常化熱處理生產(chǎn)線輥底爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

劉卓倫，呼啟同，竇　偉

（北京京誠(chéng)鳳凰工業(yè)爐工程技術(shù)有限公司，北京100176）

常化熱處理生產(chǎn)線輥底爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

劉卓倫，呼啟同，竇偉

（北京京誠(chéng)鳳凰工業(yè)爐工程技術(shù)有限公司，北京100176）

論述了廣西柳州鋼鐵（集團(tuán)）公司中板廠輥底式熱處理爐工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以及在設(shè)計(jì)當(dāng)中采用的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備。該輥底爐設(shè)計(jì)新穎，技術(shù)性能先進(jìn)，能夠靈活適應(yīng)各種坯料和熱處理制度的工作特性，起到連續(xù)高效熱處理鋼板的作用。

熱處理；輥底爐；設(shè)計(jì)特點(diǎn)

根據(jù)廣西柳州鋼鐵（集團(tuán)）公司中板廠常化熱處理生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)和要求，該廠擬分兩期建二條熱處理爐生產(chǎn)線，一期建設(shè)一條?；療崽幚砩a(chǎn)線，主要用于鋼板的正火和回火。?；療崽幚頎t生產(chǎn)線由上料磁力小車、裝料輥道、輥底式?；療崽幚頎t、出料輥道等組成。裝、出爐輥道及爐內(nèi)輥道全部采用分組交流變頻傳動(dòng)，以滿足不同鋼種、不同規(guī)格以及不同熱處理制度情況下的各種速度要求。鋼板通過(guò)上料磁力小車運(yùn)至爐區(qū)上料輥道上，完成對(duì)中和測(cè)長(zhǎng)后，當(dāng)爐內(nèi)空出將要人爐鋼板的位置，并接到允許人爐信號(hào)后，快速將鋼板裝人爐內(nèi)，同時(shí)保證與前一塊鋼板之間的間隔符合工藝要求。依據(jù)不同熱處理要求，鋼板在熱處理爐內(nèi)經(jīng)加熱、保溫，完成鋼板?；?、高溫回火和中溫回火的熱處理要求，以改善鋼板的性能。依據(jù)不同熱處理工藝和鋼板規(guī)格參數(shù)，鋼板在爐內(nèi)采用連續(xù)運(yùn)行或擺動(dòng)運(yùn)行，以滿足鋼板熱處理時(shí)間。

輥底式熱處理爐設(shè)計(jì)產(chǎn)量為17萬(wàn)t/a，加熱鋼種包括普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、壓力容器及鍋爐用板等。板坯規(guī)格為厚度12～160 mm，寬度1 500～2 600 mm，長(zhǎng)度4 000～15 000 mm；代表板坯規(guī)格為30 mm×2 000 mm×10 000 mm。

1　輥底爐主要技術(shù)參數(shù)

1.1爐子熱處理能力

正火處理：150 000 t/a。

高溫回火：10 000 t/a。

中溫回火：10 000 t/a。

全年熱處理量：170 000 t/a。

1.2燃料及熱值

輥底爐用燃料種類：焦?fàn)t煤氣，低發(fā)熱量為4 000×4.18 kJ/m3。

燃料消耗量：48 t/h產(chǎn)量時(shí)煤氣消耗量為4 000 m3/h

單位熱耗：333×4.18 kJ/kg。

1.3輥底爐主要尺寸

輥道上表面標(biāo)高：+900 mm。

輥底爐砌筑長(zhǎng)度：76 200 mm。

輥底爐內(nèi)寬：3 100 mm。

輥底爐砌筑寬度：3 700 mm。

有效布料寬度：2 700 mm。

2　輥底爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1熱處理溫度、加熱及保溫時(shí)間

熱處理溫度見表1，加熱及保溫時(shí)間見表2。

表1　熱處理溫度（℃）

表2　加熱及保溫時(shí)間（℃）

2.2熱處理操作制度

正火熱處理連續(xù)熱處理工藝曲線見圖1。

圖1　正火熱處理工藝曲線圖

高、中溫回火熱處理采用連續(xù)熱處理工藝制度，對(duì)于較厚鋼板采用擺動(dòng)熱處理工藝制度（見圖2）。

圖2　650℃高溫回火熱處理工藝曲線圖

2.3鋼板的入爐設(shè)計(jì)

根據(jù)車間的平面布置，在裝爐輥道安裝鋼板的對(duì)中裝置和鋼板的測(cè)長(zhǎng)裝置。當(dāng)檢測(cè)到熱處理爐裝料區(qū)域有足夠的空間裝下將要人爐的鋼板，同時(shí)和前一塊鋼板尾部之間的間隔距離等于已設(shè)定好的間隔距離時(shí)，在接到允許人爐的信號(hào)后，爐門開啟，爐外裝料輥道和爐內(nèi)裝料區(qū)域輥道同速運(yùn)行，鋼板以最快速度20 m/min人爐；當(dāng)鋼板的尾部離開設(shè)置在裝料爐口內(nèi)處的熱金屬檢測(cè)器后，關(guān)閉爐門，同時(shí)輥道降速并按照PLC給定的工藝速度運(yùn)行；鋼板運(yùn)行的工藝速度取決于鋼板的厚度及相應(yīng)鋼種的熱處理制度。

2.4采用靈活可靠的運(yùn)行制度

鋼板在爐內(nèi)加熱的時(shí)間隨鋼板的厚度增加而加長(zhǎng)，為了在有限爐長(zhǎng)的條件下不同厚度鋼板能得到不同的在爐加熱時(shí)間，爐內(nèi)輥道必須采取不同的運(yùn)行制度。

連續(xù)運(yùn)行：爐輥的傳動(dòng)速度保持0.25～20 m/ min，在此速度范圍內(nèi)，鋼板采用連續(xù)運(yùn)行制度，即在爐鋼板以規(guī)定的速度（根據(jù)厚度選擇）向前運(yùn)行。

擺動(dòng)運(yùn)行：對(duì)于較厚的鋼板進(jìn)行回火熱處理時(shí)，采用擺動(dòng)運(yùn)行方式；另外在事故情況下，自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)人擺動(dòng)運(yùn)行方式。擺動(dòng)運(yùn)行制度時(shí)，鋼板在爐內(nèi)以1～3 m/min速度按預(yù)定的位置周期性擺動(dòng)，但擺動(dòng)應(yīng)按以下規(guī)律進(jìn)行，這樣能夠保證爐輥受力均勻，延長(zhǎng)爐輥壽命。擺動(dòng)運(yùn)行規(guī)律如圖3所示。

圖3　擺動(dòng)運(yùn)行規(guī)律示意圖

2.5采用精確供熱控制系統(tǒng)

熱處理爐分為12個(gè)供熱長(zhǎng)度段、上下供熱單獨(dú)控制，共24個(gè)溫度控制區(qū)。采用脈沖數(shù)字化燃燒控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)彈性分區(qū)和分段以適應(yīng)不同熱處理制度的控制要求，并滿足多品種所要求的溫度制度調(diào)整的靈活性。輥底爐供熱分配情況見表3。

表3　輥底爐供熱分配

2.6采用先進(jìn)輻射管加熱器技術(shù)

輻射管型式：直套型輻射管。

輻射管用燒嘴：混合型焦?fàn)t煤氣燒嘴，通過(guò)空氣與焦?fàn)t煤氣的多級(jí)混合，實(shí)現(xiàn)分段燃燒，形成較長(zhǎng)的火焰形狀，從而保證沿輻射管長(zhǎng)度方向上的溫度均勻性；同時(shí)燒嘴配有自動(dòng)電點(diǎn)火和火焰監(jiān)測(cè)裝置。

輻射管外管：直徑Φ280 mm×10 mm，材質(zhì)Cr28Ni48W5，輻射管沿爐長(zhǎng)方向交錯(cuò)布置。

輻射管內(nèi)管：多節(jié)柔性連接。

空氣預(yù)熱器：翅片對(duì)流型，空氣預(yù)熱溫度約為600℃（正火熱處理）。

2.7采用氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛技術(shù)

利用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，提高爐子的嚴(yán)密性，并通過(guò)合理的爐壓控制，避免爐內(nèi)鋼板的氧化和脫碳，減少輥面結(jié)瘤，避免鋼板劃傷提高鋼板的表面質(zhì)量。

2.8采用多重密封結(jié)構(gòu)

人口密封段及出口密封段具有裝、出料密封功能，長(zhǎng)度各為1 500 mm。在人口密封段和出口密封段分別設(shè)有：密封門、密封簾及氣封裝置。

密封門：人口及出口各一個(gè)，型鋼及鋼板焊接的結(jié)構(gòu)件，水冷橡膠密封，配有電動(dòng)升降機(jī)構(gòu)，爐門升降行程約為500 mm。爐門關(guān)閉后，由氣動(dòng)壓緊裝置壓緊，確保密封嚴(yán)密。

壓緊裝置：每個(gè)爐門由一個(gè)氣缸完成。

密封簾：兩道，采用耐火纖維布外襯不銹鋼帶。

氣封裝置：安裝在鋼板運(yùn)行線的上部和下部，N2通過(guò)噴嘴上下噴出，以減少爐內(nèi)保護(hù)氣氛的外溢。

2.9采用輕型爐襯結(jié)構(gòu)

根據(jù)爐子的特點(diǎn)，選擇輕型爐襯結(jié)構(gòu)，在鋼板運(yùn)行線上方采用高純型硅酸鋁耐火纖維模塊，在鋼板運(yùn)行線下方采用JM系列隔熱磚r=0.8。這樣既增強(qiáng)爐體的保溫性能，又降低爐體的熱惰性，以滿足爐溫調(diào)整靈活的熱處理要求；同時(shí)爐襯還要適合氮保護(hù)氣氛的特定使用條件，即TiO2及FeO的含量要小于2%。

3　結(jié)論

柳鋼輥底爐設(shè)計(jì)新穎，技術(shù)性能先進(jìn)，能夠靈活適應(yīng)各種坯料和熱處理制度的工作特性，起到連續(xù)高效熱處理鋼板的作用。該熱處理爐于2011年5月一次點(diǎn)火烘爐成功，并正常生產(chǎn)，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行檢驗(yàn)表明，通過(guò)合理的爐型、燒嘴和控制設(shè)計(jì)，能夠滿足鋼板的±5℃均勻性的要求，截至目前，爐子生產(chǎn)運(yùn)行良好，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，受到了用戶的一致好評(píng)。

Design Features of Normalizing Heat Treatment Roller Hearth Furnace

LIU Zhuolun，HU Qitong，DOU Wei
（CERI Phoenix Industrial Furnace Co.，Ltd，Beijing 100176，China）

The design features of normalizing heat treatment roller hearth furnace project and the advanced technology and equipment of the design in Guangxi Liuzhou Iron and Steel Group Co Ltd are discussed.The design of the roller hearth furnace is innovative and the technical performance is advanced，which is flexibility to adapt to a variety of operating characteristics of billet and the heat treatment system，and plays role of continuous high efficiency heat treatment of steel.

heat treatment；roller hearth furnace；design features

TG155.1

B

1001-6988（2016）03-0058-02

2016-02-03

劉卓倫（1983—），男，工程師，主要從事冶金工業(yè)爐的設(shè)計(jì)、施工及管理工作.

［1］秦啟泰.應(yīng)用熱處理［M］.北京：金盾出版社，1997.

［2］鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計(jì)參考資料編寫組.鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計(jì)參考資料［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1979.