周建波 蘇劍 韓凱祖

摘 要：文章介紹安鋼公司軋鋼廠在生產(chǎn)盤螺（HRB400）時(shí)通過在斯太爾摩風(fēng)冷線加裝氣霧冷卻裝置來控制吐絲后軋件頭部未穿水部分的溫度。通過不斷的改進(jìn)氣霧冷卻的方式，達(dá)到最佳的冷卻效果，同時(shí)改善因線圈搭接而導(dǎo)致線材在風(fēng)冷線上通條冷卻不均、同圈性能波動(dòng)大的問題。

關(guān)鍵詞：盤螺；斯太爾摩風(fēng)冷線；氣霧冷卻；改進(jìn)

前言

我廠自2008年開始大批量生產(chǎn)包括HRB400在內(nèi)的盤條螺紋鋼，主要規(guī)格有￠6.0mm、￠8.0mm、￠10.0mm，給公司帶來了良好的效益。但產(chǎn)品使用方斷斷續(xù)續(xù)反饋一些產(chǎn)品性能方面的問題，主要為產(chǎn)品屈服強(qiáng)度低國(guó)標(biāo)、無明顯屈服平臺(tái)、通條性能不佳等問題。

為解決這些問題，我廠采取多種措施以確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，其中一項(xiàng)主要的措施就是將頭部未穿水部分剪切徹底。因穿水冷卻設(shè)備無法使各閥的水流跟隨頭部進(jìn)行穿水，導(dǎo)致軋件頭部未穿水，溫度較穿水部分高。頭部未穿水段約15～20圈，因吐絲時(shí)溫度未降到工藝要求溫度，使該部分的性能指標(biāo)得不到保證，需要在精整區(qū)域剪切掉。雖然產(chǎn)品質(zhì)量得到了保證，但成材率達(dá)不到預(yù)期，浪費(fèi)了材料，提高了生產(chǎn)成本，減少了企業(yè)效益。為此，參照胡小東，胡林等《關(guān)于線材斯太爾摩線氣霧冷卻的研究》一文方法，在斯太爾摩風(fēng)冷線處增設(shè)氣霧冷卻裝置，以改善產(chǎn)品性能并減少頭部剪切量。

1 氣霧冷卻原理

線材在氣霧冷卻區(qū)域內(nèi)的傳熱分為傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三個(gè)物理過程。首先，氣霧冷卻裝置打開后，壓縮空氣與水形成的氣霧會(huì)形成一個(gè)噴淋區(qū)，區(qū)域內(nèi)設(shè)備如輸送輥、邊板、周圍空氣等會(huì)明顯降低，高速氣流與氣霧加快了熱鋼周圍氣體流動(dòng)，有利于線材表面熱量傳導(dǎo)；同時(shí)形成的小水滴接觸高溫?zé)徜摵罅⒓凑舭l(fā)為氣態(tài)，吸收大量熱量。相比單純的風(fēng)機(jī)冷卻，可以大幅度提高熱鋼冷卻速度。

2 氣霧冷卻裝置設(shè)計(jì)及改進(jìn)

2.1 第一代氣霧冷卻裝置在斯太爾摩線上安裝使用，如圖1所示。

圖1 氣霧冷卻裝置在斯太爾摩線上的安裝位置示意圖

如圖1所示，該裝置在近吐絲機(jī)處噴嘴排面最密集，然后在線圈兩端搭接點(diǎn)密集處設(shè)置多個(gè)噴嘴，通過接入高壓水（約0.5MPa，從穿水冷卻水總管接入），使用電磁閥控制水的開關(guān)，電磁閥的動(dòng)作與精軋電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)同步。高壓水流在噴嘴處?kù)F化。同時(shí)安裝時(shí)控制噴嘴與線圈行進(jìn)方向成15°夾角，最大程度使線圈得到冷卻。

但經(jīng)過一段時(shí)間的使用及對(duì)頭部性能進(jìn)行跟蹤后，效果不是很理想，主要存在問題有：（1）由于冷卻水僅通過噴嘴進(jìn)行霧化，霧化程度不足，個(gè)別噴嘴因內(nèi)徑較大而形成細(xì)水柱，直接打到熱鋼上，易造成成品材局部水銹或性能偏差；（2）因工藝需要，1#風(fēng)機(jī)需開啟。導(dǎo)致風(fēng)與氣霧對(duì)吹，大大減少了氣霧與熱鋼接觸的數(shù)量。（3）噴嘴易堵塞。凈環(huán)水中含有一定的雜質(zhì)，噴嘴使用一段時(shí)間后容易被大顆粒的雜物堵塞，起不到霧化作用。

因增設(shè)氣霧裝置后冷卻效果不佳，各規(guī)格盤螺頭部5圈內(nèi)抽樣性能指標(biāo)不理想，仍存在屈服強(qiáng)度低于內(nèi)控或不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象。

2.2 第二代氣霧冷卻裝置

針對(duì)氣霧裝置在使用過程中出現(xiàn)的以上問題，通過技術(shù)人員重新設(shè)計(jì)，對(duì)氣霧裝置進(jìn)行二次改造，改變氣霧裝置外形、接入壓縮空氣強(qiáng)迫水流霧化等措施來提高裝置的作用。

第二代氣霧冷卻裝置與第一代安裝位置相同。通過將壓縮空氣導(dǎo)入霧化裝置，提高了冷卻水的霧化效果，同時(shí)也加快了氣霧的速度，有更多的小水滴與熱鋼接觸，冷卻效果得到改善，但該裝置仍安裝在風(fēng)冷線的上方，在生產(chǎn)過程中，下方風(fēng)機(jī)開啟產(chǎn)生的強(qiáng)風(fēng)降低了氣霧冷卻的效果。為根本改變這種狀況，設(shè)計(jì)了第三代冷卻裝置。

2.3 第三代氣霧冷卻裝置安裝示意圖及水管示意，如圖3所示。

第三代氣霧冷卻裝置固定在風(fēng)機(jī)下方側(cè)板上，冷卻水通過自身的壓力和風(fēng)機(jī)氣流混合從輥道縫隙中噴出，不僅霧化效果良好，而且擴(kuò)大了霧化面積，最后通過在風(fēng)機(jī)上方加蓋收霧裝置，使氣霧不致彌散到空中。吐絲機(jī)出口上下方向也增設(shè)一條噴霧水管，采用電磁閥控制，軋件在精軋機(jī)首架咬鋼后即產(chǎn)生控制信號(hào)打開水閥噴霧，預(yù)先形成氣霧區(qū)域，軋件頭部出吐絲機(jī)后即可以急速降溫，8秒后電磁閥執(zhí)行關(guān)閉動(dòng)作，停止吐絲機(jī)上下水管噴霧。第三代氣霧冷卻裝置缺點(diǎn)：風(fēng)機(jī)導(dǎo)風(fēng)筒與傳輸輥道間存在縫隙，固定氣霧噴嘴處開孔，氣霧在風(fēng)機(jī)及輥道各處存在，并冷凝成水滴。需要保護(hù)傳輸輥道電機(jī)設(shè)備并做好各處的防銹工作。

3 使用效果

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，完全空冷冷速約為4℃/s，改用氣霧冷卻后，冷卻速度可達(dá)到20～30℃/s，使頭部溫度控制在工藝要求范圍內(nèi)。安裝氣霧冷卻裝置前頭部需要剪切15～20圈，穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)盤螺頭部5圈內(nèi)抽樣檢測(cè)性能指標(biāo)屈服強(qiáng)度在410～445MPa，性能波動(dòng)在30Mpa內(nèi)。安裝氣霧冷卻裝置后穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)盤螺頭部5圈內(nèi)抽樣檢測(cè)性能指標(biāo)屈服強(qiáng)度在430～450MPa，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤抽檢，各規(guī)格盤螺頭部的性能穩(wěn)定，頭部剪切量減少到1～5圈。

從長(zhǎng)期的抽樣與生產(chǎn)實(shí)踐跟蹤，與之前未使用氣霧冷卻裝置相比，各規(guī)格盤螺成材率均有很大的提高，平均增加0.5個(gè)百分點(diǎn)，按年產(chǎn)100萬噸盤螺計(jì)算，減少5000噸產(chǎn)量損失。

4 結(jié)束語

目前，安源軋鋼廠兩條高速線材生產(chǎn)線均配備了氣霧冷卻裝置，盤螺頭部未穿水段與穿水段屈服強(qiáng)度差控制在5～10MPa內(nèi)，減少了頭部未穿水段剪切量，大大提高了成材率，且減少線材表面的氧化鐵皮，改善表面質(zhì)量；同時(shí)降低了環(huán)境溫度，改善了操作環(huán)境，為企業(yè)降本增效作出貢獻(xiàn)，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有極大的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]胡小東，胡林，等.關(guān)于線材斯太爾摩線氣霧冷卻的研究[J].軋鋼，2005.

作者簡(jiǎn)介：周建波（1985，12-），江西萍鄉(xiāng)，助理工程師。

蘇劍（1979，10-），江西萍鄉(xiāng)，助理工程師。

韓凱祖（1980，9-），江西萍鄉(xiāng)，助理工程師。