不锈钢线材DST 工艺的开发及生产实践

顾建林，彭 飞，陈 华，陈根保，俞国红，李少正

（永兴特种不锈钢股份有限公司，浙江 湖州 313005）

永兴特种不锈钢股份有限公司在引进瑞典DST在线固熔炉的基础上，通过适当的改造及工艺优化，使不锈钢线材入炉温度由750℃～800℃提高至850℃左右，并开发出一种不锈钢线材在线固溶工艺，通过调整温度及辊速因子设定不同钢种的固溶工艺。经改造及优化后的不锈钢线材力不仅表面质量良好，而且组织、稳定性及均匀性优于以往的产品，客户使用后反馈良好[1]。

1 DST在线固溶设备及控制界面介绍

1.1 DST布局及设备技术参数

DST位于吐丝机的下游，如图1所示，其由一个在线固熔炉和一段水冷喷淋系统组成。

图1 DST在线固熔炉布局图

设备具有以下主要特点：

（1）采用无焰纯氧烧嘴，低氮氧化物排放。

（2）总共安装了37个烧嘴，辊子上方（1区～5区）有20个主要烧嘴，辊子下面（6区～10区）有17个较小的烧嘴，表1为DST各区域烧嘴数量及功率。

表1 DST各区域烧嘴分布情况

（3）主要的上烧嘴温度应设置高于850℃，否则停止工作。（4）该炉有10个单独温控区，由于较高的氧气燃烧速度，实现了一种均匀性的有效加热。

（5）炉子启动顺序是先使用下方的17个烧嘴。

（6）烧嘴由气动控制阀控制，分为10个温度控制区和6个流量控制区域，温度区6～10共用一个流量控制的环线。

（7）为了达到高量程的输出功率和均匀的热分布，烧嘴使用PID控制和脉冲控制模式同时运行。

1.2 DST工艺控制界面

图2为DST工艺参数设置界面，生产过程中根据工艺要求，在图中箭头所示区域分别设置均热温度、线材规格、速度修正因子等工艺参数[2,3]。

当输入线材规格时，系统会根据内部计算程序自动给出该规格下的辊速，可以根据实际工艺的需要来修正辊速（0.70～1.40）。譬如，对于规格φ5.5mm，系统给出的辊速为10cm/s，想放慢延长固溶时间，修正因子设为0.9，此时，炉内实际辊速则为9cm/s。

图2 DST工艺参数设置界面

2 线材DST工艺开发及生产实践案例分析

2.1 不锈钢线材在线固溶工艺开发

通过对生产过程的分析，发现线材进DST的入炉温度较低，入炉温度普遍在750℃～780℃之间。盘条入炉温度低，会影响DST在线固溶效果，假如DST炉内辊速不变，固溶时间不变，那么盘条实际加热均温的效果会比较差。

针对这一情况，在优化轧线工艺提高盘条吐丝温度的基础上，在吐丝机与DST辊道之间设计了一个保温罩，按照改造后的设备及工艺方案，对于304系列钢种，盘条吐丝温度基本在1050℃～1100℃，入炉温度几乎均在850℃以上。

此外，在制定工艺时，针对不同的入炉温度，通过调整辊速修正因子来调节不同的炉内辊速，并考虑各类钢种的高温导热性，对不同类钢种设定不同的辊速修正因子，如304系列钢种当入炉温度≤850℃时，辊速修正因子设为0.98；当入炉温度＞850℃时，辊速修正因子设为1.0。

2.2 设备及工艺优化后的效果

2.2.1 晶粒度

图3为经DST的φ6.5mm的304HC1，晶粒度评级在4.5级～6级，并且均匀性好。

图3 DST工艺优化后的304HC1晶粒度分布情况

图4 DST和离线固溶下，304HC1抗拉强度实测值分布离散图

按照这一设计，对316系列钢种在固溶温度1110℃的情况下，评级在4级～6级之间。而以往的离线固溶盘条，无论是304还是316系列钢种，除了横截面表层局部区域始终存在粗于3级的粗晶现象外，晶粒度水平基本在3.5级～5.5级，晶粒度均匀性劣于DST。

2.2.2 力学性能

图4可以看出，经DST在线固溶后的盘条，抗拉强度分布均匀性优于离线固溶。

3 结论

（1）介绍了我司引进的DST在线固溶炉设备性能及其实现不锈钢在线固溶温度均匀性控制的原理。

（2）通过提高盘元吐丝温度并且在DST入炉辊道加装保温罩，提高了盘元在线固溶前的入炉温度，由750℃～780℃提高至850℃，实现不锈钢线材DST在线固溶。

（3）开发出一种不锈钢线材在线固溶工艺，针对不同的钢种及入炉温度，设置不同的固溶温度，并且通过调整辊速修正因子来调节不同的炉内辊速。

（4）生产实践表明，我司开发以304系列钢种为例的DST在线固溶工艺是成功的。不锈钢线材晶粒度及力学性能的稳定性及均匀性优于以往，客户使用改进后的产品，反馈良好。