棒材生產(chǎn)線粉塵治理及軋槽冷卻效果提升與實(shí)踐

張 芳 ，竇 瑋 ，劉桂華 ，馬兵書(shū) ，牛春江

（1.天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津301500；2.天津鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津300301）

0 引言

天津鋼鐵集團(tuán)有限公司（下稱(chēng)天鋼）兩條棒材生產(chǎn)線于2006 年建成投產(chǎn)。兩條線主要的產(chǎn)品規(guī)格為 Φ16 mm～Φ75 mm 的光面圓鋼和 Φ10 mm～Φ50 mm 熱軋帶肋鋼筋，主要品種有碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、齒輪鋼等，主要工藝流程為連鑄方坯→步進(jìn)式加熱爐→高壓水除鱗→6架粗軋機(jī)組→1#飛剪→8 架中軋機(jī)組→測(cè)徑儀→2#回轉(zhuǎn)剪→4 架精軋機(jī)組→測(cè)徑儀→3#倍尺剪切→冷床→定尺剪切→收集打捆

在棒材生產(chǎn)軋制過(guò)程中，軋制工藝對(duì)鋼坯溫度有嚴(yán)格的要求，熱坯溫度一般在1 000～1 100 ℃范圍。溫度對(duì)軋制影響較為復(fù)雜，如果鋼坯高溫軋制，一方面紅坯在空氣中二次氧化，經(jīng)軋輥軋制后，紅坯表面的氧化鐵屑剝落產(chǎn)生大量粉塵，影響車(chē)間環(huán)境，粉塵也影響設(shè)備運(yùn)行壽命，同時(shí)，給操作者職業(yè)健康產(chǎn)生危害；另一方面鋼坯在軋制時(shí)，紅坯高溫會(huì)使軋輥溫度升高，冷卻效果不好會(huì)造成軋槽損耗，縮短軋輥的使用壽命。因此，棒、線材生產(chǎn)軋制過(guò)程中的冷卻尤為重要。

1 棒材生產(chǎn)線軋槽冷卻及粉塵治理的問(wèn)題

目前，天鋼棒材生產(chǎn)線的冷卻裝置是設(shè)置在軋機(jī)兩側(cè)，由于軋制生產(chǎn)線導(dǎo)衛(wèi)與軋機(jī)軋槽間隙較小，使得該部位未安裝冷卻裝置。沒(méi)有冷卻措施，冷卻水不能進(jìn)入熱坯與軋槽之間區(qū)域（見(jiàn)圖1）。一是，造成軋槽冷卻效果不佳，軋槽磨損過(guò)快，單槽過(guò)鋼量低，換輥換槽頻繁，生產(chǎn)效率低；二是，空氣自然冷卻造成附著在熱坯和輥槽表面粉塵擴(kuò)散，粉塵治理效果達(dá)不到職業(yè)健康衛(wèi)生要求，軋制規(guī)格越小、軋件速度越快，產(chǎn)生的粉塵就越多，嚴(yán)重污染了現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境，給職工的身體造成很大的損害。

圖1 導(dǎo)衛(wèi)與軋槽裝配示意圖

2 軋槽冷卻及粉塵治理的改進(jìn)措施和效果

2.1 改進(jìn)措施的設(shè)計(jì)原則

熱坯產(chǎn)生的粉塵主要集中在導(dǎo)衛(wèi)與軋機(jī)軋槽區(qū)域，經(jīng)過(guò)分析，需要在此處增設(shè)給水設(shè)備，將高溫的氧化鐵屑沖掉，降低粉塵污染，同時(shí)可以改善軋槽、導(dǎo)衛(wèi)冷卻不佳問(wèn)題，提高軋槽、導(dǎo)衛(wèi)使用壽命。

為解決棒材生產(chǎn)軋制冷卻存在的問(wèn)題，在不改變軋制生產(chǎn)線和設(shè)備結(jié)構(gòu)前提下，結(jié)合工藝裝備現(xiàn)狀，制定相應(yīng)措施。考慮的因素如下：

（1）冷卻水通過(guò)導(dǎo)衛(wèi)與軋機(jī)軋槽間隙處，進(jìn)入熱坯與軋槽之間區(qū)域，要解決的難點(diǎn)是軋線導(dǎo)衛(wèi)與軋輥間距緊湊，沒(méi)有空間安裝現(xiàn)有的供水設(shè)備來(lái)滿足需要。

（2）沿?zé)崤鲝较蚓鶆蚍植祭鋮s水，提高熱坯與軋槽之間區(qū)域的除塵效率，提高導(dǎo)衛(wèi)與軋機(jī)軋槽冷卻強(qiáng)度。

（3）便于拆裝，不影響導(dǎo)衛(wèi)與軋機(jī)軋輥的檢修及更換。

2.2 冷卻除塵裝置的改進(jìn)措施

在不影響軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)和軋輥運(yùn)行的情況下，設(shè)計(jì)制作一套冷卻除塵裝置（見(jiàn)圖2），安裝在出口導(dǎo)衛(wèi)盒上。管路總成由中空結(jié)構(gòu)的方管焊接而成（見(jiàn)圖3）

圖2 除塵裝置

圖3 除塵裝置的冷卻水路

冷卻除塵裝置管路總成制作如下：管路總成進(jìn)水主管（1-1）一端安裝有與高壓水源連接的進(jìn)水連接頭，進(jìn)水主管的另一端垂直密封焊接右側(cè)噴淋管（1-2），右側(cè)噴淋管端部為盲端；在右側(cè)噴淋管的外側(cè)面通過(guò)緊固件安裝有兩個(gè)右側(cè)噴頭，兩個(gè)右側(cè)噴頭相對(duì)于右側(cè)噴淋管的中心呈對(duì)稱(chēng)分布；左側(cè)噴淋管通過(guò)旁通支管連接進(jìn)水主管，左側(cè)噴淋管端部為盲端；旁通支管為L(zhǎng) 型結(jié)構(gòu)；左側(cè)噴淋管與右側(cè)噴淋管平行設(shè)置，在左側(cè)噴淋管與右側(cè)噴淋管的同一側(cè)面上通過(guò)緊固件安裝有兩個(gè)左側(cè)噴頭，兩個(gè)左側(cè)噴頭與兩個(gè)右側(cè)噴頭相對(duì)于左側(cè)噴淋管的中心呈對(duì)稱(chēng)分布。

冷卻除塵裝置定位構(gòu)件和緊固構(gòu)件均采用螺母和螺桿配合結(jié)構(gòu)，其中螺母與管道總成焊接，螺桿裝在螺母內(nèi)，為了便于操作，在螺桿的上部焊接有旋鈕把手。兩側(cè)噴淋管的中心位置設(shè)有定位指針。

2.3 冷卻除塵裝置應(yīng)用

2.3.1 冷卻除塵裝置的安裝

冷卻除塵裝置安裝在出口導(dǎo)衛(wèi)盒上（見(jiàn)圖4）管路總成通過(guò)定位構(gòu)件和緊固構(gòu)件直接固定在導(dǎo)衛(wèi)盒上，緊固構(gòu)件設(shè)置在定位構(gòu)件的對(duì)側(cè)，安裝于出口導(dǎo)衛(wèi)盒上，先將定位構(gòu)件5 定位于導(dǎo)衛(wèi)盒8 的U 型槽處，將定位指針7 與輥縫10 處對(duì)正，兩個(gè)左側(cè)噴頭和兩個(gè)右側(cè)噴頭傾斜角度經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)均能徑向調(diào)整，使兩個(gè)下噴頭、兩個(gè)上噴頭方向指向活套中線沿活套軸向調(diào)整管道總成，使兩個(gè)下噴頭、兩個(gè)上噴頭正對(duì)于出口導(dǎo)衛(wèi)盒與軋槽的縫隙10 處，通過(guò)緊固構(gòu)件6 將整個(gè)裝置固定；然后開(kāi)啟高壓水源，調(diào)試壓力和噴淋效果，調(diào)整完成后，即可正常開(kāi)啟。

2.3.2 冷卻除塵裝置的使用

將噴嘴設(shè)置成特定角度，使其噴射的水能進(jìn)入到出口導(dǎo)衛(wèi)與軋槽間隙中，當(dāng)軋件從軋槽出來(lái)后噴射的水流能將熱材表面的氧化鐵屑等沖掉，從而不會(huì)有粉塵向空氣中漂浮污染操作現(xiàn)場(chǎng)；同時(shí)水流能將剛脫離軋件的軋槽立即冷卻，避免軋槽受熱后與氧氣接觸產(chǎn)生氧化而產(chǎn)生磨損；噴射的水流能通過(guò)軋槽的輥縫位置噴射到入口導(dǎo)衛(wèi)輪上，對(duì)導(dǎo)衛(wèi)輪進(jìn)行冷卻提高其使用壽命。

圖4 除塵裝置安裝示意圖

2.4 冷卻除塵效果

2.4.1 除塵效率

在棒材生產(chǎn)線軋制Φ50 mm 圓鋼時(shí)，在5 米平臺(tái)上對(duì)除塵冷卻裝置使用前后粉塵濃度進(jìn)行了檢測(cè)，另外在軋機(jī)出口一米、高度1.5 米處對(duì)除塵冷卻裝置使用前后粉塵濃度進(jìn)行了多個(gè)點(diǎn)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。平臺(tái)高5 米處除塵效率達(dá)99.29%，軋機(jī)出口一米處最高除塵效率達(dá)46.96%。開(kāi)、停除塵冷卻裝置檢測(cè)點(diǎn)粉塵濃度對(duì)比如表1 所示：

2.4.2 軋槽使用效果

冷卻除塵裝置投入使用以來(lái)，由于改善了軋輥和的冷卻效果、延緩了軋槽磨損速度，減少了軋輥的更換頻繁，提高了棒材軋線的生產(chǎn)效率，使得導(dǎo)衛(wèi)軋制噸位提高了1 000 噸以上，可減少工藝停機(jī)時(shí)間2 小時(shí)/天，日產(chǎn)增加320 噸，棒材每條生產(chǎn)線月增經(jīng)濟(jì)效益3550 萬(wàn)元。

表1 開(kāi)、停除塵冷卻裝置檢測(cè)點(diǎn)粉塵濃度對(duì)比

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)棒材生產(chǎn)線軋槽冷卻及粉塵污染問(wèn)題的分析，發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題的原因，針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)棒材生產(chǎn)線設(shè)計(jì)制作冷卻、除塵裝置，經(jīng)過(guò)安裝、調(diào)試、運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期的效果，平臺(tái)高5 米處除塵效率達(dá)99.29%，軋機(jī)出口一米處最高除塵效率達(dá)46.96%。自除塵冷卻裝置投入一年來(lái)，改善了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，提高了軋槽及導(dǎo)衛(wèi)輪壽命，為企業(yè)在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中提供了有力保證，每條棒材生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)創(chuàng)效在3 000 萬(wàn)元以上。冷卻除塵裝置滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，具有體積小、重量輕、制作成本低、安裝方便和除塵效果好的優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)不同的出口導(dǎo)衛(wèi)盒，制作應(yīng)用于棒材生產(chǎn)線各種規(guī)格的除塵裝置。