炉辊积瘤特性动态模拟试验机的开发

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1、第十届国际热喷涂研讨会论文第十一届全国热喷涂年会论文(ITSS’2007)(CNTSC’2007)炉辊积瘤特性动态模拟试验机的开发黄小鸥汪瑞军张天剑张超程家龙(中国农机院表面工程研究所北京100083)①李益明毕刚张跃刚谭兴海(上海宝钢设备检修有限公司上海201900)关键词：炉辊涂层抗积瘤热喷涂连续退火炉1．前言连续退火炉一般由加热带、均热带和冷却带组成，钢板在配置于炉内的炉辊上呈180。绕卷接触进行热处理(如图1)。!竺：：!垫!竖塑垫堡堡登堂叠i2煎童塑!!Hoo●⋯馘-L：二3e：}qa；．，卜0o包卫da业日a1I?磉穸1d羁．眉^／圣?“Iu

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3、辊图1连续退火生产线在带钢连续热镀锌和带钢连续退火生产线上，在炉内还原气氛作用下，钢板表面冷轧过程中形成和沉积的铁粉活化了，氧化物还原成Fe，，而Fe与炉辊材料(多为耐热不锈钢)具有很强的亲和性、互溶性，容易扩散、附着和咬合在炉辊表面，形成积瘤。当钢板通过辊面传送时会在钢板上留下凹坑影响带钢表面质量。随着汽车工业的高速发展，对冷轧和镀锌钢板的表面质量提出了更高的要求，为提高钢板质量，人们开发了CAPL和CGL炉辊涂层技术一采用热喷涂方法在炉辊表面喷涂一层与铁的亲和力低，热膨胀系数与炉辊基体材料相匹配，耐高温磨损，能长期维持表面粗糙度的涂层。该涂层可减少炉辊辊面积瘤的产生，因而能获得表面质量

4、良好的高质量汽车用钢板。炉辊涂层技术80年代始于日本，80年代中期就已被大规模地推广应用于几乎所有的CAPL和CGL炉辊，80年代末在欧洲和美国受到重视和应用。宝钢机械厂2001年在国内进行炉辊积瘤机理研究，采用超音速火焰喷涂和等离子喷涂工艺生产的涂层炉底辊在宝钢冷轧厂连续退火炉上成功应用。目前，根据炉辊不同的使用温度，国内外研究开发了一系列的涂层材料，以适应炉辊不同的使用条件。日、美等国相继开发的含硼化物及氮化物的涂层材料，具有优良的抗积瘤性能，炉辊寿命最长的可达3年以上。几年来，宝钢机械厂先后开发了镀锌钢板、冷轧带钢抗积瘤涂层炉辊，炉辊涂层最长寿命达3年以上。为了更快更有效地开发炉辊抗

5、积瘤涂层，国外相继开发了不同特点的炉辊积瘤模拟试验机。钢板①本文通讯联系人：黄小鸥(中国农机院表面工程研究所北京100083)．．49．．第十届国际热喷涂研讨会论文第十一届全国热喷涂年会论文(ITSS’2007)(CNTSC’2007)和炉辊微小滑移时，炉辊表面的残留物在炉辊表面长大，形成积瘤，严重影响钢板质量，所以，积瘤试验机多是模拟连续退火线上的滑动过程。国外目前生产和使用的相关试验机主要有以下几利，：1．堆积试验机：评估高温、空气气氛下，堆积部分的涂层表面清理作用⋯，应用于高温退火线炉底辊白清理涂层的开发。2．新日铁试验机：评估800℃、氮氢(5％H：)气氛、不同压力下涂层的抗积瘤性

6、。3．双辊模拟机：通过两辊旋转速度差，模拟连续退火线上滑动中产生的堆积性’，评估涂层抗堆积性。综上所述，连续退火炉炉辊是冶金行业连续退火生产线的核心部件。炉辊的质量直接影响到钢带的质量，炉辊的寿命直接影响到生产线的效率。为了提高炉辊表面的抗积瘤性能，炉辊做热喷涂涂层是非常有效的办法。为了更快更有效地开发炉辊抗积瘤涂层，我所在比较国外试验机优缺点基础上，研制开发了一台炉辊积瘤动态模拟试验装置，实现了在实验室动态模拟生产线炉辊工况，从而大大缩短了抗积瘤涂层的开发时间与成本。2．试验机工作原理和构成2．1机械工作原理炉辊积瘤特性动态模拟试验机工作时，参考炉辊实际工况参数，将电炉加热，电炉内按要求

7、通入相同比例的工作气氛，模拟工况在试样间撒上粉末(jfl：IFe。0n、MnO、锰铁等)，将试样板与半圆辊面压紧，电机驱动半圆辊摆动，试样板与半圆辊之间，试样板与试样板之间将产生滑动，模拟实际生产中钢带与炉辊之间的滑动。电机驱动试样板在高温特定气氛中按要求产生相对运动，非常接近地模拟高温炉辊的实际工作环境、工作情形。工作中，试验机控制系统全程监测控制炉膛温度、气氛压力、气氛内氧含量、加载压力、试样滑动速度等参数，实时记录，如有异常即时报警。积瘤试验机与控制柜、实时监控计算机配套，可实现实验全过程的自动控制。2．2试验机构成试验机由试样部件、加热温控部件、试样加压部件、试样驱动部件、冷却隔热

8、部件、供气部件、气氛控制部件、密封排气防爆部件等部件组成(如图2)。．50一＼加热部分、＼。。，，＼形＼、＼／￥广羽一f＼F试样部分L＼加力部分_-●__●_、——一厂翟l《、、∥，-．_J～、、．LUL_J!l；●。t_JUL图2试验机结构示意图第十届国际热喷涂研讨会论文第十一届全国热喷涂年会论文(ITSS’2007)(CNTSC’2007)◇试样部件由试样托架、试样片、半圆对磨副组成。工作时，两片试样片置于试样托架中