奥氏体不锈钢线材散卷在线固溶辊底炉

杨有全，杨锡红

（南京净环热冶金工程有限公司，江苏南京210016）

奥氏体不锈钢线材散卷在线固溶辊底炉

杨有全，杨锡红

（南京净环热冶金工程有限公司，江苏南京210016）

主要介绍了第一条国产线材散卷在线固溶热处理辊底炉。利用成品线材的高温显热进行热处理具有显著的节能效益，可大幅降低能耗，减少氧化烧损；研发了新型炉辊结构，解决了国外同类炉子炉辊使用寿命短的问题；采用脉冲燃烧和全轻质炉衬结构，实现节能；采用可升降炉体结构，节约设备维护成本。

辊底炉；散卷线材；直接固溶热处理

不锈钢的产品质量与其轧后热处理关系很大，而利用轧后线材的显热进行热处理具有显著的节能效益，但由于散卷盘圆的运动难以控制，国内没有成熟的经验。对于在线热处理工艺，国外已经进行了专门的研究，参考文献有比较详细的描述［1］。

目前国内设置在线热处理设备的企业很少，除了工艺问题外，受散卷盘圆运动的规律影响，炉子结构也是影响使用的难度之一。在目前冶金经济形式不好的情况下，减少能源消耗提高产品质量是各企业所追求的目标。

我公司为福建吴航不锈钢公司承建的在线固溶是国产第一条散卷线材直接固溶处理线，采用辊底式炉，炉辊寿命比国外同类炉大大提高，生产两年没有发现损坏，产品质量满足用户要求。

1　在线固溶条件

材质：奥氏体和铁素体不锈钢

产品规格：Φ5～20 mm

盘圆直径：Φ1 250 mm

生产能力：70 t/h

盘卷加热温度：1 050～1 100℃

燃料：天然气

2　固溶工艺

（1）线材热轧后直接升温加热工艺

图1给出了SUS 304H号钢种线材在终轧结束时奥氏体粒度不同的情况下热轧后恒温保温期间奥氏体晶粒变化情况。

（2）快速冷却工艺

图1　精轧结束时，SUS 304H线材热轧后有两种不同的奥氏体结晶粒度，在温度保持不变期间奥氏体结晶粒度的变化图

图2给出了SUS 304M和H两个钢种冷却速度与碳化物指数之间的关系。根据钢中的碳含量的不同，加大冷却速度可防止碳化物的析出。碳含量为0.050%的钢种所需最低冷却速度为20 K/s，碳含量为0.071%的钢种所需最低冷却速度为100 K/s。

图2　SUS304M和304H的冷却速率和碳化指数之间的关系图

高温线材在工艺温度下保持一定时间使晶粒达到要求，之后快速进人水冷装置进行快速冷却。

3　炉型设计

盘圆固溶有辊底炉和环形炉两种炉型。对于散卷料在线处理使用辊底炉，对于捆扎整卷料采用环形炉。本文仅介绍用于散卷的辊底炉技术。

3.1工作原理

盘卷在轧制后呈散状以800～900℃条件连续进人直接固溶热处理炉，炉内设置密集排列的炉辊，散卷在辊面上被炉辊带动前进。炉内保持某一温度，使散卷在特定温度下保持一定时间，保证晶粒达到工艺条件后出炉，出炉后的散卷被水喷淋装置快速冷却，使晶粒结构固定，从而达到固溶的目的。

按照盘圆的运动形式设置辊底炉结构，散卷料在辊道面上被辊道带动前行，为防止散卷料落人辊间，相邻辊道间距离很小方能保证料卷的稳定运行。

炉辊直径与料卷重量、炉宽、线材规格等密切有关，本设计采用150 mm直径炉辊。炉辊结构和材质至关重要，国外曾经发生过炉辊频繁断裂的事故。我公司开发的炉辊设置局部内部冷却结构，保证炉辊的可靠使用，使用两年未发生炉辊事故。

按照工艺要求，本炉设计内宽1 450 mm，长度45 000 mm。

炉衬采用轻质耐火保温材料，炉顶全纤维结构，整个炉衬热容量很小，升温快，适合频繁升降温操作。

天然气烧嘴设置在炉侧，分别在辊道的上部和下部，保证炉温的均匀。

为便于炉辊的更换方便，炉体设计成上、下两部分，下部分固定不动，上部炉体可以升降。

炉子断面结构见图3。

图3　炉子断面结构示意图

为减少燃料消耗，烟道设置管状换热器，空气预热到高温，用保温管道送至烧嘴。为便于控制炉子各段热负荷，炉子分12区脉冲控制，适应各种温度制度的要求。

盘圆出炉后必须快速冷却以实现固溶效果，采用盘圆上下同时高速喷水冷却工艺，实现了快速冷却到80℃的要求。

3.2使用效果

本炉投产以来实现了盘圆散卷线材的直接固溶热处理，由于保留了线材的显热，减少了线材的冷却后再加热所需热量，同时减少了氧化铁皮的生成，能耗指标低至15 m3天然气/t钢。炉辊使用至今两年无故障，远超国外进口炉辊使用寿命。

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

杨有全（1977—），男，工程师，主要从事工业炉设计方面工作.

［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.