高速线材提高同圈性能工艺优化

柴璐琪

（首钢长治钢铁有限公司轧钢厂，山西 长治 046031）

高速线材吐丝机所出吐丝在散冷辊道上散卷铺放后，由于两侧堆集厚密，中间稀薄，在风冷线上两侧搭接点的堆积密度较厚，使其温度会显著高于非搭接点，从而造成盘条同圈温度不均匀，扩大盘条同圈组织性能的差异等问题，影响线材产品后续拉拔等使用性能。本文对影响线材产品性能的关键原因进行分析并改进，以提高产品性能。

1 线材同圈性能影响因素分析

长钢高线采用斯泰尔摩标准型冷却工艺，这一工艺相比传统自然冷却的方式，可更充分地利用线材轧机连续大变形的特点，通过轧后的快速冷却过程抑制线材的再结晶，再通过相变过程的控制最终实现线材的细晶化，因此，控制好终轧温度及散冷区风冷温降尤为关键。

1.1 终轧温度的控制

终轧温度是变形的最终温度，变形程度将会通过晶粒破碎以及奥氏体的动态再结晶来影响相变前奥氏体晶粒的尺寸，随着终轧温度的降低，相变前的奥氏体晶粒尺寸不再长大，这主要靠斯泰尔摩工艺中水冷段实现。线材通条终轧温度的均匀性，是影响同圈性能的前提条件。

1.2 散冷区温降的控制

标准型冷却的散冷辊道上方保温罩是敞开的，吐丝后的散卷落在运动的输送机上，由下方风机鼓风冷却。散冷辊道速度为0.65～1.44 m/s。盘条出吐丝机散卷铺放后，两侧堆集厚密，中间稀薄，在风冷线上两侧搭接点的堆积密度较厚（见图1），其温度会显著高于非搭接点，从而造成盘条同圈温度的不均匀，扩大了盘条同圈组织性能的差异，影响了线材产品后续拉拔等使用性能。

图1 散冷区吐丝成圈后形态

1.3 散冷区环境温度的控制

斯太尔摩风冷线是通过位于输送辊道下的风机实现冷却功能的，自下向上送风，进风主要通过主厂房的窗户和大门（见下页图2）。

图2 厂房空气流通简图

高线厂房与棒材、高棒厂房相连，结构过于封闭，散冷辊道南侧为棒材车间冷床区，北侧为高棒车间冷场区，散冷辊道处于中间位置。由于厂房设计缺陷，在厂房顶部未设置排风口，导致风冷后热空气外排困难，使得环境温度升高。夏季散冷区环境温度最高可达69℃（见下页图3），风机吹出的风温高，对盘条冷却效果降低，这是造成盘条同圈性能低的又一主要因素。

图3 散冷区红外测温显示

2 改进措施

2.1 提高轧后穿水冷却的均匀性

精轧后设置5组穿水箱，由1组正向吹扫导卫、1组高效水冷导卫、1组反向高压穿水导卫、2组反向吹扫导卫组成（普通规格产品不用）。为降低改进成本，在现有水冷设备布局不做大的改动情况下，将反向高压穿水导卫替换成高效水冷导卫，提高常规产品的水冷强度；同时做好2组反向吹扫导卫的日常清理、维护，确保钢经过穿水箱后，不将冷却水带出，为恢复段的升温提供必要条件；在经过5组穿水段反复水冷、恢复后，在既确保降低终轧温度的同时，又要确保线材心部与表面温度均匀、一致，为下一步风冷提供条件。

2.2 调整佳灵角度

高线每台风机设置有佳灵装置，佳灵装置通过分区域控制风速等手段来缩小温差。佳灵装置打开的角度对截面的风场有很大影响，一般来说，佳灵装置的作用在于减少中部非搭接点的风量，增加两边搭接点位置的风量，从而使搭接点的冷速增大，非搭接点的冷速减小。通过多次尝试调整佳灵装置的角度，最终确定生产盘螺时将佳灵角度调整至15°~20°，确保两侧风量占比80%~85%（见图4），能够有效降低盘条性能的同圈差。

图4 佳灵装置调整角度

2.3 对散冷区散热环境进行改造

对厂房顶部进行改造，在散冷辊道上方、两侧开天窗，加快热空气排出（见图5），降低散冷区温度，较未优化之前，散冷区平均温降6~13℃，6、7月份环境气温最高时，散冷区温降较往年最高温度低13℃（见图6），有效地促进了夏季盘条在散冷区的温降。对散冷区散热环境进行改造前后温度情况如表1所示。

图5 厂房顶开启天窗

图6 开启天窗后红外测温显示

表1 散冷区散热环境改造前后温度变化表

3 实施效果

以常规生产的Φ8 mm螺纹钢为例，将工艺优化前后该螺纹钢的同圈力学性能进行实验对比，具体情况如表2、表3所示。

由表2可看出，优化前，线材头部屈服强度波动最大为27 MPa，尾部屈服强度波动最大为26 MPa；头部抗拉强度波动最大为22 MPa，尾部屈服强度波动最大为30 MPa。

表2 工艺优化前Φ8 mm螺同圈力学性能

由表3可看出，优化后，头部屈服强度波动最大为13 MPa，尾部屈服强度波动最大为21 MPa；头部抗拉强度波动最大为13 MPa，尾部屈服强度波动最大为29 MPa。

对比优化前后同圈性能，头部屈服强度差额降低了14 MPa，尾部屈服强度差额降低了5 MPa；头部抗拉强度差额降低了9 MPa，尾部屈服强度差额降低了1 MPa。同圈性能改善明显。