新型全熱滑軌在軋鋼加熱爐上的開發(fā)應(yīng)用

馮峰，劉偉

（1.山東壽光巨能特鋼公司，山東壽光262711；2.山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司型鋼廠，山東萊蕪271126）

新型全熱滑軌在軋鋼加熱爐上的開發(fā)應(yīng)用

馮峰1，劉偉2

（1.山東壽光巨能特鋼公司，山東壽光262711；2.山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司型鋼廠，山東萊蕪271126）

推鋼式加熱爐普遍存在著鋼坯加熱黑印嚴(yán)重的現(xiàn)象，而全熱滑軌在軋鋼方坯加熱爐上使用易造成推鋼故障，影響安全生產(chǎn)。介紹一種新型全熱滑軌的設(shè)計與成功應(yīng)用，能避免滑軌故障，提高鋼坯加熱質(zhì)量和軋制節(jié)奏，具有較高的應(yīng)用推廣價值。

加熱黑?。蝗珶峄?；加熱爐

推鋼式加熱爐一般都存在著鋼坯加熱黑印嚴(yán)重的問題，對生產(chǎn)軋制節(jié)奏和鋼材質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。國內(nèi)推鋼式加熱爐滑軌通常采用高度為40 mm的普通碳鋼滑軌或高度在80mm左右的半耐熱滑軌，其黑印問題較為嚴(yán)重。因受滑軌單位負(fù)荷重、爐溫高、工作條件惡劣等因素制約，應(yīng)用全熱滑軌技術(shù)解決推鋼式加熱爐黑印問題一直未有普遍推廣，高度為120 mm的全熱滑軌技術(shù)僅在小部分板坯加熱爐上得到應(yīng)用。由于全熱滑軌通常采取分體結(jié)構(gòu)，上體結(jié)構(gòu)燒損或脫落后將會對正常推鋼造成影響，特別是方坯加熱爐會造成停爐停產(chǎn)。筆者設(shè)計的穿銷定位式全熱滑軌采取了新型固定方式和新型包扎方式設(shè)計，已在山東石橫特鋼集團(tuán)公司軋鋼廠和山東壽光巨能特鋼公司等多臺軋鋼加熱爐上應(yīng)用，取得了穩(wěn)定、良好的實際效果。

1 存在問題

山東石橫特鋼集團(tuán)公司軋鋼廠原小型材生產(chǎn)線主要生產(chǎn)Φ12～32 mm規(guī)格的光圓及螺紋鋼。加熱爐有效尺寸19 256 mm×3 248 mm，原料為方坯（尺寸為120mm×120mm×3 000 mm）?；売筛叨?0mm圓鋼改為高度為80 mm半耐熱滑軌，材質(zhì)由碳鋼改為Cr25Ni20，但是隨著軋制能力的不斷提高，出爐鋼坯的黑印仍然嚴(yán)重。

山東壽光巨能特鋼公司二線主要生產(chǎn)合金鋼、軸承鋼、齒輪鋼、彈簧鋼和錨鏈鋼。加熱爐有效尺寸27 100 mm×6 532 mm，原料方坯尺寸為180 mm× 220mm×6 000mm。改造前也存在嚴(yán)重的鋼坯黑印問題，對生產(chǎn)節(jié)奏和產(chǎn)品質(zhì)量均有顯著影響。

2 新型全熱滑軌及相關(guān)包扎技術(shù)的設(shè)計開發(fā)

2.1 新型全熱滑軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計

要想減少鋼坯加熱黑印，就應(yīng)從提高滑軌工作面溫度入手。因此，對全熱滑軌的設(shè)計要求熱阻要大，并且應(yīng)結(jié)構(gòu)固定牢固、運行穩(wěn)定可靠，同時應(yīng)注意性能價格比適中，便于推廣應(yīng)用。因此我們在借鑒多種騎卡式和其它形式全熱滑軌結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計出一種插入分體式、穿銷定位結(jié)構(gòu)形式的新型全熱滑軌，其組合結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 新型全熱滑軌結(jié)構(gòu)示意圖

該結(jié)構(gòu)由矩形插座、T形插頭和定位插銷主要構(gòu)成。矩形插座直接焊接于爐筋管上，插座高70 mm，長150mm，側(cè)壁厚18mm，端壁厚25mm，增加端壁厚度是為了加強(qiáng)滑軌縱向受力時的承載負(fù)荷能力，滑軌插座應(yīng)選用焊接性能較好的耐熱合金鋼。分體T形插頭下部插入矩形插座內(nèi)60 mm，形成插入式熱滑軌結(jié)構(gòu)，全熱滑軌總高度為120 mm，插頭在插座上部為50mm，插頭上部成梯形，從而使滑軌與加熱鋼坯的接觸面積減少50%，在結(jié)構(gòu)形式上大大減少了黑印的面積。

經(jīng)生產(chǎn)驗證，分體式熱滑軌與騎卡式熱滑軌相比優(yōu)點為：①運行穩(wěn)定可靠；②形狀簡單，易于保證鑄造精度；③單件長度小，透火性能較好。由于分體結(jié)構(gòu)形式的全熱滑軌在插頭和插座之間存在著間隙熱阻，較大地提高了滑軌工作面溫度，因而能有效地減少鋼坯加熱黑印。同時，分體結(jié)構(gòu)有助于按受熱程度和性能要求分選材質(zhì)，降低材料價格成本，解決高溫材料與焊接性能之間的矛盾。

該形式的全熱滑軌顯著特點是采用了穿銷定位式結(jié)構(gòu)，對滑軌進(jìn)行二次定位，防止上體插頭脫落，即用鑄造軸銷將滑軌插頭和插座連為一體，其中固定軸銷的光軸一端與合金擋環(huán)點焊連接（如圖中6所示）。在設(shè)計中，通過合理的尺寸及加工精度配合，使滑軌在正常推鋼生產(chǎn)受力時，滑軌插頭與插座之間的受力傳動僅在插座側(cè)壁內(nèi)面上受力。當(dāng)滑軌插頭在有燒損變形等異常受力情況下，固定軸銷會起到防止上體插頭脫落的作用。

2.2 全熱滑軌設(shè)計時的材質(zhì)選擇

滑軌材質(zhì)選擇十分重要，一般應(yīng)根據(jù)滑軌的高度和工作面溫度而定。因目前國內(nèi)加熱爐熱滑軌大多將合金滑塊直接焊于爐筋管上，高度一般在80 mm左右，工作面溫度在700～800℃之間，材質(zhì)一般選用Cr25Ni20～Cr28Ni48；少數(shù)加熱爐上采用全熱滑軌，高度常在100 mm左右，工作面溫度在900℃左右，工作面材質(zhì)可選用Cr28Ni48W5～Cr34Ni48W12T和Co50，但由于Co50價格昂貴，一般使用廠家無力承受。在本次設(shè)計中，為保證滑軌工作面溫度達(dá)到1 000～1 100℃，經(jīng)過對國內(nèi)部分滑軌制造廠家和使用廠家的考察，并結(jié)合該加熱爐常超負(fù)荷工作、爐溫較高的特點，設(shè)計確定全熱滑軌高度為120mm，工作面上體插頭選用材質(zhì)為ZG3Cr34Ni48W15，由于插座受熱溫度稍低，其材質(zhì)選用Cr24Ni28W 5。

2.3 全熱滑軌焊接工藝的選擇

為保證滑軌焊接質(zhì)量，防止出現(xiàn)爐筋管變形及焊縫出現(xiàn)裂紋等焊接質(zhì)量問題，在設(shè)計時必須選擇正確的焊接工藝。在本次設(shè)計中，我們選擇了在爐內(nèi)通水焊接的方法，采用A102焊條，在滑軌兩側(cè)同步連續(xù)對焊、滿焊，并先采用Φ3.2 mm小直徑、小焊接電流焊接兩次后再用Φ4.0 mm焊條加速成型，從而有效地保證了焊接質(zhì)量。

2.4 自鎖復(fù)合材料方式的新型包扎設(shè)計

由于全熱滑軌工作面溫度高，容易造成燒損脫落，從而造成停爐故障。因此，對全熱滑軌及爐筋管進(jìn)行有效絕熱包扎，也是全熱滑軌在方坯加熱爐上安全可靠應(yīng)用的必要保障。而推鋼式加熱爐高溫段爐筋管上的包扎材料使用壽命很短，通常不足6個月，為此我們開發(fā)設(shè)計出了一種自鎖式復(fù)合材料的新型絕熱包軋方式，現(xiàn)把其結(jié)構(gòu)優(yōu)點論述如下：

（1）全方位的自鎖結(jié)構(gòu)

如圖1所示，全熱滑軌及爐筋管由左右成對包扎塊進(jìn)行絕熱包扎，包扎塊之間的前后左右四個方位均有子母扣，安裝后可以使包扎塊在橫向和縱向上相互嚙合連鎖成為一個整體，即使有個別包扎塊的掛鉤開焊后也不會立即脫落，從而有效地降低了包扎塊的脫落率。

（2）螺栓二次固定結(jié)構(gòu)

如圖1中9所示，每塊包扎塊均由帶絲的螺栓固定。程序是先把螺絲桿的一端焊接于爐筋管上，待把自鎖式包扎塊掛好后，再用內(nèi)六方扳手把螺母緊固好，最后用耐火泥把固定螺栓密封住。經(jīng)我單位實際應(yīng)用證明，該結(jié)構(gòu)形式可有效防止高溫段爐筋管包扎塊脫落，長期使用溫度在1 300℃左右時，使用壽命可達(dá)1年以上。

（3）復(fù)合雙層包扎結(jié)構(gòu)

如圖1所示，在包扎塊和爐筋管之間粘結(jié)一層10 mm厚的超絕熱性能的多晶莫來石耐火纖維，一是可增強(qiáng)絕熱，減少爐筋管吸熱損失；二是可以減少包扎塊受推鋼時的震動受力和爐溫波動時的熱應(yīng)力，起到防止包扎塊受力產(chǎn)生裂紋而脫落的效果。

（4）傾角斜面落渣結(jié)構(gòu)

由于以上三種結(jié)構(gòu)有效地保證了包扎塊的使用壽命，且包扎塊設(shè)計時其頂部通常為平面或圓弧面結(jié)構(gòu)，當(dāng)包扎塊壽命過長時，會造成包扎塊積渣變粗，反而加大了爐筋管對鋼坯加熱的遮蔽作用，不利于鋼坯加熱黑印的消除。為此，設(shè)計中對包扎塊選用了抗渣性能較好的ECA-178澆注料，經(jīng)1 350℃高溫?zé)Y(jié)后預(yù)制而成，在安裝后無須烘烤即可直接投入生產(chǎn)使用。同時把原有包扎塊的上部水平面改進(jìn)為帶有一定傾斜角度的斜面，且包扎塊斜面基本與滑軌插頭斜面相銜接（如圖1所示），從而不僅減少了包扎塊因粘結(jié)氧化鐵皮而變粗的情況，同時也有利于鋼坯加熱時在滑軌根部的火焰流動，減小鋼坯黑印。另外，傾角斜面落渣結(jié)構(gòu)可使全熱滑軌總體積的85%處在包扎狀態(tài)，防止了全熱滑軌受高溫?zé)龘p。

3 使用效果

插入分體式穿銷定位全熱滑軌先后分別在山東集團(tuán)石橫特鋼等多臺推鋼式加熱爐設(shè)計實施運行后，在使用壽命周期內(nèi)均未出現(xiàn)滑軌燒損和脫落等異常故障。在保持原有軋制節(jié)奏的情況下，肉眼看基本無鋼坯黑印，有效提高了鋼坯加熱質(zhì)量和軋制成品質(zhì)量。另外，在軋線生產(chǎn)大規(guī)格產(chǎn)品時，平均機(jī)時產(chǎn)量比改造前平均增加3 t/h以上，顯著地提高了軋制節(jié)奏并降低了燃料消耗和電力消耗，從而產(chǎn)生了較大的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

綜合各臺加熱爐使用效果，全熱滑軌上體插頭平均使用壽命可在一年以上，下體插座平均使用壽命可在兩年以上。

4 問題說明

全熱滑軌雖然可以有效減少黑印，但由于爐筋管的遮蔽作用，因此并不會完全消除黑印，當(dāng)加熱能力遠(yuǎn)小于軋制能力時，會因加熱保溫時間不足而增加黑印。另外采用全熱滑軌技術(shù)的一次性投資和備件費用均比半耐熱滑軌高出一倍以上。

5 結(jié)語

插入分體式穿銷定位全熱滑軌，由于采取了新型固定方式和新型包扎方式設(shè)計，因而可以在方坯加熱爐取得安全可靠的運行效果，并可有效減少鋼坯黑印，顯著提高鋼坯加熱質(zhì)量，促進(jìn)生產(chǎn)軋制節(jié)奏的提高和降低燃料、動力消耗成本，產(chǎn)生良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益，具有較高的應(yīng)用推廣價值。

[1]蔡喬方.加熱爐[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

[2]韓昭滄.燃料燃燒[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

Development and App lication of New Type A ll-Hot Skid Rail in Reheating Furnace

FENG Feng1,LIUWei2
（1.Shandong Shouguang Juneng Special Steel Co.,Ltd,Shouguang 262711,China；2.Section Rolling Plant of Laiwu Branch of SD Steel Co.,Ltd,Laiwu 271126,China)

The pusher reheating furnace generally has serious dark marks,and the dark marks caused a lot of trouble to rolling and steel quality.A new type application of all-hot skid rail is introduced,which can basically eliminate the above-mentioned defects,improve heating quality and raise steel rolling bat,and has a higher value of application.

darkmark;all-hot skid rail;reheating furnace

TG307

B

1001-6988（2016）05-0025-03

2016-07-17

馮峰（1972—），男，工程師，主要從事熱能專業(yè)技術(shù)工作.