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【摘 要】 介绍本钢800/650大型轧机改造步进梁式加热炉工艺过程及特点。
【关键词】 改造加热炉工艺过程特点
Introduction of renovation of Stepping beam furnace in Benxi Steel 800 rolling line
【Abstract】 Introduce of renovation of stepping beam furnace in Benxi Steel 800/650 large roll mill line, including technical procedures and characters.
【Key words】RenovationFurnaceTechnical procedureCharacter
1前言
本钢特殊钢800/650大型轧机改造步进梁式加热炉是为配合800/650轧机向小棒材连轧机组改造工程而设计建设,该机组最终在2006年9月完成并投产,并在2009年5月完成极限调试。该加热炉主要用于型钢钢坯和其他钢种的加热。步进梁式加热炉的设计,实现技术先进,运行可靠,低耗高效,采用先进的高温空气蓄热式燃烧技术。
2加热炉加热各钢种工艺特点
本加热炉加热的钢种主要有四大类,即碳素结构钢、合金钢、轴承钢和弹簧钢。合金钢坯在炉内加热,除了要达到轧制工艺所要求的出炉温度和温度均匀性,还要满足其他特殊的质量控制要求。
2.1碳素结构钢。碳素结构钢中的20的钢推荐加热温度,45 钢推荐加热温度1100～1140℃。这类钢的加热制度比较宽松。
2.2合金钢。合金钢中的40Cr,推荐加热温度,加热速度不受限制,装炉时炉温也不限制。
20CrMnTi 和 20CrMo推荐加热温度1100～1150℃,这类钢加热时要难免由于热应力大而产生裂纹,低温阶段应缓慢加热,因此装炉时的炉温需限制在700℃以下。
2.3轴承钢。轴承钢GCr15导热系数小、低温塑性较小,在250～400℃时还有强度较低的蓝脆区,只有当温度达到600℃以上时钢的塑性和强度才会提高,所以必须防止600℃以下由于加热速度太快而造成的热应力内裂或断裂。即使到了800℃左右,由于钢坯进行相变,也会因体积膨胀而产生较大的组织应力,这些组织应力与热应力相结合仍能导致纲的裂纹产生。因此在此900℃以前钢的加热速度要非常缓慢。
入炉温度对钢的加热质量影响也较大,一般规定不超过800℃,最好不超过700℃。
2.4弹簧钢。弹簧钢有脱碳层时,其使用价值降低,使用寿命缩短,因而这类钢不允许有脱碳缺陷,而弹簧钢在炉内加热过程中恰恰容易出现脱碳现象。而影响脱碳的因素主要是加热温度、加热时间、炉内气氛、化学成分、钢的氧化速度、氧化铁皮性质等。为减少脱碳层厚度,一要尽量控制好加热炉内钢坯表面周围的气氛,二要尽量减少钢在900～1100℃温度区域的停留时间,实现在该高温段的快速加热,并尽量利用低温轧制工艺降低加热温度。
3实现加热制度的措施
3.1碳素结构钢及加热工艺无特殊要求的合金钢,可以采用常规炉温制度加热。轴承钢先在炉尾温度不超过700℃的条件下缓慢加热到900℃,然后快速加热到1160～1200℃,接着在该温度范围内保温1.5～2小时,完成碳化物的高温扩散。弹簧钢先在炉尾温度不超过700℃的条件下缓慢加热到900℃,然后快速加热到1040℃左右,适当加热后即出炉。
3.2为适应上述各种钢的加热制度,炉子至少应分为4个段,即预热段、加热段、二加热段和均热段,其中预热段为不供热段,另外三段为供热段。通过预热段从炉尾排出的烟气与入炉的冷钢坯进行热交换,从而降低排烟温度,这也正好适合合金钢低温装炉的需要。但是预热段不宜过长,否则预热段末尾温度过低,对热装钢坯加热不利。这座炉子第一加热段起重要作用,炉温制度的变化主要靠这一段来调节。第一加热段炉温调低,相当于延长预热段,可适应合金钢缓慢加热的需要。第一加热段炉温调高,相当于延长加热段,适用于高产量的普通钢种的加热,也可适应轴承钢长时间高温扩散的需要。所以对于加热多钢种的加热炉,有必要设置多个供热段,以适应不同钢种的不同加热制度。均热段的作用主要是使钢坯温度均匀化。
4工艺过程概述
该加热炉为蓄热式烧嘴步进梁式加热炉,双排及单排布料,装出料方式为端进端出。
4.1坯料经过设在原料跨的上料台架和送至加热炉跨。装料时,钢坯通过炉区输送辊道,完成测长及称重后,送到炉前装炉辊道,借助金属检测器的信号和脉冲发生器的计数,PLC根据内存的布料图和测出的坯长,使钢坯按布料图要求放在装料辊道上的指定位置。推钢机把完成定位的钢坯从炉外装料辊道上推到炉尾过渡台架的等待位置。当加热炉活动梁将梁上钢坯向前输送腾出一块钢坯位置时,推钢机再将处于等待位置的钢坯推到炉子进梁式活动范围内(推钢机推钢行程可以根据钢坯宽度等参数自动设定),步进炉活动梁和固定梁的尾部是伸出炉外的,通过步进梁和活动梁交替支撑钢坯、步进梁支撑钢坯的同时向前平移一个步距,装料炉门与步进梁连锁升/降,这样一步步地使钢坯进炉并经过炉子预热段、加热段和均热段完成钢坯的加热过程,最终将钢坯输送到炉子的出料端,当钢坯被出料端炉内激光检测器检得时,步进梁马上减速/停止前进并下降把钢坯放到固定梁上,此时钢坯在炉内的位置已被精确测得。
4.2在加热炉能力大于轧机能力时按轧机要求的出钢节奏运行,在在加热炉能力小于轧机能力时按加热炉能力出钢,要出钢时启动托出机,托出机根据出料端钢坯位置和钢坯宽度自动进行行程设定,托出机低位前进进炉、上升托起钢坯、托着钢坯高位退出炉外、下降将钢坯放到出料辊道上、回原位。
4.3当钢坯较长时间停在炉内时,要求步进梁停在中位或进行踏步以避免钢坯变形弯曲和黑印加重。正常生产时步进梁停在后低位。
4.4钢坯在达到料端时被加热到轧制要求温度,运行至出料端激光检测器处减速停止。经激光检测器检测及步进梁行程控制系统和炉内坯料跟踪系统计算,钢坯在炉内准确位置的信号被送往出钢机。在接到轧线要钢信号后,出料炉门打开,出钢机开始动作,从钢坯下位运行进入炉内,根据钢坯位置定位,托起钢坯出炉,将钢坯托放在出料辊道上,出料炉门关闭。钢坯由出料辊道送至轧机并测温。
4.5板坯输送、测量、装料、出料、步进、物料跟踪及与轧机和连铸的数据信息交换均通过炉区电控系统进行顺序、定时、连锁与逻辑控制,实现操作自动化和计算机管理。
【关键词】 改造加热炉工艺过程特点
Introduction of renovation of Stepping beam furnace in Benxi Steel 800 rolling line
【Abstract】 Introduce of renovation of stepping beam furnace in Benxi Steel 800/650 large roll mill line, including technical procedures and characters.
【Key words】RenovationFurnaceTechnical procedureCharacter
1前言
本钢特殊钢800/650大型轧机改造步进梁式加热炉是为配合800/650轧机向小棒材连轧机组改造工程而设计建设,该机组最终在2006年9月完成并投产,并在2009年5月完成极限调试。该加热炉主要用于型钢钢坯和其他钢种的加热。步进梁式加热炉的设计,实现技术先进,运行可靠,低耗高效,采用先进的高温空气蓄热式燃烧技术。
2加热炉加热各钢种工艺特点
本加热炉加热的钢种主要有四大类,即碳素结构钢、合金钢、轴承钢和弹簧钢。合金钢坯在炉内加热,除了要达到轧制工艺所要求的出炉温度和温度均匀性,还要满足其他特殊的质量控制要求。
2.1碳素结构钢。碳素结构钢中的20的钢推荐加热温度,45 钢推荐加热温度1100～1140℃。这类钢的加热制度比较宽松。
2.2合金钢。合金钢中的40Cr,推荐加热温度,加热速度不受限制,装炉时炉温也不限制。
20CrMnTi 和 20CrMo推荐加热温度1100～1150℃,这类钢加热时要难免由于热应力大而产生裂纹,低温阶段应缓慢加热,因此装炉时的炉温需限制在700℃以下。
2.3轴承钢。轴承钢GCr15导热系数小、低温塑性较小,在250～400℃时还有强度较低的蓝脆区,只有当温度达到600℃以上时钢的塑性和强度才会提高,所以必须防止600℃以下由于加热速度太快而造成的热应力内裂或断裂。即使到了800℃左右,由于钢坯进行相变,也会因体积膨胀而产生较大的组织应力,这些组织应力与热应力相结合仍能导致纲的裂纹产生。因此在此900℃以前钢的加热速度要非常缓慢。
入炉温度对钢的加热质量影响也较大,一般规定不超过800℃,最好不超过700℃。
2.4弹簧钢。弹簧钢有脱碳层时,其使用价值降低,使用寿命缩短,因而这类钢不允许有脱碳缺陷,而弹簧钢在炉内加热过程中恰恰容易出现脱碳现象。而影响脱碳的因素主要是加热温度、加热时间、炉内气氛、化学成分、钢的氧化速度、氧化铁皮性质等。为减少脱碳层厚度,一要尽量控制好加热炉内钢坯表面周围的气氛,二要尽量减少钢在900～1100℃温度区域的停留时间,实现在该高温段的快速加热,并尽量利用低温轧制工艺降低加热温度。
3实现加热制度的措施
3.1碳素结构钢及加热工艺无特殊要求的合金钢,可以采用常规炉温制度加热。轴承钢先在炉尾温度不超过700℃的条件下缓慢加热到900℃,然后快速加热到1160～1200℃,接着在该温度范围内保温1.5～2小时,完成碳化物的高温扩散。弹簧钢先在炉尾温度不超过700℃的条件下缓慢加热到900℃,然后快速加热到1040℃左右,适当加热后即出炉。
3.2为适应上述各种钢的加热制度,炉子至少应分为4个段,即预热段、加热段、二加热段和均热段,其中预热段为不供热段,另外三段为供热段。通过预热段从炉尾排出的烟气与入炉的冷钢坯进行热交换,从而降低排烟温度,这也正好适合合金钢低温装炉的需要。但是预热段不宜过长,否则预热段末尾温度过低,对热装钢坯加热不利。这座炉子第一加热段起重要作用,炉温制度的变化主要靠这一段来调节。第一加热段炉温调低,相当于延长预热段,可适应合金钢缓慢加热的需要。第一加热段炉温调高,相当于延长加热段,适用于高产量的普通钢种的加热,也可适应轴承钢长时间高温扩散的需要。所以对于加热多钢种的加热炉,有必要设置多个供热段,以适应不同钢种的不同加热制度。均热段的作用主要是使钢坯温度均匀化。
4工艺过程概述
该加热炉为蓄热式烧嘴步进梁式加热炉,双排及单排布料,装出料方式为端进端出。
4.1坯料经过设在原料跨的上料台架和送至加热炉跨。装料时,钢坯通过炉区输送辊道,完成测长及称重后,送到炉前装炉辊道,借助金属检测器的信号和脉冲发生器的计数,PLC根据内存的布料图和测出的坯长,使钢坯按布料图要求放在装料辊道上的指定位置。推钢机把完成定位的钢坯从炉外装料辊道上推到炉尾过渡台架的等待位置。当加热炉活动梁将梁上钢坯向前输送腾出一块钢坯位置时,推钢机再将处于等待位置的钢坯推到炉子进梁式活动范围内(推钢机推钢行程可以根据钢坯宽度等参数自动设定),步进炉活动梁和固定梁的尾部是伸出炉外的,通过步进梁和活动梁交替支撑钢坯、步进梁支撑钢坯的同时向前平移一个步距,装料炉门与步进梁连锁升/降,这样一步步地使钢坯进炉并经过炉子预热段、加热段和均热段完成钢坯的加热过程,最终将钢坯输送到炉子的出料端,当钢坯被出料端炉内激光检测器检得时,步进梁马上减速/停止前进并下降把钢坯放到固定梁上,此时钢坯在炉内的位置已被精确测得。
4.2在加热炉能力大于轧机能力时按轧机要求的出钢节奏运行,在在加热炉能力小于轧机能力时按加热炉能力出钢,要出钢时启动托出机,托出机根据出料端钢坯位置和钢坯宽度自动进行行程设定,托出机低位前进进炉、上升托起钢坯、托着钢坯高位退出炉外、下降将钢坯放到出料辊道上、回原位。
4.3当钢坯较长时间停在炉内时,要求步进梁停在中位或进行踏步以避免钢坯变形弯曲和黑印加重。正常生产时步进梁停在后低位。
4.4钢坯在达到料端时被加热到轧制要求温度,运行至出料端激光检测器处减速停止。经激光检测器检测及步进梁行程控制系统和炉内坯料跟踪系统计算,钢坯在炉内准确位置的信号被送往出钢机。在接到轧线要钢信号后,出料炉门打开,出钢机开始动作,从钢坯下位运行进入炉内,根据钢坯位置定位,托起钢坯出炉,将钢坯托放在出料辊道上,出料炉门关闭。钢坯由出料辊道送至轧机并测温。
4.5板坯输送、测量、装料、出料、步进、物料跟踪及与轧机和连铸的数据信息交换均通过炉区电控系统进行顺序、定时、连锁与逻辑控制,实现操作自动化和计算机管理。