张晓东

（山东钢铁集团有限公司莱芜分公司板带厂，山东莱芜271104）

0 引言

退火卷表面质量影响着退火卷的销售价格，同时决定了退火卷彩涂、电镀的效果。莱钢罩式退火炉自2009年7月份投产以来，由于受经验及原料影响，多次发生退火卷表面炭黑、生锈、划伤等表面质量缺陷，严重制约了退火卷表面质量，影响了退火卷成材率，因此，如何提高退火卷的表面质量成为退火产品生产的一大课题。

1 退火卷一般表面缺陷

自莱钢罩式退火炉投产以来，多次出现退火卷表面质量问题，因此，我们对不同表面缺陷退火卷个数进行了统计。退火卷主要有炭黑、生锈、划伤及氧化色这四大表面缺陷，因此，要减少退火卷缺陷数量，提高退火产品表面质量，要从这四种缺陷入手。

2 退火卷表面缺陷原因及解决方案

2.1 炭黑原因及解决方案

退火卷生产过程中，是以氢气作为保护气体的，用全氢退火有两个主要作用，一是氢气与氧化铁发生反应，3H2+Fe2O3=3H2O+2Fe，可以去除钢卷表面的氧化铁皮；二是氢气可以与轧制油中的C发生反应，C+2H2=CH4，除去钢卷表面轧制油。但个别退火卷出炉后，表面有一层黑色粉末，用手可以抹去，对黑色粉末进行分析化验，得知其主要成分为炭和氧化铁。退火结束后，钢卷表面仍有炭及氧化铁残存主要有以下几个原因。

2.1.1 表面炭黑原因

2.1.1.1 吹氢工艺不合理

通过查阅冷轧车间使用轧制油性质得知，其挥发温度在400℃左右，在加热阶段300～500℃时，保护气体中乳化液烟气含量迅速增加，该温度段为乳化液蒸发阶段，在设置氢气吹扫方式时，应采用大流量氢气吹扫；另一个峰值出现在加热结束的保温段，炉内气氛中的C主要来源于钢中，为了不使钢脱C，此时产生的CH4不应被吹走[1]。在退火炉投产前期，因受生产经验限制，采用的吹氢曲线为退火炉自带的工艺，此工艺过于简单，与轧制油挥发过程不匹配，无法满足现场生产的实际需要，所以出现个别炉台退火卷表面炭黑的现象。

2.1.1.2 紧急吹扫

出于安全保护的原因，全氢罩式炉在炉内压力低于250 Pa（2.5 mbar）或炉内氧含量高于1%，以及高温密封测试不合格时，都会产生氮气紧急吹扫。紧急吹扫后只能在N2气氛下继续退火或冷却，由于氮气没有还原性，不能与钢卷表面的氧化铁发生反应，严重影响带钢表面质量。

2.1.1.3 设备故障

在退火卷生产结束后，有一部分轧制油没有排出炉外，随着温度降低，轧制油液化，吸附在炉台管道及气动阀阀芯处，造成轧制油不能排出炉台，钢卷表面受到污染。

2.1.1.4 二次污染

退火结束后，由于受炉台内气流方向影响，有少部分轧制油残存在炉台底部及内罩底部，若不及时进行清理，会在下一循环退火卷生产过程中再次污染钢卷。

2.1.2 解决方案

2.1.2.1 优化氢气吹扫工艺

根据冷轧车间轧制油性质，在其挥发量最大的300～500℃采用大流量氢气吹扫，当炉台温度升至700℃，为防止钢卷脱C，采用小流量氢气吹扫，具体工艺如表1所示。

表1 优化后氢气工艺

2.1.2.2 紧急吹扫后氢气置换氮气

由于紧急停电、压力开关误报、高温密封测试不合格（不属泄漏而产生的密封不合格）而发生的急紧吹扫，紧急吹扫后，炉台在氮气气氛下退火，钢卷的表面质量得不到保障。为防止氮气下退火带来的钢卷表面质量缺陷，通过不断总结经验，制定了紧急吹扫后氢气置换氮气的方法。具体操作方法如下：

（1）在加热阶段的炉台由于上述原因造成的紧急吹扫，经确认没有泄漏，进行如下操作：1）关断加热罩；2）将炉台置于基本状态；3）启动N2预吹扫，结束后重新点火；4）点火后重新设定退火时间、吹氢流量和时间。退火时间用总的退火时间减去实际退火时间再加1～2 h，吹扫时间根据退火时间作相应调整。

（2）由于高温密封测试不合格，经确认非泄漏造成可进行如下操作：1）将炉台置于基本状态；2）启动N2预吹扫，结束后重新点火；3）重新设置加热和H2吹扫参数，H2吹扫流量：30 m3/h，时间：30 min。

（3）冷却阶段发生的紧急吹扫，结束后强制打开H2入口，关N2入口，开N2出口，20 min后关出口。

2.1.2.3 及时清理阀芯

为避免气动阀阀芯卡死造成的氢气不流通现象，车间根据设备运行及生产状况，制定了月检修计划。在每个月末生产结束后，对炉台阀芯、管道进行统一清理，保证阀门转动顺畅，氢气流量正常。

2.1.2.4 擦拭炉台

为防止退火卷的二次污染，在每次退火周期结束以后，对炉台及内罩底部油污进行擦拭清理，避免油污在下一循环生产中再次挥发，污染钢卷。

2.2 退火卷锈蚀原因及解决方案

2.2.1 锈蚀原因

（1）退火卷生锈现象都发生在钢卷出炉堆放到终冷台以后，并且雨天发生的概率更大，根据这种情况，结合现场实践条件发现，钢卷锈蚀的主要原因为冷却风水汽太大。终冷台进风口在厂房外边，并且没有干燥装置，这样进入终冷台的冷却风中含有大量的水汽，在钢卷冷却过程中，水汽与退火卷直接接触，造成钢卷锈蚀。

（2）行车空调水排放管路位于行车操作室的下方，当行车运行时，造成空调水滴落在钢卷端面上，造成钢卷生锈。

2.2.2 解决方案

（1）改造终冷台进风口位置，把进风口移到厂房内部，这样能有效降低冷却风中的水汽，减少钢卷生锈数量。同时，在雨天里，对出炉的钢卷端面涂抹防锈油，防止钢卷与厂房潮湿空气接触。

（2）改造行车空调水排放口位置，将排放口移至厂房北侧，避免空调水滴落在退火卷表面。

2.3 退火卷表面划伤

2.3.1 划伤原因

退火卷表面划伤大多是夹钳圆弧板造成的。夹钳设计能力是25 t，而现在生产的退火卷一般在15～19 t，夹钳的两块圆弧板为钢制材料，钢板上端为直角，这导致了夹钳在提起钢卷时很容易造成钢卷表面的划伤。

2.3.2 解决方案

（1）改造现使用的双臂立式夹钳，在夹钳两块圆弧钢板表面各安装一块聚四氟乙烯板，降低夹钳与钢卷表面的磨损程度，减少钢卷表面划伤。

（2）引进吊装能力较小的单臂立式夹钳。单臂立式夹钳相比较双臂夹钳有夹钳圆弧面直径小、圆弧板面积小、圆弧板表面光滑的优点，这样，使用单臂夹钳吊装钢卷，可以大大减少钢卷表面划伤的现象。

2.4 氧化色原因及解决方案

2.4.1 氧化色原因

当因炉台设备故障或生产工艺等问题而使保护气体中的氧气、二氧化碳及水蒸气等氧化性介质含量较大时，钢卷在这样的气氛中退火就会发生表面氧化。当高温钢卷暴露在空气中时也会发生氧化[2]，如钢卷出炉温度远远高于80℃，就会导致出炉后退火卷迅速氧化，在表面形成黄褐色条斑。

2.4.2 解决方案

（1）合理安排生产，钢卷数量小于3卷时禁止装炉生产，避免发生退火卷出炉氧化的现象。

（2）对于只能装炉小于3卷的炉台，生产时要延长炉台冷却时间，降低钢卷出炉温度，保证钢卷出炉时表面温度小于80℃，防止钢卷出炉温度过高造成氧化。

3 效果验证

通过采取以上方案后，退火卷表面质量得到了大幅度的提高，表面质量缺陷钢卷数量有所减少。其中，退火卷表面炭黑、表面划伤缺陷有了很大的降低，表面氧化色现象没有再发生，退火卷生锈现象也有所减少。

4 结语

本文通过分析退火卷表面质量缺陷，结合莱钢罩式退火炉实际生产情况，从设备、工艺和操作三个方面针对每一种缺陷的原因进行了分析研究，有效减少、解决了退火卷表面质量问题，为罩式退火炉的顺利生产提供了参考依据。

[1]杨学高，段向东.优化冷轧带钢退火工艺[J].金属热处理，1999（4）：34-37.

[2]王长周，宋涛，彭赛.罩式退火炉钢卷氧化原因分析[J].冶金设备，2007（3）：63-65.