高速線材風(fēng)冷線保溫改造

陳 建

(南京鋼鐵集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210035)

引 言

南京鋼鐵集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“南鋼”)高速線材廠于1992年建成投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)多次技術(shù)改造，年產(chǎn)量已達(dá)到50萬(wàn)噸，最高軋制速度達(dá)到106 m/s；其關(guān)鍵設(shè)備如精軋機(jī)、吐絲機(jī)、飛剪由意大利達(dá)涅利公司供貨，減定徑機(jī)由美國(guó)摩根公司供貨。粗、中軋機(jī)平立交替布置，采用短應(yīng)力軋機(jī)。風(fēng)冷輥式運(yùn)輸線長(zhǎng)度101 m，PF鉤式運(yùn)輸線長(zhǎng)度450 m。全線布置3臺(tái)測(cè)徑儀，同時(shí)在線配備對(duì)成品表面質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的“熱眼”設(shè)備。

1 改造初衷及目標(biāo)

1.1 概況

因南鋼高速線材廠風(fēng)冷線保溫性能較差，生產(chǎn)緩冷鋼線材時(shí)風(fēng)冷線各段冷卻速度較快，最快達(dá)到1.85 ℃/s，不能滿足緩冷鋼冷卻速度0.3～0.5 ℃/s的生產(chǎn)需求。該廠生產(chǎn)的焊絲鋼、簾線鋼、小規(guī)格彈簧鋼等由于風(fēng)冷線保溫能力不足，冷卻時(shí)冷卻速度過(guò)快，造成線材強(qiáng)度偏高、斷頭和炸盤(pán)現(xiàn)象。用戶對(duì)南鋼緩冷鋼線材提出質(zhì)量抱怨，希望南鋼高速線材廠盡快對(duì)風(fēng)冷線設(shè)備進(jìn)行改造。

1.2 原因

合金焊絲鋼受風(fēng)冷線保溫性能的影響最大，合金焊絲鋼需要極慢的冷卻速度(<0.5 ℃/s)才能完成珠光體轉(zhuǎn)變；若冷卻速度大于0.5 ℃/s，則合金焊絲鋼的冷卻曲線會(huì)穿過(guò)貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，最終組織就是粒狀貝氏體，而粒狀貝氏體強(qiáng)度偏高，不利于線材進(jìn)行免退火拉拔,因此，必須避免粒狀貝氏體組織的產(chǎn)生。南鋼高速線材廠生產(chǎn)合金焊絲鋼風(fēng)冷線保溫罩蓋全部關(guān)閉時(shí)，風(fēng)冷線各段冷卻速度范圍為0.5～1.5 ℃/s。

小規(guī)格彈簧鋼在吐絲之后需要緩冷，才能使邊部與心部完全轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體+珠光體；當(dāng)小規(guī)格彈簧鋼在冷卻速度過(guò)快時(shí)，成品線材組織中會(huì)存在殘余奧氏體。當(dāng)線材進(jìn)行拉拔時(shí)，殘余奧氏體就會(huì)直接轉(zhuǎn)變成馬氏體；馬氏體強(qiáng)度高，塑韌性差，不易變形，就會(huì)造成拉拔斷裂。還有一些50CrV等工具鋼，也存在類似的問(wèn)題，都需要在極慢的冷卻速度下，長(zhǎng)時(shí)間保溫在鐵素體、珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)間，才能最終完成理想的組織轉(zhuǎn)變。

1.3 目 標(biāo)

提高南鋼高速線材廠風(fēng)冷線的保溫性能，降低風(fēng)冷線的冷卻速度：使合金焊絲鋼、簾線鋼在風(fēng)冷線的冷卻速度小于0.5 ℃/s，內(nèi)部組織完成珠光體轉(zhuǎn)變；在生產(chǎn)小規(guī)格彈簧鋼時(shí)，風(fēng)冷線的緩慢冷卻，使彈簧鋼心部組織完全轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體+珠光體；生產(chǎn)工具鋼時(shí)，在風(fēng)冷線極慢的冷卻速度下，長(zhǎng)時(shí)間保溫在鐵素體、珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)間，完成理想的組織轉(zhuǎn)變。從而使南鋼高速線材廠線材產(chǎn)品的力學(xué)性能滿足用戶的需求，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、檔次和附加值，增加企業(yè)效益。

2 改造方案

2.1 罩蓋結(jié)構(gòu)型式改進(jìn)

將風(fēng)冷線2～15段56個(gè)薄而小的保溫罩蓋更換成保溫效果更好的加長(zhǎng)、加厚的28個(gè)大罩蓋。保溫罩蓋的開(kāi)閉由原來(lái)人工手動(dòng)操作改成電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度及消除安全隱患。

2.2 輥道兩側(cè)護(hù)板結(jié)構(gòu)改進(jìn)

將風(fēng)冷線2～15段輥道兩側(cè)224個(gè)保溫效果差的小護(hù)板更換成保溫效果好的56個(gè)大護(hù)板，在護(hù)板內(nèi)部鋪設(shè)耐熱纖維板，里側(cè)加掛不銹鋼板。護(hù)板外側(cè)設(shè)計(jì)高出頂面30 mm的擋板，擋住保溫罩蓋與護(hù)板縫隙的散熱。

2.3 風(fēng)量分配裝置改進(jìn)

風(fēng)冷線原風(fēng)量分配裝置是將風(fēng)道出口分成三部分，中間部分有閥板可以開(kāi)閉，兩側(cè)沒(méi)有閥板，是常通風(fēng)的。由于下方的風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口也沒(méi)有閥板，在風(fēng)冷線保溫時(shí)，風(fēng)道內(nèi)部空氣容易形成對(duì)流，帶走熱量。為了增加保溫效果，需要將風(fēng)量分配裝置兩側(cè)加裝閥板，堵住空氣對(duì)流。

2.4 輥道潤(rùn)滑方式改進(jìn)

風(fēng)冷線保溫改造后，保溫效果提高，風(fēng)冷輥道軸承的溫度也隨著升高，為此要改善風(fēng)冷輥道軸承的潤(rùn)滑狀況。原風(fēng)冷輥道潤(rùn)滑方式是人工手動(dòng)干油潤(rùn)滑，不但工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，還經(jīng)常出現(xiàn)疏漏，造成軸承缺油燒損事故。本次保溫改造，輥道手動(dòng)潤(rùn)滑改成自動(dòng)干油潤(rùn)滑，加強(qiáng)了設(shè)備的潤(rùn)滑效果。

3 改造內(nèi)容及實(shí)施效果

3.1 保溫罩蓋更換

風(fēng)冷線保溫罩蓋原長(zhǎng)度1500 mm、厚度50 mm，長(zhǎng)度和厚度不夠。為增加保溫效果，將罩蓋長(zhǎng)度增加到3000 mm，厚度增加到132 mm。罩蓋四邊設(shè)計(jì)一定凸度，提高罩蓋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，罩蓋里側(cè)采用不銹鋼板，減少熱變形，與輥道護(hù)板有更緊密接觸，提高保溫效果。罩蓋之間的間隙控制在26 mm，既要避免熱量損失，又要避免罩蓋熱變形造成的相互干涉。為了操作方便，新增了28套保溫罩蓋的電動(dòng)推桿機(jī)構(gòu)，為保證足夠的推力，電動(dòng)推桿電機(jī)選用2.2 kW。

3.2 輥道兩側(cè)護(hù)板更換

風(fēng)冷輥道原兩側(cè)護(hù)板長(zhǎng)度750 mm，在風(fēng)冷線有效保溫段80 m的長(zhǎng)度上，護(hù)板間隙數(shù)量達(dá)到200多個(gè)，由于熱變形，這些間隙值甚至能達(dá)到20 mm，造成大量的熱量散發(fā)。為增加保溫效果，需要減少或消除這些間隙，就要將輥道兩側(cè)護(hù)板長(zhǎng)度加長(zhǎng)，考慮對(duì)應(yīng)保溫罩蓋長(zhǎng)度，護(hù)板長(zhǎng)度采用3000 mm，全線兩側(cè)護(hù)板全部更換。

3.3 風(fēng)量分配裝置更換

原風(fēng)量分配裝置有28套，需全部拆除。根據(jù)新的工藝需要，只要安裝14套新的風(fēng)量分配裝置。新的風(fēng)量分配裝置兩側(cè)加裝閥板，采用氣缸驅(qū)動(dòng)。保溫時(shí)關(guān)閉閥板，堵住空氣對(duì)流，增加保溫效果；開(kāi)風(fēng)機(jī)冷卻時(shí)打開(kāi)閥板，保證風(fēng)量流通。

3.4 輥道自動(dòng)干油潤(rùn)滑

設(shè)置2個(gè)自動(dòng)干油站，1個(gè)站負(fù)責(zé)前半段輥道的潤(rùn)滑，另1個(gè)站負(fù)責(zé)后半段輥道的潤(rùn)滑。在輥道兩側(cè)分別布置兩排硬管，再通過(guò)干油分配器和軟管，將潤(rùn)滑油供到輥道每個(gè)軸承。

3.5 適應(yīng)性改造

風(fēng)冷線原有風(fēng)機(jī)27臺(tái)，實(shí)際使用只有14臺(tái)，本次改造拆除了多余的風(fēng)機(jī)。改造后2～8段輥道下保留有風(fēng)機(jī)，同時(shí)這些輥道底部設(shè)置了冷卻風(fēng)嘴。輥道底部風(fēng)嘴間鋪設(shè)耐熱混凝土，既保證了風(fēng)嘴的冷卻效果，又增加了輥道的保溫效果。因9～15段輥道下沒(méi)有風(fēng)機(jī)，所以在輥道底部設(shè)置了可開(kāi)閉的耐熱纖維板，增加了輥道的保溫效果。

由于吐絲機(jī)傾角由15°改成20°，風(fēng)冷線傾角作相應(yīng)的調(diào)整。在集卷筒高度不變的條件下，風(fēng)冷線傾角調(diào)整為3°31′52″，小于4°的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)造成線材在風(fēng)冷線上的倒溜下滑。風(fēng)冷線傾角的調(diào)整采用對(duì)原有鋼結(jié)構(gòu)頂部進(jìn)行加高或降低，沒(méi)有更換原有鋼結(jié)構(gòu)，大大降低了改造成本。

3.6 實(shí)施效果

風(fēng)冷線保溫改造完成后，合金焊絲鋼盤(pán)條緩冷效果得到較大提升。吐絲溫度860 ℃的盤(pán)條出保溫罩蓋實(shí)測(cè)溫度在600 ℃以上，溫降控制在260 ℃以內(nèi)。根據(jù)盤(pán)條在風(fēng)冷線上運(yùn)行的時(shí)間測(cè)算，冷卻速度為0.43 ℃/s，小于改造前0.5～1.5 ℃/s的冷卻速度，達(dá)到預(yù)期效果。ER69, GH08等系列焊絲鋼抗拉強(qiáng)度平均下降約50 MPa，同圈強(qiáng)度差從100 MPa左右下降到60 MPa以內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

風(fēng)冷線保溫性能提升后，緩冷鋼的軋后冷卻工藝和某些鋼種的分段冷卻工藝得到了保障。降低了合金焊絲的抗拉強(qiáng)度；通過(guò)分段冷卻，降低了簾線鋼的抗拉強(qiáng)度，便于簾線鋼的拉拔；降低了小規(guī)格彈簧鋼的強(qiáng)度，避免工具鋼組織過(guò)冷發(fā)生斷頭、炸盤(pán)現(xiàn)象；避免小規(guī)格軸承鋼因分段冷卻時(shí)緩冷不足導(dǎo)致的斷頭現(xiàn)象。此次改造措施有效地達(dá)到了保溫改造的目的。