奧氏體不銹鋼線材散卷在線固溶輥底爐

楊有全，楊錫紅

（南京凈環(huán)熱冶金工程有限公司，江蘇南京210016）

奧氏體不銹鋼線材散卷在線固溶輥底爐

楊有全，楊錫紅

（南京凈環(huán)熱冶金工程有限公司，江蘇南京210016）

主要介紹了第一條國產(chǎn)線材散卷在線固溶熱處理輥底爐。利用成品線材的高溫顯熱進行熱處理具有顯著的節(jié)能效益，可大幅降低能耗，減少氧化燒損；研發(fā)了新型爐輥結(jié)構(gòu)，解決了國外同類爐子爐輥使用壽命短的問題；采用脈沖燃燒和全輕質(zhì)爐襯結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)節(jié)能；采用可升降爐體結(jié)構(gòu)，節(jié)約設(shè)備維護成本。

輥底爐；散卷線材；直接固溶熱處理

不銹鋼的產(chǎn)品質(zhì)量與其軋后熱處理關(guān)系很大，而利用軋后線材的顯熱進行熱處理具有顯著的節(jié)能效益，但由于散卷盤圓的運動難以控制，國內(nèi)沒有成熟的經(jīng)驗。對于在線熱處理工藝，國外已經(jīng)進行了專門的研究，參考文獻有比較詳細的描述［1］。

目前國內(nèi)設(shè)置在線熱處理設(shè)備的企業(yè)很少，除了工藝問題外，受散卷盤圓運動的規(guī)律影響，爐子結(jié)構(gòu)也是影響使用的難度之一。在目前冶金經(jīng)濟形式不好的情況下，減少能源消耗提高產(chǎn)品質(zhì)量是各企業(yè)所追求的目標。

我公司為福建吳航不銹鋼公司承建的在線固溶是國產(chǎn)第一條散卷線材直接固溶處理線，采用輥底式爐，爐輥壽命比國外同類爐大大提高，生產(chǎn)兩年沒有發(fā)現(xiàn)損壞，產(chǎn)品質(zhì)量滿足用戶要求。

1　在線固溶條件

材質(zhì)：奧氏體和鐵素體不銹鋼

產(chǎn)品規(guī)格：Φ5～20 mm

盤圓直徑：Φ1 250 mm

生產(chǎn)能力：70 t/h

盤卷加熱溫度：1 050～1 100℃

燃料：天然氣

2　固溶工藝

（1）線材熱軋后直接升溫加熱工藝

圖1給出了SUS 304H號鋼種線材在終軋結(jié)束時奧氏體粒度不同的情況下熱軋后恒溫保溫期間奧氏體晶粒變化情況。

（2）快速冷卻工藝

圖1　精軋結(jié)束時，SUS 304H線材熱軋后有兩種不同的奧氏體結(jié)晶粒度，在溫度保持不變期間奧氏體結(jié)晶粒度的變化圖

圖2給出了SUS 304M和H兩個鋼種冷卻速度與碳化物指數(shù)之間的關(guān)系。根據(jù)鋼中的碳含量的不同，加大冷卻速度可防止碳化物的析出。碳含量為0.050%的鋼種所需最低冷卻速度為20 K/s，碳含量為0.071%的鋼種所需最低冷卻速度為100 K/s。

圖2　SUS304M和304H的冷卻速率和碳化指數(shù)之間的關(guān)系圖

高溫線材在工藝溫度下保持一定時間使晶粒達到要求，之后快速進人水冷裝置進行快速冷卻。

3　爐型設(shè)計

盤圓固溶有輥底爐和環(huán)形爐兩種爐型。對于散卷料在線處理使用輥底爐，對于捆扎整卷料采用環(huán)形爐。本文僅介紹用于散卷的輥底爐技術(shù)。

3.1工作原理

盤卷在軋制后呈散狀以800～900℃條件連續(xù)進人直接固溶熱處理爐，爐內(nèi)設(shè)置密集排列的爐輥，散卷在輥面上被爐輥帶動前進。爐內(nèi)保持某一溫度，使散卷在特定溫度下保持一定時間，保證晶粒達到工藝條件后出爐，出爐后的散卷被水噴淋裝置快速冷卻，使晶粒結(jié)構(gòu)固定，從而達到固溶的目的。

按照盤圓的運動形式設(shè)置輥底爐結(jié)構(gòu)，散卷料在輥道面上被輥道帶動前行，為防止散卷料落人輥間，相鄰輥道間距離很小方能保證料卷的穩(wěn)定運行。

爐輥直徑與料卷重量、爐寬、線材規(guī)格等密切有關(guān)，本設(shè)計采用150 mm直徑爐輥。爐輥結(jié)構(gòu)和材質(zhì)至關(guān)重要，國外曾經(jīng)發(fā)生過爐輥頻繁斷裂的事故。我公司開發(fā)的爐輥設(shè)置局部內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)，保證爐輥的可靠使用，使用兩年未發(fā)生爐輥事故。

按照工藝要求，本爐設(shè)計內(nèi)寬1 450 mm，長度45 000 mm。

爐襯采用輕質(zhì)耐火保溫材料，爐頂全纖維結(jié)構(gòu)，整個爐襯熱容量很小，升溫快，適合頻繁升降溫操作。

天然氣燒嘴設(shè)置在爐側(cè)，分別在輥道的上部和下部，保證爐溫的均勻。

為便于爐輥的更換方便，爐體設(shè)計成上、下兩部分，下部分固定不動，上部爐體可以升降。

爐子斷面結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3　爐子斷面結(jié)構(gòu)示意圖

為減少燃料消耗，煙道設(shè)置管狀換熱器，空氣預(yù)熱到高溫，用保溫管道送至燒嘴。為便于控制爐子各段熱負荷，爐子分12區(qū)脈沖控制，適應(yīng)各種溫度制度的要求。

盤圓出爐后必須快速冷卻以實現(xiàn)固溶效果，采用盤圓上下同時高速噴水冷卻工藝，實現(xiàn)了快速冷卻到80℃的要求。

3.2使用效果

本爐投產(chǎn)以來實現(xiàn)了盤圓散卷線材的直接固溶熱處理，由于保留了線材的顯熱，減少了線材的冷卻后再加熱所需熱量，同時減少了氧化鐵皮的生成，能耗指標低至15 m3天然氣/t鋼。爐輥使用至今兩年無故障，遠超國外進口爐輥使用壽命。

Austenite Stainless Scattered Wire Online Solid Solution Roller Hearth Furnace

YANG Youquan，YANG Xihong
（Nanjing Jinghuanre Metallurgy Engineering Co.，Ltd，Nanjing 210016，China）

The first made-in-China wire rod online solid solution heat treatment of scattered coil wire in roller hearth furnace is mainly introduced.The heat treatment with high temperature and sensible heat of produced coil wire can obtain remarkable energy-saving effect，which can reduce energy consumption and oxidation loss.Then，the new type of furnace roller structure is developed，and the problem of short life among foreign similar furnace rollers is solved.What’s more，the full light-weight lining structure and pulse combustion make energy more efficient.Lifting furnace body structure is applied to decrease the cost of equipment maintenance.

roller hearth furnace；scattered coil wire；direct solid solution heat treatment

TG155.1

B

1001-6988（2016）03-0054-02

2016-03-21

楊有全（1977—），男，工程師，主要從事工業(yè)爐設(shè)計方面工作.

［1］MURATA W，TOMINAGA J，TOMINAGA J，et al.Direct solution heat treatment process for austenitic stainless steel wire rods［J］.ISIJ International，1985，25（4）：318-325.