唐鋼高速線材廠控制冷卻工藝及機(jī)構(gòu)的介紹

H:\精品資料\建筑精品網(wǎng)原稿ok（刪除公文）\建筑精品網(wǎng)5未上傳百度唐鋼高速線材廠控制冷卻工藝及機(jī)構(gòu)的介紹秦國慶韓靜濤潘克云頊會(huì)麗陳永紅摘要介紹了唐鋼高速線材廠控制冷卻工藝的結(jié)構(gòu)布置、工藝及裝置的技術(shù)特性。

關(guān)鍵詞高速線材控制冷卻工藝裝置INTRODUCTIONTOCONTROLCOOLINGTECHNOLOGYAND

ARRANGEMENTOFEQUIPMENTSANDFACILITIES

ATHIGHSPEEDWIRERODMILLOF

TANGSHANIRON&STEELCORP.QinGuoqingHanJingtaoPanKeyun

UniversityofScience&Technology,Beijing

XuHuili

TangShanIron&SteelCorp.

ChenYonghong

ShiJiaZhuangIronandSteelCo.Ltd.SynopsisThecontrolcoolingprocess,arrangementoftheequipmentsandinstallationsandfeatureofthetechnologyandequipmentsareintroduced.

Keywordshighspeedwirerodcontrolcoolingtechnologyinstallation1前言

唐鋼高速線材廠軋后生產(chǎn)線主要由以下部分組成:水冷區(qū)、成圈區(qū)、風(fēng)冷區(qū)、散卷收集區(qū)、盤卷運(yùn)輸和精整區(qū)等,為了使大家有個(gè)初步了解,現(xiàn)逐一介紹如下。2唐鋼高線廠工藝流程及結(jié)構(gòu)布置

唐鋼高速線材廠工藝流程及結(jié)構(gòu)布置示意圖見圖1。圖1控制冷卻工藝生產(chǎn)流程示意圖

1.精軋機(jī)組2.水冷段3.夾送輥4.吐絲5.風(fēng)冷段

6.集卷圈7.運(yùn)卷小車8.打包機(jī)9.電子秤10.卸卷站3水冷區(qū)

3.1水冷結(jié)構(gòu)技術(shù)特性

水冷區(qū)包括精軋機(jī)組前、后的水冷裝置。精軋機(jī)組前的水冷設(shè)備稱為預(yù)水冷箱,精軋機(jī)組后的水冷設(shè)備稱為水冷段。預(yù)水冷箱長3m,內(nèi)設(shè)3個(gè)正向水噴嘴,一個(gè)反向水噴嘴,用于吹干除水,以防軋件將水帶出。預(yù)水冷箱主要用來預(yù)先調(diào)節(jié)線材精軋形變引起的溫升。它使精軋機(jī)組前后進(jìn)出口的軋件溫度基本保持一致,以防軋件在精軋機(jī)內(nèi)溫度過高。精軋后線材溫升30～60℃,它可使軋件最大溫降40℃。線材在精軋機(jī)組后水冷段中的冷卻常稱為一次冷卻,主要作用是冷卻從精軋機(jī)軋出來的線材,以控制所要求的吐絲溫度,控制線材組織轉(zhuǎn)變的起始溫度。它對(duì)減少二次氧化、抑制晶粒長大和改進(jìn)熱處理工藝條件,均起著重要作用。圖2為水冷段示意圖。圖2水冷段示意圖

1.終軋機(jī)2.廢品箱3.水冷箱4.2號(hào)水冷箱5.3號(hào)水冷箱6.夾送輥7.吐絲機(jī)

注:(1)1號(hào)水冷箱長8.47m,水冷噴嘴9個(gè),反向水噴嘴1個(gè)(2)2號(hào)水冷箱水冷噴嘴6個(gè),反向噴嘴1個(gè)(3)3號(hào)冷水箱——水冷噴嘴6個(gè),反向噴嘴1個(gè),反向風(fēng)嘴1個(gè)。水冷段全長為36.3m,由3個(gè)水箱組成。每個(gè)水箱之間用一段無水冷的導(dǎo)槽隔開,稱其為恢復(fù)段。這樣布置的目的一方面是為了經(jīng)過一段水冷之后,使線材表面和心部的溫度在恢復(fù)段趨于一致;另一方面也是為了有效地防止線材因水冷過激而形成馬氏體。線材的水冷是在水冷噴嘴和導(dǎo)管里進(jìn)行的。每個(gè)水箱里有若干個(gè)水冷噴嘴和水冷導(dǎo)管,當(dāng)線材從管里經(jīng)過時(shí),冷卻水從噴嘴里沿軋制方向以一定的入射角(順軋向45°角)環(huán)狀地噴在線材四周表面上,水流順著軋件一起向前,從導(dǎo)管內(nèi)流出,這就減少了軋件在水冷過程中的運(yùn)行阻力。在每個(gè)水箱的出口端各裝有一個(gè)逆軋向噴水的清掃噴嘴,在最后一個(gè)水箱末端還有一個(gè)反向風(fēng)嘴,目的是為了破壞線材表面蒸汽膜和清除氧化鐵皮,以加強(qiáng)水冷效果,同時(shí)有效地防止水流出水箱,而且也使得線材出水箱時(shí)表面不帶水,利于減少對(duì)夾送輥前的熱金屬探測器的干擾。圖3為冷卻噴嘴和清掃噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。圖3水冷噴嘴和清掃噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖實(shí)際生產(chǎn)中,水冷箱內(nèi)的冷卻水不是常開的。因?yàn)閺木垯C(jī)出來的線材速度快、溫度高、尺寸小,因而很軟。如果讓其頭部從水中經(jīng)過則很容易被堵住,因此要讓線材頭部到達(dá)夾送輥后才能通水冷卻,即頭部不水冷?？紤]到走鋼時(shí)前后兩根鋼之間的間隔時(shí)間很短(一般為5～10s),故在尾部未經(jīng)過水冷箱之前就要對(duì)該水箱斷水(即尾部不水冷),以保證下一根鋼到來之前水管內(nèi)的水能隨線材尾部的經(jīng)過而流完。

頭尾不冷段的長度靠計(jì)算機(jī)控制,由控冷操作臺(tái)輸入不冷段長度的設(shè)定值。當(dāng)檢測元件位于精軋機(jī)前的探測器檢測到線材頭部(或尾部)到達(dá)的信號(hào)時(shí),立即將信號(hào)送給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)根據(jù)軋制速度和已設(shè)定的不冷段長度很快算出通水(或斷水)的滯后時(shí)間,并送給執(zhí)行元件——帶時(shí)間繼電器的電磁閥。電磁閥按計(jì)算機(jī)計(jì)算的滯后時(shí)間對(duì)快速截流三通閥進(jìn)行通/斷水切換控制。這種水閥通水時(shí),將水流導(dǎo)向水冷箱各冷卻單元,斷水時(shí)再將水流導(dǎo)向排水道。實(shí)際上水在閥體內(nèi)是常流不斷的。采用這種閥是為了避免高速水流的通/斷而引起的水擊現(xiàn)象,同時(shí)可防止這時(shí)出現(xiàn)的水壓波動(dòng)對(duì)線材產(chǎn)生不利影響。

改進(jìn)后恢復(fù)段是由若干個(gè)1m左右的導(dǎo)槽相接而成。相接處留有間隙10mm左右。導(dǎo)槽為上、下兩塊合并而成,其截面形狀如圖4所示。其中圖4(b)所示是在上、下面各自開有一條不同半徑的半園槽,分別用于軋制大小規(guī)格的線材(在改軋大規(guī)格時(shí)將上、下槽塊的另一組半圓槽組合起來即可),因此適用性較廣。圖4恢復(fù)段導(dǎo)槽截面形狀水箱內(nèi)導(dǎo)向管的固定形式采用重塊卡緊裝置,利用重塊把導(dǎo)管壓在V形槽中,此結(jié)構(gòu)利于更換導(dǎo)管,換管時(shí)只需把重塊抬起。箱體里的內(nèi)水管是對(duì)導(dǎo)管及噴嘴元件冷卻的裝置,它固定在箱體上,內(nèi)水管上安裝有若干個(gè)水嘴。工作時(shí),內(nèi)水管上水噴嘴及冷卻鋼的水噴嘴連續(xù)噴水可降低導(dǎo)管、噴嘴及軋件的溫度。

箱體的上蓋帶有U形槽結(jié)構(gòu)形式,可防止箱體內(nèi)的冷卻水的外濺,箱體靠螺栓與鋼結(jié)構(gòu)架聯(lián)接。

在整個(gè)水冷段中,冷卻水壓力為0.6MPa,總用水量235t/h,反向水壓力1.0MPa,總用水量65t/h,壓縮空氣壓力0.5～0.7MPa,總用量65m3/h,冷卻水溫度≤35℃,溫升8～10℃。

在水冷過程中,線材表面溫度最低應(yīng)降至約650℃,以不形成馬氏體或貝氏體為宜。在規(guī)定鋼種的情況下,精軋機(jī)組進(jìn)口溫度與規(guī)格有關(guān),而出口溫度隨軋制速度和材質(zhì)而變化。當(dāng)軋件溫度低時(shí)精軋前水冷箱可關(guān)閉不使用,水冷段中冷卻元件的數(shù)量、流量、壓力隨線材品種和規(guī)格而異,均需設(shè)定調(diào)整使用。

在現(xiàn)代高速線材軋機(jī)上,線材從最終軋機(jī)出口穿過水冷段至吐絲機(jī)的最快時(shí)間不足0.5s。為控制線材溫度使用1臺(tái)高溫計(jì)(設(shè)于吐絲機(jī)附近),將其鏡頭焦點(diǎn)對(duì)著軋件連續(xù)監(jiān)測,并與比例調(diào)節(jié)控制閥連接,自動(dòng)控制出水溫度。

3.2水冷工藝的要求

各廠家設(shè)計(jì)的水冷設(shè)施在結(jié)構(gòu)上雖不盡一致,但須與散卷控冷輸送機(jī)相匹配,設(shè)計(jì)時(shí)使其適應(yīng)不同品種規(guī)格線材的冷卻,使之達(dá)到降溫幅度大而精度高,調(diào)整操作方便。

3.2.1準(zhǔn)備工作

開機(jī)前必須檢查冷卻程序的設(shè)定,各種冷卻元件的位置、液、氣動(dòng)元件的控制靈敏度、冷卻介質(zhì)的成分和溫度、水壓、流量的調(diào)節(jié)、軋件溫度的檢測、光電探測器等是否正常。

3.2.2冷卻元件的選擇和對(duì)中

針對(duì)不同材質(zhì)和規(guī)格的線材選用不同數(shù)量的水冷噴嘴,而清掃噴嘴和干燥噴嘴則隨水冷噴嘴的數(shù)量而定。各類噴嘴均為縫隙式,其縫隙經(jīng)過噴嘴偶件裝置上添加規(guī)定墊片而改變,以滿足不同線材的要求。各類噴嘴孔、導(dǎo)管內(nèi)孔和均溫導(dǎo)槽孔宜相應(yīng)配定,對(duì)于5.5～16mm的線材,相應(yīng)選擇孔徑為12.7～24mm的導(dǎo)管。

冷卻元件安裝后必須檢查各噴嘴孔、導(dǎo)管(槽)孔與軋線的對(duì)中。其方法是使1根誤差不超過±0.5mm的標(biāo)準(zhǔn)試棒從各元件連線上順利經(jīng)過。水冷噴嘴和水冷導(dǎo)管以及恢復(fù)段導(dǎo)槽要求安裝緊固,不得松動(dòng),并保持準(zhǔn)確對(duì)中,對(duì)中偏差不大于±0.5mm。

3.2.3噴嘴啟閉與軋件頭尾不冷卻

除了軋制線溫較低的鋼種精軋前的水冷箱不使用外,一般處于連續(xù)使用狀態(tài)。另外,若在5min內(nèi)該水冷箱無軋件經(jīng)過,則自動(dòng)關(guān)閉供水系統(tǒng)。而精軋后水冷段的水冷元件處于斷續(xù)使用狀態(tài)。

對(duì)于小規(guī)格線材,一般要待頭部全部經(jīng)過水冷段3個(gè)水冷箱到達(dá)成圈器前夾送輥時(shí)才通水冷卻;其尾部尚未出精軋機(jī)組時(shí)就要從前至后地使水冷箱逐步斷水冷卻。對(duì)于大規(guī)格線材,一般當(dāng)軋件頭部到達(dá)下一個(gè)水冷箱時(shí),前一個(gè)水冷箱才開始通水,其尾部也依然要保持一段長度不冷卻。目的是便于線材順利穿行,并考慮在軋制間隙時(shí)間內(nèi)使用壓氣吹除冷卻導(dǎo)管內(nèi)殘水的要求。軋件頭尾的穿行動(dòng)作反應(yīng),由設(shè)置在精軋機(jī)組前和成圈器附近的光電探測器執(zhí)行。由此,每盤軋件頭尾端不冷卻長度的控制要求,將涉及到經(jīng)散卷冷卻過程后,送至修整取樣站時(shí)應(yīng)剪除的散卷頭、尾端部的額定圈數(shù)。以5.5mm線材為例,散卷頭部剪險(xiǎn)圈數(shù)為8～10圈,尾部為5～6圈,以保證取樣檢驗(yàn)正確以及通條盤卷性能的均勻性。

3.2.4水冷介質(zhì)

水箱冷卻介質(zhì)為中性(PH值為7～8.5)凈化工業(yè)用濁循環(huán)水。油含量最大10×10-6,懸浮物＜40mg/l,顆粒尺寸≤30μn,水壓要求穩(wěn)定,波動(dòng)值≤±0.014MPa。

3.2.5檢測內(nèi)容

經(jīng)過生產(chǎn)線上設(shè)置的有關(guān)控冷檢測系統(tǒng),可將影響成品質(zhì)量的主要工藝參數(shù)如噴嘴設(shè)置量、水流量、水壓、線材終軋溫度、隨后的吐絲溫度和冷卻水進(jìn)出口溫度等參數(shù)精確地顯示或記錄,同時(shí)設(shè)有有關(guān)操作情況的故障報(bào)警信號(hào)裝置。

3.3水冷工藝溫度及特性曲線

水冷溫度的設(shè)定范圍,對(duì)于碳素鋼和低合金鋼,精軋后溫度為1000～1050℃,成圈溫度為800～950℃。選擇線材成圈溫度要依據(jù)鋼種的淬透性以及成品的用途,也與其碳含量、線材直徑有關(guān)?？刂评鋮s的溫度特性曲線如圖5所示。圖5控制冷卻溫度特性曲線示意圖

a—水冷箱b—精軋機(jī)組c—水冷段d—散卷控冷輸送機(jī)

e—集卷筒1、2、3.水冷箱(1)、(2)、(3).回復(fù)均溫箱4成圈區(qū)

該區(qū)的主要設(shè)備為夾送輥與吐絲機(jī)。夾送輥為氣動(dòng)升、降上輥,輥?zhàn)映伤綉冶郯惭b,由一臺(tái)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)二輥,本廠夾送輥為平輥。夾送輥對(duì)線材的夾持部位有3種方式:夾頭、夾尾、全夾。夾送長度由人工設(shè)定、計(jì)算機(jī)控制。各生產(chǎn)廠根據(jù)自己生產(chǎn)的鋼種、規(guī)格、軋制速度等因素,可對(duì)夾送方式、夾送長度進(jìn)行合理的選擇,當(dāng)前本廠為夾尾方式。夾送輥速度一般超前精軋機(jī)出口速度的3%～5%,在軋速很高的情況下能夠增大些,但一般不應(yīng)超過10%。其速度設(shè)定是由人工向計(jì)算機(jī)輸入夾送輥輥徑,再由計(jì)算機(jī)根據(jù)軋制速度和夾送輥超前系數(shù)算出夾送輥的速度計(jì)算值,該值即為夾送輥速度基準(zhǔn)值。夾送輥的張開/閉合動(dòng)作信號(hào)靠置于夾送輥前的探測器發(fā)出。當(dāng)探測器檢測到線材頭部時(shí),發(fā)出信號(hào)給計(jì)算機(jī),使夾送輥閉合;線材尾部經(jīng)過夾送輥時(shí),該探測器發(fā)出信號(hào)使夾送輥延時(shí)張開。

吐絲機(jī)采用臥式,傾角為水平軸線下10°。由直流電動(dòng)機(jī)使吐絲管布線圈直徑為1050mm,并配有一臺(tái)振動(dòng)測量儀?，F(xiàn)場操作臺(tái)設(shè)有吐絲機(jī)和夾送輥增減速度的按鈕及故障報(bào)警信號(hào)等,它能夠有效地防止事故的發(fā)生。5風(fēng)冷區(qū)

5.1技術(shù)特性

風(fēng)冷段為輥式延遲型斯太爾摩控冷線,其作用是將吐絲機(jī)處形成的線圈運(yùn)到集卷筒入口的傳動(dòng)裝置上,而且使線材從散卷狀態(tài)連續(xù)通風(fēng)進(jìn)行控制冷卻。此區(qū)全長80m,其中運(yùn)輸機(jī)長71.2m,可適應(yīng)生產(chǎn)低、中、高碳素鋼和低合金的結(jié)構(gòu)鋼、焊條鋼、彈簧鋼以及軸承鋼等不同材質(zhì),滿足多品種優(yōu)質(zhì)線材生產(chǎn)的要求。

5.2工藝結(jié)構(gòu)

如圖6為散卷輸送機(jī)局部示意圖。圖6散卷控制冷卻輸送機(jī)局部示意圖

1.運(yùn)輸輥道2.輸送機(jī)側(cè)壁3.隔熱保溫蓋罩

4.風(fēng)機(jī)罩斗5.布風(fēng)導(dǎo)向板6.操作踏板7.保溫材料風(fēng)冷線主要由運(yùn)輸輥道、冷卻風(fēng)機(jī)、保溫蓋罩及相應(yīng)的自動(dòng)控制柜和現(xiàn)場操作臺(tái)組成。

5.2.1輸送輥道

整個(gè)風(fēng)冷線的輸送輥?zhàn)庸灿?57個(gè),分成17組,每組21只輥?zhàn)?。各組由一臺(tái)直流電機(jī)及鏈子驅(qū)動(dòng),運(yùn)輸機(jī)速度為0.05～1.3m/s。本系統(tǒng)用8臺(tái)風(fēng)機(jī)控制著8段空冷,在1號(hào)空冷段前還有一組輥道,也是21個(gè)輥?zhàn)?一臺(tái)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),不同之處是這組輥道可上下擺動(dòng)一定的角度,其主要作用是為了正確接收從吐絲機(jī)吐出的線圈,搖動(dòng)動(dòng)力來源于輥道支承梁下面的螺旋升降器。在輥道側(cè)面有可活動(dòng)的擋板,能導(dǎo)引線圈在輥道中央運(yùn)行。該輥道由一系列耐高溫空心鋼輥?zhàn)优帕卸?安裝在軸承座上,用耐高溫油脂潤滑。其頭部嵌有隔熱材料,對(duì)軸承有保護(hù)作用。當(dāng)下邊工序的設(shè)備出故障時(shí),風(fēng)冷運(yùn)輸機(jī)可短時(shí)降速(0.05m/s),如低速動(dòng)行超過30s,14～17組的運(yùn)轉(zhuǎn)停止,1～13組以往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣可防止輥?zhàn)訂蝹?cè)受熱,轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間大約10s改變一次。正常后,整個(gè)運(yùn)輸機(jī)各段均回到其正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。運(yùn)輸機(jī)速度設(shè)定有:(1)所有電機(jī)以同一速度運(yùn)轉(zhuǎn),最高1.3m/s;(2)下游每臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸加快。

其中,第二種情況所有電機(jī)以遞增的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。且速度增量相同約40r/min,但15、16、17組除外,這段區(qū)域內(nèi),一組線材各圈間就分開了距離,使”搭接點(diǎn)”拉開。當(dāng)運(yùn)輸機(jī)速度(第一段)低于0.4m/s時(shí),從吐絲機(jī)開始,每根坯料所軋成的散狀線圈間必定自動(dòng)產(chǎn)生間距。間距的產(chǎn)生是經(jīng)過同時(shí)將1～7段的輥速由預(yù)定的速度按比例加速到設(shè)定的速度。間距的產(chǎn)生利于改進(jìn)線圈的散熱條件,使冷卻更均勻。運(yùn)輸機(jī)冷卻速度1～10℃/s。

5.2.2冷卻風(fēng)機(jī)

整個(gè)風(fēng)冷段8臺(tái)風(fēng)機(jī)是由8臺(tái)90kW交流電機(jī)帶動(dòng)。電機(jī)型式為TETC型,其參數(shù)為1000r/min、380V、3相、50Hz、鼠籠式。單臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為99260m3/h,風(fēng)壓為248kg/m2,風(fēng)量可調(diào)范圍為0～100%。

5.2.3保溫罩

鋪設(shè)有隔熱保溫材料的蓋罩,適用于低碳鋼和某些低合金鋼進(jìn)行緩慢冷卻處理,安裝于吐絲機(jī)后面的前6臺(tái)風(fēng)機(jī)上面,保溫罩共24個(gè),每4個(gè)一組,共6組保溫罩,每個(gè)約2m長。經(jīng)過電磁指令液壓裝置可單獨(dú)設(shè)定啟閉裝置。

5.2.4現(xiàn)場操作箱

其調(diào)節(jié)和設(shè)定的內(nèi)容包括運(yùn)輸輥道的啟動(dòng)與停止,各段輥道速度調(diào)節(jié)、尾端輸送鏈速度的調(diào)節(jié)、風(fēng)機(jī)的開/關(guān)、保溫罩的啟閉等。6散卷收集區(qū)

6.1集卷筒

集卷筒位于散卷運(yùn)輸機(jī)的尾部,其基本功能是把經(jīng)過風(fēng)冷的平鋪在運(yùn)輸機(jī)上的散卷收集成整卷,然后送至運(yùn)卷小車。

6.2運(yùn)卷小車

運(yùn)卷小車作用是從線卷托板上接收線卷,而后將其翻轉(zhuǎn)90°橫移后將線卷放置到鉤式運(yùn)輸機(jī)的C型鉤上。7盤卷運(yùn)輸和精整區(qū)

線材經(jīng)過斯太爾摩冷卻線后落入集卷筒,由收集裝置收集成卷,盤卷運(yùn)輸小車接受盤卷并將其傾翻成臥卷,然后小車移出,將盤卷送到處于