降低碳套辊结瘤实践

控制连退炉碳套辊结瘤的工艺实践

赵有明游光明刘天纬李娜

（中冶南方（新余）冷轧新材料技术有限公司，江西新余338025）摘要：对中低牌号冷轧无取向电工钢连续退火炉用碳套辊结瘤产生机理及原因的研究分析，制定、采取相应的措施，提高了碳套辊使用周期、产品质量及作业率，降低了生产成本，取得了较好的效果。

关键词：连续退火炉；碳套辊；结瘤；产生机理及原因

Process practices of control carbon rolls pickup in continuous Annealing furnace

Zhao Youming You Guangming Liu Tianwei Li Na

(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 measures, 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 cause

1. 引言

冷轧电工钢连续脱碳退火炉是冷轧电工钢生产关键设备之一，其作用是使钢带在高温下进行脱碳、退火，炉内温度最高可达1000℃以上，充满混合保护气体，钢带在炉内运行速度一般≥100m/min。碳套辊是连续退火炉的关键部件，主要起着支承带钢运行的作用，不仅用量大，而且它的表面状态直接影响钢板的表面质量。

中冶南方（新余）冷轧新材料技术有限公司主要从事冷轧电工钢的生产和开发，现有两条年产20万吨中低牌号冷轧无取向电工钢连续脱碳、涂层退火线。整条连续脱碳、涂层退火线共有炉底辊115根，其中RTF、SF炉炉底辊使用的是Φ180mm高温碳套辊，共计81根，RJC区域使用的是Φ150mm常温碳套辊，共计34根。

连续退火生产线投产初期，由于各种原因造成高温碳套辊短时间内（1-2个月）结瘤，达不到碳套所具有的使用周期。碳套辊结瘤后使得产品表面产生凹坑，需要对结瘤碳套辊修磨、更换，严重影响产品质量、生产效率、成本，造成较大的经济损失。

如何保证碳套辊表面质量，延长碳套辊的寿命，减少检修时间，对冷轧电工钢生产的正常运行和产品质量稳定是非常重要的。因此，我们从碳套结瘤形成机理及影响因素等方面进行分析，制定、采取相应的控制措施，从而有效的减少了结瘤，延长了碳套使用周期。

2. 碳套辊结瘤形成机理

2.1碳套辊表面形貌

通过电镜扫描发现碳套辊表面存在一定量的间隙和凹坑。图1a可以看出碳套表面，表面间隙、凹坑均匀，表面光滑。图1b可以看出碳套辊表面存在些较大、较深且不规则的孔洞，这些孔洞进入一些氧化铁、氧化镁等异物后，经烧结、还原容易长大，形成结瘤，使得带钢表面容易产生划伤[1]。

图1 碳套表面电镜图

a×300 b×1800

2.2 结瘤形成机理

碳套辊的石墨化度为60％以上，本身是一种多孔材料，虽经渗铬、修磨处理，表面比较光滑，但是经过一段时间使用后经氧化、磨损，不可避免地要出现孔隙。钢板表面残存的铁粉与碳套辊的摩擦碰撞过程中，在孔隙中堆积，还原、烧结长大成结瘤。结瘤长大到一定的尺寸，有的和带钢不断的摩擦和碰撞而脱落下来，在碳套辊上留下一个更大一些的凹坑（图2a ），为产生新的结瘤提供场所；有的在与钢带摩擦碰撞过程中，使凹坑加深，愈结愈大（图2b ），结瘤在与钢板摩擦过程中不停地旋转，随着新铁粉的堆积和烧结，就长成了圆柱状的涡状瘤（图3a 、b ）[2]。

图2碳套凹坑、结瘤

a 碳套辊凹坑

b 碳套辊辊面凹坑、结瘤

图3结瘤金相、电镜图

a 结瘤切面金相图×50倍

b 结瘤电镜照片×100倍

2.3结瘤物成分

结瘤通过能谱分析（图4），结瘤主要含有为Fe 、O 、Si 、C 及少量Al 、P 、Ca 、Mn 、Mg 等元素，含量最多的主要为Fe 。

凹坑

结瘤

图4 结瘤能谱分析

a b

3 . 产生原因分析

3.1带钢表面质量

原料板表面质量状况：存在因热轧卷取温度高、冷轧酸洗不干净，残存氧化铁粉较多；冷轧乳化液吹扫不干净，表面残油高；冷硬卷放置时间长、生锈，钢板表面轧制油干硬。

清洗段状况：碱洗系统因碱液浓度、活性、温度不够高；刷辊压下力或掉毛严重；碱洗槽和刷洗槽喷嘴堵塞等原因未及时处理。

以上因素均会造成清洗困难，钢板清洗效果差。使钢带上残留油污、铁粉（图5a），与油污混在一起的铁粉被带入炉内粘在碳套辊上，易产生结瘤[3]。

退火炉运行状况：退火炉温度在400℃以上且没有通H2时，虽然炉内通有N2保护，但带钢表面还是会产生氧化，或即使在通入H2情况下使用表面有明显氧化的过度卷，都会使得表面的氧化铁皮粘附在碳套辊上产生结瘤。

NOF为无氧化气氛，但由于是明火加热，由于降速、停车炉温急速升高，电工钢Si、Al 等成分含量较高，容易氧化，实践表明工艺速度降低＞50-60m/min时，NOF区域带钢就产生较严重的氧化现象（图5b），同样容易引起结瘤。

图5 带钢表面不洁

a 带钢表面铁粉、油脂未清洗不干净

b 带钢炉内氧化

3.2炉内气氛、温度

我们公司连续退火炉所使用的碳套辊为“P处理”辊，适合于弱氧化性湿气氛条件下使用。在这种气氛条件下，碳套表面因氧化、还原而产生的孔隙较少，结瘤现象就不容易发生。强还原性气氛的情况下，经过渗铬处理的碳套孔隙中所充填的氧化铬被还原而失效，使碳套