摘要：中厚板轧制过程中的待温是实现多阶段控制轧制的重要环节.中间坯空冷待温在提高产品性能的同时，会导致生产效率降低.本文阐述了韶钢轧材厂基于工艺技术优化方面的改造，在轧材厂宽板工序轧机前新增一套中间坯料冷却装置，分析了改造的必要性，总结了改造后对板材生产的影响和效果。
关键词：板材；中间坯料；冷却装置；降耗
1引言
现阶段，随着钢铁行业的发展规模不断扩大，生产成本不断增加，造成企业对节能降耗、提高生产效率越来越重视，这就使得企业对相关工序的改造力度日益扩大。基于此，本文结合韶钢板材厂的实际情况，阐述了轧材厂板材中间坯料冷却装置改造的必要性，通过在轧机前增加一套冷却装置，提高中间坯冷却效率，减少待温时间和传搁时间的工艺方法和设备，进而提高中厚板控制轧制生产效率。
2轧材厂板材中间坯料冷却装置改造的必要性
现阶段，轧材厂宽板工序机后有超快冷装置，轧制过程中在机后控温时可用超快冷加快降温，冷却速度较快。机前无中间坯料冷却装置，机前控轧均采用空冷的方式，空冷耗时较长。
控制轧制及控制冷却（TMCP 工艺）是提高钢材强韧综合性能的重要手段。为实现控制轧制过程，必须对轧制过程中的道次变形量和变形温度进行严格控制，在变形奥氏体部分再结晶温度范围内须停止轧制，以避免出现混晶组织，等到温度进入奥氏体未再结晶区后再进行后续轧制。在已有控制轧制工艺中，中间坯采用空冷待温，方式多种多样，以及采用多坯交叉轧制可以缩短平均待温时间，交叉轧制中间坯块数多达4块。这种工艺方法的问题显而易见：中间坯在待温时间过长，降低控制轧制生产效率，增加了待温操作复杂性。
由于晶界界面能和晶粒内部残余应变能的作用，中厚板热轧后的晶粒在待温或冷却过程中会进一步长大，即发生奥氏体晶粒长大。中间坯在部分再结晶区待温时，变形奥氏体晶粒的长大对再结晶区控轧细化效果的保持具有直接影响，奥氏体晶粒如果出现长大将会影响整个控制轧制的工艺效果，损害钢板的韧性。因此，在中厚板采用控制轧制工艺时，除了待温避开部分再结晶区，还需要控制待温过程中中间坯晶粒的长大。常规的控制轧制工艺中，通常采用微合金元素Nb、Ti 或Zr 来细化奥氏体晶粒，或抑制奥氏体晶粒长大。
提高中间坯冷却效率，减少待温时间和传搁时间的工艺方法和设备，将是提高中厚板控制轧制生产效率、改善钢板力学性能的重要手段。因此，中间坯冷却技术的研发工作迫在眉睫。
3轧材厂板材中间坯料冷却装置改造的设计方案
3.1工艺布置
在宽板工序轧机入口前设置一套中间坯冷却装置，采用喷射冷却方式，中间坯可实现空过、正向、逆向和往返式等工艺冷却模式，以满足轧制过程道次间快速冷却功能，实现与轧制道次压下规程耦合控制，实现厚规格钢板高渗透性轧制，改善钢板心部质量。
3.2主要设备参数
冷却系统机械设备主要由以下部分组成：主供水管、分流集水管、冷却装置、层流冷却装置、侧喷、中喷装置、压缩空气吹扫装置、配管、其它装置
冷却形式：射流冷却
冷区却长度：8000mm
冷却宽度：3240mm
瞬时流量：上集管每组流量为60～120m³/h，下集管每组流量为～240 m³/h。
供水压力：0.5MPa
供水量：2500m3/h
辊间距：1000mm
3.3 环境保护
本工程所产生的污染源为废水，中间坯料冷却装置用水中含有油和氧化铁皮颗粒，废水中氧化铁皮含量约为1000-3000mg/L、油50-150 mg/l，经旋流井和除油设施处理后，用泵送回车间循环使用。
主体工程采用先进可靠的工艺和技术，充分提高资源能源的利用率，对必须外排的污染物，采用先进、高效的污染治理设施，排放浓度低于国家和地方标准的要求，将工程对环境的影响减小到最低程度。
4.轧材厂板材中间坯料冷却装置改造的能耗及节能分析
4.1主要能源消耗
本项目主要的原辅材料、能源与资源有：电、压缩空气、新水，本工程建成后，各种介质消耗量如表1所示。
表1 主要的原辅材料、能源与资源消耗一览表
由上表可见，该项目建成后能源仅使用电力，年总耗能量为2.58tce/a。
4.2节能措施
在工程设计中采用符合钢铁产业发展政策的先进节能工艺、技术、设备、材料和自动控制系统，优先选用国家和地方政府推荐的节能型设备和产品。
工程改造尽可能利用已有能源设施，新建的能源设施纳入已有系统进行统一控制和调度，以实现能源的合理利用。水的循环利用率达到97%。
目前宽板工序控轧板空冷待温消耗的时间约为60～90s。中间坯控轧板空冷消耗的时间约为120-180s间。使用中间坯冷却装置，可大幅缩短控温时间，提高生产效率，降低生产成本。中间冷却还能减少钢板表面二次氧化铁皮的生成，改善钢板的表面质量.新型控制轧制工艺生产的钢板表面氧化铁皮均匀、连续，不容易剥落.[1]。
结束语：
综上所述，项目建成后采用中间坯冷却工艺可节约时间或提高产能5%～17.66%。通过经济核算，年利润达27.85万元，投资利润率为13.22%，全部投资内部收益率为15.10%，全部投资回收期为5.45年（不含建设期），自有资金内部收益率为17.68%，自有资金投资回收期为5.72年（不含建设期），贷款偿还期：3.24年（不含建设期年）。实施后项目投资利润率、内部收益率高，投资回收期、贷款偿还期短，项目在经济上可行，并且项目完成后可提高生产效率，降低生产成本。
参考文献：
[1] 余伟，何天仁，张立杰，詹光曹，刘涛.中厚板控制轧制用中间坯冷却工艺及装置的开发与应用[C].中国金属学会，2013：1-6.
论文作者:马婷
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/27
标签：装置论文; 坯料论文; 晶粒论文; 奥氏体论文; 工艺论文; 板材论文; 时间论文; 《基层建设》2019年第16期论文;