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鋼坯高溫防氧化及表面處理技術

鋼坯高溫防氧化及表面處理技術

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  皇甫TM鋼坯高溫防氧化劑

  皇甫TM 鋼坯高溫防氧化劑是皇甫防腐技術有限公司依托清華大學技術支持,耗資800余萬元,歷經6年不懈努力,經過反復試驗和技術攻關,以解決鋼坯高溫氧化損失和表面質量問題的一項新技術研究成果。自2006年至今,該技術和產品先后在山西省太原鋼鐵集團公司熱軋廠、臨汾鋼鐵公司、忻州復合板廠、山東省萊蕪鋼鐵集團公司技術中心、江蘇省南京鋼鐵集團公司中厚板廠、陜西省寶雞鈦業集團公司鑄造廠、湖南省衡陽720鋼管廠和福建省三安鋼鐵公司、山東濟南鋼鐵集團公司技術中心、河北鋼鐵集團舞鋼公司熱軋鋼廠、鞍鋼集團等多家鋼鐵企業使用,經測試核算,普鋼燒失量由原來的1.5%左右降到0.5%以下;特鋼燒失量由原來的2-3%降到0.5%以下,直接節約的標準煤、耗水量和減少二氧化硫排放量等方面非常巨大。尤其在特鋼軋制中的應用,不但降低了燒失量,而且解決了由于氧化鐵皮被壓入表面所造成的表面質量問題,解決了鋼鐵企業多年難以攻克的技術難題。

  該產品于2007年1月申報國家發明專利,并取得了發明專利證書(專利證書號:ZL200710053874.3)。

  采用高溫防氧化技術的必要性

  The importance of the technology of the high

  temperature steel antioxidant

  鋼坯在高溫加熱環境時產生的氧化鐵皮,給鋼鐵生產企業帶來直接的產量損失和嚴重的表面質量問題,同時氧化鐵皮如不及時清除干凈,在軋制時會壓入鋼板表面,造成產品表面缺陷,嚴重時甚至可導致產品報廢。為了清除鋼坯表面的氧化鐵皮,必須增加高壓水沖洗、酸洗、噴丸、扒皮等設備,在很大程度上增加了生產工序及能源消耗。此外,加熱鋼坯(錠)時生成的氧化鐵皮落在爐底,不但會侵蝕爐體,影響爐子壽命,而且在清除時需要增加繁重的體力勞動,若采用液態排渣方法,則又需要消耗大量的能量。

  因此,在鋼鐵生產過程中使用鋼坯高溫防氧化劑,大大提高了生產過程中的鋼鐵收得率,直接提高鋼材的產量和質量; 同時,氧化鐵皮的減少使得生產工序大大簡化,生產過程中的能源消耗大大降低,也可使鐵礦資源得到充分利用,從而達到提高生產效率的作用。


    未噴涂防氧化劑的鋼坯軋后表面情況

  鋼坯高溫防氧化劑的作用機理

  The mechanism of action of the high

  temperature steel antioxidant

 

  鋼坯高溫防氧化劑由于要求其耐高溫性、抗氧化性,其主要組成成分是一些耐高溫性能較好的金屬與非金屬氧化物。其常用的制備方法是料漿噴涂法,首先將噴涂的各組分原料配制成懸浮性料漿,再在金屬基體表面上噴涂或刷涂,料漿附著在金屬基體表面上,形成一層厚度約0.3mm的料漿薄層。自干后,料漿中的粉劑通過粘結劑的粘結作用在金屬基體表面形成一層料漿保護層。

  當料漿保護涂層在金屬進行加熱時,隨著加熱溫度的提高,涂層進而開始燒結,形成封閉致密的固態粘附層,從而達到與氧氣隔絕,杜絕氧化鐵皮的生成。


  一、 應用領域

  鋼坯高溫防氧化劑主要用于鋼鐵行業,以解決普通鋼坯、不銹鋼坯和特種鋼坯在加熱熱軋過程中的表面氧化腐蝕及由此產生的鋼材損失和表面質量問題。

  原理:鋼坯高溫防氧化劑的主要成分是一些耐高溫性能較好的金屬或非金屬無機材料。使用前將各組分原料配制成懸浮性料漿,在金屬基體表面進行噴涂或刷涂,在粘結劑的作用下,金屬表面形成一層耐高溫抗氧化的涂層,經自行干燥后附著在金屬表面。當金屬進行加熱時,其表面高溫涂層隨著加熱溫度升高,開始燒結形成封閉致密的粘附保護層,從而對金屬產生抗氧化保護。


  二、 性能指標

  1、 能直接噴涂在各種鋼坯表面,不需要任何方式的表面處理。

  2、 噴涂在各種鋼坯表面后,在20℃溫度環境下,10分鐘左右固化,噴涂后的各種鋼坯表面相互磨擦、碰撞不脫離、不起皮,軟硬適宜、堅固可靠。

  3、 經過噴涂的各種鋼坯加熱出爐后,表面顏色一致,無任何異物出現。

  4、 經噴涂防氧化劑的鋼坯在加熱熱軋時,經幾秒種水淬,鋼坯表面的防氧化劑自脫、自離、不留痕跡。

  5、 熱軋后的鋼坯表面光亮一色,可解決表面裂痕等表面質量問題。

  6、普通鋼坯系列未涂層的燒失率為1-3%左右,經噴涂本防氧化劑后的燒失率降至0.5%以下。

  7、不銹鋼、特種鋼坯系列未涂層的燒失率在0.8-3%左右,而噴涂本防氧化劑后的燒失率降為0.01-0.02%。

  8、該防氧化劑解決了各種鋼坯熱處理過程中的氧化燒損、表面質量、氧化皮粘鋼等軋鋼行業的技術難題。

  三、 在特鋼軋制中的應用

  特鋼普遍存在的表面質量問題

  鋼坯出加熱爐后,表面形成致密厚實的氧化層,經除鱗機除鱗后,不能達到除鱗效果。軋制時造成氧化鐵皮壓入鋼板表面,并伴有大面積裂紋和深坑現象。

  特鋼表面質量問題解決方案

  以河北鋼鐵集團舞鋼公司為例:2012年4月27日,我公司與舞鋼公司科技部、第 一軋鋼廠,對齒條鋼鋼板(含鎳1%以上)進行了鋼坯高溫防氧化劑噴涂實驗。具體噴涂情況如下:

  翻板情況對比

  2012年5月8日,對另外10塊雙面噴涂防氧化劑的鋼坯進行軋制。5月11日,進行翻板檢查:鋼板上下表面沒有裂紋和鐵皮壓入現象,表面質量較好。


  財務可行性及效益分析

  一、 傳統軋制工藝下的損耗

  燒損折合重量:

  就某鋼鐵公司目前軋制的含鎳1%的鋼板情況來看,如果不噴涂鋼坯高溫防氧化劑,鋼坯在加熱爐加熱時,表面至少有2mm的鋼坯被燒損成氧化層。

  鋼坯規格為2.1米X3.5米

  2.1米X3.5米X0.004米X7.85噸/立方米=0.23079噸

  鋼板扒皮折合重量:

  鋼坯在軋制時,由于氧化皮不能被有效清除,致使軋制后的鋼板表面被壓入氧化鐵皮,形成2—3mm深的帶狀裂紋和鐵皮壓坑,后期需作扒皮處理,上下表面扒皮厚度平均為5mm。

  2.1米X10米X0.005米X7.85噸/立方米=0.82425噸

  燒損+扒皮折合重量總計:0.23079噸+0.82425噸=1.05504噸 

  二、 鋼坯使用高溫防氧化劑的經濟效益

  根據軋制實驗和翻板情況來看,噴涂鋼坯高溫防氧化劑的鋼坯,在加熱爐加熱環節,能有效杜絕鋼坯一次氧化皮的生成。翻板檢查時發現:鋼板上下表面沒有壓入氧化皮現象,表面質量較好,只需經過拋丸處理便可達到工藝要求。但根據該公司的生產標準,僅需上下表面扒皮lmm即可達標(如右下圖)

  扒皮1mm折合重量為:2.1米X10米X0.001米X7.85噸/立方米=0.16485噸

  噴涂后每塊鋼板可節約:1.05504噸-0.16485噸=0.89019噸

  鋼坯原坯重約25噸,我們可為該特鋼系列節約的系數是:0.89019÷25=0.0356

  按照該公司每年生產10萬噸特鋼計算,如果為所有特鋼鋼種噴涂防氧化劑,我們每年可為鋼鐵公司節約3560噸。按平均每噸特鋼1萬元計算,我們每年能為企業增效3560萬元。

  綜上所述,鋼企使用高溫防氧化劑有以下優勢。第 一:從加熱時間上看,如果噴涂防氧化劑,可以提高加熱溫度,至少可節約加熱時間一小時左右,節省燃料、提高效率;第二:從工藝上講,噴涂防氧化劑很大程度提高了表面質量,可以不用扒皮,既節省扒皮費用,又節約原材料;第三:從燒損量上來看,噴涂防氧化劑基本無燒損量,也可以達到節約原材料的目的;第四:提高生產效率,提高成品率。

  四、 成功案例

  特鋼系列:

  1. 舞鋼公司第 一軋鋼廠齒條鋼防氧化

  2. 濟鋼集團有限公司特厚復合板防氧化

  3.山西太鋼不銹鋼股份有限公司無磁鋼20Mn23AI防氧化,解決了該公司20年的鋼板表面問題

  4. 山西太鋼復合板廠SUS2507+16MnR復合板防氧化

  5. 山西太鋼臨汾鋼鐵有限公司06Ni9鋼防氧化,解決了生產中存在的高氧化燒損和表面質量問題 

  6.江蘇南京鋼鐵集團有限公司Ni9鋼防氧化,解決了生產中存在的高氧化燒損和表面質量問題

  普通鋼系列:

  福建三安鋼鐵有限公司線材方坯防氧化

  資質認證

  Qualification certification

  人們通常認為:鋼坯在高溫環境下沒有

  氧化皮是不可能的,但是我們已經把不可能變成了可能!

 


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