全氫罩式退火爐黑卷產(chǎn)生原因及防范措施

閆玉三 周文賓 蘇曉智

摘 要：針對酒鋼碳鋼冷軋在2018年罩式爐產(chǎn)生批量黑卷缺陷，本文對產(chǎn)生黑卷的機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并提出了改進(jìn)的措施。同時對采取措施前后黑卷缺陷率進(jìn)行了對比，驗證了措施的有效性。

關(guān)鍵詞：退火;乳化液;氫氣吹掃;黑卷

一、前言

酒鋼碳鋼冷軋引進(jìn)奧地利艾伯納公司的全氫罩式退火爐生產(chǎn)設(shè)備，在全氫氣氛下對冷硬卷進(jìn)行再結(jié)晶光亮退火處理。退火處理前的冷硬卷具有較強(qiáng)的加工硬化，強(qiáng)度與硬度偏高，塑性與韌性偏低的特點，不利于再加工。退火的目的是將冷硬卷加熱到再結(jié)晶溫度以上保溫一段時間后，再緩慢冷卻，進(jìn)而消除加工硬化，提高韌性與塑性的一種熱處理工藝。

酒鋼碳鋼冷軋罩式退火爐前道工序缺少脫脂機(jī)組，來料表面殘油殘鐵較高，若退火工藝不符合工藝要求，就不能完全將帶鋼表面的殘留物完全吹掃干凈，在帶鋼表面形成黑色缺陷，造成冷軋卷產(chǎn)品降級，黑卷嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致平整機(jī)在軋制過程出現(xiàn)帶鋼打滑、跑偏、斷帶等事故，給冷軋卷的生產(chǎn)帶來較大的影響。

二、黑卷產(chǎn)生的機(jī)理

在全氫罩式爐退火過程中，氫氣在保證表面清潔度當(dāng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。加熱時，殘留在帶鋼表面的乳化液等雜質(zhì)隨著溫度的升高，首先蒸發(fā)出水蒸氣與氣態(tài)的碳?xì)浠衔铩Ｋ质窃?00℃時揮發(fā)，乳化液等油類雜質(zhì)在大約190℃開始揮發(fā)，溫度升高到300℃-600℃未隨熱氣體排除的碳?xì)浠衔镩_始發(fā)生熱分解反應(yīng)。碳?xì)浠衔锔邷胤纸猱a(chǎn)物除了氫氣外，主要為飽和烴中的甲烷與不飽和烴中的乙烯和丙烯。甲烷在高溫下繼續(xù)發(fā)生熱分解反應(yīng)生產(chǎn)活性碳原子，活性碳原子極易被吸附到帶鋼表面形成分子碳，在帶鋼表面形成碳黑與焦炭狀的固體沉積物。其反應(yīng)式為：

這是一個可逆的反應(yīng)，隨著溫度的升高或氫氣含量的降低，會使正向反應(yīng)加劇，析出活性碳原子，在帶鋼表面形成碳黑。而當(dāng)爐內(nèi)氫氣含量較高時，會延緩碳?xì)浠衔锏姆纸?，會使逆向反?yīng)加劇，使積碳還原，并生成甲烷氣體，隨廢氣排除，從而降低黑卷缺陷的產(chǎn)生。因此對于黑卷缺陷的發(fā)生，要在300℃-600℃時要保證充足的吹氫量，進(jìn)而提高表面質(zhì)量，提高反射率。

從上述吹掃機(jī)理中可知：鋼卷在退火過程中，如果不能提供充足的吹氫量，鋼卷表面殘留的乳化液就不能完全發(fā)生熱分解反應(yīng)而被吹掃干凈，冷卻后就會附著在鋼卷表面形成黑卷缺陷。

三、黑卷產(chǎn)生的主要因素

（一）原料因素

（1）熱軋帶鋼原料的氧化鐵皮過厚，在正常酸洗條件下，很難完全去除，殘留的氧化鐵皮經(jīng)軋制壓入鋼板表面，帶有的鐵粉微粒吸附大量軋制油，使帶鋼表面殘留物增多;

（2）乳化液中有雜油混入、皂化值較低，或乳化液中鐵粉和灰分含量超標(biāo);

（3） 設(shè)備漏油、或管道上的積油、或機(jī)架內(nèi)油泥滴到鋼板表面，軋入時鋼卷溫度過高時使油質(zhì)碳化?；蜷L時間停機(jī)，板面乳化液油水分離，油粘在帶鋼表面上;

（4）空氣吹掃裝置效果較差，壓縮空氣內(nèi)含油和含水量增多;

（5）帶鋼板型不良，存在浪形。

（二）全氫罩式爐退火工藝

（1）退火程序設(shè)定不合理，在乳化液揮發(fā)高峰點時不能提供充足的吹氫量;

（2） 退火時，升溫速度過快，乳化液殘留物不能及時揮發(fā)干凈;

（3）未對退火曲線實施有效監(jiān)控，因罩退吹掃系統(tǒng)出現(xiàn)異常或吹掃程序未按程序設(shè)定執(zhí)行導(dǎo)致氫氣吹掃量不足而不能將帶鋼表面的殘留物完全吹掃干凈。

4. 防范措施

（一）對于冷軋原料冷硬卷

（1）提高酸洗帶鋼表面質(zhì)量，防止欠酸洗;加強(qiáng)酸洗后帶鋼表面質(zhì)量檢查和記錄，避免欠酸洗造成軋制時氧化鐵皮壓人帶鋼表面吸附軋制油或雜油;

（2）正常軋制時加強(qiáng)對乳化液的維護(hù)，保證乳化液的清潔度，定期按要求開啟磁過濾器、撇油器和平床過濾器，以確保乳化液的濃度、溫度、皂化值等各項指標(biāo)符合工藝要求;

（3） 保證軋機(jī)排油霧風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，防止油霧、蒸汽和灰塵混合物在乳化液管道和空氣管道上凝結(jié)后滴在鋼板表面，這些液滴受鋼板高溫氧化會變黑成乳化液斑點。加強(qiáng)換輥時對各液壓油路，管道進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)漏油及時處理;

（4）在定修、或較長時間日檢時對軋機(jī)內(nèi)部空氣吹掃裝置及壓縮空氣噴嘴進(jìn)行清洗，保證壓縮空氣壓力和流量，保證帶鋼表面無乳化液殘留，提高壓縮空氣的質(zhì)量;

（5） 定期清洗軋機(jī)機(jī)架和其它輔助設(shè)備，定期清理乳化液油箱內(nèi)淤泥;及時清理五機(jī)架內(nèi)部淤泥。

（6）酸軋軋制工序嚴(yán)格控制冷硬卷板形，按照微雙邊浪控制，降低張力，增大層間間隙;

（7） 對冷硬卷在軋機(jī)內(nèi)停機(jī)或酸槽中停機(jī)較長時間的鋼卷，下線后特殊保留，以進(jìn)行特殊退火程序控制。

（二）全氫罩退工藝

（1） 對于酸軋停機(jī)時間較長的帶鋼，對先前的退火程序進(jìn)行了優(yōu)化處理，優(yōu)化此程序主要是以乳化液揮發(fā)期曲線（下圖）為依據(jù)，在420℃時，在原有程序基礎(chǔ)上加一平臺，時間延長3小時，保證足夠的吹氫量。

（2）合理設(shè)定升溫梯度，防止加熱過快導(dǎo)致乳化液不能及時揮發(fā)造成的黑卷缺陷;

（3）崗位認(rèn)真監(jiān)控所有爐臺的退火曲線，及時發(fā)現(xiàn)各類異常情況，并對其實施有效的處理措施。

五、效果對比

2018年冷軋卷表面質(zhì)量缺陷統(tǒng)計中，黑卷缺陷占總?cè)毕萘?0%以上，嚴(yán)重影響了帶鋼表面質(zhì)量。針對黑卷缺陷技術(shù)人員進(jìn)行攻關(guān)制定了詳細(xì)的措施，通過后期對冷軋鋼卷表面的跟蹤對比，冷軋卷黑卷缺陷降低到總?cè)毕萘康?%以下。

六、結(jié)論

綜上所述，酸軋聯(lián)合機(jī)組須嚴(yán)格執(zhí)行上述措施以降低冷硬卷表面殘留物;全氫罩式退火爐機(jī)組必須制定合理有效的退火程序，確保乳化液兩個揮發(fā)高峰期有充足的氫氣吹掃量，才能保證黑卷缺陷的降低，直至黑卷缺陷消除。

參考文獻(xiàn)：

[1]王澤林等 冷軋鋼板退火炭黑缺陷的研究 鞍鋼技術(shù) 2003（1）.

[2]楊洪元等 全氫強(qiáng)對流罩式爐退火新技術(shù)（J） 攀鋼技術(shù) 1996，19（1）：22-23.

[3]蘇寧，李江華，吳光耀 冷軋板退火表面發(fā)黑的原因分析（J）. 昆鋼科技 2005.（4）：24-27.

作者簡介：

閆玉三（1982-），男，漢族，內(nèi)蒙古寧城縣人，本科，畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)，學(xué)士學(xué)位，工程師，研究方向：冷軋工藝研究。

周文賓（1984-），男，漢族，江西上饒人，本科，畢業(yè)于北京科技大學(xué)，工學(xué)學(xué)士學(xué)位，助理工程師，研究方向：冷軋工藝研究。

通訊作者：蘇曉智（1986-），男，漢族，籍貫：陜西鳳翔，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于昆明理工大學(xué)，職稱：工程師，研究方向：軋鋼工藝研究。