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中厚板熱處理缺陷問題及處理方法

2024年03月29日 仁成精密鋼管廠1333???3??? 鋼鐵知識 百度已收錄 № 16313
中厚板技術的全面發展和進步,人們更加重視產品質量,生產企業比較關注產品的質量、節能等方面的要求。從當前的世界范圍內發展形勢展開分析,熱處理厚板的產品在處理中,日本的技術最為先進。

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我國和國際先進技術對比,在生產中極易存在很多的質量缺陷, 給中厚板產生質量產生嚴重的負面影響,導致在作業中要做好大范圍的修復處理,極大的影響整個生產秩序,也會使得鋼板由于修磨而導致產品的報廢,造成企業一定量的經濟損失,給企業發展帶來不利的影響。 

1 中厚板熱處理工藝 

社會生產力水平的提升,人們對鋼材質量要求逐步提升。在鋼材生產環節加入一定量的合金元素,然后再實施熱處理,可促進鋼材的機械性能的提升。中厚板熱處理主要是進行正火、高溫、調質、球化等四個方面。

1.1 正火處理 
正火處理也叫常化處理,中厚板的強度通常是比較大的,韌性卻很低,所以應該進行正火處理,然后再放置在空氣中冷卻,這樣細金粒會在冷卻后就存在,可以實施常化處理后得到較高技術水平的中厚板材料。

1.2 高溫處理 
高溫處理也叫回火處理,該處理的主要作用就是去除鋼板內部存在的應力。與正火處理有著明顯差異, 該方面的處理需要保證溫度控制在Ac3點以內。

1.3 調質處理
調質處理工藝是淬火、回火的結合,這種處理工藝對于熱處理的要求是比較高的,熱處理爐、低溫回火爐以及壓力淬火機是必須要使用的設備。在中厚板生產中形成馬氏體組織,可以進行低溫加熱與回火處理,這就是調質處理的整個過程。

1.4 球化處理 
球化處理就是在中厚板的加熱處理之后形成球化組織,在該處理完成之后,中厚板就能夠作為工具鋼板來使用,綜合性能是比較高的。

除上述幾種熱處理工藝,在具體的生產實踐中,技術人員可以進行多個方面的優化整合,然后形成新的熱處理工藝,比如正火—控冷新工藝和正火—回火新工藝。前者的作用就是避免鋼板的正火處理之后強度不足,鋼板進行熱處理操作之后,采用水冷設備的處理可以實現冷控處理,就能防止出現鋼板強度下降的情況。鍋爐壓力容器鋼板熱處理環節,通過正火—回火熱處理方式效果最佳,而對CrMo鋼板進行熱處理時,可以采用正火—回火處理技術。

2 缺陷分析

2.1 丸料壓入 
拋丸機輥刷進入一個周期的末端的情況下就會導致磨損問題的存在,在厚度較小鋼板的處理中,丸料會跟隨者鋼板會直接帶出拋丸機本體,如果沒有有效的清理處理,就會使得鋼板堆垛之后造成板料的丸料壓入。

此外,因為拋丸機設計方面的不足,造成丸料容易在處理中出現在鋼板與輥道之間的位置,鋼板因為自重的作用將丸料壓入到下部,經過多次碾壓就會進入到鋼板內部。

2.2 爐底輥壓痕 
爐底輥壓痕缺陷問題的形成就是由于爐底滾壓表面結瘤,厚度較大的鋼板在下表面因為高溫的作用而出現壓痕。爐底輥表面結瘤成因:輥面的有些位置上粘附有一定量的氧化鐵皮,裝爐量的逐步增大造成氧化皮數量增多,進而在該位置上堆積,同時在熱熔的柔軟條件之下存在高溫氧化反應,輥面結瘤會加大。

淬火或正火條件之下,輥面黏結的層狀氧化皮經過鋼板碾壓處理, 一層一層增加,密實度增大,這樣的情況下厚度較大的鋼板表面在高溫影響之下出現壓痕。此外,爐底存在鼓包、變形等缺陷也會出現結瘤的問題。

氧化鐵皮來源:一是生產環節以外存在的,二是爐內出現異常情況而出現的。生產環節以外存在的氧化皮就是拋丸不凈、丸料殘留等方面,因為拋丸機設計缺乏合理性、機械清掃不徹底、鋼板表面存在丸料等,還有就是鋼板自身就存在氧化皮。

爐內氧化鐵皮的形成原因就是熱處理的內部環境出現異常,殘氧量過大,導致爐內環境異常的原因是輻射管出現質量問題,可以進行停爐檢查以確定是否是該原因導致的。

淬火爐加熱是利用煤氣與助燃空氣混合后進行的,輻射管內燃燒是經過輻射方式來實現的,整個淬火爐的密封效果較好,所以內部氧氣的存在是在爐門打開的情況下有空氣進入到內部。

因為爐膛中設計為正壓的形式,且爐門打開的情況下要使用氮氣進行自動清掃處理,所以空氣從爐門進入到內部的概率是較低的;輻射管經過高溫的長時間處理,陶瓷內管會出現質量問題,或者因為使用時間過長而出現的破碎、斷裂等問題,造成金屬外觀受熱均勻性不足而出現斷裂,也可能是因為金屬外觀自身就存在質量問題,在工作中出現燒穿的情況, 進而導致助燃空氣從破損部位進入到內部。

2.3 邊部擠壓變形 
邊部擠壓變形主要是熱處理爐底輥道存在鼓包變形的缺陷,高溫生產環節中,鋼板下部接觸爐底鼓包且自身重力作用,在爐內運動之下會產生擠壓變形的情況。爐底輥鼓包的形成原因就是爐底輥與鋼板溫度差超出標準,且爐底輥壁厚度非常小,強度比較低,經過高溫的作用導致其與鋼板接觸而發生變形。

3 控制措施 

3.1 丸料壓入控制 
為了能有效的預防拋丸后鋼板表面出現殘留丸料,預防丸料進入到爐內,一般需要在拋丸機的出口位置上需要設置刮板的結構,此時可以在出口位置增加設置吹掃裝置,能夠更好的將表面存在的丸料清理掉;

下表面丸料壓入應該以下兩點出發,其一是清掃室中增加刮板能夠防止鋼板下表面存在有丸料的情況;其二應該進行拋丸機的清掃室內輸送輥道表面設置支撐環裝置,能夠有效的減少鋼板與輥道接觸面積,能夠防止丸料進入到爐內。

進行上述拋丸機改造處理,能有效防止出現丸料壓入情況,消除這些存在的問題能實現厚度在50mm以下的鋼板不會存在任何丸料壓入的問題;厚度50mm以上的鋼板丸料壓入一般是出現在鋼板兩側,經過處理之后,丸料壓入概率下降到1%以下,能夠提升鋼板 的質量,促進拋丸生產力的提升,經濟效益提升明顯。

3.2 爐底輥壓痕控制 
加強拋丸質量管理,確保鋼板表面不會有任何丸料殘留與壓入的情況,拋丸效果達到 Sa2.5級。根據生產工藝的要求進行洗爐清理,根據鋼板表面自重與摩擦力的影響可以把氧化皮碾碎,然后就會在進入到爐內前消除掉氧化皮,確保鋼板質量合格,還能夠延長爐底輥使用壽命,且能夠從根本上消除鋼板下表面出現爐底輥壓痕的情況。

進行上述處理之后,進行了比較長時間的爐底輥壓痕的處理實踐分析,生產環境中的溫度控制在900℃以下的情況下,基本沒有存在爐底輥壓痕;生產溫度在900℃以上時,且厚度在30mm以上就會出現爐底輥壓痕,其深度已經從0.3~1.0mm降至0.1~0.3mm,下降的幅度比較明顯。

經過上述處理,可以有效的減少人工修磨的工作量,工作效率得到提升,還能夠徹底的消除爐底輥表面結瘤缺陷,具備比較高的質量要求。

3.3 邊部擠壓變形控制
要想使得爐底輥溫度達到均勻性標準,一是適當的提升輥道速度,鋼板接觸輥面時間越長,其溫度就會越低,溫差會增大,進而導致鼓包的出現。如果低速運行時間比較長,會出現輥道彎曲變形的問題,而速度的提升可以更好的降低溫度,從而可以避免出現鼓包的問題。

二是適當的增大擺動幅度,爐底輥擺動時旋轉一周就能夠確定為最佳的擺動幅度,此時能夠讓輥道與鋼板接觸更加的均勻,輥道受熱也會變得更加均勻。通過安裝爐偏移控制裝置,在高溫鋼板生產中,應該根據厚度與時間做好分類:厚度不大于100mm的板正常對中裝爐;厚度大于100m的淬(正)火板在對中時單側墊木塊,使鋼板向旁邊偏移 200~300mm。

經過實施偏移裝爐控制措施,能夠讓爐底輥的工作表面可以進行交替工作使用,能夠更好的減小爐底輥位置上的溫差, 使得受熱更加的均勻,進而就能夠預防出現爐底輥鼓包的問題,促進整個生產水平的提升。

經過以上的處理措施后,淬火爐生產厚度150mm規格鋼板145塊2725t,累計入爐335 次,企業中的鋼板生產之后邊部質量水平比較高,沒有發生邊部擠壓變形的缺陷。

4 結 語

綜上所述,進行中厚板熱處理表面質量缺陷的原因分析,并采取必要的處理措施,經過一定時間的試驗處理,發現鋼板的質量提升比較明顯,如丸料壓入率長期控制在1%以下、爐底輥壓痕深度保持在0.1~0.3mm, 人工修磨量較小、鋼板邊部沒有出現擠壓變形缺陷,總體質量水平非常高,給企業帶來較高的經濟效益。


(文章來源:《冶金與材料》,作者:于剛,版權歸原作者所有)


參考文獻
[1]徐建翔,吳宇文.中厚板熱處理線拋丸鋼板表面質量問題分 析及解決[J].內燃機與配件,2019,(12):45-47.
[2]董占斌,王雪松,劉曉輝,等.基于 BP 神經網絡的中厚板熱 處理洗爐試驗模擬與應用[J].軋鋼,2015,(2):65-68.


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