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在金属加工的退火及辊轧环节,东西湖氩气的无氧无氮保护效果并非一成不变,而是受到多种因素的综合作用。这些因素既涉及氩气本身的特性,也与工艺条件和设备状态密切相关,了解它们才能更好地发挥氩气的保护作用。
氩气纯度是影响保护效果的基础因素。用于金属加工的氩气,纯度通常需达到 99.99% 以上,若纯度不足,其中含有的氧气、氮气会与高温金属发生反应。例如在不锈钢退火过程中,氩气中氧含量超过 0.005% 时,钢材表面会形成氧化皮,导致后续加工时出现麻点。对于钛合金等活性较强的金属,氩气纯度需提升至 99.999%,否则微量杂质就可能导致金属脆化。实际生产中,氩气纯度需通过在线检测仪实时监控,一旦发现纯度下降,需立即更换气瓶或调整提纯设备。
流量控制的稳定性同样关键。退火时,氩气需持续通入炉膛,形成正压环境以阻挡外界空气侵入。流量过小会导致炉膛内压力不足,空气易从缝隙渗入;流量过大则会造成浪费,还可能因气流扰动使金属表面温度分布不均。不同规格的炉膛需匹配相应流量,例如直径 1.5 米的退火炉,氩气流量通常控制在每小时 20-30 立方米,且需保持稳定,避免忽大忽小。辊轧环节中,氩气多通过喷嘴直接吹向金属表面,此时流量需根据轧辊速度调整,速度越快,所需流量越大,以确保金属表面始终覆盖一层氩气薄膜。
设备的密封性直接影响保护效果。退火炉的炉门密封垫、观察窗接口,辊轧机的防护罩缝隙,都是可能漏气的部位。密封不良会导致氩气泄漏,外界空气趁机进入。某铝加工厂曾因炉门密封垫老化,导致氩气保护下的铝材退火后表面出现异色条纹,检测发现炉膛内氧含量较正常情况上升了 3 倍。日常需定期检查密封件的磨损情况,采用硅橡胶材质的密封垫,其耐温性和弹性更适合长期使用,更换周期一般不超过 6 个月。
金属的温度与暴露时间也会产生影响。退火时金属温度越高,与杂质气体的反应速度越快。例如碳钢在 800℃时,与氩气中微量氧气的反应速率是 600℃时的 5 倍以上,因此高温退火时需提高氩气的置换效率。辊轧过程中,金属因变形产生热量,若暴露在氩气保护不足的环境中,即使温度未达退火水平,也可能出现局部氧化。此外,金属在氩气氛围中停留时间过短,未能充分置换表面附着的空气,也会影响保护效果,因此需根据加工节奏合理设置氩气提前通入时间。
炉膛或辊轧区域的结构设计同样不可忽视。拐角、缝隙等死角容易积存空气,氩气难以充分到达。例如退火炉内的搁板下方,若设计时未预留通气孔,会形成空气滞留区,导致搁板上的金属局部氧化。辊轧机的轧辊两侧,需设置导流板引导氩气流动,避免气流被轧辊带动的空气干扰。合理的结构设计应确保氩气能均匀覆盖金属所有表面,形成连续的保护屏障。
这些因素相互关联,任何一环出现问题都会影响效果。生产中需通过多方面的细致把控,让氩气的保护作用得到充分发挥,从而保证金属加工后的表面质量和力学性能符合要求。