高速線材風冷線保溫改造

陳 建

(南京鋼鐵集團有限公司，江蘇 南京 210035)

引 言

南京鋼鐵集團有限公司(以下簡稱“南鋼”)高速線材廠于1992年建成投產，經過多次技術改造，年產量已達到50萬噸，最高軋制速度達到106 m/s；其關鍵設備如精軋機、吐絲機、飛剪由意大利達涅利公司供貨，減定徑機由美國摩根公司供貨。粗、中軋機平立交替布置，采用短應力軋機。風冷輥式運輸線長度101 m，PF鉤式運輸線長度450 m。全線布置3臺測徑儀，同時在線配備對成品表面質量進行監測的“熱眼”設備。

1 改造初衷及目標

1.1 概況

因南鋼高速線材廠風冷線保溫性能較差，生產緩冷鋼線材時風冷線各段冷卻速度較快，最快達到1.85 ℃/s，不能滿足緩冷鋼冷卻速度0.3～0.5 ℃/s的生產需求。該廠生產的焊絲鋼、簾線鋼、小規格彈簧鋼等由于風冷線保溫能力不足，冷卻時冷卻速度過快，造成線材強度偏高、斷頭和炸盤現象。用戶對南鋼緩冷鋼線材提出質量抱怨，希望南鋼高速線材廠盡快對風冷線設備進行改造。

1.2 原因

合金焊絲鋼受風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)才能完成珠光體轉變；若冷卻速度大于0.5 ℃/s，則合金焊絲鋼的冷卻曲線會穿過貝氏體轉變區，最終組織就是粒狀貝氏體，而粒狀貝氏體強度偏高，不利于線材進行免退火拉拔,因此，必須避免粒狀貝氏體組織的產生。南鋼高速線材廠生產合金焊絲鋼風冷線保溫罩蓋全部關閉時，風冷線各段冷卻速度范圍為0.5～1.5 ℃/s。

小規格彈簧鋼在吐絲之后需要緩冷，才能使邊部與心部完全轉變為鐵素體+珠光體；當小規格彈簧鋼在冷卻速度過快時，成品線材組織中會存在殘余奧氏體。當線材進行拉拔時，殘余奧氏體就會直接轉變成馬氏體；馬氏體強度高，塑韌性差，不易變形，就會造成拉拔斷裂。還有一些50CrV等工具鋼，也存在類似的問題，都需要在極慢的冷卻速度下，長時間保溫在鐵素體、珠光體轉變區間，才能最終完成理想的組織轉變。

1.3 目 標

提高南鋼高速線材廠風冷線的保溫性能，降低風冷線的冷卻速度：使合金焊絲鋼、簾線鋼在風冷線的冷卻速度小于0.5 ℃/s，內部組織完成珠光體轉變；在生產小規格彈簧鋼時，風冷線的緩慢冷卻，使彈簧鋼心部組織完全轉變為鐵素體+珠光體；生產工具鋼時，在風冷線極慢的冷卻速度下，長時間保溫在鐵素體、珠光體轉變區間，完成理想的組織轉變。從而使南鋼高速線材廠線材產品的力學性能滿足用戶的需求，進一步提高產品質量、檔次和附加值，增加企業效益。

2 改造方案

2.1 罩蓋結構型式改進

將風冷線2～15段56個薄而小的保溫罩蓋更換成保溫效果更好的加長、加厚的28個大罩蓋。保溫罩蓋的開閉由原來人工手動操作改成電動推桿驅動，降低工人的勞動強度及消除安全隱患。

2.2 輥道兩側護板結構改進

將風冷線2～15段輥道兩側224個保溫效果差的小護板更換成保溫效果好的56個大護板，在護板內部鋪設耐熱纖維板，里側加掛不銹鋼板。護板外側設計高出頂面30 mm的擋板，擋住保溫罩蓋與護板縫隙的散熱。

2.3 風量分配裝置改進

風冷線原風量分配裝置是將風道出口分成三部分，中間部分有閥板可以開閉，兩側沒有閥板，是常通風的。由于下方的風機進、出口也沒有閥板，在風冷線保溫時，風道內部空氣容易形成對流，帶走熱量。為了增加保溫效果，需要將風量分配裝置兩側加裝閥板，堵住空氣對流。

2.4 輥道潤滑方式改進

風冷線保溫改造后，保溫效果提高，風冷輥道軸承的溫度也隨著升高，為此要改善風冷輥道軸承的潤滑狀況。原風冷輥道潤滑方式是人工手動干油潤滑，不但工人勞動強度大，還經常出現疏漏，造成軸承缺油燒損事故。本次保溫改造，輥道手動潤滑改成自動干油潤滑，加強了設備的潤滑效果。

3 改造內容及實施效果

3.1 保溫罩蓋更換

風冷線保溫罩蓋原長度1500 mm、厚度50 mm，長度和厚度不夠。為增加保溫效果，將罩蓋長度增加到3000 mm，厚度增加到132 mm。罩蓋四邊設計一定凸度，提高罩蓋結構強度，罩蓋里側采用不銹鋼板，減少熱變形，與輥道護板有更緊密接觸，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套保溫罩蓋的電動推桿機構，為保證足夠的推力，電動推桿電機選用2.2 kW。

3.2 輥道兩側護板更換

風冷輥道原兩側護板長度750 mm，在風冷線有效保溫段80 m的長度上，護板間隙數量達到200多個，由于熱變形，這些間隙值甚至能達到20 mm，造成大量的熱量散發。為增加保溫效果，需要減少或消除這些間隙，就要將輥道兩側護板長度加長，考慮對應保溫罩蓋長度，護板長度采用3000 mm，全線兩側護板全部更換。

3.3 風量分配裝置更換

原風量分配裝置有28套，需全部拆除。根據新的工藝需要，只要安裝14套新的風量分配裝置。新的風量分配裝置兩側加裝閥板，采用氣缸驅動。保溫時關閉閥板，堵住空氣對流，增加保溫效果；開風機冷卻時打開閥板，保證風量流通。

3.4 輥道自動干油潤滑

設置2個自動干油站，1個站負責前半段輥道的潤滑，另1個站負責后半段輥道的潤滑。在輥道兩側分別布置兩排硬管，再通過干油分配器和軟管，將潤滑油供到輥道每個軸承。

3.5 適應性改造

風冷線原有風機27臺，實際使用只有14臺，本次改造拆除了多余的風機。改造后2～8段輥道下保留有風機，同時這些輥道底部設置了冷卻風嘴。輥道底部風嘴間鋪設耐熱混凝土，既保證了風嘴的冷卻效果，又增加了輥道的保溫效果。因9～15段輥道下沒有風機，所以在輥道底部設置了可開閉的耐熱纖維板，增加了輥道的保溫效果。

由于吐絲機傾角由15°改成20°，風冷線傾角作相應的調整。在集卷筒高度不變的條件下，風冷線傾角調整為3°31′52″，小于4°的行業標準，不會造成線材在風冷線上的倒溜下滑。風冷線傾角的調整采用對原有鋼結構頂部進行加高或降低，沒有更換原有鋼結構，大大降低了改造成本。

3.6 實施效果

風冷線保溫改造完成后，合金焊絲鋼盤條緩冷效果得到較大提升。吐絲溫度860 ℃的盤條出保溫罩蓋實測溫度在600 ℃以上，溫降控制在260 ℃以內。根據盤條在風冷線上運行的時間測算，冷卻速度為0.43 ℃/s，小于改造前0.5～1.5 ℃/s的冷卻速度，達到預期效果。ER69, GH08等系列焊絲鋼抗拉強度平均下降約50 MPa，同圈強度差從100 MPa左右下降到60 MPa以內。

4 結束語

風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度；通過分段冷卻，降低了簾線鋼的抗拉強度，便于簾線鋼的拉拔；降低了小規格彈簧鋼的強度，避免工具鋼組織過冷發生斷頭、炸盤現象；避免小規格軸承鋼因分段冷卻時緩冷不足導致的斷頭現象。此次改造措施有效地達到了保溫改造的目的。