高速线材风冷线保温改造

陈 建

(南京钢铁集团有限公司，江苏 南京 210035)

引 言

南京钢铁集团有限公司(以下简称“南钢”)高速线材厂于1992年建成投产，经过多次技术改造，年产量已达到50万吨，最高轧制速度达到106 m/s；其关键设备如精轧机、吐丝机、飞剪由意大利达涅利公司供货，减定径机由美国摩根公司供货。粗、中轧机平立交替布置，采用短应力轧机。风冷辊式运输线长度101 m，PF钩式运输线长度450 m。全线布置3台测径仪，同时在线配备对成品表面质量进行监测的“热眼”设备。

1 改造初衷及目标

1.1 概况

因南钢高速线材厂风冷线保温性能较差，生产缓冷钢线材时风冷线各段冷却速度较快，最快达到1.85 ℃/s，不能满足缓冷钢冷却速度0.3～0.5 ℃/s的生产需求。该厂生产的焊丝钢、帘线钢、小规格弹簧钢等由于风冷线保温能力不足，冷却时冷却速度过快，造成线材强度偏高、断头和炸盘现象。用户对南钢缓冷钢线材提出质量抱怨，希望南钢高速线材厂尽快对风冷线设备进行改造。

1.2 原因

合金焊丝钢受风冷线保温性能的影响最大，合金焊丝钢需要极慢的冷却速度(<0.5 ℃/s)才能完成珠光体转变；若冷却速度大于0.5 ℃/s，则合金焊丝钢的冷却曲线会穿过贝氏体转变区，最终组织就是粒状贝氏体，而粒状贝氏体强度偏高，不利于线材进行免退火拉拔,因此，必须避免粒状贝氏体组织的产生。南钢高速线材厂生产合金焊丝钢风冷线保温罩盖全部关闭时，风冷线各段冷却速度范围为0.5～1.5 ℃/s。

小规格弹簧钢在吐丝之后需要缓冷，才能使边部与心部完全转变为铁素体+珠光体；当小规格弹簧钢在冷却速度过快时，成品线材组织中会存在残余奥氏体。当线材进行拉拔时，残余奥氏体就会直接转变成马氏体；马氏体强度高，塑韧性差，不易变形，就会造成拉拔断裂。还有一些50CrV等工具钢，也存在类似的问题，都需要在极慢的冷却速度下，长时间保温在铁素体、珠光体转变区间，才能最终完成理想的组织转变。

1.3 目 标

提高南钢高速线材厂风冷线的保温性能，降低风冷线的冷却速度：使合金焊丝钢、帘线钢在风冷线的冷却速度小于0.5 ℃/s，内部组织完成珠光体转变；在生产小规格弹簧钢时，风冷线的缓慢冷却，使弹簧钢心部组织完全转变为铁素体+珠光体；生产工具钢时，在风冷线极慢的冷却速度下，长时间保温在铁素体、珠光体转变区间，完成理想的组织转变。从而使南钢高速线材厂线材产品的力学性能满足用户的需求，进一步提高产品质量、档次和附加值，增加企业效益。

2 改造方案

2.1 罩盖结构型式改进

将风冷线2～15段56个薄而小的保温罩盖更换成保温效果更好的加长、加厚的28个大罩盖。保温罩盖的开闭由原来人工手动操作改成电动推杆驱动，降低工人的劳动强度及消除安全隐患。

2.2 辊道两侧护板结构改进

将风冷线2～15段辊道两侧224个保温效果差的小护板更换成保温效果好的56个大护板，在护板内部铺设耐热纤维板，里侧加挂不锈钢板。护板外侧设计高出顶面30 mm的挡板，挡住保温罩盖与护板缝隙的散热。

2.3 风量分配装置改进

风冷线原风量分配装置是将风道出口分成三部分，中间部分有阀板可以开闭，两侧没有阀板，是常通风的。由于下方的风机进、出口也没有阀板，在风冷线保温时，风道内部空气容易形成对流，带走热量。为了增加保温效果，需要将风量分配装置两侧加装阀板，堵住空气对流。

2.4 辊道润滑方式改进

风冷线保温改造后，保温效果提高，风冷辊道轴承的温度也随着升高，为此要改善风冷辊道轴承的润滑状况。原风冷辊道润滑方式是人工手动干油润滑，不但工人劳动强度大，还经常出现疏漏，造成轴承缺油烧损事故。本次保温改造，辊道手动润滑改成自动干油润滑，加强了设备的润滑效果。

3 改造内容及实施效果

3.1 保温罩盖更换

风冷线保温罩盖原长度1500 mm、厚度50 mm，长度和厚度不够。为增加保温效果，将罩盖长度增加到3000 mm，厚度增加到132 mm。罩盖四边设计一定凸度，提高罩盖结构强度，罩盖里侧采用不锈钢板，减少热变形，与辊道护板有更紧密接触，提高保温效果。罩盖之间的间隙控制在26 mm，既要避免热量损失，又要避免罩盖热变形造成的相互干涉。为了操作方便，新增了28套保温罩盖的电动推杆机构，为保证足够的推力，电动推杆电机选用2.2 kW。

3.2 辊道两侧护板更换

风冷辊道原两侧护板长度750 mm，在风冷线有效保温段80 m的长度上，护板间隙数量达到200多个，由于热变形，这些间隙值甚至能达到20 mm，造成大量的热量散发。为增加保温效果，需要减少或消除这些间隙，就要将辊道两侧护板长度加长，考虑对应保温罩盖长度，护板长度采用3000 mm，全线两侧护板全部更换。

3.3 风量分配装置更换

原风量分配装置有28套，需全部拆除。根据新的工艺需要，只要安装14套新的风量分配装置。新的风量分配装置两侧加装阀板，采用气缸驱动。保温时关闭阀板，堵住空气对流，增加保温效果；开风机冷却时打开阀板，保证风量流通。

3.4 辊道自动干油润滑

设置2个自动干油站，1个站负责前半段辊道的润滑，另1个站负责后半段辊道的润滑。在辊道两侧分别布置两排硬管，再通过干油分配器和软管，将润滑油供到辊道每个轴承。

3.5 适应性改造

风冷线原有风机27台，实际使用只有14台，本次改造拆除了多余的风机。改造后2～8段辊道下保留有风机，同时这些辊道底部设置了冷却风嘴。辊道底部风嘴间铺设耐热混凝土，既保证了风嘴的冷却效果，又增加了辊道的保温效果。因9～15段辊道下没有风机，所以在辊道底部设置了可开闭的耐热纤维板，增加了辊道的保温效果。

由于吐丝机倾角由15°改成20°，风冷线倾角作相应的调整。在集卷筒高度不变的条件下，风冷线倾角调整为3°31′52″，小于4°的行业标准，不会造成线材在风冷线上的倒溜下滑。风冷线倾角的调整采用对原有钢结构顶部进行加高或降低，没有更换原有钢结构，大大降低了改造成本。

3.6 实施效果

风冷线保温改造完成后，合金焊丝钢盘条缓冷效果得到较大提升。吐丝温度860 ℃的盘条出保温罩盖实测温度在600 ℃以上，温降控制在260 ℃以内。根据盘条在风冷线上运行的时间测算，冷却速度为0.43 ℃/s，小于改造前0.5～1.5 ℃/s的冷却速度，达到预期效果。ER69, GH08等系列焊丝钢抗拉强度平均下降约50 MPa，同圈强度差从100 MPa左右下降到60 MPa以内。

4 结束语

风冷线保温性能提升后，缓冷钢的轧后冷却工艺和某些钢种的分段冷却工艺得到了保障。降低了合金焊丝的抗拉强度；通过分段冷却，降低了帘线钢的抗拉强度，便于帘线钢的拉拔；降低了小规格弹簧钢的强度，避免工具钢组织过冷发生断头、炸盘现象；避免小规格轴承钢因分段冷却时缓冷不足导致的断头现象。此次改造措施有效地达到了保温改造的目的。