高速線材生產(chǎn)中的控軋控冷技術(shù)應(yīng)用研究

羅培根

（陽(yáng)春新鋼鐵有限責(zé)任公司，廣東 陽(yáng)春 529600）

在高速線材的生產(chǎn)中，控軋控冷技術(shù)的應(yīng)用效果不僅關(guān)系著產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也決定了線材的機(jī)械性能，是必須要重點(diǎn)研究控制的要點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，軋機(jī)設(shè)備組成不同，生產(chǎn)工藝之間也會(huì)存在一定的差異，最終線材產(chǎn)品的性能質(zhì)量也會(huì)有所區(qū)別。高速線材生產(chǎn)中控軋控冷技術(shù)的應(yīng)用分析，要以實(shí)際生產(chǎn)條件為基礎(chǔ)，即確定生產(chǎn)設(shè)備類型與工藝參數(shù)，總結(jié)冷卻工藝需要把控的要點(diǎn)，為線材產(chǎn)品的高質(zhì)量、高性能生產(chǎn)提供保障，滿足行業(yè)的發(fā)展需求。

1 高速線材產(chǎn)品特點(diǎn)

作為重要的鋼鐵材料，高速線材在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。目前高速線材共分為螺紋鋼與盤圓兩種，通過高速軋鋼機(jī)軋制生產(chǎn)獲得，且根據(jù)生產(chǎn)的軋機(jī)設(shè)備不同，盤圓還可以進(jìn)一步細(xì)分為高速線材與普通線材。對(duì)于高速線材來講，需要有高速線材軋機(jī)設(shè)備作為支持，生產(chǎn)節(jié)奏比較快，盤大、包裝緊匝。結(jié)合行業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)狀來看，高速線材的軋制速度基本上可以保持80m/s～160m/s，每根重量（盤）為1.8t～2.5t，尺寸公差精度高，并且在生產(chǎn)過程中還可以及時(shí)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證滿足產(chǎn)品的不同要求[1]。對(duì)高速線材的特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，包括以下幾個(gè)方面：①尺寸精度高，橢圓度??；②采用的是集散卷風(fēng)冷卻技術(shù)，線材成分均勻度更高，機(jī)械性能優(yōu)良；③應(yīng)用負(fù)公差軋制，可節(jié)省更多金屬材料，相比同等重量的普通線材，高速線材長(zhǎng)度更大；④每件只有一個(gè)頭和尾；⑤價(jià)格高于普通線材。

2 控軋控冷技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

高速線材的生產(chǎn)中，控軋控冷技術(shù)的應(yīng)用直接影響了產(chǎn)品的性能與質(zhì)量。很多情況下，可以通過添加添加劑的方式來改善線材的強(qiáng)度與韌性，并嚴(yán)格控制好加工溫度，確保鋼材在是以一定的條件下從奧氏體逐漸轉(zhuǎn)化為鐵素體，實(shí)現(xiàn)鋼材組織的大規(guī)模相變，使得鋼材具有較大的強(qiáng)度?？刂栖堉圃阡摬能堉粕a(chǎn)中應(yīng)用十分普遍，其主要是通過精確控制軋制溫度以及變形量的大小，促使熱軋鋼材的過程中組織結(jié)構(gòu)能夠一直維持最佳狀態(tài)，這樣熱軋鋼材即便是不經(jīng)過熱處理，依然可以具有良好的性能[2]。總結(jié)來講，控制軋制技術(shù)可以進(jìn)一步改善鋼材性能，但同時(shí)也存在一定的缺陷，想要將技術(shù)的優(yōu)勢(shì)完全發(fā)揮出來，還需要與其他技術(shù)一同聯(lián)合應(yīng)用，可以說控制冷卻技術(shù)也是影響線材產(chǎn)品性能的關(guān)鍵要素。

應(yīng)用控制冷卻技術(shù)進(jìn)行高速線材的生產(chǎn)，相比單一控制軋制工藝，能夠進(jìn)一步解決相變組織存在的不足，提高線材質(zhì)量的強(qiáng)度。實(shí)際生產(chǎn)中，通過對(duì)生產(chǎn)工藝的綜合分析，靈活選擇合適的方法控制線材的冷卻速度，使得控制軋制環(huán)節(jié)線材熱軋后預(yù)熱的利用率增大，對(duì)產(chǎn)品組織與性能做更進(jìn)一步的改善，保證可以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

控軋控冷技術(shù)研究已經(jīng)取得了一定成果，并且被有效的應(yīng)用到高速線材生產(chǎn)中，相比單純控制控軋工藝，能夠?qū)€材產(chǎn)品的強(qiáng)度和韌性進(jìn)行改善。同時(shí)，控軋控冷技術(shù)的應(yīng)用，還將傳統(tǒng)工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率得到了進(jìn)一步提升，以及需要投入的成本降低[4]。但是因?yàn)榭剀埧乩浼夹g(shù)的應(yīng)用還存在一定的不足，仍然需要在目前的基礎(chǔ)上做更加全面深入的研究，爭(zhēng)取可以更好的解決高速線材生產(chǎn)應(yīng)用中的問題，通過對(duì)技術(shù)應(yīng)用方法以及要點(diǎn)的研究管理，避免各種常見問題的發(fā)生，將技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來。

3 控軋控冷設(shè)備與技術(shù)

3.1 水冷區(qū)

水冷區(qū)水冷裝置多是被安裝在預(yù)精軋機(jī)組后面和精軋機(jī)組后面，共分為兩個(gè)部位。處于預(yù)精軋機(jī)組后面的水冷裝置，主要負(fù)責(zé)對(duì)終軋溫度的控制，因?yàn)楦咚倬€材軋制環(huán)節(jié)會(huì)因?yàn)樽冃萎a(chǎn)生較高的溫度，水冷箱的作用就在于對(duì)溫度的靈活調(diào)控。而處于精軋機(jī)組后面的水冷裝置，則負(fù)責(zé)對(duì)吐絲溫度的控制，為線材組織轉(zhuǎn)變創(chuàng)造條件，提高線材產(chǎn)品的機(jī)械性能。其中，所應(yīng)用的生產(chǎn)鋼材不同，高速線材進(jìn)到精軋機(jī)前的溫度也會(huì)有所差異，在實(shí)際生產(chǎn)中便需要聯(lián)合所用材料的種類以及規(guī)格再進(jìn)行分析確定。

另外，出口溫度受軋制速度以及材料性能影響，在實(shí)際生產(chǎn)中就需要結(jié)合生產(chǎn)情況來確定各項(xiàng)參數(shù)。

3.2 成圈區(qū)

在此加工階段，是以?shī)A送輥、成圈器等設(shè)備為支持實(shí)現(xiàn)。夾送輥用于引導(dǎo)經(jīng)過水冷的線材，保證能夠按照設(shè)定順利進(jìn)入吐絲機(jī)。同時(shí)還可以控制線材頭部、尾部的速度，促使吐絲機(jī)可以吐出均勻的線圈。

3.3 散卷控冷區(qū)

散卷控冷區(qū)分為風(fēng)冷輥道、冷卻風(fēng)機(jī)以及保溫罩蓋三部分，其功能是運(yùn)輸吐絲機(jī)形成的線卷到集卷筒的入口位置，同時(shí)還會(huì)采取連續(xù)通風(fēng)的方法來對(duì)線材做持續(xù)的冷卻處理。

4 雙高線控軋控冷技術(shù)應(yīng)用

4.1 雙高線生產(chǎn)工藝

雙高線具有高效、高產(chǎn)的特點(diǎn)，并且在保持較高生產(chǎn)效率的同時(shí)，還可以節(jié)約資源。簡(jiǎn)單來講，雙高線即以全連續(xù)式來布置車間軋機(jī)，由加熱爐出料口出來的坯料單根，采取單線布置單線軋制的方式進(jìn)行粗軋，以及單線布置雙線軋制的中軋，最后將中軋機(jī)組出來的鋼坯通過分鋼道岔，完成兩個(gè)單線的單線軋制過程。建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)5.5mm～16mm（目前主要6.0、8、10、12 盤螺，6.5、8、10、12 光圓）高速線材120 萬(wàn)t。坯料：155*155*11500mm（155 截面11.5 米連鑄方坯坯料）熱送或者冷裝。

圖1 車間生產(chǎn)工藝流程圖

4.2 控軋控冷技術(shù)

從預(yù)精軋機(jī)組出來的軋件，首先要進(jìn)行預(yù)水冷冷卻（0 號(hào)水箱），然后在在3#飛剪處進(jìn)行切頭、切尾，處理后的軋件經(jīng)過側(cè)活套進(jìn)入到精軋機(jī)組軋制。精軋機(jī)組出來的是成品尺寸的線材，會(huì)繼續(xù)進(jìn)入到水冷裝置和風(fēng)冷運(yùn)輸機(jī)共同組成的控制冷卻作業(yè)線內(nèi)做進(jìn)一步的處理。水冷段一共設(shè)置有4 段水冷裝置，用以對(duì)線材吐絲溫度的控制。并且，每段水箱后面還分別設(shè)置了一段恢復(fù)段（1～4 水箱，1 號(hào)后無(wú)恢復(fù)段直接進(jìn)2 號(hào)水箱），保證線材的表面與芯部的溫度均勻。經(jīng)過水冷處理后的線材，達(dá)到吐絲機(jī)位置的溫度約為900℃。

經(jīng)過水冷處理后的線材會(huì)通過夾送輥送入到吐絲機(jī)，保持高速前進(jìn)狀態(tài)的線材，在經(jīng)過吐絲機(jī)后便會(huì)形成直徑為1050mm的螺旋形線圈，并均勻的鋪放在散卷風(fēng)冷運(yùn)輸機(jī)輥道上。輥道式延遲型風(fēng)冷運(yùn)輸機(jī)分成雙線布置，同時(shí)設(shè)置有14 臺(tái)大風(fēng)量風(fēng)機(jī)存在，每線可投入5 臺(tái)風(fēng)機(jī)，其中1-4 連續(xù)布置，5 號(hào)為單獨(dú)布置，每臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量可以達(dá)到147000m3/h，輥道為交流變頻調(diào)速傳動(dòng)。另外，還要根據(jù)鋼材的型號(hào)、規(guī)格，來對(duì)風(fēng)機(jī)開閉數(shù)量、風(fēng)量大小以及輥道運(yùn)行速度等參數(shù)進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，保證線卷的冷卻速度合適，為金相組織的轉(zhuǎn)變提供保障，最終便可獲得性能優(yōu)良的線材產(chǎn)品。軋制所得的螺旋狀線材，會(huì)在風(fēng)冷運(yùn)輸輥道上按照設(shè)定的冷卻速度完成金相組織的轉(zhuǎn)變，最后在運(yùn)輸機(jī)的尾部位置由線圈分配器操作，以平穩(wěn)的速度落入集卷筒內(nèi)，最終獲得外徑為1250mm 內(nèi)徑為850mm 的盤卷。

4.3 控冷工藝技術(shù)

4.3.1 水冷裝置

分為精軋前水冷裝置與精軋后水冷裝置兩部分，前者分為一個(gè)水箱和一段恢復(fù)段，水箱為焊接式，內(nèi)帶環(huán)形噴嘴；恢復(fù)段為導(dǎo)槽結(jié)構(gòu)。對(duì)軋件進(jìn)入精軋機(jī)時(shí)的溫度進(jìn)行靈活控制。后者包括四個(gè)水冷箱和三段恢復(fù)段組成，水箱為焊接式，內(nèi)帶環(huán)形噴嘴；恢復(fù)段為導(dǎo)槽結(jié)構(gòu)。用以對(duì)精軋機(jī)軋出的線材進(jìn)行冷卻，確保達(dá)到設(shè)定的吐絲溫度，以此來控制晶粒的長(zhǎng)大，為后續(xù)的控制冷卻工藝執(zhí)行做好準(zhǔn)備，以及還能夠減少氧化鐵皮的產(chǎn)生數(shù)量。為提高冷卻效果，需要結(jié)合所用鋼材規(guī)格、種類，以及生產(chǎn)工藝要求，來設(shè)置水冷裝置的各項(xiàng)參數(shù)。

4.3.2 技術(shù)參數(shù)

（1）A 線每個(gè)水箱各有六個(gè)冷卻水噴嘴，一個(gè)清掃水噴嘴，0#、4#水箱還有一個(gè)空氣清掃噴嘴。B 線每個(gè)水箱各有六個(gè)冷卻水噴咀，一個(gè)清掃水噴咀，一個(gè)清掃氣噴咀。軋∮5.5mm～∮8.0mm 的線材時(shí)，水箱導(dǎo)槽統(tǒng)一用Φ18mm 孔徑。

（2）水冷箱冷卻介質(zhì)為中性的純凈工業(yè)用水，水中雜質(zhì)含量要求50 毫克以下，雜質(zhì)顆粒度不超過50 u，水溫≤35℃。各段水箱冷卻噴嘴水壓為0.4MPa～0.6MPa，清掃噴嘴水壓為0.8MPa～1MPa，空氣清掃噴嘴壓力為0.4MPa～0.6MPa。冷卻能力：精軋前水箱最大冷卻能力為～80℃，精軋后水箱最大冷卻能力為～250℃。

4.3.3 工藝流程

（1）水箱。將水噴嘴、導(dǎo)槽以及導(dǎo)向管安裝緊固，檢查導(dǎo)向管定位桿是否存在松動(dòng)，保證達(dá)到操作標(biāo)準(zhǔn)，且與軋線對(duì)中偏差應(yīng)控制在0.5mm/m 以內(nèi)。檢查噴嘴、導(dǎo)向管端部以及導(dǎo)槽，各構(gòu)件之間不得存在可觸摸的磨損溝槽。注意檢查軋件儲(chǔ)水箱時(shí)表面是否有水，保證各水箱的水不會(huì)流入恢復(fù)段。如果發(fā)現(xiàn)水箱表面帶水，需要對(duì)清掃水壓力、噴咀間隙、三通換向閥做全面檢查，必要時(shí)需要換新。生產(chǎn)過程中注意檢查水咀和水壓是否正常，且定期檢查軋件的顏色。如發(fā)現(xiàn)顯示出不均勻冷卻的暗紋或斑紋，可能存在水壓異常問題，水嘴堵塞；冷卻水被帶出水箱，水咀磨損，必要時(shí)更換水咀。

（2）恢復(fù)段。檢查確認(rèn)導(dǎo)槽安裝緊固，并與軋線對(duì)中偏差應(yīng)控制在0.5mm/m 以內(nèi)。導(dǎo)槽內(nèi)表面必須要保持光滑，不得存在砂眼或堵塞物，且當(dāng)磨損達(dá)到2mm 時(shí)及時(shí)換新。除了要檢查導(dǎo)槽外，還要對(duì)水箱做透光對(duì)中檢查或用試棒檢查。注意控制冷卻導(dǎo)槽體的水量，過大會(huì)造成冷卻水從箱體蓋板縫隙處噴出濺到電磁閥上造成短路。另外，如果水箱含鋼，要先關(guān)閉冷卻導(dǎo)槽的冷卻水，再將軋件剪斷抽出，必要時(shí)拆卸導(dǎo)槽進(jìn)行處理。卡鋼處理完畢，必須按操作規(guī)程要求裝好導(dǎo)槽和導(dǎo)向管。以及如果發(fā)現(xiàn)廢品箱堆鋼，必須對(duì)水箱進(jìn)行透光檢查，以防軋件頭尾斷頭留在導(dǎo)槽內(nèi)而造成卡鋼。

5 結(jié)束語(yǔ)

線材產(chǎn)品質(zhì)量以及性能主要受生產(chǎn)工藝的影響，雖然在控軋控冷技術(shù)理論的支持下，可以獲得理想組織與性能的鋼材，但是在實(shí)際生產(chǎn)中，因?yàn)楦鞣N因素的影響，并不能達(dá)到預(yù)期的效果。尤其是冷卻控制難度較大，必須要綜合生產(chǎn)的所有要素進(jìn)行分析，在不斷的實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，對(duì)控軋控冷技術(shù)做更深層次的研究，爭(zhēng)取將技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)更大程度的發(fā)揮出來，為高速線材的高效、高質(zhì)量生產(chǎn)提供保障。