厚板热处理炉辊结瘤缺陷的分析及改进

厚板热处理炉辊结瘤缺陷的分析及改进

（宝钢分公司厚板厂沈大良）

摘要：本文介绍氮气保护、辐射管加热辊底式热处理炉辊面结瘤对热处理产能和钢板下表面质量的影响，分析炉辊表面结瘤的原因，并结合实际生产提出控制与减少炉辊结

瘤的有效措施。

关键词：辊底式热处理炉结瘤氧化铁皮抛丸

1. 前言

宝钢厚板厂1#热处理炉是从德国LOI引进的，采用氮气保护、辐射管加热的辊底式热处理炉，可用于正火、淬火和回火等热处理工艺，是目前国内最先进的热处理炉。2005年3月投产至今，厚板厂热处理线已生产奥运工程用钢、央视大楼用钢、石油储备用钢、核电用钢等重大工程用钢。但是经过长时间生产后，2005年10月热处理炉辊出现辊面结瘤现象，使得钢板下表面出现凹坑等质量缺陷，造成钢板大面积修磨，影响了热处理线的正常生产，极大的影响了热处理线的产能发挥。

基于上述情况，对炉辊结瘤原因进行相应的分析，并制定相应的处理措施，以控制炉辊结瘤情况的发生，保证热处理线的稳定生产。

1.1. 1#热处理炉主要技术参数

(1) 炉体结构：

总长：63220mm、有效长度：59740mm、内宽：5100mm、内高：2600mm

(2) 炉辊：

数量：109根、外径：380mm、有效长度：5100mm、间距：580mm

(3) 辐射管：直套管式，共268根

(4) 工艺技术参数：

产品规格：5－150mm×900－4800mm×3000－26000mm

加热温度范围：450－950℃

1.2. 炉辊的概述及工艺要求

1#热处理炉辊道设计加热钢板的最大温度是975℃，为了适合运输，热处理炉安装有144根辊道，辊道间距580mm。辊道外径380mm，壁厚30mm。辊道材质DIN1.4852是25%Cr、35%Ni和1.5%Nb合金钢，适合工作温度，采用离心铸造，辊道内外经过机械加工，然后再进行氧化处理。辊道用齿轮电机和万向轴单独传动，每个齿轮电机用一个变频器控制以达到要求速度，热处理工艺和钢板传输通过热处理炉要求进行辊道加速。

热处理炉主炉区辊道速度能够在0.25—20m/min变化，钢板厚度超过75mm 在回火处理时需要降低温度，在热处理炉内摆动生产。炉区辊道传动功率为144×4.0kw，缺陷辊道更换用特殊换辊道架移动更换，辊道更换只能在热处理炉冷却情况下进行。

2 炉辊表面结瘤原因探析

2.1.钢板下表面质量缺陷

2005年10月份，经1#热处理炉的正火钢板下表面发现凹坑缺陷，见图1和图2。钢板5A14089100和5A14091100采用并排模式进行热处理，钢板5A14089100

由于1#热处理炉采用氮气保护、辐射管进行加热，整个炉体是密封的且密封性能良好，因此，主要从以下2个方面对下表面缺陷原因进行分析：

1)异物粘结在辊面上形成结瘤；

2)氧化铁皮堆积形成结瘤。

2.2.炉辊结瘤机制

炉辊结瘤主要有两种机制[1]：一种是高温时，钢板和炉辊在相互滑动下，发生机械摩擦作用，钢板表面的氧化物、铁屑等在炉辊表面粘结聚集形成的；另一种机制是由于辊子本身磨损氧化，炉辊表面的氧化物附着聚集形成的。两种结瘤机制，都经历了形成瘤核和聚集长大两个过程。聚集长大是一个层层累积的过程，因此表现在瘤状物的形貌上就出现了可以层层剥离的现象。当形成的瘤状物与辊面发生轻微的熔融、扩散和合金化现象后，部分瘤状物牢固粘附于辊面成为划伤的危害物；另一部分瘤状物熔融后脱落附着于带钢表面，成为所说的“异物压入”缺陷。

2.3.炉辊结瘤原因分析

通过对炉辊表面的大量结瘤物观察发现，炉辊表面结瘤主要分为两种形式：一是炉辊表面有呈堆积状的氧化铁皮，剥落后可发现为层状堆积，结瘤物由约几十层氧化铁皮堆积而成如图3所示。二是结瘤四周无明显氧化现象，结瘤物为长条状且连续，表面光亮，如图4所示，层状堆积不明显。通过上述可以推断，炉辊结瘤是由局部氧化铁皮或异物粘附，随着装炉量的增加不断积累，长时间后在

炉辊表面形成又硬又致密的结瘤。在高温状态下，由于钢板表面软化，较厚钢板

2.3.1.氧化铁皮的来源

氧化铁皮带入炉内的主要渠道是抛丸过程，通过对抛丸后钢板的下表面检查，发现部分钢板的下表面存在漏抛或除锈率不合的现象（见图5）。此外，由于4#翻板机未投入使用，无法对钢板进行抛丸后表面检查作业，使得未抛净的氧化铁皮随钢板进入炉内。由于未抛净现象主要出现在钢板宽度方向自基准侧约2.4m起，当钢板进入热处理炉后，使得炉辊传动侧的辊面结瘤尤为严重。

2.3.2.异物的来源

厚度50mm以上的钢板在热处理前需要进行火切作业，以切除钢板的头尾、边部或取样等。火切后热处理钢板表面存在熔渣或氧化铁皮等缺陷（见图6），当钢板在炉内加热时，熔渣或氧化铁皮脱落（见图7），部分附着在炉辊的表面，长时间后，在钢板重量

3 .改进和预防措施

3.1 .优化抛丸参数设定

3.1.1.抛丸标准

①.适用范围

No.1抛丸机组处理钢板的规格标准。

②.作用

No.1抛丸机位于中转跨，用于轧后钢板的抛丸处理。No.1抛丸机对需要热

处理的钢板进行抛丸处理，也可对要求抛丸交货的钢板进行抛丸处理。其主

要目的是通过对钢板表面的抛丸处理，去除钢板表面的氧化铁皮，使钢板在

进入热处理炉时尽可能少地影响热处理后钢板的表面质量。

③.处理钢板的规格标准

④.设备参数

3.1.2.

①.适用范围

No.1抛丸机组钢板表面的除锈率规定。

②.投射量

③.除锈率管理项目

ⅰ.普通钢板采用”PLATE MODE”模式，LP形板采用“PIPE MODE”模式。