连续退火生产线炉辊积瘤形成机理的分析.pdf

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1、，1.，J口，weJle1JJ，连续退火生产线炉辊积瘤形成机理的分析.J.，‘冯碧洗J广州有色金属研究院新材料室广州市天河区五山510651摘要冷轧钢板连续退火生产线炉辊，在生产过程中表面形成大量的积瘤，严重影响产品质量。本文对积瘤的形成机理以及影响因素进行了详细的研究和分析，并提出了解决这一间题的建议和措施。最后用超音速法喷涂Cr,C,NiCr涂层解决了这一问题‘关键词积瘤涂层1积瘤的现场观察和工况1.1积瘤的观察积瘤现象在连续退火生产线的时效段最为严重，时效温度为350--450'C。投产初期未见积瘤，近几年越来越严重，每两个月须清理一次。积瘤的长

2、度可达tlmm,厚度为0.38mm,宽为1.44mm，呈鳞片状。1.2工况和工艺退火炉内的气氛为:N2+5%HZ,炉内的压力为正压。表l为时效室炉辊材料的化学成分，表2为钢带的化学成分。表1时效室炉辊材料的让学h1!分后量分豹曰.曰.白.匕..，.元索CSi卜PSCrM0W价50.15‘0.5025--0必<0.035<0035一2^2.509^l.l表2钢带的化学成分质里分数〔铝镇静)载<0035廷0.035钢带的时效温度为380'C-450'C.钢带在退火炉中，经常出现瓢曲打滑现象。当退火温度<800℃时，钥带所受到的拉应力为13.7MPae2积瘤

3、的检测与分析积瘤的金相与电镜分析如图1为积瘤的宏观照片，用肉眼观察可见积瘤表面呈灰蓝色，系开炉时氧化所致。图2为积瘤的电子扫描电镜照片。如图所示积瘤表面是鳞片状，表明是由多次挤压和滑动形成图1积瘤的宏观金相照片图2积瘤表面形貌的SEM照片-的，并且呈一定的方向胜.2.2积瘤的x光和能谱分析积瘤的X光衍射图谱和能谱分析图谱结果表明，积瘤的化学成分均为Q-Fe，无氧化物存在。2.3积瘤形成机理的分析炉辊积瘤的形成与滑动粘着磨损有关。任何机械加工平面，从微观角度来看都是高低不平的，因此两个表面接触时，总是凸峰点先接触。两个金属表面受垂直力压在一起时，当垂直力

4、未达到其弹性极限时，因未挤破和分散氧化膜，故只发生极少或根本没发生粘着。若接触的两表面受到切向力，粘着显著增加。因为切向运动能有效地挤破氧化膜，使两金属接触面增加，相互发生粘着。因此切向力产生的表面应变是粘着的关键因素。钢带和炉辊之间存在着垂直力和切向力，在此两力的联合作用下产生粘着，钢带上的金属就转移到炉辊上，不断的积累便形成了积瘤。经计算可知，钢带与炉辊之间的垂直压力为2.0--2.6X10'MPa切向力是由钢带和炉辊之间滑动产生的。而热膨胀，辊的振动，驱动电机传动误差等，均是产生滑动的原因。在粘着磨损中，是较软的材料向较硬的材料上转移，因此钢带上

5、的铁转移到炉辊上形成积瘤，并造成钢带表面产生凹坑状缺欠。2.4静态模拟试验目的是验证不同材料在不同温度和不同载荷条件下，对铁的粘着性。模拟实验的三种材料的有关性能列于表3表3模拟实验的材料及性能刁材料熔点(C)弹性模量(GPO}WJ$〔Hv)libA315302071871C,I$Ni9Ti1931726340390}{900Cr,C.-NiCr实验条件为在N:+5%H2的气氛下，气压为大气压，介质是铁粉，时间4小时，样品大小选择为20mmX20mmo表4不同材料在不同温度和不同载荷下对铁的粘结性不同条件下的粘结性800'C250,C400'C450*

6、C60℃5.3682.8536.82.85.36.8p,10'&2a2.85368285.36.82.8乃△xxxA3JJJJJ00xxx1Crl8Ni9TiJJJJJJ000JO0JJJ7JJJJJO0OCr,C,NiCr难以刮掉表4为试验结果。模拟试验的结果表明，在保护气氛下，材料的粘着性随着温度的升高而增加;同一材料的粘着性与载荷成正比;三种试验材料中Cr;C2NiCr涂层的抗粘着性最好，1Cr18Ni9Ti次之，A3最差。3积瘤形成的影响因素3.1材料的特性:材料本身机械物理化学性能对粘着性有很大影响。材料的硬度、熔点和弹性模量越高，卜叭扁孟监

7、__~，留叹汽一.;水，1则不易发生塑性变形，故其抗粘结性就越好，抗积瘤性能亦越好。;结构是立方晶格的材料因为容易变形，因此抗粘结性能差。时效辊和钢带都是立方结构，!wewe︺而且两者的化学成分接近，合金成分少，热硬性差，所以容易产生积瘤。，‘.es3.2气氛的影响:三.，es

8、氧化对粘着性作用很大，因氧化膜阻挡金属的接触。含有Ni,C:合金的钢铁中，当Cr护原子超过10%则生成连续的Cr203膜，或生成NiFe204N'Cr204，FeCr204Fe304氧化膜。并牢.‘固地粘到基体上，起到防止积瘤的作用。尽管退火炉的气氛为N2+5%H2的保护气体，

9、因氮.气和氮气中含有一定的氧和水，故钢带和炉辊均受到不同程度的氧化。由于时效辊的合金成分少，无