【2017年整理】加热炉在轧钢过程中工艺的讨论

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1、稀有金属材料与工程MATERIALS AND ENGINEERING加热炉在轧钢过程中工艺的讨论范晗、张鹏、祝廉超、糜勇(西部钛业板带厂) 摘要：四辊可逆式轧机电动压下装置由两台交流变频电动机通过经过圆柱齿轮联轴节，经两台球面蜗轮蜗杆联合减速机驱动压下螺丝上、下移动, 两台电机中间设有电磁离合器实现单动和联动的控制。压下电机采用交- 直-交变频调速系统， 两个逆变装置间应用主从控制以保证速度和负载平衡。逆变器由 CBP2 通讯板经 Profibus-DP 与 TDC 通讯；通过逻辑和位置闭环运算及状态字、控制字的读写控制压下电机的启停和转速，从而精确定位辊缝开口度。关键字：加热工艺 加热缺陷

2、氧化烧损1.引言西 部 钛 业 公 司 板 带 厂 现 有 一 台 天 然 气 的 空 气 单 预 热推 钢 式 加 热 炉 ， 炉 底 和 炉 顶 采 用 平 直 结 构 ， 根 据 加 热 炉产 量 ， 有 效 炉 长 为 18000mm， 炉 内 宽 6000mm， 满 足 36吨 /时 的 生 产 能 力 。 加 热 炉 的 生 产 符 合 高 产 、 优 质 、 低 耗 、节 能 、 无 公 害 的 工 艺 要 求 。 加 热 炉 燃 烧 系 统 以 及 热 工 仪表 自 动 化 控 制 系 统 技 术 措 施 成 熟 可 靠 、 指 标 先 进 、 技 术实 用 。 本 炉 选 用

3、 常 规 烧 嘴 空 气 预 热 式 燃 烧 方 式 ， 实 行 三段 加 热 制 度 ， 加 热 能 力 大 ， 能 源 利 用 率 高 ， 加 热 炉 设 2个 供 热 段 既 均 热 段 、 加 热 段 和 一 个 不 供 热 的 预 热 段 ， 供热 段 通 过 设 定 各 段 的 温 度 值 ， 控 制 各 段 燃 料 输 入 量 ， 保证 炉 温 均 匀 性 和 出 钢 温 度 目 标 值 。 加 热 炉 配 置 的 烧 嘴 调节 比 大 ， 可 灵 活 调 节 供 热 量 。 均 热 段 上 加 热 采 用 炉 顶 平焰 烧 嘴 供 热 ， 下 加 热 全 部 用 带 中 心 风

4、 的 调 焰 烧 嘴 侧 向 供热 。 加 热 段 上 加 热 和 下 加 热 均 采 用 带 中 心 风 的 调 焰 烧 嘴侧 向 供 热 。 供 热 段 全 部 采 用 调 节 空 、 燃 气 供 应 量 控 制 燃烧 。 每 个 烧 嘴 可 以 单 独 调 节 ， 上 、 下 加 热 烧 嘴 的 功 率 可以 合 理 搭 配 ， 使 加 热 炉 各 段 上 下 加 热 温 度 的 调 节 非 常 方便 。 本 炉 合 理 配 置 加 热 炉 两 侧 操 作 及 检 修 炉 门 ， 减 少 炉气 外 溢 和 冷 风 吸 入 的 热 损 失 并 配 备 完 善 的 热 工 控 制 系 统 ，

5、严 格 控 制 炉 膛 温 度 、 燃 气 /空 气 比 例 和 稳 定 的 炉 膛 压 力 ，使 热 损 失 减 少 到 最 小 ， 保 证 加 热 炉 的 安 全 正 常 生 产 。 为了 确 保 安 全 生 产 ， 在 加 热 炉 结 构 上 ， 辅 助 设 施 的 布 局 上 ，生 产 操 作 及 设 备 的 维 护 上 ， 充 分 考 虑 了 人 身 、 设 备 与 生产 的 安 全 。 本 加 热 炉 的 设 计 加 热 种 类 有 钛 及 钛 合 金 ：TA2、 TC4; 碳 钢 ： 16MnR、 Q235、 Q255、 Q275、 20g、 16Mng、 Q295、 Q345.

6、等 ，但 本 文 仅 针 对 轧 钢 来 进 行 加 热 炉 的 工 艺 讨 论 。 轧 钢 加 热是 保 证 轧 制 顺 利 进 行 的 前 提 条 件 ， 不 同 种 类 加 热 工 艺 对于 轧 制 过 程 还 是 存 在 很 大 的 影 响 ， 因 此 ， 加 热 温 度 的 控制 对 于 轧 制 等 后 道 工 序 起 到 不 可 磨 灭 的 作 用 。 2.加热工序的作用2.1 轧 钢 加 热 炉 的 作 用轧 前 加 热 是 为 轧 钢 工 序 服 务 的 ， 轧 钢 出 炉 温 度 应 使整 个 轧 钢 过 程 始 终 处 于 塑 性 很 好 的 奥 氏 体 区 。 金 属 加

7、 热的 作 用 有 以 下 几 方 面 ：(1) 提 高 金 属 塑 性 ， 降 低 加 工 抗 力 ；(2) 减 少 轧 制 过 程 中 的 动 力 消 耗 ；(3) 减 小 轧 辊 的 磨 损 ；(4) 对 保 证 产 品 的 形 状 和 尺 寸 有 利 。2.2 加 热 工 艺 综 合 效 果 的 评 价加 热 炉 的 工 作 过 程 实 质 是 对 钢 坯 的 加 热 工 艺 ， 对 加热 过 程 进 行 控 制 是 要 实 现 一 个 好 的 加 热 工 艺 ， 以 便 达 到一 个 好 的 加 热 效 果 。 我 们 可 以 从 多 个 角 度 对 加 热 工 艺 的评 价 ：首

8、先 ， 一 个 好 的 加 热 工 艺 ， 必 须 保 证 加 热 结 果 的 准确 性 ， 即 好 的 加 热 质 量 。 钢 坯 加 热 质 量 有 三 方 面 指 标 ： 指 钢 坯 出 炉 时 的 表 面 温 度 应 该 适 中 。 该 温 度 必须 保 证 金 属 终 轧 温 度 在 AC3 线 以 上 30 50 。 该 温 度过 低 ， 会 使 金 属 终 轧 温 度 低 于 AC3 线 ， 不 但 会 使 轧 制 困难 ， 动 力 消 耗 增 大 ， 还 会 影 响 产 品 形 状 及 尺 寸 精 度 ； 该温 度 过 高 不 但 浪 费 燃 料 ， 而 且 终 轧 温 度 过

9、 高 会 使 轧 后 金属 晶 粒 再 长 大 ， 影 响 产 品 的 使 用 性 能 。 钢 坯 出 炉 时 的 断 面 温 差 应 适 中 。 断 面 温 差 过 小会 使 生 产 率 下 降 ， 浪 费 燃 料 ； 断 面 温 差 过 大 ， 会 对 轧 制造 成 不 利 影 响 。 钢 坯 出 炉 时 温 度 应 均 匀 。 钢 坯 温 度 不 均 包 括 钢坯 上 下 表 面 温 度 不 均 、 钢 坯 长 度 方 向 上 温 度 不 均 。 钢 坯温 度 不 均 程 度 过 大 同 样 会 对 轧 制 过 程 及 产 品 造 成 不 利 的影 响 。其 次 ， 一 个 好 的 加

10、热 工 艺 除 了 要 保 证 准 确 的 加 热 结果 参 数 外 ， 还 应 兼 顾 加 热 过 程 的 其 它 一 些 方 面 问 题 ： 如保 证 生 产 率 的 前 提 下 不 出 现 局 部 过 热 、 过 烧 缺 陷 ； 尽 可能 降 低 氧 化 率 ； 尽 可 能 降 低 单 位 燃 耗 ； 尽 可 能 提 高 炉 子作 业 率 。当 然 ， 再 好 的 加 热 工 艺 也 不 可 能 将 这 么 多 方 面 都 做到 最 好 ， 加 热 质 量 是 核 心 限 制 条 件 ， 任 何 过 分 强 调 其 它方 面 的 加 热 工 艺 都 会 使 加 热 质 量 下 降 ， 从

11、 而 影 响 轧 制 工稀有金属材料与工程RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING序 的 进 行 。3.加热工序所产生的缺陷以及改善措施钢 在 加 热 过 程 中 ， 往 往 由 于 加 热 操 作 不 好 ， 加 热 温度 控 制 不 当 以 及 加 热 炉 内 气 氛 控 制 不 当 等 原 因 ， 使 钢 产生 各 种 加 热 缺 陷 ， 严 重 地 影 响 钢 的 加 热 质 量 ， 甚 至 造 成大 量 废 品 和 降 低 炉 子 的 生 产 率 。 因 此 ， 必 须 对 加 热 缺 陷及 其 产 生 的 原 因 、 影 响 因 素 以 及 预 防

12、或 减 少 缺 陷 产 生 的办 法 等 进 行 分 析 和 研 究 ， 以 期 改 进 加 热 操 作 ， 提 高 加 热质 量 ， 从 而 获 得 加 热 质 量 优 良 的 产 品 。钢 在 加 热 过 程 中 产 生 的 缺 陷 主 要 有 以 下 几 种 ： 钢 的氧 化 、 脱 碳 、 过 热 、 过 烧 以 及 加 热 温 度 不 均 匀 等 。3.1 减 少 钢 氧 化 的 方 法操 作 上 可 以 采 取 以 下 方 法 减 少 氧 化 铁 皮 ：3.1.1 保 证 钢 的 加 热 温 度 不 超 过 规 程 的 规 定 温 度 ；3.1.2 采 取 高 温 短 烧 的 方

13、法 ， 提 高 炉 温 ， 并 使 炉 子高 温 区 前 移 并 变 短 ， 缩 短 钢 在 高 温 中 的 加 热 时 间 ；3.1.3 保 证 炉 子 微 正 压 操 作 ， 防 止 吸 入 冷 风 贴 附 在钢 坯 表 面 ， 增 加 氧 化 ；3.1.4 待 轧 时 要 及 时 调 整 热 负 荷 和 炉 压 ， 降 炉 温 ，并 使 炉 内 气 氛 为 弱 还 原 性 气 氛 ， 以 免 进 一 步 氧 化 。3.2 防 止 脱 碳 的 主 要 方 法3.2.1 对 于 脱 碳 速 度 大 于 氧 化 速 度 的 钢 种 ， 应 尽 量采 取 较 低 的 加 热 温 度 ； 对 于

14、高 温 时 氧 化 速 度 大 于 脱 碳 速度 的 钢 ， 既 可 以 低 温 加 热 又 可 以 高 温 加 热 ， 因 为 这 时 氧化 速 度 大 ， 脱 碳 层 反 而 变 薄 。3.2.2 应 尽 可 能 采 用 快 速 加 热 的 方 法 ， 特 别 是 易 脱碳 的 钢 应 避 免 在 高 温 下 长 时 间 加 热 。3.3 防 止 过 热 、 过 烧 的 办 法钢 坯 避 免 产 生 过 烧 ， 主 要 采 用 以 下 两 种 方 法3.3.1 钢 坯 的 实 际 料 温 控 制 不 超 过 过 烧 温 度在 此 存 在 一 个 热 电 偶 指 示 值 与 钢 的 实 际

15、料 温 差 异 大小 的 问 题 ， 这 与 空 间 布 局 、 燃 气 压 力 、 热 电 偶 是 否 老 化 、伸 出 长 短 、 料 坯 厚 度 及 其 在 加 热 区 停 留 的 时 间 等 都 有 关系 。 对 于 低 、 中 碳 钢 因 高 温 强 度 低 、 奥 氏 体 化 温 度 范 围宽 ， 过 热 温 度 高 ， 对 温 差 的 包 容 性 强 ， 适 用 性 也 强 ， 高碳 钢 则 相 反 ， 加 热 工 艺 应 该 根 据 不 同 钢 种 进 行 相 应 的 调整 。 对 于 推 钢 加 热 炉 而 言 ， 纵 向 看 ， 不 同 温 度 场 既 有 分段 ， 又 相

16、 互 交 叠 、 传 导 、 渗 透 ， 加 热 时 间 越 长 ， 高 温 区加 热 段 向 两 边 辐 射 越 强 、 扩 展 越 长 。 横 向 看 ， 宽 度 两 边交 替 喷 吹 燃 烧 ， 一 定 程 度 上 减 小 了 温 度 的 不 均 匀 性 。 如果 炉 温 较 均 匀 ， 坯 料 以 较 快 的 速 度 通 过 加 热 段 后 ， 料 温温 差 始 终 为 较 大 的 负 偏 差 ， 就 不 会 产 生 过 烧 。 反 之 ， 则有 可 能 产 生 过 烧 。3.3.2 缩 短 在 过 烧 温 度 下 停 留 的 时 间在 过 烧 温 度 下 停 留 的 时 间 ， 主 要 指 料 温 达 到 过 烧 温度 、 晶 粒 长 大 、 晶 界 氧 化 、 烧 蚀 等 需 要 一 个 过 程 。 温 度和 保 温 时 间 两 个 参 数 决 定 了 过 热 乃 至 过 烧 的 程 度 。 加 热段 及 均 热 段 的 总 时 间 主 要 是 为 获 得 合 适 的 高 于 1100 的高 温 扩 散 时 间 ， 而 这 一 时 间