不銹鋼線材DST 工藝的開發(fā)及生產(chǎn)實(shí)踐

顧建林，彭 飛，陳 華，陳根保，俞國紅，李少正

（永興特種不銹鋼股份有限公司，浙江 湖州 313005）

永興特種不銹鋼股份有限公司在引進(jìn)瑞典DST在線固熔爐的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)?shù)母脑旒肮に噧?yōu)化，使不銹鋼線材入爐溫度由750℃～800℃提高至850℃左右，并開發(fā)出一種不銹鋼線材在線固溶工藝，通過調(diào)整溫度及輥速因子設(shè)定不同鋼種的固溶工藝。經(jīng)改造及優(yōu)化后的不銹鋼線材力不僅表面質(zhì)量良好，而且組織、穩(wěn)定性及均勻性優(yōu)于以往的產(chǎn)品，客戶使用后反饋良好[1]。

1 DST在線固溶設(shè)備及控制界面介紹

1.1 DST布局及設(shè)備技術(shù)參數(shù)

DST位于吐絲機(jī)的下游，如圖1所示，其由一個(gè)在線固熔爐和一段水冷噴淋系統(tǒng)組成。

圖1 DST在線固熔爐布局圖

設(shè)備具有以下主要特點(diǎn)：

（1）采用無焰純氧燒嘴，低氮氧化物排放。

（2）總共安裝了37個(gè)燒嘴，輥?zhàn)由戏剑?區(qū)～5區(qū)）有20個(gè)主要燒嘴，輥?zhàn)酉旅妫?區(qū)～10區(qū)）有17個(gè)較小的燒嘴，表1為DST各區(qū)域燒嘴數(shù)量及功率。

表1 DST各區(qū)域燒嘴分布情況

（3）主要的上燒嘴溫度應(yīng)設(shè)置高于850℃，否則停止工作。（4）該爐有10個(gè)單獨(dú)溫控區(qū)，由于較高的氧氣燃燒速度，實(shí)現(xiàn)了一種均勻性的有效加熱。

（5）爐子啟動(dòng)順序是先使用下方的17個(gè)燒嘴。

（6）燒嘴由氣動(dòng)控制閥控制，分為10個(gè)溫度控制區(qū)和6個(gè)流量控制區(qū)域，溫度區(qū)6～10共用一個(gè)流量控制的環(huán)線。

（7）為了達(dá)到高量程的輸出功率和均勻的熱分布，燒嘴使用PID控制和脈沖控制模式同時(shí)運(yùn)行。

1.2 DST工藝控制界面

圖2為DST工藝參數(shù)設(shè)置界面，生產(chǎn)過程中根據(jù)工藝要求，在圖中箭頭所示區(qū)域分別設(shè)置均熱溫度、線材規(guī)格、速度修正因子等工藝參數(shù)[2,3]。

當(dāng)輸入線材規(guī)格時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)內(nèi)部計(jì)算程序自動(dòng)給出該規(guī)格下的輥速，可以根據(jù)實(shí)際工藝的需要來修正輥速（0.70～1.40）。譬如，對于規(guī)格φ5.5mm，系統(tǒng)給出的輥速為10cm/s，想放慢延長固溶時(shí)間，修正因子設(shè)為0.9，此時(shí)，爐內(nèi)實(shí)際輥速則為9cm/s。

圖2 DST工藝參數(shù)設(shè)置界面

2 線材DST工藝開發(fā)及生產(chǎn)實(shí)踐案例分析

2.1 不銹鋼線材在線固溶工藝開發(fā)

通過對生產(chǎn)過程的分析，發(fā)現(xiàn)線材進(jìn)DST的入爐溫度較低，入爐溫度普遍在750℃～780℃之間。盤條入爐溫度低，會(huì)影響DST在線固溶效果，假如DST爐內(nèi)輥速不變，固溶時(shí)間不變，那么盤條實(shí)際加熱均溫的效果會(huì)比較差。

針對這一情況，在優(yōu)化軋線工藝提高盤條吐絲溫度的基礎(chǔ)上，在吐絲機(jī)與DST輥道之間設(shè)計(jì)了一個(gè)保溫罩，按照改造后的設(shè)備及工藝方案，對于304系列鋼種，盤條吐絲溫度基本在1050℃～1100℃，入爐溫度幾乎均在850℃以上。

此外，在制定工藝時(shí)，針對不同的入爐溫度，通過調(diào)整輥速修正因子來調(diào)節(jié)不同的爐內(nèi)輥速，并考慮各類鋼種的高溫導(dǎo)熱性，對不同類鋼種設(shè)定不同的輥速修正因子，如304系列鋼種當(dāng)入爐溫度≤850℃時(shí)，輥速修正因子設(shè)為0.98；當(dāng)入爐溫度＞850℃時(shí)，輥速修正因子設(shè)為1.0。

2.2 設(shè)備及工藝優(yōu)化后的效果

2.2.1 晶粒度

圖3為經(jīng)DST的φ6.5mm的304HC1，晶粒度評(píng)級(jí)在4.5級(jí)～6級(jí)，并且均勻性好。

圖3 DST工藝優(yōu)化后的304HC1晶粒度分布情況

圖4 DST和離線固溶下，304HC1抗拉強(qiáng)度實(shí)測值分布離散圖

按照這一設(shè)計(jì)，對316系列鋼種在固溶溫度1110℃的情況下，評(píng)級(jí)在4級(jí)～6級(jí)之間。而以往的離線固溶盤條，無論是304還是316系列鋼種，除了橫截面表層局部區(qū)域始終存在粗于3級(jí)的粗晶現(xiàn)象外，晶粒度水平基本在3.5級(jí)～5.5級(jí)，晶粒度均勻性劣于DST。

2.2.2 力學(xué)性能

圖4可以看出，經(jīng)DST在線固溶后的盤條，抗拉強(qiáng)度分布均勻性優(yōu)于離線固溶。

3 結(jié)論

（1）介紹了我司引進(jìn)的DST在線固溶爐設(shè)備性能及其實(shí)現(xiàn)不銹鋼在線固溶溫度均勻性控制的原理。

（2）通過提高盤元吐絲溫度并且在DST入爐輥道加裝保溫罩，提高了盤元在線固溶前的入爐溫度，由750℃～780℃提高至850℃，實(shí)現(xiàn)不銹鋼線材DST在線固溶。

（3）開發(fā)出一種不銹鋼線材在線固溶工藝，針對不同的鋼種及入爐溫度，設(shè)置不同的固溶溫度，并且通過調(diào)整輥速修正因子來調(diào)節(jié)不同的爐內(nèi)輥速。

（4）生產(chǎn)實(shí)踐表明，我司開發(fā)以304系列鋼種為例的DST在線固溶工藝是成功的。不銹鋼線材晶粒度及力學(xué)性能的穩(wěn)定性及均勻性優(yōu)于以往，客戶使用改進(jìn)后的產(chǎn)品，反饋良好。