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(pán)螺(HRB400)時(shí)通過(guò)在斯太爾摩風(fēng)冷線加裝氣霧冷卻裝置來(lái)控制吐絲后軋件頭部未穿水部分的溫度。通過(guò)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(wèn)題。
關(guān)鍵詞:盤(pán)螺;斯太爾摩風(fēng)冷線;氣霧冷卻;改進(jìn)
前言
我廠自2008年開(kāi)始大批量生產(chǎn)包括HRB400在內(nèi)的盤(pán)條螺紋鋼,主要規(guī)格有¢6.0mm、¢8.0mm、¢10.0mm,給公司帶來(lái)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(wèn)題,主要為產(chǎn)品屈服強(qiáng)度低國(guó)標(biāo)、無(wú)明顯屈服平臺(tái)、通條性能不佳等問(wèn)題。
為解決這些問(wèn)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(wú)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(guò)程。首先,氣霧冷卻裝置打開(kāi)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?chē)諝獾葧?huì)明顯降低,高速氣流與氣霧加快了熱鋼周?chē)鷼怏w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(guò)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(kāi)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(guò)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(wèn)題有:(1)由于冷卻水僅通過(guò)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(kāi)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(pán)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(guò)程中出現(xiàn)的以上問(wèn)題,通過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)程中,下方風(fēng)機(jī)開(kāi)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(guò)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(guò)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(kāi)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?chē)婌F。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(kāi)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(pán)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(pán)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(guò)長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤抽檢,各規(guī)格盤(pán)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(pán)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(wàn)噸盤(pán)螺計(jì)算,減少5000噸產(chǎn)量損失。
4 結(jié)束語(yǔ)
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(pán)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。