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中厚板热处理缺陷问题及处理方法

中厚板技术的全面发展和进步,人们更加重视产品质量,生产企业比较关注产品的质量、节能等方面的要求。从当前的世界范围内发展形势展开分析,热处理厚板的产品在处理中,日本的技术最为先进。

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我国和国际先进技术对比,在生产中极易存在很多的质量缺陷, 给中厚板产生质量产生严重的负面影响,导致在作业中要做好大范围的修复处理,极大的影响整个生产秩序,也会使得钢板由于修磨而导致产品的报废,造成企业一定量的经济损失,给企业发展带来不利的影响。 

1 中厚板热处理工艺 

社会生产力水平的提升,人们对钢材质量要求逐步提升。在钢材生产环节加入一定量的合金元素,然后再实施热处理,可促进钢材的机械性能的提升。中厚板热处理主要是进行正火、高温、调质、球化等四个方面。

1.1 正火处理 
正火处理也叫常化处理,中厚板的强度通常是比较大的,韧性却很低,所以应该进行正火处理,然后再放置在空气中冷却,这样细金粒会在冷却后就存在,可以实施常化处理后得到较高技术水平的中厚板材料。

1.2 高温处理 
高温处理也叫回火处理,该处理的主要作用就是去除钢板内部存在的应力。与正火处理有着明显差异, 该方面的处理需要保证温度控制在Ac3点以内。

1.3 调质处理
调质处理工艺是淬火、回火的结合,这种处理工艺对于热处理的要求是比较高的,热处理炉、低温回火炉以及压力淬火机是必须要使用的设备。在中厚板生产中形成马氏体组织,可以进行低温加热与回火处理,这就是调质处理的整个过程。

1.4 球化处理 
球化处理就是在中厚板的加热处理之后形成球化组织,在该处理完成之后,中厚板就能够作为工具钢板来使用,综合性能是比较高的。

除上述几种热处理工艺,在具体的生产实践中,技术人员可以进行多个方面的优化整合,然后形成新的热处理工艺,比如正火—控冷新工艺和正火—回火新工艺。前者的作用就是避免钢板的正火处理之后强度不足,钢板进行热处理操作之后,采用水冷设备的处理可以实现冷控处理,就能防止出现钢板强度下降的情况。锅炉压力容器钢板热处理环节,通过正火—回火热处理方式效果最佳,而对CrMo钢板进行热处理时,可以采用正火—回火处理技术。

2 缺陷分析

2.1 丸料压入 
抛丸机辊刷进入一个周期的末端的情况下就会导致磨损问题的存在,在厚度较小钢板的处理中,丸料会跟随者钢板会直接带出抛丸机本体,如果没有有效的清理处理,就会使得钢板堆垛之后造成板料的丸料压入。

此外,因为抛丸机设计方面的不足,造成丸料容易在处理中出现在钢板与辊道之间的位置,钢板因为自重的作用将丸料压入到下部,经过多次碾压就会进入到钢板内部。

2.2 炉底辊压痕 
炉底辊压痕缺陷问题的形成就是由于炉底滚压表面结瘤,厚度较大的钢板在下表面因为高温的作用而出现压痕。炉底辊表面结瘤成因:辊面的有些位置上粘附有一定量的氧化铁皮,装炉量的逐步增大造成氧化皮数量增多,进而在该位置上堆积,同时在热熔的柔软条件之下存在高温氧化反应,辊面结瘤会加大。

淬火或正火条件之下,辊面黏结的层状氧化皮经过钢板碾压处理, 一层一层增加,密实度增大,这样的情况下厚度较大的钢板表面在高温影响之下出现压痕。此外,炉底存在鼓包、变形等缺陷也会出现结瘤的问题。

氧化铁皮来源:一是生产环节以外存在的,二是炉内出现异常情况而出现的。生产环节以外存在的氧化皮就是抛丸不净、丸料残留等方面,因为抛丸机设计缺乏合理性、机械清扫不彻底、钢板表面存在丸料等,还有就是钢板自身就存在氧化皮。

炉内氧化铁皮的形成原因就是热处理的内部环境出现异常,残氧量过大,导致炉内环境异常的原因是辐射管出现质量问题,可以进行停炉检查以确定是否是该原因导致的。

淬火炉加热是利用煤气与助燃空气混合后进行的,辐射管内燃烧是经过辐射方式来实现的,整个淬火炉的密封效果较好,所以内部氧气的存在是在炉门打开的情况下有空气进入到内部。

因为炉膛中设计为正压的形式,且炉门打开的情况下要使用氮气进行自动清扫处理,所以空气从炉门进入到内部的概率是较低的;辐射管经过高温的长时间处理,陶瓷内管会出现质量问题,或者因为使用时间过长而出现的破碎、断裂等问题,造成金属外观受热均匀性不足而出现断裂,也可能是因为金属外观自身就存在质量问题,在工作中出现烧穿的情况, 进而导致助燃空气从破损部位进入到内部。

2.3 边部挤压变形 
边部挤压变形主要是热处理炉底辊道存在鼓包变形的缺陷,高温生产环节中,钢板下部接触炉底鼓包且自身重力作用,在炉内运动之下会产生挤压变形的情况。炉底辊鼓包的形成原因就是炉底辊与钢板温度差超出标准,且炉底辊壁厚度非常小,强度比较低,经过高温的作用导致其与钢板接触而发生变形。

3 控制措施 

3.1 丸料压入控制 
为了能有效的预防抛丸后钢板表面出现残留丸料,预防丸料进入到炉内,一般需要在抛丸机的出口位置上需要设置刮板的结构,此时可以在出口位置增加设置吹扫装置,能够更好的将表面存在的丸料清理掉;

下表面丸料压入应该以下两点出发,其一是清扫室中增加刮板能够防止钢板下表面存在有丸料的情况;其二应该进行抛丸机的清扫室内输送辊道表面设置支撑环装置,能够有效的减少钢板与辊道接触面积,能够防止丸料进入到炉内。

进行上述抛丸机改造处理,能有效防止出现丸料压入情况,消除这些存在的问题能实现厚度在50mm以下的钢板不会存在任何丸料压入的问题;厚度50mm以上的钢板丸料压入一般是出现在钢板两侧,经过处理之后,丸料压入概率下降到1%以下,能够提升钢板 的质量,促进抛丸生产力的提升,经济效益提升明显。

3.2 炉底辊压痕控制 
加强抛丸质量管理,确保钢板表面不会有任何丸料残留与压入的情况,抛丸效果达到 Sa2.5级。根据生产工艺的要求进行洗炉清理,根据钢板表面自重与摩擦力的影响可以把氧化皮碾碎,然后就会在进入到炉内前消除掉氧化皮,确保钢板质量合格,还能够延长炉底辊使用寿命,且能够从根本上消除钢板下表面出现炉底辊压痕的情况。

进行上述处理之后,进行了比较长时间的炉底辊压痕的处理实践分析,生产环境中的温度控制在900℃以下的情况下,基本没有存在炉底辊压痕;生产温度在900℃以上时,且厚度在30mm以上就会出现炉底辊压痕,其深度已经从0.3~1.0mm降至0.1~0.3mm,下降的幅度比较明显。

经过上述处理,可以有效的减少人工修磨的工作量,工作效率得到提升,还能够彻底的消除炉底辊表面结瘤缺陷,具备比较高的质量要求。

3.3 边部挤压变形控制
要想使得炉底辊温度达到均匀性标准,一是适当的提升辊道速度,钢板接触辊面时间越长,其温度就会越低,温差会增大,进而导致鼓包的出现。如果低速运行时间比较长,会出现辊道弯曲变形的问题,而速度的提升可以更好的降低温度,从而可以避免出现鼓包的问题。

二是适当的增大摆动幅度,炉底辊摆动时旋转一周就能够确定为最佳的摆动幅度,此时能够让辊道与钢板接触更加的均匀,辊道受热也会变得更加均匀。通过安装炉偏移控制装置,在高温钢板生产中,应该根据厚度与时间做好分类:厚度不大于100mm的板正常对中装炉;厚度大于100m的淬(正)火板在对中时单侧垫木块,使钢板向旁边偏移 200~300mm。

经过实施偏移装炉控制措施,能够让炉底辊的工作表面可以进行交替工作使用,能够更好的减小炉底辊位置上的温差, 使得受热更加的均匀,进而就能够预防出现炉底辊鼓包的问题,促进整个生产水平的提升。

经过以上的处理措施后,淬火炉生产厚度150mm规格钢板145块2725t,累计入炉335 次,企业中的钢板生产之后边部质量水平比较高,没有发生边部挤压变形的缺陷。

4 结 语

综上所述,进行中厚板热处理表面质量缺陷的原因分析,并采取必要的处理措施,经过一定时间的试验处理,发现钢板的质量提升比较明显,如丸料压入率长期控制在1%以下、炉底辊压痕深度保持在0.1~0.3mm, 人工修磨量较小、钢板边部没有出现挤压变形缺陷,总体质量水平非常高,给企业带来较高的经济效益。


(文章来源:《冶金与材料》,作者:于刚,版权归原作者所有)



参考文献
[1]徐建翔,吴宇文.中厚板热处理线抛丸钢板表面质量问题分 析及解决[J].内燃机与配件,2019,(12):45-47.
[2]董占斌,王雪松,刘晓辉,等.基于 BP 神经网络的中厚板热 处理洗炉试验模拟与应用[J].轧钢,2015,(2):65-68.


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