煤气炉热处理钢丝挂铅问题简析

文/蒋翼，湖南湘钢钢丝绳有限公司

为改善钢丝加工性能，使钢丝拉拔后获得良好的综合力学性能，制绳用钢丝的生产需经过铅浴处理。铅浴处理时会出现钢丝挂铅的问题，铅覆盖于钢丝表面会对后续表面处理过程造成影响，钢丝被铅覆盖的部位会出现氧化铁皮残留和磷化膜无法覆盖的情况。进而在后续拉拔过程出现堵模、缩径、润滑不畅等问题，严重影响了生产效率，增加金属消耗，同时也对钢丝扭转性能造成影响。

而混合煤气较天燃气相比，存在热值低、杂质多、压力及热值稳定度差等缺陷，因此煤气炉热处理钢丝在铅淬火过程中较天燃气和电加热炉热处理钢丝更易产生挂铅现象。因此，必须针对煤气炉的特性，对挂铅产生的原因进行分析，并采取相对应的措施才能缓解铅浴过程中挂铅的问题。

1 热处理前钢丝的表面状况

1.1 钢丝表面有残留磷化层

在对比试验时，选择相同直径经磷化处理和未经过磷化处理的钢丝，在同一炉台相邻位置透线生产，未经磷化处理的钢丝表面挂铅情况明细少于经过磷化处理的钢丝。因为经磷化拉拔后的钢丝，钢丝被加热到一定温度时，磷化膜就会形成一层大小不等的气泡。在进入铅锅压线辊处时，钢丝发生弯曲变形，钢丝上半部分受到压应力，同时与辊面接触，气泡被压破，钢丝下半部分受到拉应力，钢丝被拉裂、拉破，被拉裂、压破的气泡内，就会充满铅液造成挂铅。[1]

1.2 钢丝表面锈蚀严重

锈蚀严重的钢丝表面极为粗糙，使铅液更易吸附在钢丝表面，造成挂铅。

1.3 钢丝表面存在划痕

钢丝生产过程中因模具损坏造成一架钢丝的部分位置留下划痕，热处理过后留有划痕的部位会出现较明显的连续性挂铅。

2 煤气加热炉工艺设定及维护

2.1 工艺设定不合理

在8#热处理炉试生产过程中对比使用以下3套工艺：

表1 热处理工艺参数

表2 热处理炉空燃比设定

第1组工艺参数在生产过程中出现严重挂铅，且挂铅为点状大面积挂铅，各规格均存在，后分析原因，主要为：DV值设定偏低，炉温设定偏高，致线温偏高，同时空燃比设定偏高，使钢丝表面氧化严重致钢丝挂铅。

第2组工艺参数在生产过程中对挂铅有一定缓解作用，但由于空燃比设定偏低，在煤气热值偏低时，煤气输入量过大，在热处理炉入丝口会有火焰喷出，存在安全隐患，且在此空燃比设定下，煤气消耗过大。

第3组工艺参数在维系炉温稳定及节约燃气的同时，缓解的挂铅的产生。

2.2 设备维护不到位

混合煤气中煤焦油的含量较高，煤焦油在煤气蝶阀处的积累会对煤气蝶阀的运转造成影响，使电动执行机构反馈的开度，与实际开度产生偏差，严重时会出现电动执行机构调节煤气蝶阀时，煤气流量出现非均匀的变化，造成控制系统围绕空气过剩系数进行温度调节时，出现过量调节的现象，造成炉内气氛波动，造成钢丝挂铅。因此，在炉台进行定修时，需对煤气蝶阀拆卸后，用洗油清洗，保证蝶阀正常使用。此外，在定修时还需对差压变送器进行校正，以保证煤气流量、空气流量等数据显示的准确性，保证空气过剩系数的真实性。

3 铅锅的管理

3.1 铅液温度偏低

铅在327℃时开始融化，它的粘度随温度的升高而降低。粘度越小挂铅的机率就越小。[1]

3.2 铅液深度偏低

正常情况铅液深度应在450mm以上，钢丝走线位置距铅液面25 0mm，热电偶在钢丝上方约50mm处。若此时铅温设定为540℃，那么铅液面的铅温约在560℃，若铅液面下降150mm，则铅液面的温度也会降至约545℃，此时钢丝距铅液面为100mm，铅液粘度增加，在此时将铅温设定降低20℃，铅锅出口处则会有大量铅渣带出，同时钢丝挂铅加重。

3.3 铅锅压辊有沟槽

压线辊没有定期更换，沟槽致钢丝表面氧化铁皮被划伤，造成挂铅。此种情况的挂铅多为单面、连续的挂铅，且多出现在跟换原料直径规格时。

3.4 钢丝在铅锅内相互缠绕

透线过程出现翻耙，钢丝在铅锅内相互缠绕，铅液随钢丝间的缝隙被带出铅锅，后凝固在钢丝表面产生挂铅。此类情况在查看出铅锅覆盖情况时，通常会发现，相互缠绕的钢丝处的覆盖剂会出现空洞，此时应用铁叉将钢丝分开或将钢丝剪断后重新透线。

3.5 铅渣未及时清理

铅前的铅渣对钢丝挂铅有较大影响，因为铅前有大量氧化铁皮被带入铅液，不定期清理，会大大提升铅液的粘度，造成严重挂铅。铅锅中部的铅渣在炉台定修时也需进行彻底清理。

3.6 铅锅覆盖不严

铅前过热区铅温高，铅液氧化快造渣多，铅液粘度大，造成挂铅，需用铅液覆盖剂隔离空气；出铅锅处，可适量增加覆盖剂的用量，延长覆盖距离，增加对铅液的抹拭作用。做好铅锅的铅液的覆盖，可以减少铅液氧化、造渣，降低铅液粘度，缓解挂铅。

挂铅的产生主取决于热处理后钢丝的表面光洁度，以及铅锅铅液粘度。因此，从改善原料钢丝表面状况，优化加热炉工艺参数，以及降低铅液粘度三个方面着手，将对铅浴过程挂铅的缓解起到较为明显的效果。