常化爐生產線的弱水冷改造

摘要：伴隨中厚板熱處理產品規格的不斷擴展以及新工藝的開發，如何同步提高熱處理常化爐生產線的水冷工藝及鋼板的水處理手段，成為當前鋼鐵企業研究的熱點和難點。文章結合某公司熱處理線的生產實踐，對熱處理正火生產線的弱水冷改造項目進行了闡述。

關鍵詞：弱水冷改造；常化爐生產線；中厚板；熱處理；水處理 文獻標識碼：A

中圖分類號：TF061 文章編號：1009-2374（2015）22-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.015

2013年某公司4300mm寬厚板生產線計劃全年產量175萬噸，熱處理量49.4萬噸，其中正火量29.5萬噸，淬火量3萬噸，回火量16.7萬噸。走淬火爐熱處理量20.1萬噸，其中熱處理產量5萬噸、淬火3萬噸、正火加弱水冷12.1萬噸。

由于淬火線設計最大產量13萬噸，2013年淬火量計劃20.1萬噸，超設計7.1萬噸，另外淬火爐經過爐底輥改造，2013年將重點進行擴規格厚板的生產，從2013年產品結構分配情況看，淬火爐生產已經成為瓶頸。

只有釋放常化線產能，才能緩解淬火線生產壓力，可通過在常化線增加弱水冷裝置分流正火加弱水冷的熱處理鋼板，在發揮常化線產能的同時，保證兩條熱處理線均衡生產。

1 弱水冷工藝結構

1.1 設備組成

1.1.1 高位水箱：

高位水箱容積：64m?

供水壓力：0.07～0.1MPa

瞬時最大水量：4800m?/h

1.1.2 冷卻集管：

上/下集管數量：各10組（冷卻區長度10m）

集管出口至輥面高度：上集管1000mm；下集管350mm

每組集管瞬時流量：上集管每組流量為50～120m?/h；下集管每組流量為120～360m?/h

1.1.3 輥道速度調節范圍：0～20m/min

1.1.4 側噴系統：

側噴噴嘴：6組/12對

側噴壓力：≤0.9MPa

1.1.5 中噴系統：

中噴壓力：≤0.9MPa

總流量：200m3/h

1.1.6 壓縮風吹掃系統：

數量：3組

高度：距輥道面300mm

供氣量：70～80Nm/min

氣壓：0.4～0.6MPa

1.2 工藝流程

1.2.1 水冷區工藝布置圖如圖1所示：

1.2.2 水系統示意圖如圖2所示：

1.3 自動控制技術

弱水冷控制系統網絡配置如圖3所示（參考圖）：

1.3.1 L1控制系統主控制單元為一套西門子S7400 PLC，通過Profibus DP網與2個西門子ET200遠程站通訊，完成弱水冷設備基本控制功能及通訊功能；程序設計語言為SIMATIC STEP 7。

1.3.2 設置一臺PDA用于實時數據采集，設置一臺工業PC作為工程師站。

1.3.3 設置一臺工業PC作為HMI，人機界面軟件選用Win CC，包含原ACC系統HMI功能及弱水冷控制HMI功能。

1.3.4 預留過程控制系統。

2 弱水冷設備改造過程

2.1 機械設備的安裝

2.1.1 為了滿足現場集管的出水穩定，采用的是室內高位水箱（高+9m）模式。

2.1.2 同時高位水箱來水方向采用的是連通器原理與淬火機高位水塔（高+60m）相連，為了緩解大水量使用時可能會產生的水錘，在弱水冷高位水箱入口采用了分配器多孔自下而上的進水方式。

2.1.3 機上噴淋管也是從高位水箱出口的配水集管中取水，以確保水流、水量的均勻及穩定。

2.2 介質動力設備的選用

2.2.1 弱水冷水系統用水量峰值4800m?/h，鋼廠中可以滿足如此大循環水量的系統并不多，如另外增加一套水處理設施，不論從投資還是占地方面都有很大的浪費，因此采用與淬火系統共用水源的方式。

2.2.2 由于空間有限，弱水冷機上設備距離常化爐出爐很近（不足1m），鋼板在冷卻的過程中，如果鋼板長度較長，那么就會出現鋼板一端在冷卻、另一端在加熱的情況，鋼板版型不好會直接導致冷卻水倒灌回常化爐。因此，在常化爐和弱水冷設備中間增加了空氣吹掃，以確保水流方向。

2.3 電氣自動化設施的配套

2.3.1 高溫計的應用，溫度是軋鋼生產線一個非常重要的參數，鋼板經過加熱爐、軋機、水冷等每臺設備時的溫度合格與否，決定了鋼板是否執行了合格的工藝，性能是否穩定。因此，在弱水冷出口增加了下表面高溫計檢測。

2.3.2 機上集管采用的是流量控制閉環，即自動化2級系統。根據常化爐出爐的鋼板執行配套的工藝，每組集管執行工藝的流量，集管上的流量計會根據實際檢測的流量給流量控制閥調節的命令，直到滿足工藝的流量要求。

2.4 設備安全使用的考慮

共用水源的好處在于節省一次性投資以及后期的運行費用，但同時也給原有的系統增加了諸多運行隱患，特制訂如下的監控方案：

2.4.1 淬火機系統與弱水冷系統不能同時滿負荷使用水量，制定自動連鎖機制。

2.4.2 弱水冷機下收集池場地略小，大水量運行時可能會出現收集不及時的情況，因此在收集池增加液位報警，收集池內液位一旦超出設定高度，立即關閉所有用水集管。

2.4.3 增加機上設備的監控攝像。

3 弱水冷設備投入使用的效果

3.1 操作界面的展示

十組集管的監控顯示，包括流量、壓力等參數，如圖4所示：

3.2 現場實際的生產情況

現場實際的生產情況如圖5所示：

厚度24mm的370q型號鋼板，冷后溫度650℃，命中終冷目標，版型平正，經取樣化驗，鋼板性能完全符合工藝要求。

4 結語

本文結合某公司熱處理線產品擴規格和新工藝的開發中產生的能力匹配問題，在不破壞原有生產工藝的基礎上，對常化爐進行了弱水冷設備改造工作：結合現場的實際情況，有效地利用了空間、介質等各種條件，最終達到了弱水冷設備的投入使用，從目前來看，弱水冷設備的投入不僅僅補充了日處理生產線在水冷工藝上的短板，同時還擴大了熱處理生產線的生產能力以及可以生產鋼板的品種。在如此小的投入下，能達到預期的效果，本次改造是非常圓滿的。

作者簡介：湯恒（1981-），男，秦皇島首秦金屬材料有限公司軋鋼部動力專工，工程師，研究方向：鋼鐵廠有關給排水系統及設備技改。

（責任編輯：周 瓊）