(河北津西鋼鐵集團股份有限公司, 唐山 064302)

鋼鐵企業(yè)理化檢驗技術(shù)改進實踐

陳會興

(河北津西鋼鐵集團股份有限公司, 唐山 064302)

通過改造化學成分分析用氬氣、氮氣的供氣方式，使用砂帶機代替磨床制備薄帶鋼拉伸試樣，改造一氧化碳發(fā)生爐等方法，較好地解決了鋼鐵企業(yè)理化檢驗過程中遇到的一些實際問題，大大提高了檢驗效率和準確性，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，同時減輕了試驗人員的勞動強度。

理化檢驗；供氣；拉伸試樣；一氧化碳發(fā)生爐；實踐經(jīng)驗

鋼廠生產(chǎn)過程中需要各種理化檢驗數(shù)據(jù)進行質(zhì)量監(jiān)控，這些數(shù)據(jù)的獲得需要經(jīng)過試樣制備、試驗分析、現(xiàn)場檢查等環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都會影響檢驗結(jié)果。例如：使用直讀光譜儀分析鋼樣的化學成分時，氬氣中的H2O和O2含量會直接影響分析結(jié)果；測試燒結(jié)礦冶金性能時，常因一氧化碳發(fā)生爐漏氣而導致整個試驗失敗，更換發(fā)生爐的焦丁過程也十分繁瑣；薄帶鋼拉伸試樣加工面的粗糙度對伸長率檢測結(jié)果的影響顯著。

針對理化檢驗中遇到的這些問題，筆者采用管道改造、技術(shù)改進等方法，較好地解決了實際工作中遇到的試驗成本高、準確度低、勞動強度大、生產(chǎn)效率低等問題，可供同行參考。

1 瓶裝氬氣、氮氣改為自產(chǎn)管道氣

某質(zhì)檢中心進行直讀光譜分析、焦炭反應(yīng)性試驗及使用ICP光譜儀分析樣品時，使用的氬氣、氮氣一直為外購瓶裝氣，每月氣體消耗2萬多元，且外購氣經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量問題，有的瓶裝氣純度不夠?qū)е聶z驗結(jié)果失真，同時該公司制氧廠每天大量外售剩余自產(chǎn)液氬、液氧，因此考慮以自產(chǎn)氣代替外購氣。結(jié)合儀器所需氣體純度及用量等情況，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研確認可以實施該方案。

具體方案為：從氣體主管道分別接通了高純氮氣、高純氬氣兩條分支管，自產(chǎn)液氬、液氮在制氧廠蒸發(fā)后輸送至實驗室。自產(chǎn)管道氣投用后各試驗過程正常穩(wěn)定，因管道氣純度高、供給穩(wěn)定，不需更換、充裝氣瓶，避免了換瓶過程混入空氣，使檢驗結(jié)果更加穩(wěn)定。相對于購買的瓶裝氣，自產(chǎn)氣價格可以忽略，不但每年節(jié)約20余萬元的氣體外購費用，而且有效提高了試驗準確度和效率。

2 使用砂帶機代替磨床制備薄帶鋼拉伸試樣

厚度小于5 mm的薄帶鋼拉伸試樣，在使用雙面銑床銑至30 mm的標準寬度后，需用磨床磨平加工面以去除橫向刀痕。若不打磨，拉伸試驗過程中試樣會在橫向刀痕的凹陷處提前斷裂[1]，致使斷后伸長率、抗拉強度等的測試結(jié)果偏低[2]。原先一直使用磨床磨去銑刀刀痕，因磨床每次打磨深度僅0.02 mm，故需多次反復操作，僅一個試樣的磨平時間就超過30 min，試樣加工時間長，檢驗結(jié)果較為滯后。

使用磨床的目的是把帶鋼邊部打磨光滑，試樣表面粗糙度只要滿足試驗要求即可[3]，為了提高試樣的制備效率，需要尋找快捷打磨工具代替磨床。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，制備直讀光譜分析試樣時使用盤式磨樣機去除試樣表面，40目(0.425 mm)的圓形砂輪布可在十幾秒內(nèi)將直徑30 mm的球拍形試樣磨削去掉0.5 mm，初步設(shè)想使用盤式磨樣機代替磨床。經(jīng)分析，使用盤式磨樣機主要存在兩個問題：一是圓盤磨樣機直徑太小，可以磨制的試樣最大直徑僅為100 mm，而帶鋼最長為400 mm，磨樣機的砂帶長度需大于400 mm；二是磨完的試樣存在明顯的橫向弧形紋且難以消除，對試驗結(jié)果影響明顯[4]，可考慮調(diào)整方向，順著帶鋼長度方向磨制，磨痕由橫向變?yōu)榭v向，縱向的微小條紋對拉伸試驗結(jié)果沒有明顯影響[5]?？紤]以上因素，最終確定使用加長砂帶機，配備工作面150 mm×500 mm的高鋁砂帶，把試樣放在砂帶機上順向磨制，幾十秒即可打磨完畢，且打磨后的試樣表面非常光滑。在同一帶鋼上取樣，銑床銑至標準寬度后分別使用砂帶機和磨床進行打磨，拉伸試驗發(fā)現(xiàn)測得的屈服強度、抗拉強度和斷后伸長率結(jié)果完全一致，試樣的加工時間從原來的每個30 min縮短至每個40 s，加工效率提高數(shù)十倍。

3 改造一氧化碳發(fā)生爐

某質(zhì)檢中心原有一臺以高鋁管為容器的一氧化碳發(fā)生爐，高鋁管兩端使用油浸石棉作為密封材料防止漏氣，其工作原理是：一氧化碳發(fā)生爐內(nèi)的高鋁管里面裝滿焦丁加熱至1 200 ℃，通入二氧化碳氣體被焦丁還原成一氧化碳，一氧化碳氣體可供后續(xù)試驗使用。發(fā)生爐每次裝入4 kg焦丁僅能使用6～8次，同時由于使用溫度高電爐絲經(jīng)常被燒斷，需將重達上百千克的爐子整個拆開、重裝，每隔2～3 d(天)停機檢修、換料。這樣的工序不但修爐的勞動量很大，而且每次重裝完成后，起密封作用的油浸石棉稍有安裝不當就會泄漏一氧化碳，迫切需要對發(fā)生爐進行改造。

要提高一氧化碳發(fā)生爐的使用壽命，需要解決斷爐絲、易漏氣兩個主要問題。斷爐絲的最有效解決方法就是降低工作溫度，因為1 200 ℃接近了爐絲軟化點，纏繞在瓷管上的爐絲軟化后下垂導致線圈間短路熔斷。經(jīng)計算，電爐絲使用溫度降低100 ℃即可遠離軟化點，但溫度降低后焦丁不能充分與二氧化碳反應(yīng)，需改用活性好、燃點低的木炭代替焦丁。易漏氣的最有效解決方法就是取消高鋁管和油浸石棉，其他試驗過程有采用合金鋼反應(yīng)器的成功做法值得借鑒，合金鋼反應(yīng)器兩端直接連接膠管，不需要使用油浸石棉，因而也就不會出現(xiàn)一氧化碳泄漏問題。

經(jīng)過多次試驗調(diào)整，將一氧化碳發(fā)生爐內(nèi)部改用合金鋼反應(yīng)器，使用木炭為還原介質(zhì)，使加熱溫度降低至1 100 ℃，每次試驗前用十幾分鐘添加一次木炭，保證3 h穩(wěn)定供氣。經(jīng)過多年的運行實踐證明，改造后的一氧化碳發(fā)生爐使用過程穩(wěn)定、一氧化碳氣體純度高，爐絲壽命延長至1 a(年)以上，有效避免了拆爐、修爐、漏氣等問題，大大提高了生產(chǎn)效率，同時減輕了試驗人員的勞動強度。

4 結(jié)束語

通過氮氣、氬氣管道代替外購氣瓶的供氣方式，降低了試驗成本，提高了氣體純度及試驗準確性。使用砂帶機代替磨床制備薄帶鋼拉伸試樣，不僅能保證試驗結(jié)果的一致性，而且大大提高了試樣加工效率。將一氧化碳發(fā)生爐內(nèi)部改用合金鋼反應(yīng)器、以木炭作為還原介質(zhì)、降低加熱溫度至1 100 ℃，有效避免了拆爐、修爐、一氧化碳泄漏等問題，并且減輕了試驗人員的勞動強度。

[1] 王方. 熱軋帶鋼的開裂分析[J].理化檢驗-物理分冊,2007,43(8):419-421.

[2] 趙瓊,周光才,趙繼臣.帶鋼斷后伸長率低的原因探析[J].理化檢驗-物理分冊,2005,41(6):283-285.

[3] 曾力.拉伸試驗速率對低碳鋼力學性能的影響[J].理化檢驗-物理分冊,2007,43(1):6-8.

[4] 趙麗明,谷國剛.Q345B熱軋板延伸率不合格原因分析[J].中國重型裝備,2014,5(1):48-50.

[5] 吳海波,馮翔宇,王亞,等.低合金中厚鋼板延伸率不合格原因分析與控制[J].冶金叢刊,2010(3):19-20.

ImprovementPracticeofPhysicalandChemicalInspectionTechnologyinIronandSteelEnterprises

CHENHuixing

(Hebei Jinxi Iron & Steel Co., Ltd., Tangshan 064302, China)

Through the reconstruction of gas supply mode of argon and nitrogen for chemical composition analysis, tensile specimen preparation of thin strip steel by belt sander instead of the grinder, and the reconstruction of carbon monoxide generator, the practical problems encountered in the inspection process of iron and steel enterprises were well solved. Through the measures, the efficiency and accuracy of inspection was greatly enhanced, the production cost of enterprises was reduced, and the labor intensity of test personnel was relieved.

physical and chemical inspection; gas supply; tensile specimen; carbon monoxide generator; practical experience

2017-02-18

陳會興(1972-),男,工程師,主要從事鋼鐵公司實驗室管理工作,422923425@qq.com

10.11973/lhjy-wl201711009

TP206+.1

B

1001-4012(2017)11-0806-02