連續(xù)退火爐是硅鋼生產(chǎn)線中的重要設(shè)備之一，其作用是使冷軋硅鋼板帶在高溫下進(jìn)行退火、脫碳和再結(jié)晶。退火爐內(nèi)用于傳送和支撐帶鋼的是爐輥，爐輥由耐高溫鋼輥芯( Cr25 Ni32 ) 和石墨碳套組成。石墨碳套是爐輥上的關(guān)鍵設(shè)備，不僅用量大，而且對硅鋼成品板帶表面質(zhì)量有著直接的影響。由于石墨碳套與板帶之間的摩擦系數(shù)小且耐磨，又具有自潤滑性，所以目前仍然廣泛用于臥式退火爐及硅鋼生產(chǎn)線。正常生產(chǎn)過程中爐輥碳套不會對板帶質(zhì)量產(chǎn)生影響，但由于碳套表面經(jīng)常會出現(xiàn)結(jié)瘤，在高溫下帶鋼極容易出現(xiàn)凹坑缺陷。因凹坑會影響硅鋼片的疊裝系數(shù)，所以是硅鋼成品的致命缺陷。爐輥結(jié)瘤一旦出現(xiàn)，必須馬上處理，進(jìn)而導(dǎo)致被迫停線進(jìn)行更換。既影響作業(yè)率，停爐降溫和起爐升溫的過程中還會造成大量的能源浪費(fèi)。
一：爐輥碳套結(jié)瘤的形式：爐輥碳套結(jié)瘤是爐輥碳套表面生成一種凸起物，在爐內(nèi)高溫狀態(tài)下，會使帶鋼產(chǎn)生嚴(yán)重的凹坑缺陷。爐輥碳套結(jié)瘤的型式一般有兩種，一是粘附型結(jié)瘤，二是反應(yīng)型結(jié)瘤。
1.1：粘附型結(jié)瘤
粘附型結(jié)瘤是指由于帶鋼表面的雜質(zhì)和爐內(nèi)灰塵落在輥面上，并受到帶鋼與爐輥之間的壓力擠壓，使帶鋼表面的雜質(zhì)以及爐內(nèi)的灰塵黏附在輥面上，隨著黏附物的堆積，粘結(jié)物逐漸長大，形成結(jié)瘤 。這類結(jié)瘤物一般容易去除，隨著帶鋼與爐輥之間的速度差產(chǎn)生的摩擦，會自行脫落。
1.2 反應(yīng)型結(jié)瘤
反應(yīng)型結(jié)瘤是指帶鋼表面殘留的鐵粉、氧化鐵皮以及爐輥與帶鋼摩擦從帶鋼表面脫落的鐵粉，在爐內(nèi)高溫和還原氣氛下被還原成鐵，再與爐輥碳套表面孔洞內(nèi)碳套本身的材質(zhì)發(fā)生熔融、擴(kuò)散和合金化后，形成以鐵為主的結(jié)瘤物，并鑲嵌在碳套表面的孔洞內(nèi)。這類結(jié)瘤物一般難以去除，需要停爐更換新碳套。
二：爐輥碳套結(jié)瘤的原因
從爐輥碳套表面的結(jié)瘤物進(jìn)行分析，無論哪一類的結(jié)瘤，都需要經(jīng)歷從形成瘤核再到聚集長大這兩個過程，所以結(jié)瘤物在形貌上表現(xiàn)為可層層剝離。當(dāng)形成的結(jié)瘤物與輥面發(fā)生輕微的熔融、擴(kuò)散和合金化后，部分結(jié)瘤物牢固粘附于碳套表面的間隙和孔洞內(nèi)，形成結(jié)瘤。所以在爐輥碳套表面形成結(jié)瘤物有兩個必要條件: 一是碳套表面存在較大間隙或孔洞; 二是進(jìn)入爐內(nèi)的鋼帶表面含有鐵粉、氧化鐵皮、鐵銹以及爐內(nèi)粉塵等物料來源。
2.1 爐輥碳套表面孔洞的形成
爐輥碳套長期在高溫環(huán)境下使用，雖然在碳套的生產(chǎn)過程中，為了提高碳套的抗氧化性能、密度和增加碳套的機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能以及降低孔隙率都會對碳套進(jìn)行浸漬處理，且爐內(nèi)充滿了氮?dú)浔Ｗo(hù)氣，但碳套長期在 N2—H2，N2－H2－H2O的弱氧化氣氛下仍然會發(fā)生脫碳反應(yīng)退火爐內(nèi)溫度越高，脫碳腐蝕越嚴(yán)重，再加上帶鋼與碳套表面的摩擦，最終導(dǎo)致了碳套表層的腐蝕脫落。而這一點(diǎn)也與高溫區(qū)的碳套腐蝕嚴(yán)重這一現(xiàn)象相吻合。
為了使?fàn)t內(nèi)帶鋼不被氧化，通常會對爐內(nèi)通入過量的H2，強(qiáng)還原氣氛下還可能會把經(jīng)過抗氧化浸漬處理的碳套孔隙中所填充的氧化物還原，這樣就減弱甚至失去了對孔隙的填充效果。碳套的抗氧化能力也隨之變差，使得碳套表面原有的孔隙暴露出來。同時，過量的H2還會加速脫碳反應(yīng)的進(jìn)行。