CN102974626A

CN102974626A - 高速线材高效、高强度风冷方法及装置

Info

Publication number: CN102974626A
Application number: CN2012104861053A
Authority: CN
Inventors: 王卫东; 张卫强; 王文锋; 詹道平; 陈伟; 李刚; 刘红兵
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Kunming Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Kunming Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: CN102974626B

Abstract

本发明提供一种高速线材高效、高强度风冷方法及装置，从后部风机出风位置引出引风管至前部风机出风位置，用后部风机的全部风流或者部分风流与前部风机的风流合并后，对前部高温高速线材进行高强度风冷，充分利用后部低温区的无效冷却风量，解决前部高温区风量不足、冷却强度低及速度慢的问题，无需更换高功率风机、增加冷却线长度，也无需在风冷线上方增加风机及喷雾等设施，只需通过简单的管道连接，即可从根本上解决生产中存在的实际问题，同时有效解决高碳钢因冷却强度不足而造成索氏体化率不高的问题，对普通中、低碳钢也能达到少开风机、提高钢材强度的目的。

Description

高速线材高效、高强度风冷方法及装置

技术领域

本发明涉及一种提高高速线材轧机控制冷却线风冷效率及强度的方法和设备，属于轧钢冷却工艺、设备技术领域。

背景技术

目前高速线材轧机都配置了斯太尔摩（stelmor）控制冷却线，斯太尔摩冷却方式已成为钢铁行业中高速线材生产的主要冷却工艺，该工艺由一次水冷段、二次风冷段组成，一次水冷段通过精轧后的水箱实现，二次风冷段包括：由耐热钢辊组成的较长输送辊道线、设于该输送辊道线下方的多台风机。钢筋线材经水冷段冷却后，达到所设定的吐丝温度时，经吐丝机吐丝成圈并均匀散布在斯太尔摩输送辊道上，进行二次风冷，完成相变。在实际生产中，线材吐丝后在前部风机风冷段范围内的相变过程已基本结束，钢材内部组织已形成，这时的金相组织将决定钢材后期的使用性能及深加工性能。但由于前部风机的冷却能力不足，导致线材内部组织相变时的过冷度不够，金相组织不能完全按工艺要求在短时间内转变，使得钢材的组织不均匀，尤其是高碳钢索氏体化率不高；当钢材进入后部风机冷却时，因相变已经完成，此时风冷对钢材组织转变的影响已微乎其微，后部风机的风冷已属于无效冷却。因此这种结构设计与布局造成了前部风机风量不足，而后部风机风量多余或过剩的问题。因此提高前部风机的冷却能力是改善钢材综合性能的关键。

为此，中国专利2004100506912公开了一种“高速线材轧机斯太尔摩线气雾冷却装置及方法”，是在空冷段的输送辊上方设置喷雾冷却装置，再配合下方风机进行双向冷却。该方法存在的问题是：气雾只能喷到线材的上表面，而下表面无法得到均匀的喷雾冷却，故存在冷却不均匀的问题，同时也易造成钢材上表面锈斑；另外由于喷雾区域会产生大量的雾气，而该区域通常设置有供操作室观察吐丝工作情况的摄像头，雾气的产生影响了对吐丝情况的观察。

另一中国专利2008100323341又公开了一种“高速线材轧机斯太尔摩线冷却方法及冷却装置”，是在输送辊上方设风机，配合下部风机进行双向冷却，该方法存在的主要问题是：只有斯太尔摩线下方风机的出风风向与运输辊道构成一定角度时才可实现，而现有技术大多为风向与输送辊构成垂直角度的生产线，这样使得这一方法不能在这一类型的斯太尔摩冷却线上应用；同时上方的移动式风机的风量、风压远小于下方风机的风量、风压，上方的移动式风机的冷却效果受到影响；另外当输送线上发生堆钢事故时，虽然可将上方风机移开，但操作上较为麻烦，易造成停机时间增加；同时增加了设备的占地面积及改造经费投入。

目前，提高斯太尔摩风冷线的风冷强度的主要手段是：提高输送辊道速度、更换风机、提高输出功率。输送辊道速度越快，线材圈的布放越稀疏，散热速度越快，有利于加快冷却速度，但输送辊道的速度过快到一定程度时，反而会缩短线材圈的风冷时间，降低冷却效果，同时使线材圈快速进入集卷筒，而增加集卷操作难度，导致集卷堆钢概率增加，加大了工人的劳动强度；更换风机电机提高输出功率成本较高，如出风量116000m3/h要提高到150000m3/h，除了要对电机基座重新进行浇灌外，还要多支出近40万元/台，且施工周期较长，耗电。因此，必须对现有技术加以改进。

发明内容

为从根本上解决现有高速线材斯太尔摩风冷线存在的风冷强度不足、冷却速度低，难于满足生产需要,以及增加投资、耗电等问题，本发明提供一种高速线材高效、高强度风冷，并节能降耗的方法。

本发明还提供一种实现高速线材高效、高强度风冷的装置。

本发明提供的是这样一种高速线材高效、高强度风冷方法，是通过设置在输送辊下方由下往上吹风的风机，对输送辊上的高速线材进行风冷，其特征在于依据高速线材温度由高向低的冷却变化，先将输送辊下方的风机分为高温区的前部风机和低温区的后部风机；再从后部风机出风位置引出引风管至前部风机出风位置，用后部风机的全部风流或者部分风流与前部风机的风流合并后，对前部风机对应的输送辊上的高温高速线材进行高强度风冷。

所述高速线材温度高于520℃区间所对应的风机为前部风机。

所述高速线材温度低于520℃区间所对应的风机为后部风机。

所述引出的引风管为：从后部第一台风机或最后一台风机引出至前部第一台风机的引风管，或者/和从后部第二台风机引出至前部第二台风机的引风管，或者/和从后部第三台风机引出至前部第三台风机的引风管，以此类推，具体引风管的数量及长度设置，视生产现场的实际情况确定。

本发明提供的实现高速线材高效、高强度风冷的装置，包括位于输送辊线下方的沿输送辊输送方向设置的若干台其上端带佳灵装置的风机，该若干台风机依据高速线材温度由高向低的冷却变化，设为高温区的前部风机和低温区的后部风机，其特征在于后部风机出风口通过第一连接组件与引风管进风口相连，引风管出风口通过第二连接组件与前部风机出风口相连，以便将后部风机的风能引至前部风机，从而加大高温区的风量，对高温线材进行高强度冷却，使钢材的强度及索氏体化率提高，进而提高钢材的工艺性能。

所述第一连接组件包括设置在后部风机出风口处的出风阀，设于后部风机出风口一侧的引风口及其上的引风阀，与引风口相连的锥形管及弯管，弯管另一端与引风管进风口相连。

所述出风阀、引风阀采用常规闸阀、截止阀或者盲板阀。

所述第二连接组件包括设于前部风机出风口中的引风出管，该引风出管为一弯管，弯管的垂直管段置于前部风机出风口中，且管端设有佳灵装置，弯管置于前部风机内，水平管端自前部风机出风口侧壁穿出与外弯管相连，外弯管另一端与引风出风阀相连，引风出风阀与变径增压管一端相连，变径增压管另一端与引风管出风口相连。

所述引风出风阀采用常规闸阀、截止阀或者8字形盲板阀。

所述后部第一台风机出风口通过第一连接组件、引风管、第二连接组件与前部第二台风机出风口相；或者/和后部第二台风机出风口通过第一连接组件、引风管、第二连接组件与前部第一台风机出风口相连，或者/和后部第三台风机出风口通过第一连接组件、引风管、第二连接组件与前部第四台风机出风口相连，或者/和后部第四台风机出风口通过第一连接组件、引风管、第二连接组件与前部第三台风机出风口相连，具体视实际生产需要设置一根或多根引风管。

本发明具有下列优点和效果：采用上述方案，可方便地将风冷后部低温区的无效冷却风量引入前部高温区，弥补了前部高温区风量不足，冷却强度低及速度慢的问题，且无需提高风机输出功率、增加冷却线长度、也无需在风冷线上方增加风机及喷雾等设施的投资，只需要通过简单的管道连接，节约了大量的资源，即可从根本上解决生产中存在的实际问题。本发明有效地解决了高碳钢由于过冷度不足造成索氏体化率不高的问题，全面提高了钢材的深加工能力。对于普通中、低碳钢也可使用此方法达到少开风机、提高钢材强度的效果，且能实现节能、经济的生产。

附图说明

图1为本发明装置结构主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中的A部放大图；

图4为图3的俯视图；

图5为图1的B部放大后视图；

图6为图5的俯视图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明提供的是这样一种高速线材高效、高强度风冷装置，包括位于输送辊道2上方的辊道侧墙1，及输送辊线2下方的其上端带佳灵装置的十台风机，该十台风机依据高速线材温度由高向低的冷却变化，设为高温区的前部第一至第四台风机12、11、10、9，低温区的后部第一至第四台风机6、5、4、3，其中，后部第一台风机6通过第一连接组件、引风管15、第二连接组件与前部第二台风机11出风口相连，后部第二台风机5出风口通过第一连接组件、引风管16、第二连接组件与前部第一台风机12出风口相连，后部第三台风机4出风口通过第一连接组件、引风管14、第二连接组件与前部第四台风机9出风口相连，后部第四台风机3出风口通过第一连接组件、引风管13、第二连接组件与前部第三台风机10出风口相连，如图1、图2。

所述第一连接组件（在此仅以图1中A部放大图3、图4所示第一连接组件加以说明，其余第一连接组件均与图3、图4相同）包括设置在后部风机5出风口51处的出风阀52，设于后部风机5出风口51前侧的引风口及其上的引风阀53，与引风口相连的锥形管54及弯管55，弯管55通过支撑架56固定，弯管55另一端与引风管16进风口相连；所述出风阀52、引风阀53为常规盲板阀，如图3、图4；

所述第二连接组件（在此仅以图1中B部放大图5、图6所示第二连接组件加以说明，其余第二连接组件均与图5、图6相同）包括设于前部风机9出风口91中的引风出管，该引风出管为一弯管，弯管的垂直管段92置于前部风机出风口91中，且管端设有佳灵装置98，弯头置于前部风机9内，弯管的水平管端93自前部风机9出风口前侧壁穿出与外弯管94相连，外弯管94另一端与引风出风阀96相连，该引风出风阀96为常规“8”字形盲板阀，引风出风阀96与变径增压管97一端相连，变径增压管97另一端与引风管14出风口相连，图5、图6。

本发明提供的高速线材高效、高强度风冷方法，是通过设置在输送辊2下方的风机，由下往上吹风，对输送辊2上的高速线材进行风冷的，其中：依据高速线材温度由高向低的冷却变化，先将输送辊2下方的风机分为高温区的前部风机9、10、11、12和低温区的后部风机3、4、5、6，即高速线材温度高于520℃区间所对应的风机为前部风机，高速线材温度低于520℃所对应的风机为后部风机；再从后部风机出风位置引出引风管至前部风机出风位置，用后部风机的全部风流或者部分风流与前部风机的风流合并后，对前部风机对应的输送辊上的高温高速线材进行高强度风冷，具体是：后部风机6出风位置引出引风管15至前部风机11出风位置，后部风机5出风位置引出引风管16至前部风机12出风位置，后部风机4出风位置引出引风管14至前部风机9出风位置，后部风机3出风位置引出引风管13至前部风机10出风位置。

下面通过对比实验来验证本发明之冷却效果。

试验设备：均在同一条高速线材生产线上完成对比试验，该斯太尔摩冷却线共设置了十台风机，沿轧制方向依次标记为12、11、10、9、8、7、6、5、4、3风机。

试验材料：对比例1、试验例1均采用同一炉批的60钢种；对比例2、试验例2均采用同一炉批的SWRH82B钢种；对比例3、试验例3均采用同一炉批的HPB300钢种；对比例4、试验例4均采用同一炉批的HRB600钢种；各对比例及试验例的吐丝温度相同、斯太尔摩运输速度相同。

以改造前的该冷却线为对比例1、2、3、4，其中：

对比例1：开启风机12、11、10、9、8、7、6、5、4、3，风量均为100％，共冷却三组线材。

对比例2：开启风机12、11、10、9、8、7、6、5、4、3，风量均为100％，共冷却三组线材。

对比例3：开启风机12、11、10、9、8、7，风量均为100％，共冷却三组线材。

对比例4：开启风机12、11、10、9、8、7，风量均为100％，共冷却三组线材。

再以采用本发明的该冷却线为试验例1、2、3、4，如图1、图2，其中：

试验例1：开启风机12、11、10、9、6、4、5、3，风量均为100％，共冷却三组线材。

试验例2：开启风机12、11、10、9、6、4、5、3，风量均为100％，共冷却三组线材。

试验例3：开启风机12、11、6、5，风量均为100％，共冷却三组线材。

试验例4：开启风机12、11、6、5，风量均为100％，共冷却三组线材。

对比例与试验例的钢材工艺性能指标如下：

对比例1（60钢）：共三组试样，抗拉强度平均值947MPa，伸长率平均值15.0%，索氏体化率平均值81.7%。

试验例1（60钢）：共三组试样，抗拉强度平均值987MPa，伸长率平均值15.0%，索氏体化率平均值93.3%。线材的工艺性能得到了明显的提升，抗拉强度平均提高约40 MPa，索氏体化率从平均81.7％提高到93.3％。

对比例2（SWRH82B）：共三组试样，抗拉强度平均值1153MPa，伸长率平均值10.5%，索氏体化率平均值76.7%。

试验例2（SWRH82B）：共三组试样，抗拉强度平均值1210 MPa，伸长率平均值10.3%，索氏体化率平均值90%；在少开一台风机的情况下，钢材抗拉强度平均提升47 MPa，塑性指标没有下降，索氏体化率显著提高，随着钢材碳含量的提高及规格的增大，本发明的风机并联工作方式效果优异。

对比例3（HPB300）：共三组试样，屈服强度平均值320MPa，抗拉强度平均值472MPa，伸长率平均值34.3%，最大力总伸长率16.5%。

试验例3（HPB300）：共三组试样，屈服强度平均值363MPa，抗拉强度平均值520MPa，伸长率平均值35.2%，最大力总伸长率平均值16.8%。试验例3不仅在少开两台风机的情况下明显提高了钢材的强度指标，还由于钢材在吐丝后的高温区得到快速冷却使得线材表面生产的氧化铁皮量明显减少。

对比例4（HRB600）：共三组试样，非比例延伸屈服强度平均值615MPa，抗拉强度平均值753MPa，伸长率分别平均值23.0%，最大力总伸长率平均值11.3%，晶粒度平均值10.7级。

试验例4（HRB600）：共三组试样，非比例延伸屈服强度平均值648MPa，抗拉强度平均值787MPa，伸长率平均值23.2%，最大力总伸长率平均值11.3%，晶粒度平均值10.8级；屈服强度提高约30 MPa，抗拉强度提高约25 MPa，其它工艺性能指标均未出现下降。

综述：通过四个实施效果例，采用本发明使风机并联工作，让斯太尔摩风冷线后部风机的风量集中到前部风机对钢材进行快速强冷：对于高碳钢能有效提高钢材的强度、索氏体化率，对于中、低碳钢除能明显提高钢材强度外还能减少风机的开启数量，降低工作环境的噪音，减少氧化铁皮的产生，符合经济生产、节能降耗、绿色环保的产业发展方向。

Claims

1.一种高速线材高效、高强度风冷方法，是通过设置在输送辊下方由下往上吹风的风机，对输送辊上的高速线材进行风冷，其特征在于依据高速线材温度由高向低的冷却变化，先将输送辊下方的风机分为高温区的前部风机和低温区的后部风机；再从后部风机出风位置引出引风管至前部风机出风位置，用后部风机的全部风流或者部分风流与前部风机的风流合并后，对前部风机对应的输送辊上的高温高速线材进行高强度风冷。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述高速线材温度高于520℃区间所对应的风机为前部风机。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述高速线材温度低于520℃区间所对应的风机为后部风机。

4.一种实现权利要求1所述高速线材高效、高强度风冷方法的装置，包括位于输送辊线下方的沿输送辊输送方向设置的若干台其上端带佳灵装置的风机，该若干台风机依据高速线材温度由高向低的冷却变化，设为高温区的前部风机和低温区的后部风机，其特征在于后部风机出风口通过第一连接组件与引风管进风口相连，引风管出风口通过第二连接组件与前部风机出风口相连。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述第一连接组件包括设置在后部风机出风口处的出风阀，设于后部风机出风口一侧的引风口及其上的引风阀，与引风口相连的锥形管及弯管，弯管另一端与引风管进风口相连。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述第二连接组件包括设于前部风机出风口中的引风出管，该引风出管为一弯管，弯管的垂直管段置于前部风机出风口中，且管端设有佳灵装置，弯管置于前部风机内，水平管端自前部风机出风口侧壁穿出与外弯管相连，外弯管另一端与引风出风阀相连，引风出风阀与变径增压管一端相连，变径增压管另一端与引风管出风口相连。