冷轧连续退火机组炉辊表面涂层选择及积瘤处理技术

摘 要：在退火过程中，轧制时在钢带表面形成的氧化物层或沉积在钢带上的铁粉或氧化物与铁粉的复合物会在还原性气氛中被还原、活化，使其粘附在炉辊表面，聚集成微小堆积并长大，成为斑点或结瘤，它将使钢带表面产生凹坑、划痕或拉伤，炉辊在钢带上造成的缺陷，在后续的平整机上往往无法消除，将严重影响冷轧钢带的质量。本文将对冷轧连续退火机组炉辊表面涂层选择及积瘤处理技术进行探讨。

关键词：冷轧连续退火机组；炉辊；表面涂层；积瘤

由于冷轧连续退火机组炉辊必须穿过炉体两侧的炉壁，所以炉体密封是一个非常重要的问题。目前，应用最普遍的是机械密封。在辊子两端密封的锥体部分装有隔热板，其中充填有耐火纤维绝热材料，内部注有密封润滑油脂，这种油脂具备耐高温、耐老化、润滑性能良好等特点，也能起到一定的密封作用。若带钢和炉辊不同步运行，还会产生带钢的表面刮伤缺陷。

1 冷軋连续退火机组炉辊表面工艺选择

炉辊表面喷涂方式主要分两种，第一种是 Deto-nation Gun（爆炸喷涂工艺），该喷涂工艺主要表现为：（1）非连续性热喷涂加工（一秒钟 8 次爆炸喷涂）。（2）材料粒子与基材的撞击速度为 760m/s（爆炸喷涂）和 960m/s（超级爆炸喷涂）。该种喷涂工艺的涂层与基材结合较好，抗冲击性能强，但耐热、耐磨、耐蚀等高温综合性能一般。第二种是等离子喷涂工艺，主要利用电弧所产生的能量来进行热喷涂（用大于10000℃ 的高温）。该种喷涂工艺的涂层的耐热、耐磨、耐蚀等综合性能较好，但与基材结合性较差。涂层热传导性一般，热膨胀系数小，使用中易发生剥落情况。

2 冷轧连续退火机组炉辊涂层的表面涂层工艺

2.1 气体爆炸喷涂

气体爆炸喷涂的涂层致密又耐磨，但是使用这种喷涂方法，其速率较低，同时成本也较高。它主要是一种利用可燃气体混合物，并有方向性的爆炸燃烧，然后将被喷涂的粉末材料加热，再轰击到工件表面形成一种保护层的喷涂技术。

2.2火焰喷涂

使用这种喷涂方法最大的优点就是设备简单，也容易操作。但同时也存在缺陷，即火焰喷涂的涂层组织是层状结构，且焰流温度低，使得组织内的一些氧化物孔隙夹杂着另一些颗粒，导致火焰喷涂的涂层结合得不够紧密。不过，目前已很少使用这种方法。

2.3超音速火焰喷涂

火焰焰流速度和喷射的粉末速度非常高，可达1000m/s～2000m/s，这是超音速火焰喷涂的最大特点。而且，由于这种喷涂方法能使该涂层和基体紧密结合，其结合强度高达90MPa以上，因此成为了目前炉辊涂层制备的重要方法。

2.4等离子喷涂

等离子喷涂的最大优点就是涂层致密性高。由于其焰流温度高，因此只要是有物理熔点的固态工程材料，均可以通过等离子喷涂，进而形成涂层。如今，等离子喷涂法已是炉辊涂层制备的首选方法。因此，冷轧连续退火炉炉辊涂层发生失效的原因主要与硫、锌、钠等元素相关，并且这三种元素均来自外部。而涂层表面出现的“凹坑”，是涂层表面自身长出的，主要成分为ZnS。

3 冷轧连续退火机组炉辊表面积瘤的表现形式及原因分析

从积瘤形成的机理上来分，可将积瘤分为两大类：粘屑和结瘤。粘屑指异物落在辊面上，并受压黏附在辊面上，黏附物一般可以去除。结瘤指带钢表面的氧化铁或氧化锰被炉内气氛还原成铁或锰，并与炉辊的机体材料发生化学反应生成的产物黏附在辊面上，难以去除。粘屑产生的原因是：带钢表面有异物黏附在辊面上，或炉内气氛中存在铁粉、耐火材料纤维粉末等，随着带钢与辊面的反复接触，使这些粉末颗粒黏附在辊面上。根据积瘤的类型，从而正确选择炉辊表面涂层。需要注意的是：炉辊表面容易积瘤，不完全是炉辊表面涂层的问题，炉子的操作条件如钢板上有氧化物薄膜（露点）、炉子泄露导致氧含量增加、温度过高、打滑或者速度不匹配、钢板锰硅等元素含量较高、带钢张力等，对辊面积瘤情况也有很大的影响。

4 冷轧连续退火机组炉辊的积瘤处理技术

由于这些“凹坑”的物理特性与涂层有很大程度上的差异，因而在运行中出现了大量的粉化、脱落现象。最后对试样截面形貌进行观察，可以推测氧可以通过涂层存在的这些缺陷扩散到涂层和基体界面，进而导致基体发生内氧化。炉辊表面质量的好坏，不能够以单一的表面粗糙度的大小来作为判定的依据，而应是结合多种检测手法对炉辊表面涂层的变化趋势进行分析。由于高温段炉辊的工作环境十分差，其表面会出现较多的状况，粘屑、结瘤、条纹印痕等都会损坏炉辊表面涂层，往往仅依靠表面粗糙度检测，并不能很好地反映出炉辊表面真实的状况。应采取多种手段，如表面金相腹膜、测点曲线分析等，对炉辊表面进行检测，这样可以从根本上为生产方把控炉辊的变化趋势。采用火焰粉末喷涂自熔性合金涂层并进行感应重熔处理，获得完全致密的呈冶金结合的涂层，与未采用涂层的传送辊相比，具有优异的耐热、耐磨、耐冲击等特性。

5 结论

通过实践证明，高压干冰清理是比较理想的清理方法。通过高压干冰粒子对炉辊粘结物进行打击清扫，能够有效地清理掉污物，随着干冰的雾化蒸发，不会对炉辊造成任何伤害。

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作者简介：

王彦强（1974.9.9—），男，内蒙古呼和浩特市托克托县，专业：机械。