斯太尔摩控制冷却工艺类型及其设备工艺特点
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斯太尔摩控冷工艺在高速线材生产中应用模板为此,采用了标准型冷却工艺,工艺参数如表4。
表 4 高碳钢线材冷却工艺参数C车昆道速度,m/s保温罩盖风机风量吐丝温度,8501.10—1.30全开1#50,其余 1004.4/v徹钢冷徹钢线材的钢种一般为低、中碳优质碳素结构钢和合金结构钢。
这种线材主要用于制造螺栓、螺钉、挪钉等紧固件和各种冷徹成型的配件,用途广泛。
冷徹钢最终产品要有足够的强度和良好的韧性与塑性。
其组织为铁素体+珠光体,采用延迟型冷却,对 ML10—ML45钢工艺参数如表 5 o 表 5 冷徹钢线材冷却工艺参数 C 觀道速,m/s 保温罩盖风机风量吐丝温度,820-840 0.10—0.20 1#,5#,6# 风机处开,其余盖上1#50,5#50,6#80 其余关闭4.5F-M 双相钢该钢要求组织为铁素体,基体上均匀分布一定数量的”小岛状”马氏体。
其工艺参数如表6 o表6F-M 双相钢线材冷却工艺参数C车昆道速,m/s保温罩盖风机风量吐丝温度, 830--8500.35全开1#30,2#30,其余1005结束语延迟型斯太尔摩控冷线能够较灵活的控制冷却工艺,根据各钢种的用途和性能要求,逬行最佳的工艺配合,特别适用于要求轧后缓慢冷却的低合金与合金类钢种,因而在新品种幵发领域有着广资料内容仅供您学习参考.如有不十或者佞权,请联系改正或者删除。
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##2021 年 4 19 日资料内容仅供您学习参考.如有不十或者佞权,请联系改正或者删除。
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##2021 年 4 19 日阔的前景。
另外,采用斯太尔摩控冷工艺生产和开发的各种线材氧化铁皮少,在组织和性能上能较好地满足用户需要,使线材在后续加工中可省略热处理与酸洗工序,降低加工成本。
2006年第6期宝 钢 技 术斯太尔摩线冷却监控系统的开发与应用朱兴安(宝钢分公司 条钢厂,上海 201900)摘要:斯太尔摩线是基于钢在冷却时组织的转变规律而设计出的一种控制冷却工艺,是控制线材组织性能的关键工序,在线材生产中有着广泛的应用。
宝钢高线主要生产钢帘线、钢绞线等高附加值产品,用户反映产品强度波动较大。
通过对工艺流程进行一一排查,发现强度波动的主要原因是由于斯太尔摩线冷却工艺无法适应化学成分波动,尤其是环境温度波动造成的。
为了解决这一质量难题,根据C曲线原理,通过整体设计、增加硬件、编制软件、建立模型、实现通信和设备安装等一系列研究工作,成功开发出斯太尔摩线冷却监控系统,实现了线材轧后冷却的动态闭环控制。
现场应用结果表明系统有效改善了化学成分和环境温度波动对强度的不良影响,显著提高了线材强度的稳定性,取得了预期的效果。
关键词:斯太尔摩;冷却;监控系统;强度;稳定性中图分类号:TP273,TG335.6 文献标识码:B 文章编号:1008-0716(2006)06-0021-04Exploitation and Application ofM onitori n g Syste m for Stel m or CoolingZhu X i n g an(Bar Steel P lant,Baosteel Branch,Shanghai201900,China)A bstrac t:T he S tel m or coo li ng li ne,an advanced contro ll ed-coo li ng process,w hich w as desi gned on the bas i so f the structure transfor m ation la w when stee l is coo led,has been w i de l y used i n t he field o f w ire rod producti on and p l ayed an i m portant ro l e i n dete r m ini ng the fina l perfor m ance of a product.T he h i gh speed w ire rods produced by Baostee l are m ater ials for h i gh va l ue added produc ts li ke stee l cord w ire,stee l strand,etc.H ow ever,it w as f ound tha t the streng th o f w ire rods after t he S tel mo r coo li ng fluc t uated re m arkab l y at ti m es,and the fl uctua ti on w as m ai n l y caused by the products unstable chem i ca l co m position and unstab l e env iron m enta l te m pe ra t ure,which the Ste l m or coo ling process could not be adapted t o.In o rder to so l ve t h is qua lity prob l em,a S tel m or coo li ng m onitor i ng sy stem w as successfull y deve l oped and a dynam ic c l o sed loop contro l f o r cooli ng ro lled w ire rods w as i m p l emented,on the basis o f t he pri nc i p l e o f t he curve C and t hrough a ser i es o f research w ork such as t he sy stem function desi gn,hard w are con fi gurati on,so ft wa re desi gn,coo li ng m ode l estab lish m ent,equ i p m ent i nsta llation and data comm un icati on.W ith this sy stem,e ffect o f t he fl uc t uations in che m ica l com po siti on and env ironm en tal temperature on strength o f the w ire rod was l e ssened and the w ire rod s stab ility of streng t h w as i m prov ed.T he expected func ti on o f t h is syste m w as obta i ned.K eywords:Ste l m o r;cooli ng;m on itoring syste m;streng t h;stab ilit y0 前言随着工程应用的深化与拓展,用户对硬线产品的抗拉强度指标提出了更高要求,不但要求强度满足供货标准,而且还要求强度具有优良的稳定性[1]。
不同钢种控冷目的和工艺特点1.低碳钢线材采用轧后控制冷却目的和工艺特点低碳钢线材(软线)生产除了常规的生产工艺要求外,没有什么特殊要求。
现在牌号主要是碳素结构钢标准中所规定的Q195、Q215、Q235和优质碳素结构钢所规定的10、15、20号钢等。
在质量控制上因用途不同而有所差别。
低碳钢线材根据用途不同,一般分为拉拔用线材和建筑用线材两大类,二者的性能和组织要求均不相同,拉拔用丝材要经受很大的拉拔变形,要求铁素体晶粒粗大。
而建筑用线材则要求较高的抗拉强度和一定的塑性,其合金组织要求晶粒细小,提高珠光体的含量。
由于上述的不同要求,在选取终轧温度和轧后控制冷却工艺时要区别对待。
吐丝温度:拉拔用材900℃,建筑用材850℃;辊道速度:拉拔用材0.08m/s,建筑用材0.15~0.25m/s;保温罩盖:拉拔用材全关,建筑用材前部分关闭。
低碳钢线材产生硬化的原因:铁素体晶粒细小和铁素体中碳的过饱和。
奥氏体晶粒大小直接影响铁素体晶粒大小,而钢中的残余元素及第二相质点也影响铁素体晶粒的形成。
为了得到比较大的铁素体晶粒就需要有较高的吐丝温度和缓慢的冷却速度,以得到较大的奥氏体晶粒,同时要求钢杂质含量少,转变后铁素体晶粒大。
钢中过饱和碳,有两种形式存在:一种固溶在铁素体中起到固溶强化作用;另一种从铁素体中析出起沉淀强化作用。
二者都对钢的强化起作用,但对于低碳钢来说,沉淀强化的作用较小。
因此为了软化线材,必须使溶解于铁素体的碳沉淀出来,这个过程可以通过整个温度范围内的缓慢冷却得以实现。
碳含量(质量分数)不大于0.25%的低碳钢线材,在475~250℃时,要求采用不大于1℃的缓慢冷却速度,而理想的冷却速度是在400~250℃的温度区域内至少保温1min,促使过饱和碳形成稳定而均匀的片状渗碳体和Fe3C的层状沉积,从而可以使低碳钢线材消除硬化,降低硬化,提高低碳钢的拉拔性能。
斯太尔摩标准型冷却工艺对软线的性能控制是不理想的,因其冷却速度快,过饱和固溶体中的碳作为间隙原子出现,并且部分聚集在点阵缺陷(位错)处,在形变过程中产生强烈的应变时效,导致硬度、强度增大,塑性、韧性下降,使软线的使用性能下降。
唐钢高速线材厂控制冷却工艺及机构的介绍秦国庆韩静涛潘克云顼会丽陈永红摘要介绍了唐钢高速线材厂控制冷却工艺的结构布置、工艺及装置的技术特性。
关键词高速线材控制冷却工艺装置INTRODUCTION TO CONTROL COOLING TECHNOLOGY AND ARRANGEMENT OF EQUIPMENTS AND FACILITIESAT HIGH SPEED WIRE ROD MILL OFTANGSHAN IRON & STEEL CORP.Qin Guoqing Han Jingtao Pan KeyunUniversity of Science & Technology,BeijingXu HuiliTang Shan Iron & Steel Corp.Chen YonghongShi JiaZhuang Iron and Steel Co.Ltd.Synopsis The control cooling process, arrangement of the equipments and installations and feature of the technology and equipments are introduced. Keywords high speed wire rod control cooling technologyinstallation1 前言唐钢高速线材厂轧后生产线主要由以下局部组成:水冷区、成圈区、风冷区、散卷收集区、盘卷运输和精整区等,为了使大家有个初步了解,现逐一介绍如下。
2 唐钢高线厂工艺流程及结构布置唐钢高速线材厂工艺流程及结构布置示意图见图1。
3 水冷区3.1 水冷结构技术特性水冷区包括精轧机组前、后的水冷装置。
精轧机组前的水冷设备称为预水冷箱,精轧机组后的水冷设备称为水冷段。
预水冷箱长3m,内设3个正向水喷嘴,一个反向水喷嘴,用于吹干除水,以防轧件将水带出。
斯太尔摩控制冷却工艺类型及其设备工艺特点:
斯太尔摩控制冷却工艺是由加拿大斯太尔柯钢铁公司和美国摩根公司于1964年联合研制,目前成为应用最普遍,较成熟和稳妥可靠的一种线材控制冷却工艺。
该工艺是将热轧后的线材经两种不同冷却介质进行不同冷却速度的两次冷却,即一次水冷和一次风冷。
斯太尔摩控冷工艺的特点是适应不同钢种的需要,具有三种冷却形式,这三种类型的水冷段的设备是相同的。
斯太尔摩工艺的水冷段全长一般为30~40m,由2~3个水冷箱组成。
每个水箱之间用一段6~10m无水冷的导槽隔开,称为恢复段,使线材表面和心部的温度在恢复段趋于一致,并防止线材表面水冷过激而形成低温组织。
在水冷区,控制冷却的目的是阻止变形奥氏体晶粒长大,限制氧化铁皮形成,并冷却到稍高于相变温度,为相变做组织上的准备。
线材的水冷是在水冷喷嘴和导管里进行的。
每个水箱里有若干个水冷喷嘴和导管。
当线材从导管通过时,冷却水从喷嘴里沿轧制方向以一定的入射角(顺轧向45°角)环状地喷在线材四周表面上。
水流顺着轧件一起向前从导管内流出,这就减少了轧件在水冷过程中的运行阻力。
此外,每两个水冷喷嘴后面设有一个逆向的、入射角30°的清扫喷嘴,也称捕水器,目的是为了破坏线材表面蒸汽膜和清除表面氧化铁皮,以加强水冷效果。
每两个水冷喷嘴和一个逆向清扫喷嘴合成一个冷却单元。
为了防止水箱内的水从两端口流出,在每个水箱的入口处装有一个顺轧向喷水的压力为1.2Mpa的清扫喷嘴,在出口处装有一个逆向喷水的压力为1.2Mpa的清扫喷嘴和一个逆轧向喷吹的压力为0.6Mpa的空气清扫喷嘴,可以有效地防止水流出水箱,并且使线材出水箱时表面不带水。
为了能快速通水,停水,快速截流三通阀通断响应时间不大于0.2s。
水冷喷嘴和水冷导管以及恢复段导槽要求安装紧固,不得松动,保持准确对中,对中偏差不大于±0.5mm。
吐丝机后的斯太尔摩散卷冷却运输机的结构和状态是不同的,分为标准型冷却、缓慢型冷却和延迟型冷却。
(1)标准型冷却工艺。
标准型冷却的散卷运输机上方是敞开的,吐丝后的散卷落在运动的输送链上,由下方风室鼓风冷却。
在线材散卷运输机的下面,分为几个风冷段,其段数根据产量而定,一般为5~7段。
每个风冷段设置一台风量为85000~90000m3/h风压约0.02Mpa的风机。
当呈搭接状态的线圈通过运输机时,可调节风门控制风量,经喷嘴向上对着线材强制吹风冷却。
斯太尔摩运输机的运输速度为0.25~1.4m/s,冷却速度为4~10℃/s,它适合于高碳钢线材的控制冷却。
(2)缓慢型冷却工艺。
缓慢型冷却工艺是为了满足标准型冷却无法满足的低碳钢和合金钢之类的低冷速要求而开发的。
它与标准型冷却的不同之处在于在运输机的前部加了可移动的带有加热烧嘴的保温炉罩,有些厂还将运输机的运输链改为输送辊,运输机的速度也设定得更低些。
由于采用了烧嘴加热和慢速输送,缓慢冷却斯太尔摩运输机可使散卷以很缓慢的冷却速度冷却。
在缓慢冷却斯太尔摩运输机的前三段上,装有用铰链连接并可打开或关闭上盖的燃烧室,燃烧室内装有烧嘴,用来控制线材的冷却温度。
这种缓慢冷却型运输机特别适用于低碳、低合金钢线材的控制冷却,也适合于高碳钢线材的控制冷却。
冷却高碳钢线材时可打开燃烧室的上盖并吹风冷却,这相当于标准型斯太尔面控制冷却设备。
这种设备,由于加热段内的运输机及其有关结构在受高温烘烤容易变形、结构复杂、造价高等问题,因而采用的不多。
缓慢冷却斯太尔摩运输机的运输速度为0.05~1.4m/s,冷却速度为0.05~
10℃/s,它适用于处理低碳钢、低合金钢线材及合金钢之类线材。
(3)延迟型冷却工艺。
延迟型冷却工艺是在标准型冷却工艺基础上,结合缓慢型冷却工艺的特点加以改进而成的。
他在运输机的两侧装有隔热的保温层墙,并在两侧保温墙上方装有可灵活开闭的保温罩盖,当保温罩盖打开时,可进行标准型冷却;若关闭保温罩盖,降低运输机速度,又能达到缓慢型冷却效果,它比缓慢型冷却设备简单、经济。
由于它在设备构造上不同于缓慢型,但又能减慢冷却速度,故称为延迟型冷却。
延迟型冷却的运输速度为0.05~1.4m/s,冷却速度为0.7~10℃/s,对特定用途的产品,可低到0.12℃/s。
它适用于冷却各类碳钢、低合金钢及某些合金钢线材。
由于延迟型冷却适用性广,工艺灵活,省掉了缓慢冷却的加热器,设备费用和生产费用相应降低,因而近些年来所建的斯太尔摩大多采用延迟型控制冷却线。
斯太尔摩冷却工艺的优缺点:
优点:(1)线材的冷却速度可以进行人为的控制,比较容易地保证线材的质量。
斯太尔摩冷却工艺得到普遍采用的是标准型和延迟型,能适应不同的钢种要求。
前者适于高碳钢等钢种的轧后控制冷却工艺,而后者适合于低碳钢钢种的冷却工艺要求。
(2)与其他各种控制冷却工艺相比,斯太尔摩工艺较为稳妥、可靠,三种类型的控制冷却方法适用的钢种范围很大,基本能满足当前现代化高线生产的需要。
(3)设备不需要深的地基。
缺点:(1)投资费用较高,占地面积较大。
(2)风冷区线材降温主要依靠风冷。
因此,线材的质量受气温和湿度的影响大。
(3)由于主要靠风机降温,线材二次氧化较严重。
近些年发展和改进的主要内容:(1)经验表明,斯太尔摩生产线稍短,冷却时间不够,满足不了某些钢种的控冷工艺要求,应加长其总长度。
目前多在80m以上。
(2)增多辊道的段数,普遍采用8段,也有采用10段的,每段9m。
(3)采用大风量的冷却风机,在标准状态下每台风机的风量达157400m3/h,加大静压力达
2.94kPa和增大电机功率。
大风量冷却使线材的抗拉强度显著提高。
从800°到650°范围内,最大风冷速度为17℃/s。
(4)增加风机台数,大多采用10台,也有采用11台或更多。
(5)为了对称调节分布风量,采用电动“佳灵”装置,使线环两侧搭接处加强送风,冷却均匀。
(6)增加有保温罩的保温段总长度,有的总长度达90m。
(7)冷却段的各段输入辊道均为爬坡式。
每段辊道的头尾交界处有相对落差200~250mm,以分开线圈之间的距离。
这对于线圈搭接密集、进行延迟型冷却的线材更为重要。
在运输机的全长上设有3~4个台阶,各段有不同的速度,从而使线圈错开。
线材处理后的同圈强度差可小至10Mpa,同盘强度差达14.96Mpa。
(8)在输送机上2、4、6及8段内设有振动辊,用来改变输送机上线圈的重叠位置,以改善搭接点温度均衡。
(9)每组辊道单独进行速度控制。
(10)输送辊道的侧边,在特定位置(散卷进入的倾斜段和送出段)各设有三对导向辊,使运行中的线材保持正中位置,不跑偏。
(11)离心浇铸的实心铸铁传动辊的两端设有散热翅片,有良好的散热冷却效果,避免轴承过度受热。
风量分配装置(“佳灵”装置)在散卷冷却过程中的作用:
线材散卷布放在运输机上之后,两侧堆积厚密,中间疏薄。
风冷时,为了加强两侧的风量,使线材冷却更加均匀,研制了一种风量分配装置,即摩根—西马克的“佳灵”装置,把它装在各风机的出风口处。
这种装置可根据线圈两侧和中间堆积的厚薄疏密不同,调节两侧和中间的风量分布,以得到均匀的冷却效果。