段立娟 陳金兵

摘要：循環(huán)冷卻水在生產(chǎn)過程中起著至關(guān)重要的作用，高速線材精軋機(jī)組濁環(huán)冷卻水可以把軋輥從軋件處獲得的熱量帶走，防止輥環(huán)炸裂。高速線材正常軋制過程中，因冷卻水壓力偏低，水質(zhì)較差等原因造成輥環(huán)炸裂、輥環(huán)表面出現(xiàn)麻面凹面等問題，通過對精軋冷卻水系統(tǒng)的改造，輥環(huán)炸裂現(xiàn)象得到有效控制，大大降低了輥環(huán)消耗。

關(guān)鍵詞：高速線材；精軋機(jī)組；濁環(huán)冷卻水系統(tǒng)改造

中圖分類號：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）15-0038-02年產(chǎn)50萬噸的高速線材生產(chǎn)線主要產(chǎn)品規(guī)格為：圓鋼的ф5.5～ф14mm光面線材，生產(chǎn)鋼種為碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等，成品均為一火成材。高速線材生產(chǎn)工藝為加熱、軋制、控制冷卻及成品收集等工序，整個(gè)軋制工藝全部采用連續(xù)化自動(dòng)控制。

1精軋機(jī)冷卻系統(tǒng)

精軋機(jī)前后設(shè)有穿水冷卻裝置，需要穿水冷卻的軋件，根據(jù)軋制的鋼種、規(guī)格和速度，進(jìn)行不同水量的冷卻，以獲得良好的金相組織和機(jī)械性能。在精軋機(jī)前后設(shè)有穿水冷卻裝置，精軋機(jī)前水冷線長23424mm，1個(gè)水箱，精軋后水冷線長59940mm，4個(gè)水箱，水箱長度6030mm，水冷線上裝有水冷噴嘴和壓縮空氣噴嘴。水箱數(shù)及每個(gè)水箱的冷卻噴嘴數(shù)來控制精軋入口處軋件溫度及線材吐絲溫度。

1.1精軋機(jī)冷卻系統(tǒng)問題

在生產(chǎn)過程中精軋機(jī)組一個(gè)月內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)了輥環(huán)炸裂、輥環(huán)表面出現(xiàn)麻面凹面現(xiàn)象，造成了輥環(huán)消耗量大，成本增加的問題。輥環(huán)炸裂原因有多種情況：一是輥環(huán)材質(zhì)達(dá)不到使用要求。精軋機(jī)所用輥環(huán)材質(zhì)是高鈷碳化鎢輥環(huán)，此種輥環(huán)優(yōu)點(diǎn)：耐酸，對于冷卻水pH值要求要低，可以中性水質(zhì)也可以是弱堿性水質(zhì)。二是冷卻水壓力低，輥環(huán)冷卻效果不好造成炸裂。高速線材正常軋制過程中，熱軋件與精軋機(jī)的軋槽表面接觸，使輥環(huán)表面溫度升高，這部分金屬要產(chǎn)生膨脹，而輥環(huán)深層的金屬溫度由于溫度升高不大，膨脹較小，就會對軋輥表面金屬產(chǎn)生壓應(yīng)力；反之，當(dāng)軋輥表層被冷卻水急冷后，表層金屬收縮，而深層的金屬收縮不如表面金屬大，就會對表層的金屬產(chǎn)生一個(gè)拉應(yīng)力，這種反復(fù)交變的熱應(yīng)力是造成軋輥產(chǎn)生熱疲勞裂紋的根本原因。三是冷卻水質(zhì)差，含有雜質(zhì)。水冷線上的水冷噴嘴口徑5mm，冷卻水中含有雜質(zhì)會出現(xiàn)堵死水冷噴嘴的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致輥環(huán)炸裂。四是輥環(huán)本身有裂紋。輥環(huán)在下線磨削過程中，沒有徹底磨平，從而導(dǎo)致輥環(huán)炸裂。

經(jīng)過對以上各種成因的多次研究比較，精軋機(jī)冷卻水壓力低可能是造成輥環(huán)炸裂的主要原因。經(jīng)過查閱資料，為減少疲勞產(chǎn)生的裂紋，必須用冷卻水把軋輥從軋件處獲得的熱量帶走，從而減少軋輥的溫升，減少表層金屬的熱膨脹。當(dāng)軋件與軋輥表面接觸時(shí)，軋輥表層金屬可達(dá)500℃～600℃，冷卻水噴到熾熱的輥環(huán)表面，會形成一層汽膜，覆蓋其下面的軋輥表面，嚴(yán)重地影響了冷卻效果。研究表明，當(dāng)冷卻水的壓力達(dá)0.5MPa以上時(shí)，蒸汽膜會被沖破，從而使冷卻效果明顯提高。一般在高線軋機(jī)的精軋機(jī)組，冷卻水的壓力宜采用的范圍為0.5～0.6MPa。精軋機(jī)組輥環(huán)及導(dǎo)衛(wèi)冷卻用水量原設(shè)計(jì)共計(jì)350m3/h，冷卻水壓力0.5MPa左右，從現(xiàn)場使用情況來看冷卻水壓力偏低，因此解決精軋機(jī)組冷卻水系統(tǒng)問題成為生產(chǎn)中的重中之重。

2精軋機(jī)組冷卻水系統(tǒng)改造

針對輥環(huán)炸裂問題從冷卻水的兩個(gè)方面進(jìn)行改造，一是提高冷卻水壓力，二是改善冷卻水的

水質(zhì)。

2.1增加冷卻水壓力、流量

為提高冷卻水的流量及壓力，達(dá)到更好的冷卻效果，決定為精軋機(jī)組單獨(dú)增加一套供水系統(tǒng)。

供水泵組的選型。濁環(huán)冷水池內(nèi)的循環(huán)水經(jīng)過化學(xué)除油除污器處理、冷卻塔降溫后，可以直接用來設(shè)備冷卻，所以決定將供水泵進(jìn)水管道直接安裝在冷水池內(nèi)。考慮到此次改造工程是在原有的濁環(huán)冷水池中施工，既不能影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，安裝進(jìn)水管道時(shí)又不能破壞原濁環(huán)冷水池，因此供水泵選用了兩臺無密封自吸泵，即可直接安裝又可以保證冷卻水的壓力及流量。

原精軋機(jī)組冷卻水壓力一般在0.5MPa左右，計(jì)劃將冷卻水壓力提高至0.6MPa以上?？紤]泵體及管道壓力損失供水壓力要求在0.8MPa左右，選擇自吸泵型號：0WFB-E2*2，流量400m3/h，揚(yáng)程80m。

從現(xiàn)有循環(huán)水泵房布局來看，兩臺無密封自吸泵可以安裝在盤螺濁環(huán)水泵房內(nèi)，進(jìn)水管道接入濁環(huán)冷水池中。精軋機(jī)組供水管道從濁環(huán)冷水池內(nèi)引出，管道架空敷設(shè)至精軋機(jī)組，回水直接流入沖渣溝內(nèi)。原精軋機(jī)組冷卻水管道保留，以便檢修時(shí)

使用。

2.2提高冷卻水水質(zhì)

精軋機(jī)組的冷卻對冷卻水的水質(zhì)要求也很高，濁環(huán)循環(huán)冷卻水經(jīng)過旋流沉淀池沉淀，能夠去除氧化鐵皮等大顆粒雜質(zhì)。再經(jīng)過化學(xué)除油除污器除去冷卻水中的油污，但循環(huán)水中仍含有一些細(xì)小顆粒雜質(zhì)，很難達(dá)到水質(zhì)要求。水冷線上的水冷噴嘴口徑5mm，經(jīng)常出現(xiàn)氧化鐵皮堵死水冷噴嘴的現(xiàn)象。并且水冷裝置本身就是合金鋼件，自身生銹，這些細(xì)小的雜質(zhì)會對輥環(huán)的冷卻造成很大影響。因?yàn)槔鋮s水中含有雜質(zhì)時(shí)冷卻水壓力不穩(wěn)，從而導(dǎo)致輥環(huán)冷卻面不均，也可能造成輥環(huán)炸裂，因此在冷卻水的供水管道中增加管道過濾器是解決以上問題的簡易方法。

考慮成本及安裝的問題，可以在供水管道上自制簡易過濾器。選用1米長一截焊管，管徑Φ273（與現(xiàn)場供水管道管徑相同），兩邊焊上同管徑的法蘭，過濾網(wǎng)使用180目的不銹鋼網(wǎng)制成。過濾器中間位置安裝一截與主管成60°角的水管，將過濾網(wǎng)卷成圓筒放進(jìn)斜管道中，這樣冷卻水經(jīng)過過濾器時(shí)可以將細(xì)小的雜質(zhì)過濾掉以保證水質(zhì)達(dá)到要求。管道過濾器在每月的定修時(shí)可以拆開清理雜質(zhì)，并保證過濾器的正常使用。

3投資概算及效益

經(jīng)過改造后，過鋼量超過了設(shè)計(jì)要求，輥環(huán)過鋼量增加了1500噸，且成功的消除了軋槽的麻面、凹坑、熱裂紋等現(xiàn)象，班中很少出現(xiàn)換輥現(xiàn)象，產(chǎn)量得到了保證。熱裂層很淺，大約為0.1～0.15mm。下表為輥環(huán)改造前后的效益分析。

表中設(shè)改造前過鋼量為N，輥環(huán)改造后的平均過鋼量約為1500噸。由上表可以得出每年可節(jié)約成本（2559660-1687200）=872460元。

4結(jié)語

該項(xiàng)改造投入使用后，輥環(huán)炸裂現(xiàn)象得到有效控制，大大降低了輥環(huán)消耗。輥環(huán)單槽過鋼量增加，使輥環(huán)的在線使用時(shí)間延長，從而減少了輥環(huán)更換次數(shù)，提高了作業(yè)率。同時(shí)輥環(huán)加工人員及軋鋼操作人員的工作量也隨之減少，此項(xiàng)改造創(chuàng)造了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]喬德庸，李曼云．高速軋機(jī)線材生產(chǎn)[M].冶金工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：段立娟（1980-），女，河北唐山人，日照鋼鐵有限公司棒材廠助理工程師，研究方向：給水排水；陳金兵（1982-），男，江蘇泰州人，日照鋼鐵有限公司第一煉鋼廠助理工程師，研究方向：給水排水。

（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）