关于棒材强力穿水冷却项目的技术经济分析
浅析棒材穿水冷却工艺对组织性能的影响
杀
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1加热炉
图 1改造后 工艺布置 2 1轧机 3 2 ~7轧机
剪 5 8、 9轧 机
4 圆盘
6 0、l 1 l轧机 7穿水冷水箱 8倍尺飞剪 3系统原理 、实施方案及效果 2 O世纪 8 年代初期棒 材轧后 穿水冷却技 O 术 已开 始在我 国应用 ,其机理是 利用钢筋 的 轧后余 热进行 淬火回火 式热处理 ,即对奥 氏 体状态 下热轧钢 筋进行 轧后快速冷 却 ,使钢 筋表面 淬火形 成马 氏体 ,随后靠 其芯部释放
商 品与质 量
21年 5 01 月刊
7 1
出的余 热进行 自回火 ,使 马 氏体转 变为 晶粒 细小均 匀的索 氏体,提 高强度与塑 性。应用 此技术 ,可使 I级钢筋基本 达t I 级钢筋的 I UI I 强度要 求,但焊 接性能不够 稳定 。因此在开 发“ 双线轧 后高效 冷却系 统” 时确定 了以解决 冷床能力为前提 ,并重细化和均匀微观组织 , 改善钢材 性能 的设计思想 ,保证系 统的实用
该系统 主要 由在 线冷却和供水 设备两 大 部 分 构 成 。在 线冷 却 设 备 总 长 8 m,入 口侧 距 成品轧机 4 包括两组长 3 0 mm 的穿水冷 m。 20 却器 ,设计 成两个 带盖 箱体 ,可在 线整体快 速更换 。每 组冷却器 内设置多个双 线环形水 冷喷嘴 、导管、水封 、调整器和 固定架 :供 水设备主要 由水箱 、变 压水泵 、过 滤器 、调 节器 以及新 水补给 、供 水管、 回水 管 、溢流 排渣 沉井等组成。 系统主要技术参 数: 冷却水压力 :1O a .MP ,压缩 空气压力 :
台 面 由 斜 辊 与 部 分 齿 条 构 成 , 尺 寸 为 1mx 0 2 6 m。 由于 冷 床 冷 却 能力 的 不 足 ,使 clmm 以上规格的钢材 出现数量较大 的性能 p2 改判和 降级 处理 ,造成很 大的经济损 失。 同 时,也制约 了轧机 能力 的发挥 及I 级 以上热 I I 轧带肋钢 筋的开发。 针 对这一 问题 ,研制开 发了“ 双线轧后 高 效冷 却系统” 。以“ 轻穿水、低过冷 、细 晶化” 为技术思想 , 以降低 钢材上冷 床温度 ,改善 和 提高钢材 的微观 组织和 力学性能 为 目的 , 解 决了 限制 生产发展 的瓶颈 问题 ,实 现了在 线水冷技 术上的突破。 2 工艺简介 小型半连 轧合金 棒线材 生产线 ,几经改 造后 ,现 已具 备年产 7 O万 t 的生产能力 ,可 生产 l ~3mm的中低合金钢、 4 2 碳素结构钢、 建筑 用钢等 圆钢和热 轧带肋钢 筋 。主 体工艺 线 由三辊开坯 轧机 、粗连轧机 组、横 轧机组 组成 ,原料 为断面 1 0 2 mmx 2 mm 的连铸方 10 坯 。 改 造 后 的 工 艺 布 置 和 主 要 工 艺 设 备 参 数 如图 1 、表 l 所示 。
昆钢棒材厂穿水冷却设施除雾
昆钢棒材厂穿水冷却设施除雾瞿仁静江渝(云南省冶金研究设计院,云南昆明650031)摘要:分析穿水冷却设施产生雾气的原因,充分利用车间现有设施,采用雾气捕集罩和丝网除雾器进行除雾,投资少、除雾效果好、运行费用低,保证车间安全生产。
关键词:穿水冷却设施、捕集罩、金属丝网除雾器1前言昆钢棒材厂棒材车间自2003年设计、投产,设计年生产量为80万吨。
主要产品为φ12mm~φ40mm的热轧螺纹钢筋及φ14mm~φ40mm热轧直条圆钢,定尺长度为6m~12m,产品钢种为普通碳素结构钢、优质碳素结构钢及低合金钢等。
车间工艺流程为:热连铸坯→横移、提升→(冷坯)→入加热炉→加热→出炉→粗轧→切头→中轧→切头→精轧→穿水冷却→倍尺分段→冷床上料→冷床冷却→冷床下料→定尺剪切→横移、检查→收集、打捆→称重→入库。
穿水冷却设施为成套引进意大利进口设备,冷却水压:1.4~1.6MPa,冷却水量:100~800m3/h。
自2003年投产以来,其出水管处及整个操作车间一直雾气蒸腾,气雾弥散于穿水冷却设施及精轧设备上空。
投产初期,设备使用量为20%,雾气弥散现象还不突出;2005年以来,设备使用量为60%,雾气蒸腾已使整个车间能见度极低,在冬季的清晨,能见度不足5m,极大地影响轧钢系统的安全生产。
2车间雾气状况棒材车间的雾气主要在5.000m操作平台上,产雾点主要有两个,一是精轧机组的水冷段,二是穿水冷却设施段。
穿水冷却设备一共有五台,使用三台,布置在5.000m平台上,设备下设有钢架,钢架上铺设有钢筋台面,便于冷却水落入集水槽。
平台下设有一个大的循环水池,在生产使用时,产生大量的雾气。
穿水冷却设备产雾点主要在出水管和出水箱。
冷却水一进入集水槽,便有大量的蒸汽腾起。
在春冬季节清晨及晚间,雾气弥漫于车间中段。
棒材厂曾经密封了平台上钢筋台面,并将排水管延长至钢筋平面以下,但不能止住雾汽,大量的雾汽从平台下逸出,主轧跨与轧辊间汽雾弥漫,安全生产仍受到响。
棒材轧制控制冷却技术总结
棒材轧制控制冷却技术1,棒材控制冷却的机理作为强化钢材性能方法的轧后控制冷却越来越受到人们的重视。
此时,利用相变强化很容易提高钢材的强度。
钢材控制冷却的强韧化性能取决于轧制条件和冷却条件(开始温度、冷却速度和终冷温度等)所引起的相变、析出强化、固溶强化及回复和再结晶等因素的变化,尤其是水冷条件对相变的影响较大。
CCT(Continuous Cooling Transformation)曲线又称为过冷奥氏体连续冷却转变曲线,是表示钢从高温冷却时的相变曲线。
连续冷却转变曲线目前广泛应用于钢的热处理,同时也用来研究热加工后的相变、焊接时的相变和凝固后的相变等。
当连续冷却速度较小时,转变的过冷度很小,转变开始和终了时间较长。
若冷却速度增大,则转变温度降低,转变开始和终了的时间缩短。
且过冷度越大,转变所经历的温度也越大。
如图1为低碳钢20MnSiV的CCT曲线,表1是该钢种的化学成分。
在不同的冷却速度下,奥氏体的转变量是不同的。
在通常冷却速度下,冷却曲线与转变中止线相交时,转变并未最后完成,但奥氏体停止了分解,剩余部分被过冷到更低温度下发生马氏体转变。
当冷却速度很大时,奥氏体将全部被过冷到Ms点以下,转变为马氏体。
低、中碳钢在高温下奥氏体化,具有粗大的奥氏体晶粒,随后以较快速度冷却,容易形成魏氏体组织。
通常在这种片状铁素体析出之前,在原奥氏体晶界形成少量多边形的铁素体。
随着冷却速度的增加,形成的铁素体量减少,但片状铁素体所占的比例增加。
若在珠光体区域内过冷奥氏体没有完全分解,未分解的部分在贝氏体和马氏体区域内继续转变。
铁素体的晶粒度是决定钢材强度和韧性的重要因素,为获得更加细小的铁素体晶粒,必须在轧后采用加速冷却。
其原理是使加工后未再结晶的奥氏体进行连续转变,温度越低,与奥氏体晶界相比,晶粒内变形带从双晶界面产生大量的晶核,使铁素体晶粒变细。
同时位错、晶粒、亚晶界核第二相的杂质也可作为形核点,通过添加Mn和Ni等降低相变温度对铁素体的晶粒细化也很有效,但未再结晶的控制冷却对其更为有效。
穿水冷却装置
穿水冷却装置穿水冷却装置已成为现代棒材生产线必备之一。
我公司采用自动化系统进行了系统的研究,打造出了这套具有国际领先水平的棒材强力穿水冷却装置成套设备。
项目的两个特点是:一是以浊环水中的重悬浮颗粒是可以利用的载能体的概念为基础,直接采用了无净化的含有大量氧化铁颗粒的轧钢循环水,其中的重悬浮颗粒在打破轧件表面蒸汽套方面显示出明显的效果;二是低水压、小流量,并采用了防堵塞喷嘴和强迫冷却介质湍流流动的冷却管结构,使得冷却效果显著提高,因而使得供水水压和水量分别减少了40%和30%。
该成套设备不仅操作灵活,自动化程度高,控制可靠,而且在同类设备中处国际领先地位。
其性能远超过了达涅利和泊迷尼公司的穿水设备。
该设备适用于所有热轧钢筋的企业。
它在降低坯料要求,提升钢筋品质,降低合金含量,尤其是利用20MnSi生产400MPa和460MPa等方面有着不可替代的作用。
(一)穿水冷却装置设备构成:我公司“棒材强力穿水冷却技术和成套设备”,本着满足不同用户的现场生产条件和工艺参数的要求设计弱穿水和强穿水两种工艺模式的穿水设备,使用户达到100%的满意。
1.线上机械设备中精轧机组间的预水冷装置轧后穿水冷却装置延伸段穿水设备2.温度自动控制系统3.供水系统的组成(二)穿水冷却装置的十大特点:我公司设备应用“棒材强力穿水冷却技术和成套设备”、托钢轮、“对夹式夹送辊”等多项,技术成熟,实际应用状况良好。
我们的穿水冷却装置是迄今为止,国内外配置最先进,结果最合理,性能最优越的专利设备。
预水冷和轧后穿水冷却设备具有以下功能和特点:①满足用户提出的方便调整的要求,根据单线,或者二、三线切分的工艺要求,轧后穿水冷却设备设置了三条穿水冷却线,横移动小车上设置了旁通辊道结构,整条穿水设备分为两段。
采用一段时候,前段末尾可安装截水器。
②配备有满足各品种要求的全套穿水喷嘴和冷却管单元。
③具有灵活拆装,便于换规格和事故处理。
全部水喷嘴座结构互换,且采用具有自锁功能的斜楔连接形式,能实现快速拆卸和更换。
棒材轧制论文:20MnSiV;棒材轧制;穿水冷却;上冷床温度论文:浅析棒材穿水冷却工艺对组织性能的影响
棒材轧制论文:20MnSiV;棒材轧制;穿水冷却;上冷床温度论文:浅析棒材穿水冷却工艺对组织性能的影响摘要:针对轧机产量提高后冷床冷却能力不足的问题,研制开发了棒材轧后穿水冷却技术。
通过对小规格20mnsiv 热轧带肋钢筋进行轧后穿水冷却,钢材上冷床温度降低了90~110℃,提高了产品质量,改善了各项力学性能,抗拉强度平均提高了35~40mpa,钢材性能合格率由97.5%提高到了99.6%,解决了冷床冷却能力不足、制约生产的瓶颈问题。
关键词:20mnsiv;棒材轧制;穿水冷却;上冷床温度1 前言现阶段很多钢铁企业都成功实现了橫列式轧机双线切分轧制,使产量大幅度提高,具备了年产70万t的生产能力。
而现有冷床的能力和型式仍为原设计年产15万t的水平,台面由斜辊与部分齿条构成,尺寸为12m×60m。
由于冷床冷却能力的不足,使φ12mm以上规格的钢材出现数量较大的性能改判和降级处理,造成很大的经济损失。
同时,也制约了轧机能力的发挥及ⅲ级以上热轧带肋钢筋的开发。
针对这一问题,研制开发了“双线轧后高效冷却系统”。
以“轻穿水、低过冷、细晶化”为技术思想,以降低钢材上冷床温度,改善和提高钢材的微观组织和力学性能为目的,解决了限制生产发展的瓶颈问题,实现了在线水冷技术上的突破。
2 工艺简介小型半连轧合金棒线材生产线,几经改造后,现已具备年产70万t的生产能力,可生产φ14~32mm的中低合金钢、碳素结构钢、建筑用钢等圆钢和热轧带肋钢筋。
主体工艺线由三辊开坯轧机、粗连轧机组、橫轧机组组成,原料为断面120mm×120mm的连铸方坯。
改造后的工艺布置和主要工艺设备参数如图1、表1所示。
20世纪80年代初期棒材轧后穿水冷却技术已开始在我国应用,其机理是利用钢筋的轧后余热进行淬火回火式热处理,即对奥氏体状态下热轧钢筋进行轧后快速冷却,使钢筋表面淬火形成马氏体,随后靠其芯部释放出的余热进行自回火,使马氏体转变为晶粒细小均匀的索氏体,提高强度与塑性。
关于棒材强力穿水冷却项目的技术经济分析
关于棒材强力穿水冷却项目的技术经济分析摘要:穿水冷却是成品从精轧机轧出后立即穿过水冷装置进行强行冷却的型钢控制冷却。
文章经过比较和计算,将国内普通冷却设备改进后,给钢铁行业带来巨大的经济效益。
关键词:棒材;穿水冷却;技术;经济1 项目背景与应用简介目前弱穿水冷却是轧件从,精轧机轧出后立即穿过水冷装置进行强行冷却的棒材控制冷却。
经过控制轧制的钢材轧后的控制冷却一般分为一次冷却、二次冷却及最后空冷三个阶段。
连续式小型棒材轧机上应用最广泛的是棒材轧后余热淬火及自回火工艺,又称为QTB及QTR工艺。
该工艺是利用终轧后轧件自身的热量,使之通过专门设定的穿水冷却水箱,准确控制轧件的冷却速度,从而获得所需要的组织和性能的一种方法。
强力穿水冷却只需在最后一架精轧机和3#飞剪之间安装一组水箱,长度为13-18m,部分钢厂已经对20MnSi连铸坯轧后进行强力穿水控制冷却(见图1)改造工程,引进国外技术生产出460MPa的英国标准钢筋。
目前国内相关厂家合作实现了国外穿水冷却设备的国产化转化。
以下就强力穿水相关技术及经济效益粗浅分析。
图1穿水冷却用的水冷装置有单层套管冷却器、双层套管冷却器、喷射式冷却器、旋流式湍流管冷却器、箱式冷却器、层流冷却器及定向环形喷射式冷却器等多种形式。
其中,旋流式湍流管冷却器的冷却能力强、应用最广,强力穿水冷却设备使用的是大流量、大压力快速冷却,具有均匀性好,色差均匀,生产稳定性好等优特点。
2 技术优势使用强力穿水冷却设备与原国内普通冷却设备的优势如下:降低合金成份(具体成本分析见附表);原先的成品表面斑点现象较严重,现在基本消除斑点现象;原先成品温差落差较大,现在成品温差落差已经控制在合理范围内;原先成品在冷床上易弯曲,现在成品在冷床上弯曲现象已经消除;原来国内穿水会产生很大蒸汽,现在基本没有蒸汽;原来冷却能力不足,需降速生产,现在基本保持原先正常生产速度,保证产量。
3 新型设备改造产生的效益其中:仅仅按照HRB400E中的V含量计算:(0.00028/0.95/0.77)×108000元/吨=41元/吨。
钢铁冶炼水冷道技术研究
钢铁冶炼水冷道技术研究钢铁冶炼是目前世界上最重要的工业生产之一,其生产水平对于一个国家的经济实力和竞争力具有至关重要的影响。
然而,钢铁冶炼过程中产生的高温高压的烟气和废水对环境造成了巨大的压力,因此研究和应用新型的钢铁冶炼技术已成为时代的要求。
在钢铁冶炼水冷道技术研究方面,水冷道是指在钢水或废钢中添加一定量的铜元素,通过水冷道管道将钢水或废钢进行冷却,达到热能回收、再利用的目的。
水冷道技术具有很多优点,如节约能源、降低大气污染、提高冶炼效率等。
因此,其在钢铁冶炼过程中得到了广泛的应用和推广。
在钢铁冶炼水冷道技术研究方面,首先需要研究水冷道管道的材质和结构,以确保其品质和稳定性。
在水冷道的材质选择方面,需要考虑材质的热导率、机械性能以及其在高温条件下的稳定性等因素。
在管道结构设计方面,需要根据钢水或废钢的流量和温度等参数,合理设计水冷道管道的尺寸、数目和位置等,以达到最佳的冷却效果。
其次,在水冷道的使用和维护方面,也需要进行深入的研究。
使用水冷道技术可以有效地回收和再利用废钢中的热量,从而节约能源、降低生产成本。
然而,在使用和维护过程中,也需要注意一些问题,如管道和接头的损坏、管道内部的结焦等,这些问题都会影响水冷道的使用效果和寿命。
此外,钢铁冶炼水冷道技术的研究和应用还需要面临一些挑战。
例如,废钢中含有大量的杂质和不同品种的钢,这就需要钢铁企业对水冷道技术进行进一步优化和改进,以适应不同种类的钢铁冶炼需求。
此外,水冷道技术的应用对工人的技术要求也较高,如果技术不够熟练或者操作不当,都可能会导致管道的损坏和热能回收效果不佳等问题。
需要指出的是,随着钢铁行业与科技的不断融合,钢铁冶炼水冷道技术也在不断地创新和发展。
例如,一些新型的水冷道材料和管道结构已经应用于钢铁冶炼生产之中,取得了较好的效果。
可以预见,随着技术水平和工艺的不断创新,钢铁冶炼水冷道技术的应用前景将会更加广阔,能够更好地服务于人类社会的发展和进步。
穿水工艺在棒材厂产线的应用
穿水工艺在棒材厂产线的应用摘要:相同变形量、变形温度以及微量合金元素条件下.研究轧后穿水冷却对热轧钢材组织性能的影响,并与轧后空冷状态下的组织性能进行比较。
结果表明:轧后空冷状态下的钢材边部组织为铁索体+珠光体,心部组织也为铁索体加珠光体,心部晶粒度等级约为7.0级:轧后穿水冷却下的钢材边部组织为回火索氏体,心部组织为铁素体+珠光体,晶粒度等级约为8.5级,其淬透层深度为1.60mm;轧后穿水冷却的热轧钢材的伸长率与空冷相等,但其屈服强度提高了6.7%,抗拉强度提高了6.4%。
关键词:穿水冷却;热轧钢材;微观组织;性能一、立项背景根据厂打造“品质棒材”的战略目标,以及工艺先进的要求,对标学习后,结合车间工艺生产特点,积极开发轧后轻穿水工艺技术,为实现棒材的品质突破打开一扇技术之门。
二、推行方案对标先进产线,穿水工艺的应用势在必行。
材料经不同的热处理工艺处理后,其内部组织组成相的比例、形态以及分布状况均会发生改变。
热轧后的钢材在各阶段采用不同的冷却制度对其组织和性能,截面形状正确与否都有直接影响,钢材的各部位冷却不均匀将引起不同的组织变化,相变时间与轧后冷却方式不同,所得组织及粗细程度也不同。
轧后对热轧钢材进行穿水冷却可使钢材上冷床温度降低200~400℃.在解决冷床能力不足的问题时,同时可使产品质量提高。
穿水工艺推行的关键在于根据一轧车间实际情况进行穿水器设计、成品出口导卫的设计、穿水器安装基础找正以及后期的参数调整。
三、推行情况1、穿水器设计优化车间前期多次前往永锋参过考察,经过多次对标学习并且与专家进行商讨研究后,绘画图纸,与设备制作厂家联系制作穿水器,经过几个月的制作周期,设备于六月末到到达车间,准备进行试验。
2、成品出口导卫设计根据水器固定位置设计成品出口导卫。
因轧机与设备距离变远为使钢筋头部顺利进入穿水器,成品出口导卫加长至600mm以便满足生产需求;考虑成品存在弯头现象,生产时有可能在穿水器内堆钢,所以对成品引导嘴内腔进行加大,减小弯头出现概率。
鑫棒材厂螺纹钢筋轧后穿水冷却方案
鑫棒材厂螺纹钢筋轧后穿水冷却方案1 穿水冷却工艺实施目的为了节约炼钢成本,提高螺纹钢产品的强度、塑性、改善韧性,使棒材得到良好的综合力学性能,鑫棒材厂已委托太原宝诚达冶金工程技术有限公司制作穿水冷却设备,7月上旬设备到货,现制定穿水冷却工艺试轧方案如下:2原料成分设计(要求转炉炼钢成分基本均匀、纯净度、偏析度符合国标)3先试轧螺纹钢规格Φ25,采用HRB335原料生产HRB400的产品原成车间依据原料牌号HRB335化学成分设计要求,负责组批2批进行试轧。
4工艺技术参数确定4.1 各点温度控制要求4.2冷却水及反吹气参数的控制要求4.2.1 冷却水温度要求:≤40℃。
4.2.2 冷却水总流量要求:900m3/h。
4.2.3 冷却水压力要求:(到穿水压力、压力稳定)不小于1.0MPa。
4.2.4 供气要求:4个供气点到穿水旁,每处供气压力大于0.5MPa。
4.2.5 压缩空气的总最大耗量:≤7m3/h,压力范围0.4~0.6MPa。
5 钢材规格、终轧速度及钢材通过穿水箱的时间6工艺准备6.1以Φ25规格作为第一次穿水试轧规格。
6.2准备车间准备两副HRB400成品轧辊。
6.3原成车间准备HRB400成品标牌。
6.4轧制车间料型控制按以往Φ25非穿水时的工艺规范调整。
6.5维修车间依据穿水冷却工艺布置图,将水、气管路引致所需节点的位置。
6.6流体车间依据工艺技术参数的要求,确保泵组、供气的正常使用。
6.7电仪车间根据工艺技术要求,确保轧线各点温度监测。
6.8技术科平衡粗、中、精轧制的堆拉关系,确保粗、中轧微张力状态,精轧无张力状态。
7 HRB400成品力学性能检验7.1 鑫棒材厂待成品外形尺寸调整合格、穿水回火温度达到要求后,通知成品质检科取样、送检。
7.2 成品质检科派专人进行取样(10支)、送检,并反馈质检报告信息。
7.3 鑫棒材技术科质量管理员对取样、送检全过程进行全程跟踪。
7.4 取样10支,其中5支应马上检验,另外5支过三个月时效后进行检验。
棒材穿水冷却过程中流速场的理论解析
第29卷 第4期河北理工大学学报(自然科学版)Vol129 No14 2007年11月Journa l of Hebe i Polytechn ic Un iver sity(N atur a l Science Editi on)Nov.2007文章编号:167420262(2007)0420047206棒材穿水冷却过程中流速场的理论解析任吉堂,成慧梅(河北理工大学院冶金与能源学院,河北唐山063009)关键词:穿水冷却;速度场;数学模型摘 要:对棒材穿水冷却装置中冷却管的结构进行了分析,并对其中流体的流态进行了讨论,从理论上计算和解决了冷却介质在冷却管中运动时的速度场问题,给出了不同区域内速度的分布形式,从而为棒材穿水阻力的计算提供了一个基础和前提条件。
中图分类号:TG302 文献标识码:A0 引言热轧棒线材在线穿水冷却是控制、改善和提高棒线材组织性能的有效手段,也是现代化热轧棒线材生产线必需的工艺设备。
目前,在穿水冷却工艺的研究中,既要解决棒材在穿水过程中所受的阻力问题,又要解决穿水冷却设备中的传热问题,而确定冷却器中冷却介质的流速场是计算这些问题的基础条件和前提条件之一,因此研究和解析冷却介质在穿水设备中的流速场问题已成为必然。
只有很好地解决了这个问题,才能准确地预报在穿水设备中棒材所受的阻力,解决棒材的堆钢问题,为棒材的生产提高市场竞争力,同时也带来巨大的社会效益和经济效益。
1 棒材穿水冷却装置的结构流体在冷却管内的流动状态决定了轧件与冷却介质的热交换强度。
本论文研究的冷却装置中的冷却管结构如图1所示,图1给出的冷却管内设置了多个紊流套,每个紊流套之间用内径较大的等内径管作为定位套,构成稳态流动条件。
冷却水通过喷嘴进入一连串的素流套时,除沿棒材轴向高速流动外,由于截面的变化,造成压力的变化,在棒材垂直表面上也有较剧烈的搅动。
水流的两种运动的结合,保证得到了较大的冷却能力,同时也保证了整个截面冷却的均匀性[1]。