1. “Điểm sương” là gì? Kiểm soát điểm sương trong ủ cán nguội là gì?
Điểm sương đề cập đến nhiệt độ tại đó hơi nước trong khí quyển bắt đầu ngưng tụ thành nước lỏng. Trong quá trình ủ cán nguội, điểm sương thực sự đại diện cho hàm lượng nước (áp suất riêng phần hơi nước) của khí quyển lò.
Cốt lõi của việc kiểm soát điểm sương là quản lý chính xác khả năng khử oxy hóa-của khí quyển lò-điểm sương càng thấp (hàm lượng nước càng thấp), khả năng khử của khí quyển càng mạnh; điểm sương càng cao thì khả năng oxy hóa càng mạnh. Đối với bầu không khí bảo vệ (H₂+N₂), điểm sương thường phải được kiểm soát trong khoảng từ -40 độ đến -60 độ để đảm bảo bầu không khí nằm trong vùng khử ổn định của sắt.
2.Tại sao điểm sương ảnh hưởng trực tiếp đến việc bề mặt dải có bị oxy hóa hay không?
Theo phản ứng cân bằng của sắt, oxy và hơi nước:
Fe + H₂O ⇌ FeO + H₂
Hằng số cân bằng của phản ứng này là K=P(H₂O)/P(H₂).
Khi P(H₂O)/P(H₂) cao hơn giá trị cân bằng, phản ứng diễn ra theo chiều thuận và sắt bị oxy hóa tạo thành oxit sắt (FeO).
Khi P(H₂O)/P(H₂) thấp hơn giá trị cân bằng, phản ứng diễn ra theo chiều trái và oxit sắt bị khử thành sắt kim loại.
Vì P(H₂O) được xác định trực tiếp bởi điểm sương nên điểm sương xác định xem khí quyển đang "oxy hóa" hay "khử". Nếu điểm sương tăng lên không kiểm soát được, ngay cả khi đưa hydro nguyên chất vào, thép dải vẫn có thể bị oxy hóa, dẫn đến các khuyết tật "màu oxy hóa" hoặc "xanh".
3. Việc kiểm soát điểm sương không đúng cách có thể gây ra những khiếm khuyết chất lượng cụ thể nào ở cuộn dây cán nguội?
Màu oxy hóa bề mặt: Khi điểm sương quá cao, một màng oxit cực mỏng hình thành trên bề mặt dải, xuất hiện màu vàng, xanh lam hoặc xám, ảnh hưởng đến hình thức và độ bám dính của lớp phủ tiếp theo.
Quá trình oxy hóa chọn lọc: Đối với các loại thép có chứa các nguyên tố hợp kim như silicon, mangan và nhôm, điểm sương quá cao khiến các nguyên tố hợp kim này tích tụ và oxy hóa trên bề mặt, tạo thành "ghim" oxit và làm giảm hiệu suất lớp phủ nghiêm trọng.
Quá trình khử cacbon: Khi điểm sương quá cao và nhiệt độ cũng cao, hơi nước trong khí quyển sẽ phản ứng với carbon trong thép: C + H₂O → CO + H₂, dẫn đến quá trình khử cacbon bề mặt, làm giảm độ cứng bề mặt và hiệu suất mỏi.
Quá trình cacbon hóa: Quá trình cacbon hóa ngược có thể xảy ra khi điểm sương cực kỳ thấp và bầu không khí chứa cacbon{0}}bất thường, nhưng trong sản xuất thực tế, nguy cơ quá trình cacbon hóa xảy ra phổ biến hơn.
4. Sự khác biệt trong yêu cầu kiểm soát điểm sương đối với các loại thép khác nhau là gì?
Thép carbon thông thường (ví dụ: loại CQ, DQ): Điểm sương từ -30 độ đến -40 độ là đủ để đáp ứng các yêu cầu bề mặt cơ bản, vì nó chứa ít nguyên tố hợp kim và ít bị oxy hóa chọn lọc hơn.
Thép cường độ-cao (chứa Si, Mn): Yêu cầu điểm sương Nhỏ hơn hoặc bằng -45 độ hoặc thậm chí điểm sương cực thấp dưới -60 độ , để ngăn silicon và mangan tích tụ và oxy hóa trên bề mặt; nếu không, "không có lớp phủ" hoặc "độ bám dính lớp phủ kém" sẽ xảy ra trong quá trình mạ.
Tấm bên ngoài ô tô (Thép IF, thép tôi-): Điểm sương phải được ổn định nghiêm ngặt ở mức -50 độ đến -60 độ, kết hợp với môi trường có hàm lượng hydro cao ( Lớn hơn hoặc bằng 5% H₂), để đảm bảo bề mặt có chất lượng hàng đầu với "không màu oxit + không oxy hóa chọn lọc".
Thép silicon: Cực kỳ nhạy cảm với điểm sương, thường yêu cầu điểm sương Nhỏ hơn hoặc bằng -50 độ để tránh lớp oxit ảnh hưởng đến tính chất từ.
5. Làm thế nào chúng ta có thể đạt được sự kiểm soát và giám sát chính xác điểm sương trong sản xuất?
Niêm phong thân lò: Vỏ lò, cửa vào con lăn lò, giao diện cặp nhiệt điện, mối hàn, v.v., phải được kín khít nghiêm ngặt để ngăn chặn sự xâm nhập của không khí ẩm bên ngoài; nên thực hiện kiểm tra độ kín khí thường xuyên (phương pháp giữ áp suất hoặc phát hiện rò rỉ khí heli).
Máy đo điểm sương trực tuyến: Nên lắp đặt máy đo điểm sương dạng gương hoặc máy đo điểm sương điện dung tại các vị trí trọng yếu như bộ phận gia nhiệt, bộ phận làm mát, mũi lò của lò ủ để theo dõi giá trị điểm sương theo thời gian thực và kết nối với hệ thống điều khiển tự động.
Điều hòa không khí:
Khi điểm sương tăng lên, tốc độ dòng khí bảo vệ sẽ tự động tăng lên hoặc hệ thống nên chuyển sang nguồn khí có độ ẩm thấp hơn (chẳng hạn như phân hủy amoniac lỏng thành hydro hoặc nitơ tinh khiết).
Nên lắp đặt "hộp khô" hoặc "phớt khí khô" trong khu vực lò để ngăn không khí ẩm từ mũi lò chảy ngược vào lò.
Hiệu chuẩn và bảo trì thường xuyên: Máy đo điểm sương cần được hiệu chuẩn thường xuyên, chất hút ẩm và bộ lọc cần được thay thế định kỳ để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của dữ liệu thử nghiệm.