高速線材提高同圈性能工藝優(yōu)化

柴璐琪

（首鋼長治鋼鐵有限公司軋鋼廠，山西 長治 046031）

高速線材吐絲機(jī)所出吐絲在散冷輥道上散卷鋪放后，由于兩側(cè)堆集厚密，中間稀薄，在風(fēng)冷線上兩側(cè)搭接點的堆積密度較厚，使其溫度會顯著高于非搭接點，從而造成盤條同圈溫度不均勻，擴(kuò)大盤條同圈組織性能的差異等問題，影響線材產(chǎn)品后續(xù)拉拔等使用性能。本文對影響線材產(chǎn)品性能的關(guān)鍵原因進(jìn)行分析并改進(jìn)，以提高產(chǎn)品性能。

1 線材同圈性能影響因素分析

長鋼高線采用斯泰爾摩標(biāo)準(zhǔn)型冷卻工藝，這一工藝相比傳統(tǒng)自然冷卻的方式，可更充分地利用線材軋機(jī)連續(xù)大變形的特點，通過軋后的快速冷卻過程抑制線材的再結(jié)晶，再通過相變過程的控制最終實現(xiàn)線材的細(xì)晶化，因此，控制好終軋溫度及散冷區(qū)風(fēng)冷溫降尤為關(guān)鍵。

1.1 終軋溫度的控制

終軋溫度是變形的最終溫度，變形程度將會通過晶粒破碎以及奧氏體的動態(tài)再結(jié)晶來影響相變前奧氏體晶粒的尺寸，隨著終軋溫度的降低，相變前的奧氏體晶粒尺寸不再長大，這主要靠斯泰爾摩工藝中水冷段實現(xiàn)。線材通條終軋溫度的均勻性，是影響同圈性能的前提條件。

1.2 散冷區(qū)溫降的控制

標(biāo)準(zhǔn)型冷卻的散冷輥道上方保溫罩是敞開的，吐絲后的散卷落在運(yùn)動的輸送機(jī)上，由下方風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)冷卻。散冷輥道速度為0.65～1.44 m/s。盤條出吐絲機(jī)散卷鋪放后，兩側(cè)堆集厚密，中間稀薄，在風(fēng)冷線上兩側(cè)搭接點的堆積密度較厚（見圖1），其溫度會顯著高于非搭接點，從而造成盤條同圈溫度的不均勻，擴(kuò)大了盤條同圈組織性能的差異，影響了線材產(chǎn)品后續(xù)拉拔等使用性能。

圖1 散冷區(qū)吐絲成圈后形態(tài)

1.3 散冷區(qū)環(huán)境溫度的控制

斯太爾摩風(fēng)冷線是通過位于輸送輥道下的風(fēng)機(jī)實現(xiàn)冷卻功能的，自下向上送風(fēng)，進(jìn)風(fēng)主要通過主廠房的窗戶和大門（見下頁圖2）。

圖2 廠房空氣流通簡圖

高線廠房與棒材、高棒廠房相連，結(jié)構(gòu)過于封閉，散冷輥道南側(cè)為棒材車間冷床區(qū)，北側(cè)為高棒車間冷場區(qū)，散冷輥道處于中間位置。由于廠房設(shè)計缺陷，在廠房頂部未設(shè)置排風(fēng)口，導(dǎo)致風(fēng)冷后熱空氣外排困難，使得環(huán)境溫度升高。夏季散冷區(qū)環(huán)境溫度最高可達(dá)69℃（見下頁圖3），風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)溫高，對盤條冷卻效果降低，這是造成盤條同圈性能低的又一主要因素。

圖3 散冷區(qū)紅外測溫顯示

2 改進(jìn)措施

2.1 提高軋后穿水冷卻的均勻性

精軋后設(shè)置5組穿水箱，由1組正向吹掃導(dǎo)衛(wèi)、1組高效水冷導(dǎo)衛(wèi)、1組反向高壓穿水導(dǎo)衛(wèi)、2組反向吹掃導(dǎo)衛(wèi)組成（普通規(guī)格產(chǎn)品不用）。為降低改進(jìn)成本，在現(xiàn)有水冷設(shè)備布局不做大的改動情況下，將反向高壓穿水導(dǎo)衛(wèi)替換成高效水冷導(dǎo)衛(wèi)，提高常規(guī)產(chǎn)品的水冷強(qiáng)度；同時做好2組反向吹掃導(dǎo)衛(wèi)的日常清理、維護(hù)，確保鋼經(jīng)過穿水箱后，不將冷卻水帶出，為恢復(fù)段的升溫提供必要條件；在經(jīng)過5組穿水段反復(fù)水冷、恢復(fù)后，在既確保降低終軋溫度的同時，又要確保線材心部與表面溫度均勻、一致，為下一步風(fēng)冷提供條件。

2.2 調(diào)整佳靈角度

高線每臺風(fēng)機(jī)設(shè)置有佳靈裝置，佳靈裝置通過分區(qū)域控制風(fēng)速等手段來縮小溫差。佳靈裝置打開的角度對截面的風(fēng)場有很大影響，一般來說，佳靈裝置的作用在于減少中部非搭接點的風(fēng)量，增加兩邊搭接點位置的風(fēng)量，從而使搭接點的冷速增大，非搭接點的冷速減小。通過多次嘗試調(diào)整佳靈裝置的角度，最終確定生產(chǎn)盤螺時將佳靈角度調(diào)整至15°~20°，確保兩側(cè)風(fēng)量占比80%~85%（見圖4），能夠有效降低盤條性能的同圈差。

圖4 佳靈裝置調(diào)整角度

2.3 對散冷區(qū)散熱環(huán)境進(jìn)行改造

對廠房頂部進(jìn)行改造，在散冷輥道上方、兩側(cè)開天窗，加快熱空氣排出（見圖5），降低散冷區(qū)溫度，較未優(yōu)化之前，散冷區(qū)平均溫降6~13℃，6、7月份環(huán)境氣溫最高時，散冷區(qū)溫降較往年最高溫度低13℃（見圖6），有效地促進(jìn)了夏季盤條在散冷區(qū)的溫降。對散冷區(qū)散熱環(huán)境進(jìn)行改造前后溫度情況如表1所示。

圖5 廠房頂開啟天窗

圖6 開啟天窗后紅外測溫顯示

表1 散冷區(qū)散熱環(huán)境改造前后溫度變化表

3 實施效果

以常規(guī)生產(chǎn)的Φ8 mm螺紋鋼為例，將工藝優(yōu)化前后該螺紋鋼的同圈力學(xué)性能進(jìn)行實驗對比，具體情況如表2、表3所示。

由表2可看出，優(yōu)化前，線材頭部屈服強(qiáng)度波動最大為27 MPa，尾部屈服強(qiáng)度波動最大為26 MPa；頭部抗拉強(qiáng)度波動最大為22 MPa，尾部屈服強(qiáng)度波動最大為30 MPa。

表2 工藝優(yōu)化前Φ8 mm螺同圈力學(xué)性能

由表3可看出，優(yōu)化后，頭部屈服強(qiáng)度波動最大為13 MPa，尾部屈服強(qiáng)度波動最大為21 MPa；頭部抗拉強(qiáng)度波動最大為13 MPa，尾部屈服強(qiáng)度波動最大為29 MPa。

對比優(yōu)化前后同圈性能，頭部屈服強(qiáng)度差額降低了14 MPa，尾部屈服強(qiáng)度差額降低了5 MPa；頭部抗拉強(qiáng)度差額降低了9 MPa，尾部屈服強(qiáng)度差額降低了1 MPa。同圈性能改善明顯。