棒材生產線粉塵治理及軋槽冷卻效果提升與實踐

張 芳 ，竇 瑋 ，劉桂華 ，馬兵書 ，牛春江

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

0 引言

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

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

1 棒材生產線軋槽冷卻及粉塵治理的問題

目前，天鋼棒材生產線的冷卻裝置是設置在軋機兩側，由于軋制生產線導衛(wèi)與軋機軋槽間隙較小，使得該部位未安裝冷卻裝置。沒有冷卻措施，冷卻水不能進入熱坯與軋槽之間區(qū)域（見圖1）。一是，造成軋槽冷卻效果不佳，軋槽磨損過快，單槽過鋼量低，換輥換槽頻繁，生產效率低；二是，空氣自然冷卻造成附著在熱坯和輥槽表面粉塵擴散，粉塵治理效果達不到職業(yè)健康衛(wèi)生要求，軋制規(guī)格越小、軋件速度越快，產生的粉塵就越多，嚴重污染了現場操作環(huán)境，給職工的身體造成很大的損害。

圖1 導衛(wèi)與軋槽裝配示意圖

2 軋槽冷卻及粉塵治理的改進措施和效果

2.1 改進措施的設計原則

熱坯產生的粉塵主要集中在導衛(wèi)與軋機軋槽區(qū)域，經過分析，需要在此處增設給水設備，將高溫的氧化鐵屑沖掉，降低粉塵污染，同時可以改善軋槽、導衛(wèi)冷卻不佳問題，提高軋槽、導衛(wèi)使用壽命。

為解決棒材生產軋制冷卻存在的問題，在不改變軋制生產線和設備結構前提下，結合工藝裝備現狀，制定相應措施?？紤]的因素如下：

（1）冷卻水通過導衛(wèi)與軋機軋槽間隙處，進入熱坯與軋槽之間區(qū)域，要解決的難點是軋線導衛(wèi)與軋輥間距緊湊，沒有空間安裝現有的供水設備來滿足需要。

（2）沿熱坯徑向均勻分布冷卻水，提高熱坯與軋槽之間區(qū)域的除塵效率，提高導衛(wèi)與軋機軋槽冷卻強度。

（3）便于拆裝，不影響導衛(wèi)與軋機軋輥的檢修及更換。

2.2 冷卻除塵裝置的改進措施

在不影響軋機導衛(wèi)和軋輥運行的情況下，設計制作一套冷卻除塵裝置（見圖2），安裝在出口導衛(wèi)盒上。管路總成由中空結構的方管焊接而成（見圖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：管路總成進水主管（1-1）一端安裝有與高壓水源連接的進水連接頭，進水主管的另一端垂直密封焊接右側噴淋管（1-2），右側噴淋管端部為盲端；在右側噴淋管的外側面通過緊固件安裝有兩個右側噴頭，兩個右側噴頭相對于右側噴淋管的中心呈對稱分布；左側噴淋管通過旁通支管連接進水主管，左側噴淋管端部為盲端；旁通支管為L 型結構；左側噴淋管與右側噴淋管平行設置，在左側噴淋管與右側噴淋管的同一側面上通過緊固件安裝有兩個左側噴頭，兩個左側噴頭與兩個右側噴頭相對于左側噴淋管的中心呈對稱分布。

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

2.3 冷卻除塵裝置應用

2.3.1 冷卻除塵裝置的安裝

冷卻除塵裝置安裝在出口導衛(wèi)盒上（見圖4）管路總成通過定位構件和緊固構件直接固定在導衛(wèi)盒上，緊固構件設置在定位構件的對側，安裝于出口導衛(wèi)盒上，先將定位構件5 定位于導衛(wèi)盒8 的U 型槽處，將定位指針7 與輥縫10 處對正，兩個左側噴頭和兩個右側噴頭傾斜角度經過旋轉均能徑向調整，使兩個下噴頭、兩個上噴頭方向指向活套中線沿活套軸向調整管道總成，使兩個下噴頭、兩個上噴頭正對于出口導衛(wèi)盒與軋槽的縫隙10 處，通過緊固構件6 將整個裝置固定；然后開啟高壓水源，調試壓力和噴淋效果，調整完成后，即可正常開啟。

2.3.2 冷卻除塵裝置的使用

將噴嘴設置成特定角度，使其噴射的水能進入到出口導衛(wèi)與軋槽間隙中，當軋件從軋槽出來后噴射的水流能將熱材表面的氧化鐵屑等沖掉，從而不會有粉塵向空氣中漂浮污染操作現場；同時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生氧化而產生磨損；噴射的水流能通過軋槽的輥縫位置噴射到入口導衛(wèi)輪上，對導衛(wèi)輪進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

在棒材生產線軋制Φ50 mm 圓鋼時，在5 米平臺上對除塵冷卻裝置使用前后粉塵濃度進行了檢測，另外在軋機出口一米、高度1.5 米處對除塵冷卻裝置使用前后粉塵濃度進行了多個點檢測，檢測結果見表1。平臺高5 米處除塵效率達99.29%，軋機出口一米處最高除塵效率達46.96%。開、停除塵冷卻裝置檢測點粉塵濃度對比如表1 所示：

2.4.2 軋槽使用效果

冷卻除塵裝置投入使用以來，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效率，使得導衛(wèi)軋制噸位提高了1 000 噸以上，可減少工藝停機時間2 小時/天，日產增加320 噸，棒材每條生產線月增經濟效益3550 萬元。

表1 開、停除塵冷卻裝置檢測點粉塵濃度對比

3 結語

通過對棒材生產線軋槽冷卻及粉塵污染問題的分析，發(fā)現了問題的原因，針對發(fā)現的問題，對棒材生產線設計制作冷卻、除塵裝置，經過安裝、調試、運行，達到了預期的效果，平臺高5 米處除塵效率達99.29%，軋機出口一米處最高除塵效率達46.96%。自除塵冷卻裝置投入一年來，改善了現場環(huán)境，提高了軋槽及導衛(wèi)輪壽命，為企業(yè)在行業(yè)競爭中提供了有力保證，每條棒材生產線實現創(chuàng)效在3 000 萬元以上。冷卻除塵裝置滿足現場要求，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，可根據不同的出口導衛(wèi)盒，制作應用于棒材生產線各種規(guī)格的除塵裝置。