加热炉培训教材

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1、1加热炉培训教材第一章 加热原理一、钢加热的目的1. 提高钢的塑性，以降低钢在热加工时的变形抗力，从而减少轧制中轧辊的磨损盒断辊等机械设备事故。2. 使坯料内外温度均匀，以避免由于温度应力过大造成成品的严重缺陷或废品。3. 改善金属的结晶组织或消除加工时所形成的内应力。总之，钢的加热对于钢材的质量、产量、能耗以及机械寿命等都有直接关系。二、钢的加热工艺： 1. 钢的加热工艺包括：1) 加热温度2) 加热速度3) 加热时间4) 炉温制度5) 炉内气氛1.1 钢的加热速度：加热时间内，钢在加热时的温度变化叫钢的加热速度。 （单位：/h 或/min、mm/min）1.2 钢的加热制度：钢在加热炉内加

2、热升温的温度变化过程叫钢的加热制度。21) 加热制度考虑的因素： 钢种 坯料尺寸 装炉方式（冷装/热装） 炉膛结构 坯料在炉内的布置方式（单、双排，推钢、步进梁式、辊底式等）2) 加热制度从炉型分为： 一段式 二段式 三段式 多段式三、钢的加热缺陷1. 钢的加热缺陷包括： 钢的氧化 脱碳 过热、过烧 加热温度不均匀2. 预防加热缺陷的措施2.1 钢的氧化1) 定义：钢在加热炉内加热时，钢的表面同炉气中的CO2、 H2O、 O2、SO 2 发生反应，生成氧化铁皮的过程叫钢的3氧化。2) 生成的氧化铁皮即所说烧损，通常为 0.53%。氧化铁皮结构示意图如下：3) 影响氧化的因素：加热温度、加热时间

3、、炉气成分、钢的成分等。 加热温度的影响：在 850900以下时，钢的氧化速度很小；当达 1000以上时，钢的氧化速度急剧增加。 加热时间的影响：在相同条件下，加热时间愈长则钢的氧化层愈厚。 炉气成分的影响：火焰中的炉气成分决定与燃料成分、空气消耗系数、完全燃烧成都等。炉气成分对氧化的影响很大。按照对钢氧化的效应把炉气分为：氧化性气氛、中性气氛和还原性气氛。 钢的成分的影响：对于碳钢随其含炭量的增加钢的烧损量有所下降。合金元素如 Cr、Si、Mn、Al 等本身即已被氧化成相应的氧化物，但由于这些氧化物组织结构十分致密稳定，可进一步阻止钢的氧化。4) 减少氧化的措施： 快速加热：减少钢在高温取得

4、停留时间，加热能力与轧钢能力相匹配。Fe2O3Fe3O4FeOFe4 控制炉内气氛：保证煤气完全燃烧的前提下，减少过剩空气量。 保持微正压操作。 减少燃料中的水分、含 S 量。2.2 钢的脱碳1) 定义：钢在加热时除表面被部分氧化烧损外，炉气中的氧化性气体还要和钢中的碳（即 Fe3C）发生反应而使钢中的碳含量降低，这种现象称为钢的脱碳。2) 脱碳的危害：脱碳后钢的机械强度（尤其是硬度）大为降低，严重时其疲劳强度也降低（如弹簧钢） 。3) 影响脱碳的因素：加热温度（1100左右是峰值） 、加热时间、炉气成分、钢的成分等。4) 预防措施： 快速加热，减少钢在高温段的停留时间。 正确选择加热温度，避

5、开易脱碳的峰值范围。 适当调节和控制炉内气氛。2.3 钢的过热、过烧1) 钢的过热：当钢的加热温度超过临界点后，钢的晶粒开始长大， 温度愈高，加热时间愈长，晶粒长大愈显。晶粒长大后使其机械性能变坏，这种现象叫钢的过热。 防止钢过热的措施： 掌握好加热温度5 减少钢在高温段的停留时间 适当缩短加热时间2) 钢的过烧：当钢的加热温度比过热更高，时间更长，不仅钢的晶粒长大，而且晶粒之间的边界开始融化，氧进入晶粒间隙，使金属发生氧化并促使融化，导致晶粒间的结合力被破坏，是钢失去本身的强度和塑性，这种现象叫钢的过烧。 防止钢过烧的措施： 避免加热温度过高 减少钢在高温段的停留时间 减少过剩空气量2.4

6、钢的加热温度不均1) 原因：加热时间不足、均热时间不足、燃料分配不当。2) 内容：心表温度不均、上下表面温度不均、长度和宽度方向上温度不均。3) 预防措施; 钢的加热温度应严格按照钢种的温度制度、供热制度和炉压制度进行操作。 适当延长钢的加热时间和均热时间。 提高下加热炉堂温度，适当延长钢在均热段的停留时间。 适当调整烧嘴的开启度、及时开启的个数，来调整燃料在长度和宽度上的分配。3.6第二章 加热炉工艺描述一、了解和掌握有关的术语： 缓冲时间= 轧机停止期间，在运行情况下，没有影响铸机。 在轧机入口两块板坯的间隔时间（间隙时间）=在 F1 机架上一块板坯轧制终了到下一块板坯轧制开始的时间。 纯

7、轧时间= 在正常的铸坯温度和拉坯轧制速度情况下，无换辊和其它耽搁的运行。在稳定状态，下面板坯数量在加热炉是允许的：厚度 52 mm 60 mm 68 mm板坯数 4.5 4.8 5 恢复时间= 在一次停轧之后，炉子需要一段时间恢复到再次正常轧制情况下的状态，因为炉内空余的区域储存在轧机停轧时由铸机送来的板坯。这个恢复时间的长短将依据铸造速度、板坯的输入温度、板坯厚度、轧制速度、轧机停机时间的长短来确定。 加速辊= 当被加热到目标温度的板坯尾部到达这组辊道后，板坯将被加速运行。 板坯的平均温度= 关于板坯在炉子输入/输出端的平均温度描述如下： 利用加热炉入口处的理论温度曲线， SMS 送来的每块

8、板坯的厚度，模型通过在加热炉热入口处由高温计测得板坯的表7面温度，提起一个修正因数，然后预算板坯的平均温度。 通过加热炉数学模型计算的板坯的表面温度被用来核对在出口处用高温计测得的温度。在这种情况下（相符？） ，通过高温计测得的板坯的表面温度被认为是板坯在那个段的平均温度。二、 CSP 加热炉概述1. CSP 加热炉布置形式：CSP 加热炉将被设计为双线运行的模 式，炉子的 A 线与轧制线保持一致。2. CSP 加热炉的形式：CSP 加热炉的形式是蓄热式隧道炉。3. 炉子的主要功能： 均匀加热薄板坯到轧制所需的轧制温度； 将各线铸造的板坯运送到轧机的输入侧。4. 加热炉的燃料：混合煤气。5.

9、燃烧控制方式：自动的控制模式。手动操作只是在有故障或检 修维护的情况下被选用。三、加热炉的组成：1. 钢结构2. 耐火隔热层3. 加热系统（助燃气和混合煤气）4. 炉辊（包括.水冷设备）85. 机械设备6. 管路（燃气、水冷、助燃空气、氮气管路等）7. 电气设备（包括.1/2 级控制）8. 辅助设备四、加热炉的有关技术特点：1. 加热炉配备了一可旋转的摆渡段。摆渡段的作用是将 B 线的板坯运送到布置在轧机前方的 A 线。2. 辊底式隧道炉接收来自铸机（速度与拉速一致）的定尺薄板坯。两座炉子在接收板坯的速度方面将与各线的铸机保持一致，加热过程将依据薄板坯的输入温度来确定，对输入的板坯将进行炉内跟

10、踪并且在炉子的输出端将与轧机的速度保持一致。3. 由于加热、均热保温、缓冲的原因，炉子有一个足够长的总长度。所以在轧机换辊时不会影响到铸机的正常生产。4. 炉子的最小缓冲时间是 10 分钟。5. 铸机在正常稳定的生产条件下，炉子能够保证板坯加热的输出温度、板坯在断面上温度的均匀性和一定的缓冲时间。为满足轧制要求板坯的输出温度是 10501150之间（具体数值依据钢种和轧制工艺制度）6. 由加热炉送来进入轧机的铸坯在铸坯长度方向、厚度方向、宽度方向上的温度偏差是10。板坯温度良好均匀性对确保轧制过程的稳定、热轧产品良好的板型和平直度起到至关重要的作用。五、加热炉工艺流程描述9从铸机拉出的已经铸好

11、的热坯会由布置于加热炉输入端头的剪子剪切到所需的定尺。当完成一次剪切后，这块被切下的板坯会加速运行一小段时间在剪切端面处与“母坯”形成 1.52.0m 的间距。这一操作所需的控制信号由铸机发出。这些由铸机生产出来的板坯保持与连铸相同的速度进入加热炉，并且会一直保持这个速度直到板坯尾部通过加速辊道为止。在这个区域板坯会被加热到所需的温度。然后板坯加速向前朝着轧机的方向运行，在这个过程中板坯将保持一个适宜的速度穿过二加、均热区域。并且板坯在长度、宽度、厚度方向上温度的均匀性也是在这段运行中完成的。最后板坯离开均热区保持与 F1 同步的速度进入轧机。这一操作所需的控制信号由轧机发出。板坯是在单独传动

12、水冷的辊子上运行穿过加热炉的。水冷辊由支撑空心辊、耐火材料和耐热合金辊环组成，辊环支撑板坯。耐火隔热层的作用是为了减少热损失。合金辊环和绝热层的设计参考了各种隧道炉的使用情况。为了保证炉子的操作功能，每个辊子各自有一台齿轮电机与之相连并且由各自的 VVVF 变频器进行调速。在缓冲期间辊可以正反转（板坯震荡） ，在等待轧机要钢或有故障发生时这一功能是必须的（详细介绍请看附件 2 中的自动动能描述） 。震荡的行程与辊子旋转一周相等（大约 1m）震荡速度大约是4.5m/min。为整座炉子提供了一套闭循环冷却水动力系统。10在正常的运行情况下炉子内的板坯会被掌控在笔直的传送方向上。并且会始终保持着这种

13、状态穿过炉子下游到达均热段然后离开炉区进入轧机（F1） 。受控于加热炉自动功能下的跟踪系统计算每块板坯的位置、炉中的空位和板坯的运行时间。六、加热钢种： 碳钢 优质碳素结构钢 高强度低合金钢 汽车刚 管线钢 耐候钢 低碳钢、超低碳钢六、加热系统简介1. 影响板坯输入温度的因素是： 连铸速度 板坯厚度 质量2. 加热系统将完成由输入温度到输出温度的升温过程，这个过程是由计算机控制的。为实现这个目的， （这里）布置了 8 个单独的温度区域。设计的适合于在烧嘴内使用 500助燃空气的烧嘴布置在所有的区域内。11烧嘴安装在加热炉两侧的炉墙上位于板坯输送线的上方。嵌入两侧炉墙内的烧嘴是错列布置的。在板坯

14、横穿加热炉期间这些烧嘴是连续工作的。在各条烟道中的废气流向换热器然后由烟囱排出。废气不会倒流入炉腔内。换热器安装在与助燃空气流向相反的位置，通过热交换达到储存能量预热助燃空气的目的。助燃空气将会经过热风管路送入烧嘴。在炉内生成的氧化铁皮会落到炉子底部并且被定期运走。炉底下面设计有漏斗形料坑和卸料门（氧化铁皮） ，通过由压缩空气控制的汽缸机构可以将这个门打开。炉底下面的氧化铁皮用一台叉车或前斗车清除。七、修理区及特殊工具 这里提供了一个 C 形钩，用来更换那些需要处理或修补的炉辊。C 形钩的使用是通过天车来完成的。 在炉膛以外的区域有一个修理区域（用来修复炉辊）八、自动控制系统用于加热炉控制的自

15、控系统由基础自动化级（1 级）和计算机级（2 级）组成。在 1 级上有两个独立的系统用于过程控制。一个系统将用来控制所有机械设备的功能（操作系统） ，第二个系统用于燃烧控制。在HMI 中将会提供这两个系统的操作画面。为了保证所需的加热温度和沿板坯长度方向上温度的均匀性，12同时考虑到了炉内板坯每一时刻速度的变量，基于以上因素加热设备运行在一过程控制机的操控之下。炉内的热传导是以一个物理数学模型为基础，检测板坯在输入和输出侧的温度，并将测量结果完整地输入加热控制系统以便于进行前馈（预计算）和反馈（校正动作）控制。这样就可使板坯加热到所需的温度范围。板坯输送的速度范围设计为 2.5m60.0m/m

16、in。在炉子入料侧用于板坯运输的传动机构的输送速度将与铸机的拉坯速度保持同步，而且在炉子的出料侧这个速度与轧机保持同步。由铸机和轧机的一级系统向加热炉的物料运输操控系统发的这个速度信号用于改变炉辊转速的控制。1. 操作控制系统配备在此的可编程逻辑控制器（PLC）将控制（本区域）所有的机械设备的功能。可编程逻辑控制器（PLC）安装在电气室中。PLC 利用 DP 总线上的信息通过变压变频器（VVVF）控制炉辊的转速。这个变频器将会安装在电器室中或炉子附近， （安装位置）取决于变频器到单传电机的最小距离。通过直接的数据传输炉子系统将得到有关铸速和剪切的信息。通过安装在炉子入料侧的第一个光电管进行板坯输入的确认和识别。已经输入炉中的板坯会在拉坯的速度下运行，直到板坯尾部通过加速点。然后，板坯以一个合理的速度加速运行直到到达炉子的末端