高速線材精軋機(jī)組濁環(huán)冷卻水系統(tǒng)改造

段立娟 陳金兵

摘要：循環(huán)冷卻水在生產(chǎn)過程中起著至關(guān)重要的作用，高速線材精軋機(jī)組濁環(huán)冷卻水可以把軋輥從軋件處獲得的熱量帶走，防止輥環(huán)炸裂。高速線材正常軋制過程中，因冷卻水壓力偏低，水質(zhì)較差等原因造成輥環(huán)炸裂、輥環(huán)表面出現(xiàn)麻面凹面等問題，通過對(duì)精軋冷卻水系統(tǒng)的改造，輥環(huán)炸裂現(xiàn)象得到有效控制，大大降低了輥環(huán)消耗。

關(guān)鍵詞：高速線材；精軋機(jī)組；濁環(huán)冷卻水系統(tǒng)改造

中圖分類號(hào)：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）15-0038-02年產(chǎn)50萬噸的高速線材生產(chǎn)線主要產(chǎn)品規(guī)格為：圓鋼的ф5.5～ф14mm光面線材，生產(chǎn)鋼種為碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等，成品均為一火成材。高速線材生產(chǎn)工藝為加熱、軋制、控制冷卻及成品收集等工序，整個(gè)軋制工藝全部采用連續(xù)化自動(dòng)控制。

1精軋機(jī)冷卻系統(tǒng)

精軋機(jī)前后設(shè)有穿水冷卻裝置，需要穿水冷卻的軋件，根據(jù)軋制的鋼種、規(guī)格和速度，進(jìn)行不同水量的冷卻，以獲得良好的金相組織和機(jī)械性能。在精軋機(jī)前后設(shè)有穿水冷卻裝置，精軋機(jī)前水冷線長(zhǎng)23424mm，1個(gè)水箱，精軋后水冷線長(zhǎng)59940mm，4個(gè)水箱，水箱長(zhǎng)度6030mm，水冷線上裝有水冷噴嘴和壓縮空氣噴嘴。水箱數(shù)及每個(gè)水箱的冷卻噴嘴數(shù)來控制精軋入口處軋件溫度及線材吐絲溫度。

1.1精軋機(jī)冷卻系統(tǒng)問題

在生產(chǎn)過程中精軋機(jī)組一個(gè)月內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)了輥環(huán)炸裂、輥環(huán)表面出現(xiàn)麻面凹面現(xiàn)象，造成了輥環(huán)消耗量大，成本增加的問題。輥環(huán)炸裂原因有多種情況：一是輥環(huán)材質(zhì)達(dá)不到使用要求。精軋機(jī)所用輥環(huán)材質(zhì)是高鈷碳化鎢輥環(huán)，此種輥環(huán)優(yōu)點(diǎn)：耐酸，對(duì)于冷卻水pH值要求要低，可以中性水質(zhì)也可以是弱堿性水質(zhì)。二是冷卻水壓力低，輥環(huán)冷卻效果不好造成炸裂。高速線材正常軋制過程中，熱軋件與精軋機(jī)的軋槽表面接觸，使輥環(huán)表面溫度升高，這部分金屬要產(chǎn)生膨脹，而輥環(huán)深層的金屬溫度由于溫度升高不大，膨脹較小，就會(huì)對(duì)軋輥表面金屬產(chǎn)生壓應(yīng)力；反之，當(dāng)軋輥表層被冷卻水急冷后，表層金屬收縮，而深層的金屬收縮不如表面金屬大，就會(huì)對(duì)表層的金屬產(chǎn)生一個(gè)拉應(yīng)力，這種反復(fù)交變的熱應(yīng)力是造成軋輥產(chǎn)生熱疲勞裂紋的根本原因。三是冷卻水質(zhì)差，含有雜質(zhì)。水冷線上的水冷噴嘴口徑5mm，冷卻水中含有雜質(zhì)會(huì)出現(xiàn)堵死水冷噴嘴的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致輥環(huán)炸裂。四是輥環(huán)本身有裂紋。輥環(huán)在下線磨削過程中，沒有徹底磨平，從而導(dǎo)致輥環(huán)炸裂。

經(jīng)過對(duì)以上各種成因的多次研究比較，精軋機(jī)冷卻水壓力低可能是造成輥環(huán)炸裂的主要原因。經(jīng)過查閱資料，為減少疲勞產(chǎn)生的裂紋，必須用冷卻水把軋輥從軋件處獲得的熱量帶走，從而減少軋輥的溫升，減少表層金屬的熱膨脹。當(dāng)軋件與軋輥表面接觸時(shí)，軋輥表層金屬可達(dá)500℃～600℃，冷卻水噴到熾熱的輥環(huán)表面，會(huì)形成一層汽膜，覆蓋其下面的軋輥表面，嚴(yán)重地影響了冷卻效果。研究表明，當(dāng)冷卻水的壓力達(dá)0.5MPa以上時(shí)，蒸汽膜會(huì)被沖破，從而使冷卻效果明顯提高。一般在高線軋機(jī)的精軋機(jī)組，冷卻水的壓力宜采用的范圍為0.5～0.6MPa。精軋機(jī)組輥環(huán)及導(dǎo)衛(wèi)冷卻用水量原設(shè)計(jì)共計(jì)350m3/h，冷卻水壓力0.5MPa左右，從現(xiàn)場(chǎng)使用情況來看冷卻水壓力偏低，因此解決精軋機(jī)組冷卻水系統(tǒng)問題成為生產(chǎn)中的重中之重。

2精軋機(jī)組冷卻水系統(tǒng)改造

針對(duì)輥環(huán)炸裂問題從冷卻水的兩個(gè)方面進(jìn)行改造，一是提高冷卻水壓力，二是改善冷卻水的

水質(zhì)。

2.1增加冷卻水壓力、流量

為提高冷卻水的流量及壓力，達(dá)到更好的冷卻效果，決定為精軋機(jī)組單獨(dú)增加一套供水系統(tǒng)。

供水泵組的選型。濁環(huán)冷水池內(nèi)的循環(huán)水經(jīng)過化學(xué)除油除污器處理、冷卻塔降溫后，可以直接用來設(shè)備冷卻，所以決定將供水泵進(jìn)水管道直接安裝在冷水池內(nèi)。考慮到此次改造工程是在原有的濁環(huán)冷水池中施工，既不能影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，安裝進(jìn)水管道時(shí)又不能破壞原濁環(huán)冷水池，因此供水泵選用了兩臺(tái)無密封自吸泵，即可直接安裝又可以保證冷卻水的壓力及流量。

原精軋機(jī)組冷卻水壓力一般在0.5MPa左右，計(jì)劃將冷卻水壓力提高至0.6MPa以上?？紤]泵體及管道壓力損失供水壓力要求在0.8MPa左右，選擇自吸泵型號(hào)：0WFB-E2*2，流量400m3/h，揚(yáng)程80m。

從現(xiàn)有循環(huán)水泵房布局來看，兩臺(tái)無密封自吸泵可以安裝在盤螺濁環(huán)水泵房?jī)?nèi)，進(jìn)水管道接入濁環(huán)冷水池中。精軋機(jī)組供水管道從濁環(huán)冷水池內(nèi)引出，管道架空敷設(shè)至精軋機(jī)組，回水直接流入沖渣溝內(nèi)。原精軋機(jī)組冷卻水管道保留，以便檢修時(shí)

使用。

2.2提高冷卻水水質(zhì)

精軋機(jī)組的冷卻對(duì)冷卻水的水質(zhì)要求也很高，濁環(huán)循環(huán)冷卻水經(jīng)過旋流沉淀池沉淀，能夠去除氧化鐵皮等大顆粒雜質(zhì)。再經(jīng)過化學(xué)除油除污器除去冷卻水中的油污，但循環(huán)水中仍含有一些細(xì)小顆粒雜質(zhì)，很難達(dá)到水質(zhì)要求。水冷線上的水冷噴嘴口徑5mm，經(jīng)常出現(xiàn)氧化鐵皮堵死水冷噴嘴的現(xiàn)象。并且水冷裝置本身就是合金鋼件，自身生銹，這些細(xì)小的雜質(zhì)會(huì)對(duì)輥環(huán)的冷卻造成很大影響。因?yàn)槔鋮s水中含有雜質(zhì)時(shí)冷卻水壓力不穩(wěn)，從而導(dǎo)致輥環(huán)冷卻面不均，也可能造成輥環(huán)炸裂，因此在冷卻水的供水管道中增加管道過濾器是解決以上問題的簡(jiǎn)易方法。

考慮成本及安裝的問題，可以在供水管道上自制簡(jiǎn)易過濾器。選用1米長(zhǎng)一截焊管，管徑Φ273（與現(xiàn)場(chǎng)供水管道管徑相同），兩邊焊上同管徑的法蘭，過濾網(wǎng)使用180目的不銹鋼網(wǎng)制成。過濾器中間位置安裝一截與主管成60°角的水管，將過濾網(wǎng)卷成圓筒放進(jìn)斜管道中，這樣冷卻水經(jīng)過過濾器時(shí)可以將細(xì)小的雜質(zhì)過濾掉以保證水質(zhì)達(dá)到要求。管道過濾器在每月的定修時(shí)可以拆開清理雜質(zhì)，并保證過濾器的正常使用。

3投資概算及效益

經(jīng)過改造后，過鋼量超過了設(shè)計(jì)要求，輥環(huán)過鋼量增加了1500噸，且成功的消除了軋槽的麻面、凹坑、熱裂紋等現(xiàn)象，班中很少出現(xiàn)換輥現(xiàn)象，產(chǎn)量得到了保證。熱裂層很淺，大約為0.1～0.15mm。下表為輥環(huán)改造前后的效益分析。

表中設(shè)改造前過鋼量為N，輥環(huán)改造后的平均過鋼量約為1500噸。由上表可以得出每年可節(jié)約成本（2559660-1687200）=872460元。

4結(jié)語

該項(xiàng)改造投入使用后，輥環(huán)炸裂現(xiàn)象得到有效控制，大大降低了輥環(huán)消耗。輥環(huán)單槽過鋼量增加，使輥環(huán)的在線使用時(shí)間延長(zhǎng)，從而減少了輥環(huán)更換次數(shù)，提高了作業(yè)率。同時(shí)輥環(huán)加工人員及軋鋼操作人員的工作量也隨之減少，此項(xiàng)改造創(chuàng)造了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]喬德庸，李曼云．高速軋機(jī)線材生產(chǎn)[M].冶金工業(yè)出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介：段立娟（1980-），女，河北唐山人，日照鋼鐵有限公司棒材廠助理工程師，研究方向：給水排水；陳金兵（1982-），男，江蘇泰州人，日照鋼鐵有限公司第一煉鋼廠助理工程師，研究方向：給水排水。

（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）