套輥上線、安裝質量1) 碳套組裝前，嚴格檢查碳套、輥芯尺寸公差、表面質量，減少、杜絕不合格碳套上線。2) 碳套組裝、安裝時，采取保護措施，避免碳套劃傷、磕碰。5. 取得效果改善措施實施成功后，碳套輥結瘤得到明顯控制，提高了碳套使用周期，由早期的平均85天，提高到130天左右。具體數(shù)據(jù)見表1。表1 碳套更換周期指標機組使用時間（天），期間包括、停產檢修時間使用周期(天)實施前CA12010.10.18-2011.1.29822011.2.21-2011.7.1287CA22011.1.18-2011.5.1584實施后CA12011.7.18-2011.12.13124128CA22011.6.171301326. 總結1） 碳套結瘤的形成機理：帶鋼表面鐵粉、油脂帶入爐內嵌入碳套表面凹坑中經堆積、還原、燒結而形成。2） 碳套結瘤的主要因素有：帶鋼