不銹鋼帶光亮退火馬弗結構優化

摘 要：分析連續光亮退火爐馬弗在高溫中使用出現的主要缺陷形式及對應的原因。針對各類缺陷形式，制定出合理的改進方案，延長馬弗使用壽命，提高設備有效作業率，降低生產加工成本。

關鍵詞：弗爐;高溫蠕變;結構

不銹鋼光亮退火采用氨分解氣氛，在退火時該氣氛在1080℃高溫中可對奧氏體不銹鋼板材進行保護，使板面具有良好的光亮、無氧化效果。馬弗是確保氣氛純度的重要設備，馬弗主要有兩種形式，一種是臥式連續爐，一種是立式連續爐。柳鋼中金950mm不銹鋼冷連軋機組配套8條雙帶臥式光亮退火爐，其生產的不銹鋼板具有良好的耐蝕性、高低溫性能、良好工藝性能，在建筑物的內外裝飾、衛生設備、儀器儀表等領域應用廣泛。8條光亮退火機組由三個廠家提供設備，于2018年7月陸續投產，三家設備廠商提供的光亮退火馬弗，均出現較為嚴重的塌陷問題，這對現場生產造成嚴重的影響，如何快速高效的改善設備出現的問題，是企業目前亟待需要解決的。

一、原因及分析

1、馬弗異常更換原因分析

1.1高溫蠕變引發的缺陷

如圖1所示，馬弗分為預熱段與加熱段，預熱段溫度控制在720℃，加熱段各溫區溫度控制在1080℃，由于預熱段使用溫度相對較低，通常情況下預熱段的使用壽命是加熱段壽命的2倍。通過對5條馬弗的檢查，其中2條因預熱段受加熱段塌陷嚴重影響無法分切利用，需要整條馬弗更換，其余3條切預熱段2M左右，加熱段全部更換。馬弗采用厚度為8mm的東方特鋼310S制作，整段更換與部分更換兩者維護費用相差15萬元，所以在使用維護中應盡量避免整段更換。全新馬弗拱頂距離底面高度為680mm，馬弗拱頂距離石墨輥上表面距離為270mm。在使用溫度下長期運行，高溫蠕變會引起馬弗塌陷，兩端均有氣缸拉伸高溫蠕變的馬弗，通過拉伸減緩馬弗拱頂下塌的趨勢，但隨著使用時間的增漲，塌陷的馬弗拱頂造成帶鋼上表面劃傷從而引起鋼卷質量缺陷，塌陷始于預熱段尾端終于加熱段中段，具體塌陷位置曲線如圖1中3所示，測量馬弗塌陷變形的最嚴重的地方變形拱頂距離底面最低處為400mm，如圖2所示。

1.2 兩立面鼓包

在馬弗拱頂塌陷的同時，兩立面在兩條筋板之間出現鼓包，最大鼓包高度約為50mm，同時發現部分焊接模壓筋板與馬弗間的焊道開裂，測量裂開焊道長度為60-70mm。在馬弗使用末期未能提供良好的支撐。立面的變形導致石墨輥軸承座的安裝精度逐漸降低，變形最嚴重的兩條馬弗使用末期共計出現4次軸承卡死，3次軸承位機封擠出。但在馬弗變形中未見開裂或燒穿現象。

二、方案及改進措施

在馬弗使用過程中未出現燒穿，本文就不做講解分析。通過對重點缺陷原因分析并針對的提出改善方案，延長馬弗是使用壽命，確保產品質量和降低設備維護成本。針對馬弗塌陷改善如下：

2.1 馬弗連接方式

將預熱段與加熱段焊接連接方式改為對夾連接箱式，改后結構如圖3所示。采用20mm厚的鋼板制作連接套，通過連接箱將預熱段與加熱段分離，可有效阻隔加熱段馬弗頂下塌傳導至預熱段。馬弗與端面法蘭焊接采用雙面焊接，確保在后續馬弗更換時，預熱段只需檢查焊縫是否存在焊縫開裂，無需將預熱段部分切除，減去連接套的制作費用后還能，降低維護成本2-3萬元左右。原設計將軸承座焊接與馬弗上，馬弗兩立面面隨高溫蠕變導致兩側軸承座在垂直方向的變形，為避免在馬弗使用末期出現軸承位精度跑偏導致輥輪卡死等異常，現將軸承座改焊接在連接箱上，由于內膽與外殼之間填塞有保溫材，外殼的溫度相對較低，且由于外殼采用20mm的厚板，相對變形較小，大大改善了因馬弗變形導致的石墨輥卡死，減少停機維護時間。

2 .2 加熱段焊接吊頂

在13.05米長的馬弗加熱段上共計焊接31條模壓筋板，筋板采用厚度6mm的東方特鋼310S模壓制作，在馬弗上焊接間隔距離為400mm。沿帶鋼方向算第2條起，每間隔三條模壓筋板安裝一套，共計加裝6套吊頂，吊頂所用拉桿為M30*1000的310S雙頭牙螺桿，其頂部穿過保溫材固定于爐頂鋼構處，可以防止馬弗蠕變產生的塌頂。

2.3 焊接調整

用ER309焊絲，選用脈沖焊機并用97.5%Ar+2.5%CO2混合氣體保護焊，CO2在焊接時能參與一定的反應，可以去除焊接中產生的氫成份，而Ar的隔離保護作用要好于CO2，使焊接飛濺更小，焊縫更均勻，并有助于提高焊縫強度。馬弗及連接套均采用滿焊焊接，模壓筋板采用間斷焊接，焊道長度120mm，在有吊頂的位置可適當將焊縫的長度延長至160mm，可以有效防止焊道在使用過程中裂開。

三、結論

經過多年的臥式光亮退火爐馬弗使用和維護管理，積累了一定的工作經驗和失效問題的處理方法，但未來需要在馬弗維護使用中不斷研究、探索新出現的問題，進一步延長光亮爐馬弗使用壽命，提高設備有效作業率，降低生產加工成本。

參考文獻

[1] 葉乃威，楊安，孫朝陽.不銹鋼帶鋼光亮退火馬弗爐缺陷分析及修復[J].冶金設備，2010（1）40-45

[2] 向化純，陳偉.有馬弗網帶爐中馬弗的結構設計[J]，工業爐，2006（1）：24-28

作者簡介：何秋陵（1986-），男，畢業于湖北汽車工業學院，廣西柳州鋼鐵集團有限公司柳鋼中金頂鋒公司，主要從事冷軋機電設備管理工作。