钢铁企业理化检验技术改进实践

(河北津西钢铁集团股份有限公司, 唐山 064302)

钢铁企业理化检验技术改进实践

陈会兴

(河北津西钢铁集团股份有限公司, 唐山 064302)

通过改造化学成分分析用氩气、氮气的供气方式，使用砂带机代替磨床制备薄带钢拉伸试样，改造一氧化碳发生炉等方法，较好地解决了钢铁企业理化检验过程中遇到的一些实际问题，大大提高了检验效率和准确性，降低了企业生产成本，同时减轻了试验人员的劳动强度。

理化检验；供气；拉伸试样；一氧化碳发生炉；实践经验

钢厂生产过程中需要各种理化检验数据进行质量监控，这些数据的获得需要经过试样制备、试验分析、现场检查等环节，每个环节都会影响检验结果。例如：使用直读光谱仪分析钢样的化学成分时，氩气中的H2O和O2含量会直接影响分析结果；测试烧结矿冶金性能时，常因一氧化碳发生炉漏气而导致整个试验失败，更换发生炉的焦丁过程也十分繁琐；薄带钢拉伸试样加工面的粗糙度对伸长率检测结果的影响显著。

针对理化检验中遇到的这些问题，笔者采用管道改造、技术改进等方法，较好地解决了实际工作中遇到的试验成本高、准确度低、劳动强度大、生产效率低等问题，可供同行参考。

1 瓶装氩气、氮气改为自产管道气

某质检中心进行直读光谱分析、焦炭反应性试验及使用ICP光谱仪分析样品时，使用的氩气、氮气一直为外购瓶装气，每月气体消耗2万多元，且外购气经常出现质量问题，有的瓶装气纯度不够导致检验结果失真，同时该公司制氧厂每天大量外售剩余自产液氩、液氧，因此考虑以自产气代替外购气。结合仪器所需气体纯度及用量等情况，经现场调研确认可以实施该方案。

具体方案为：从气体主管道分别接通了高纯氮气、高纯氩气两条分支管，自产液氩、液氮在制氧厂蒸发后输送至实验室。自产管道气投用后各试验过程正常稳定，因管道气纯度高、供给稳定，不需更换、充装气瓶，避免了换瓶过程混入空气，使检验结果更加稳定。相对于购买的瓶装气，自产气价格可以忽略，不但每年节约20余万元的气体外购费用，而且有效提高了试验准确度和效率。

2 使用砂带机代替磨床制备薄带钢拉伸试样

厚度小于5 mm的薄带钢拉伸试样，在使用双面铣床铣至30 mm的标准宽度后，需用磨床磨平加工面以去除横向刀痕。若不打磨，拉伸试验过程中试样会在横向刀痕的凹陷处提前断裂[1]，致使断后伸长率、抗拉强度等的测试结果偏低[2]。原先一直使用磨床磨去铣刀刀痕，因磨床每次打磨深度仅0.02 mm，故需多次反复操作，仅一个试样的磨平时间就超过30 min，试样加工时间长，检验结果较为滞后。

使用磨床的目的是把带钢边部打磨光滑，试样表面粗糙度只要满足试验要求即可[3]，为了提高试样的制备效率，需要寻找快捷打磨工具代替磨床。经观察发现，制备直读光谱分析试样时使用盘式磨样机去除试样表面，40目(0.425 mm)的圆形砂轮布可在十几秒内将直径30 mm的球拍形试样磨削去掉0.5 mm，初步设想使用盘式磨样机代替磨床。经分析，使用盘式磨样机主要存在两个问题：一是圆盘磨样机直径太小，可以磨制的试样最大直径仅为100 mm，而带钢最长为400 mm，磨样机的砂带长度需大于400 mm；二是磨完的试样存在明显的横向弧形纹且难以消除，对试验结果影响明显[4]，可考虑调整方向，顺着带钢长度方向磨制，磨痕由横向变为纵向，纵向的微小条纹对拉伸试验结果没有明显影响[5]。考虑以上因素，最终确定使用加长砂带机，配备工作面150 mm×500 mm的高铝砂带，把试样放在砂带机上顺向磨制，几十秒即可打磨完毕，且打磨后的试样表面非常光滑。在同一带钢上取样，铣床铣至标准宽度后分别使用砂带机和磨床进行打磨，拉伸试验发现测得的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率结果完全一致，试样的加工时间从原来的每个30 min缩短至每个40 s，加工效率提高数十倍。

3 改造一氧化碳发生炉

某质检中心原有一台以高铝管为容器的一氧化碳发生炉，高铝管两端使用油浸石棉作为密封材料防止漏气，其工作原理是：一氧化碳发生炉内的高铝管里面装满焦丁加热至1 200 ℃，通入二氧化碳气体被焦丁还原成一氧化碳，一氧化碳气体可供后续试验使用。发生炉每次装入4 kg焦丁仅能使用6～8次，同时由于使用温度高电炉丝经常被烧断，需将重达上百千克的炉子整个拆开、重装，每隔2～3 d(天)停机检修、换料。这样的工序不但修炉的劳动量很大，而且每次重装完成后，起密封作用的油浸石棉稍有安装不当就会泄漏一氧化碳，迫切需要对发生炉进行改造。

要提高一氧化碳发生炉的使用寿命，需要解决断炉丝、易漏气两个主要问题。断炉丝的最有效解决方法就是降低工作温度，因为1 200 ℃接近了炉丝软化点，缠绕在瓷管上的炉丝软化后下垂导致线圈间短路熔断。经计算，电炉丝使用温度降低100 ℃即可远离软化点，但温度降低后焦丁不能充分与二氧化碳反应，需改用活性好、燃点低的木炭代替焦丁。易漏气的最有效解决方法就是取消高铝管和油浸石棉，其他试验过程有采用合金钢反应器的成功做法值得借鉴，合金钢反应器两端直接连接胶管，不需要使用油浸石棉，因而也就不会出现一氧化碳泄漏问题。

经过多次试验调整，将一氧化碳发生炉内部改用合金钢反应器，使用木炭为还原介质，使加热温度降低至1 100 ℃，每次试验前用十几分钟添加一次木炭，保证3 h稳定供气。经过多年的运行实践证明，改造后的一氧化碳发生炉使用过程稳定、一氧化碳气体纯度高，炉丝寿命延长至1 a(年)以上，有效避免了拆炉、修炉、漏气等问题，大大提高了生产效率，同时减轻了试验人员的劳动强度。

4 结束语

通过氮气、氩气管道代替外购气瓶的供气方式，降低了试验成本，提高了气体纯度及试验准确性。使用砂带机代替磨床制备薄带钢拉伸试样，不仅能保证试验结果的一致性，而且大大提高了试样加工效率。将一氧化碳发生炉内部改用合金钢反应器、以木炭作为还原介质、降低加热温度至1 100 ℃，有效避免了拆炉、修炉、一氧化碳泄漏等问题，并且减轻了试验人员的劳动强度。

[1] 王方. 热轧带钢的开裂分析[J].理化检验-物理分册,2007,43(8):419-421.

[2] 赵琼,周光才,赵继臣.带钢断后伸长率低的原因探析[J].理化检验-物理分册,2005,41(6):283-285.

[3] 曾力.拉伸试验速率对低碳钢力学性能的影响[J].理化检验-物理分册,2007,43(1):6-8.

[4] 赵丽明,谷国刚.Q345B热轧板延伸率不合格原因分析[J].中国重型装备,2014,5(1):48-50.

[5] 吴海波,冯翔宇,王亚,等.低合金中厚钢板延伸率不合格原因分析与控制[J].冶金丛刊,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

10.11973/lhjy-wl201711009

TP206+.1

B

1001-4012(2017)11-0806-02

2017-02-18

陈会兴(1972-),男,工程师,主要从事钢铁公司实验室管理工作,422923425@qq.com