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抛丸机在不锈钢铸坯表面处理工艺

文章出处:未知 编辑:抛丸机发表时间:2017-12-8 15:13:10 浏览人数:1022,1,0
摘 要:先容了常见不锈钢铸坯表面处理方式,包括氧化铁皮清理及铸坯表面缺陷处理。铸坯表面氧化铁皮清理的主要方式有氧化铁皮清理机、水爆、抛丸机等,铸坯表面缺陷通常采用修磨机扒皮处理。并先容了氧化铁皮清理机、水爆、抛丸机及修磨机的工作原理和设备组成,分析了各种处理方式的特点。
  不锈钢连铸坯表面常见缺陷有“深振痕”、“凹陷”、“表面夹渣”、“裂纹”等。深振痕造成冷轧钢板上形成鳞状折叠缺陷,铸坯凹陷缺陷伴随着裂纹缺陷,铸坯表面夹渣影响轧制成品的表面质量[1-5]。不锈钢铸坯表面的氧化膜较薄而致密,不易脱落,通常状态下不锈钢铸坯在加热炉内会产生0.2~0.3 mm 的氧化皮[6],在此范围内的铸坯缺陷可随氧化铁皮去除,如果缺陷不在此范围内,铸坯上的表面缺陷如不加以处理,就必然带入最终产品中。
  不锈钢铸坯通常不能采用火焰清理铸坯表面缺陷,火焰清理会造成铸坯清理区域的成分和晶相组成发生变化,影响不锈钢产品的耐腐蚀性能。因此,机械清理是不锈钢表面处理的常见有效手段。

1、氧化铁皮清理设施:
  不锈钢铸坯表面氧化铁皮相对于碳钢铸坯表面氧化铁皮更加致密,不易脱落,如果不加以处理会影响到最终产品质量。同时,铸坯表面附着一层氧化铁皮,不能准确判断铸坯表面缺陷情况。因此,首先须清理铸坯表面的氧化铁皮,再经人工检查确定该铸坯是否需要修磨及修磨的区域。
图1  氧化铁皮清理机示意图

1  氧化铁皮清理机示意图

  早期的氧化铁皮清理机仅靠高速旋转的钢刷去除铸坯表面的氧化铁皮,但由于铸坯温度高,氧化铁皮与铸坯本体之间附着较紧,因此氧化铁皮去除率较低。对此,在钢刷辊前增加高压喷嘴,向铸坯表面喷水,铸坯与氧化铁皮遇水急冷收缩降低氧化铁皮与铸坯本体间附着力[7],氧化铁皮去除率有所提高。

  氧化铁皮清理机适用钢种较多,但对氧化铁皮清理不够彻底。笔者认为氧化铁皮清理机需在安装位置、高压喷淋水、钢刷辊夹紧装置等方面进行优化,以提高氧化铁皮去除率。

1.2、水爆池:
  水爆池是以常温循环水作为冷却介质,将高温铸坯放入水池中,利用“水爆”去除铸坯表面的氧化铁皮。其原理是当水遇到高温铸坯时瞬间汽化,发生“水爆”,产生大量高压蒸汽,蒸汽的冲击力作用于铸坯表面使氧化铁皮剥落[8-9]。同时,铸坯及其表面的氧化铁皮在高温状态下遇水急剧冷却产生收缩应力,由于铸坯及其表面的氧化铁皮间产生应力大小不同,氧化铁皮断裂而脱落。
  水爆池内冷却介质为浊环水,冷却水入口温度40~50 ℃,冷却水出口温度小于95 ℃。铸坯放入水爆池时温度600~800 ℃。为便于后续人工检查铸坯,需将铸坯冷却至80°左右,经计算,铸坯在水爆池内停留时间约25 min。根据连铸机的出坯周期及铸坯在水爆池内的停留时间确定铸坯放置工位的数量,一般1台单流不锈钢连铸机需6个铸坯放置工位。根据铸坯出坯周期、铸坯进出水爆池温度及进出口循环水温度计算确定循环水量,经计算循环水量约800 m3/h。水爆池示意图如图2。
图2  水爆池示意图

2  水爆池示意图



  水爆池投资低,维护量少,生产运营成本低。但适用钢种较少,仅适用于部分奥氏体不锈钢,如301、 304 等钢种。冬季产生水蒸气较大,污染厂房及设备。如铸坯在水爆池内为水平放置时,铸坯上表面剥离的氧化铁皮需人工清扫。

1.3、抛丸机:
  抛丸机常用于清理铸坯表面氧化铁皮。抛丸机主要由抛丸室、抛头、抛丸输送系统、丸料清扫装置、丸料补充器、除尘系统、润滑系统及电气控制系统等组成。其工作原理是利用抛丸器抛出的高速钢丸冲击铸坯表面氧化铁皮,使其脱落。
  抛丸机作业率较高,清理速度可达3 m/min。适用钢种多。氧化铁皮去除效果较好。但抛丸机不能处理高温铸坯,一般要求铸坯温度低于80°,因此采用抛丸机清理铸坯氧化铁皮不能在线作业,需将铸坯冷却至80°以下再进行抛丸作业。

2、铸坯缺陷清理设施:
  根据人工检查、质量判定系统判定或产品最终用途确定需要进行扒皮处理的铸坯。修磨机广泛应用于不锈钢铸坯表面缺陷清理。

2.1、修磨机的组成及原理:
  修磨机主要由上料台、修磨小车、修磨主机系统、磨屑收集系统、翻坯系统、修磨砂轮更换小车、除尘系统、润滑系统、液压系统及电气控制系统等组成。其工作原理是通过砂轮对钢坯表面进行打磨,去除铸坯表面的缺陷。

2.2、修磨机选用及缓冷坑设置:
  根据修磨铸坯温度分类,修磨分为热修磨和冷修磨。一般认为修磨铸坯温度高于400 ℃为热修磨,修磨铸坯温度低于400 ℃为冷(温)修磨。热修磨效率更高,但由于设备防护等级要求较高,其设备投资较高。根据不同钢种的特性,采用不同的修磨方式。410、420 等马氏体不锈钢在300 ℃以下会发生马氏体相变,造成体积膨胀,易产生裂纹,因此,需在350 ℃ 以上送入加热炉,铸坯须进行热修磨。高纯铁素体随温度下降冲击韧性显著降低[10- 11],铸坯必须趁热修磨。另外,这类钢种的修磨比例较大,修磨铸坯数量较多,若全部采用在线热修磨,将因修磨周期长于出坯周期而影响连铸机主作业线生产。所以这类钢种的部分铸坯需吊运下线到缓冷坑保温,当热修磨机空闲时,再将铸坯吊运到热修磨机上修磨,并在350 ℃ 以上送入加热炉。因此,对于生产马氏体和高纯铁素体钢种的车间需配置热修磨机及缓冷坑。

2.3、修磨工艺:
  常见修磨机的工艺流程如图3。
  不同的钢种、相同钢种不同用途及质量判定不同的组别,修磨区域和修磨厚度各不相同。按修磨区域分为全表面修磨、局部修磨及铸坯边部修磨。砂轮与铸坯修磨角度可采用90°和45°修磨,修磨示意图见图4。修磨砂轮端面与铸坯移动方向相垂直,称作90°修磨,常应用于表面质量要求较高的铸坯,其修磨损失相对较高,见图4(a);修磨砂轮端面与铸坯移动方向成45°夹角,称作45°修磨,其修磨修磨损失相对较小,修磨效率较高。
图3  修磨机工艺流程  图4  修磨示意图

3  修磨机工艺流程

4  修磨示意图


  常见不锈钢连铸坯单面修磨厚度0.8~3.5 mm。平均修磨损失约1.7%。
  修磨机工艺成熟,对铸坯表面缺陷去除彻底,修磨后铸坯表面质量好,可提高最终产品合格率。但修磨机一次投资高,占地面积大,金属损耗大,能源消耗高。

3 、结束语:
 目前许多钢厂着力于提高钢水冶炼技术及连铸浇铸技术,以提高无修磨铸坯比例。某厂304、430 不锈钢无修磨率可达到80%以上,但对于含Ti 不锈钢(如321、409 等)及超纯铁素体不锈钢需全部修磨。因此在炼钢连铸生产技术尚不能做到铸坯零表面处理时,发展针对不同钢种、不同表面缺陷,并能减少金属损耗、降低能源消耗、降低生产成本的铸坯表面清理方式和设备是非常有必要的。
本文来源青岛华盛泰抛丸机:/jishu/1022.html
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