高线散冷工艺改造与盘螺性能优化研究

2022-06-04张联兵张存旺徐兵伟

山西冶金 2022年2期

张联兵，张存旺，徐兵伟

（首钢长治钢铁有限公司生产技术处，山西长治 046031）

轧钢厂高线生产线采用双线布置，于2013 年投产，设计年产量为110 万t，2014 年达产。钢材品种主要为热轧光圆钢筋盘条和低碳钢热轧圆盘条、焊线钢等。高线产线主要生产HRB400E 盘螺产品，采用斯泰尔摩标准型冷却工艺，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，最后通过相变过程的控制实现线材的细晶化。但产线目前存在的问题是终轧温度较高，Φ8 mm 盘螺终轧温度在1 100 ℃左右，由于产线装备能力不足和盘螺穿水阻力过大，轧后吐丝温度在990～1 030 ℃，吐丝温度相对较高，为保证产品晶粒尺寸和力学性能，需要散冷风机具备较强的冷却降温能力。而散冷区离心式冷却风机存在能耗高、冷却效率低以及变频器负荷过大和故障率高等问题，不能满足盘螺吐丝后快速、均匀冷却至相变温度的工艺需求，因此，需要对散冷风机进行升级改造。

1 散冷风机升级改造

改造前，散冷辊道使用12 台大功率离心风机。1号、2 号风机功率为220 kW（不变频），风量为154 700 m3/h；3 号—8 号风机功率为250 kW（变频调速），风量为180 000 m3/h；9 号—12 号风机功率为220 kW（不变频），风量为154 700 m3/h。在生产过程中，风机在100%开启情况下，故障率高，且产品性能预警频繁，严重影响产品质量的稳定性。为了保证产品性能，需要满负荷开启7～10 台风机，电耗较高且盘螺力学性能不易保证。

离心式鼓风机在工作中，气流由风机轴向进入叶片空间，然后在叶轮的驱动下产生高压风，通过风道进入风冷线，因受结构限制，进气口和排气口较小，容易造成进气和排气不畅，在大风量情况下，吹出的风呈间歇性，强弱不均，易使产品性能出现波动[1]。

改造方案是将1 号—6 号离心式散冷风机改造为轴流式节能冷却风机。电机功率185 kW，风量为240 000 m3/h，利用现有变频器，可以缓减变频器负荷，降低故障率。同时，该风机采用轻质合金铸造航空异型叶轮，具有科学合理的进出风导流系统，高效节能。风机运行所需功率低，风量大，冷却能力强，有利于搭接点的冷却[2]，改善了线材同圈性能稳定性，为产品性能的优化提供了更大空间。

更换高线现有的1 号—6 号离心式冷却风机，用大功率轴流式节能冷却风机代替。设备基础采用现有基础，不涉及土建施工，轴流风机罩与现有风机罩采用软连接进行对接安装，确保密封效果。改造前后风机性能参数对照如表1 所示。

表1 改造前后1 号—6 号风机工艺参数对照

2 盘螺工艺优化

2.1 温度变化对照

下页表2 为1 号—6 号风机改造前后辊道温降检测统计表。由表2 可以看出，改变大功率风机后，各段温降速度均有所提升，尤其是1 号—3 号，各段平均温降较改造前降低30 ℃左右，改造效果良好。

表2 改造前后1—6 号风机对应辊道温降检测统计℃

风机改造后，生产现有HRB400E 盘螺通常只需开启4～6 台风机即可满足要求，节电效果明显。Ac1点由3 号风机末段提前至2 号风机末端，相变时间提前5.67 s，有效防止奥氏体晶粒长大。

2.2 电耗情况对比

本次改造将1 号—6 号风机由离心式改为轴流风机，将1 号、2 号风机工频改为变频，将7 号、8 号风机变频改为工频，其余3 号—6 号风机维持变频，变频可以显示即时电流。在电压380 V 的情况下，通过观察变频风机改造前后电流值，3 号—6 号风机电流明显降低，3 号风机电流由310 A 左右降到230 A左右，4 号风机电流由380 A 左右降到240 A 左右，5号风机电流由410 A 左右降到240 A 左右，6 号风机电流由390 A 左右降到240 A 左右，电耗稳定下降。经多次多个风机能耗统计，风机小时总电耗由2 000 kWh 降为1 400 kWh，吨钢电耗由20 kWh 降为14 kWh，节能30%。