不锈钢带钢光亮退火马弗炉缺陷分析及修复

不锈钢带钢光亮退火马弗炉缺陷分析及修复

叶乃威

1

杨 安1

孙朝阳

2

(1:宁波宝新不锈钢有限公司 浙江宁波315807;2:北京科技大学机械工程学院 北京100083)

摘要 分析得到了不锈钢光亮退火机组马弗管在高温自重长期服役条件下缺陷的形式及相应的原因。马弗管在高温自重作用下易产生缩颈、厚度减薄、截面变形、龟裂、橡胶状弯曲、鼓包、烧穿、焊缝开裂、渣滓、高温腐蚀坑等缺陷。高温蠕变是除焊缝开裂、渣滓、高温腐蚀坑外多种缺陷产生的直接或间接原因,设计、制造、使用工艺不当是引起诸如焊缝开裂、烧穿缺陷等的重要原因。针对各种缺陷特点,制定了合理修复技术方案,现场应用表明修复工艺方案是切实可行的,从而保证了马弗炉的正常使用。

关键词 马弗炉 高温蠕变 缺陷形式 修复方法 不锈钢中图分类号 TG 155.1+4 文献标识码

B

Defects Anal ysis and Repairing ofM uffle Used i n Bright

Anneali ng Li ne for St ai nless Steel Stri p

Y e N ai w e i 1

Yang An 1

Sun Chaoyang

2

(1:N ingbo B aox in S tainless Steel Co .,Ltd .,N ingbo Zhe jiang 315807;

2:Schoo l ofM echan ica lEngineeri n g ,Un i v ersity of Science and Techno l o gy Be ijing ,Beiji n g 100083)

AB STRACT

D e f ec ts o fm uffle w hich is used in br i ght annea l ed li ne (BAL )for sta i n less stee l str i p at l ong

ter m high te m pe ra t ure under large grav ity are investi ga ted ,and then t he correspond i ng reasons of different de f ec ts are obta i ned respecti ve l y .T he neck i ng,w all thickness thi nning ,cross secti on de f o r m ati on ,checked surface ,rubbe r-li ke bend i ng ,pro trusion ,burn i ng t hrough ,w e l d m eta l crack i ng ,as we ll as etch p i ts are m ain defects o f mu ffl e a t h i gh te m perat ure and l a rge w eight .H igh te m perature creep i s attr i buted to all of the de fects besides the we l d m eta l cracki ng and t he etch p its .T he desi gn ,m anufac t ure process and technolog i ca l opera ti on a lso are t he i m portance fac -tors wh ich results i n the defects o fmuffl e ,such as the w eld me tal crack i ng and t he etch pits .F or var i ous defec t char -ac teristics ,a reasonable repair i ng prog ram for muffl e s defects to m ake the mu ffl e wo rk w ellw as deve l oped .P racti ca l app licati on sho w s tha t the repa iri ng process i s feasible .

K EY W ORDS

M u ffle H i gh temperat u re creep D e fec ts R epa iring technique Sta i n less stee l

1 前言

某钢厂不锈钢光亮退火生产线(B ri g ht A n -neali n g li n e ,BAL)是由国外公司设计制造的用于不锈钢带光亮退火的大型生产线,其总高度为55m,可处理宽度为600~1250mm,厚度为0.1~3.0mm 的不锈钢板带。

炉中马弗管尺寸大( 1820mm 28500mm )、质量大(20000kg ),马弗管正常使用温度为1000 以上,最高工作温度可以达到1200 。由于马弗管用材料为高温镍基耐热合金,该材料具有优异的力学性能,尤其是优良的高温持久强度及抗氧化性,国内无法生产,还完全依赖进口。

40 T ota l N o .179February 2010 冶 金 设 备M ETALLURG I CAL E QU IP M ENT 总第179期2010年2月第1期

作者简介:叶乃威,男,1955年出生,北京科技大学冶金设备专业毕业,高级工程师,硕士,宁波宝新不锈钢有限公司设备部从事

设备技术工作

高温自重条件的长时间作用使得不锈钢光亮退火生产线运行过程中产生多种缺陷而影响生产。实际生产中,为确保BAL 可靠运行,缩短更换马弗的时间,准备了两支马弗(分别表示为A1和A2),两支马弗(一用一备)在实际运行过程中相继出现缺陷而无法正常使用,新制造一支马弗需要大约1年的时间且价值昂贵。因而分析各种缺陷的原因并对马弗进行修复将有助于确保正常生产,具有重要的工程应用价值。2 光亮退火马弗炉结构及使用工艺2.1 光亮退火马弗炉结构

光亮退火炉采用立式马弗炉结构,退火炉结构如图1所示。退火炉主要由入口密封箱、炉体、冷却段和返回通道等组成。马弗管安装在炉体内,顶部法兰与冷却段用螺栓联结,采用硅橡胶密封圈密封,底部悬空插入入口密封箱内,入口密封箱箱体内充入高温淬火油用于隔断马弗

管与燃烧室。

图1 马弗炉结构

马弗管结构如图2所示,管体由12段厚度和尺寸不同的钢板焊接而成。为方便描述,自上而下分别表示为A 、B 、C 、 。两支马弗管壁厚度分别从25mm 到15mm 不等。管体内径通长为 1820mm,A 段外径为 1845mm,管壁厚度为25mm 。

2.2 光亮退火马弗炉工作条件

马弗炉是保证不锈钢带光亮化的关键设备

[1][2]

,工作条件恶劣,退火时内部填充100%的

氢气保护气氛[3]

,外部采用45个按照一定规律

排列的对称分布在炉体180度两边的液化石油气(Liquid Petro leu m Gas ,LPG )或天然气烧嘴以加热马弗炉体。

图2 马弗管结构

2.3 马弗管用材料及特性

马弗管材料选用高温、高强度的镍基合金(主要化学成分如表1所示)。该合金能在温度高达1180 具有出色的抗氧化性,甚至在很严酷的条件下,如加热和冷却循环过程中,能生成一层致密的氧化膜而具有很高的抗剥落性。由于有较高的铬、铝含量,在高温含硫气氛中具有很好的抗氧化性。在室温和高温时该合金具有高的机械性能及很好的耐应力腐蚀开裂性能。由于控制了碳含量和晶粒尺寸,高温时具有高的蠕变断裂强度(如表2所示),适用于500 以上高温使用环境。

表1 合金主要化学成分(%)

N i

Cr F e C

A l m i n 5822余1.0m ax

63

24

量

0.11.5

表2 合金高温机械性能

温度/ 蠕变强度R p1.0/M P a 104hrs 105hrs 蠕变断裂强度R m /M P a 104hrs 105hrs 6001511162051567006939101558002211.83116.7900

6.9

2.2

10.1

3.7

3 光亮退火马弗管缺陷及原因分析

马弗管在长时间高温、自重(20000kg)及烧

41

叶乃威等:不锈钢带钢光亮退火马弗炉缺陷分析及修复2010年2月第1期