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Q235B角鋼的加熱工藝優化

来源:www.sh-anpai.com 日期:2014-6-3 10:02:04 點擊:
  Q235B角鋼的126t/h步進梁式加熱爐具有對鋼坯進行四面加熱的優點,在對大多數鋼種進行加熱時可以體現出高的加熱效率,标準加熱時間隻有160min。但對軸承鋼而言,則嫌爐長太短,給在連續生産中兼顧合适的加熱速度和足夠的擴散時間帶来一定的難度。 軸承鋼加熱中的主要問題: 1.與其它鋼種相比,軸承鋼加熱有其特殊性。 (1)由于軸承鋼的碳含量很高,因此對加熱速度非常敏感,冷坯加熱極易産生“鳥巢裂口”。在加熱過程中,熱量的傳導總是由表及里的,從鋼坯的表面到中心存在着溫度梯度,相應地,在鋼坯内部也會産生熱應力。熱應力作用的結果,體現为鋼坯的表層受到壓應力,而鋼坯中心及周圍一定範圍的區域内會受到拉應力。當應力超過鋼坯的極限強度時,就會發生開裂。熱應力的大小取決于升溫速度、鋼坯的導熱系數、比熱、密度以及成分等因素,一般来說,鋼坯的含碳量越高,升溫速度越快,加熱時産生的熱應力越大。通常情況下,材料耐壓強度要大于抗拉強度,因此一旦發生破壞,總是先在鋼坯中心産生裂紋,再逐漸向外擴展,嚴重時伸展到表面造成斷裂。这種情況對連鑄坯更加明顯,因为連鑄坯中心部位是低熔點組分和雜質富集的地方,強度****,甚至還存在拉澆時形成的間斷性縮孔,所有这些都使連鑄坯對加熱速度比鋼錠更加敏感。大斷面的鋼坯(錠)更容易産生这種缺陷。因为这種裂縫有其特殊的形貌,人們形象地稱之为“鳥巢裂口”。 (2)高碳鉻軸承鋼對成分均勻性有很高的要求,對碳化物液析、帶狀、中心碳偏等成分偏析級别有嚴格的規定。这些缺陷在連鑄坯上總是或多或少地存在着,在冶金環節除了通過對成分、過熱度、拉速和配水量等方面采取措施進行控制以外,在加熱爐(或均熱爐)中通過擴散退火也可以降低液析和帶狀級别。對步進梁式加熱爐来說,要在連續生産中确保足夠的擴散時間,有相當的難度。 2防止産生“鳥巢裂口"的措施 2.1發揮工藝流程優勢。實行熱送熱裝   有研究認为,在550℃~--600℃以下,可以近似地将鋼坯看成剛性體,用材料的彈性極限来校核溫度應力和升溫速度;超過这個溫度後,由于材料塑性得到改善,可以通過自身的塑性變形来消除溫度應力,開裂的危險将不複存在。興澄特鋼的優勢之一就是工藝流程和平面布置在設計時就考慮了連鑄坯直接熱送。正常情況下,熱送坯人爐時表面溫度可达650℃~7o0℃,中心溫度還遠高于这個數值。也就是說,軸承鋼如果熱送,就可以基本不受加熱速度的限制。幾年来,軸承鋼的熱裝比穩定在9O左右,既防止了熱應力裂紋的産生,又大幅度地降低了燃料消耗。 2.2制定合理的冷坯加熱工藝。   分批消化軸承鋼冷坯生産軸承鋼時,由于加熱能力小于連鑄能力,并且有些情況下連鑄坯必須下線緩冷,所以有大約1O的軸承鋼坯要冷态裝入加熱爐。在熱送貫通以前的一段時間,軸承鋼以冷裝居多,興澄特鋼摸索出一套冷裝軸承鋼的加熱工藝,雖然加熱效率較低,但作为正常生産的一種補充,在确保産品質量和維持生産平衡方面發揮了重要作用。 2.3發揮保溫爐的冷坯預熱功能。提高加熱爐的加熱效率   興澄特鋼的多功能保溫爐的功能之一,就是可以将冷坯按規定速度預熱至800℃左右。做法是:先在保溫爐中以合适的速度将口300inIn2軸承鋼連鑄坯預熱到800℃,使之脫離熱裂敏感區,再以熱送的方式進入加熱爐中進行進一步加熱和擴散退火,这樣加熱爐的産量可以达到90t/h,較之直接在加熱爐中加熱冷坯,加熱效率有明顯的提高。并且在保溫爐中進行預熱是完全離線的過程,期間加熱爐和整條******都可以按自己的節奏組織正常生産。 3積極進行設備改造和工藝優化 3.1把握連鑄坯與模鑄鋼錠的不同   确定合理的擴散時間鑄坯(錠)組織中枝晶偏析可以在加熱過程中通過高溫擴散来緩解或消除,碳化物液析和帶狀是鑄造時的枝晶偏析在軋材中的表現形式。傳統的模鑄一開坯的生産方式,通常要在均熱爐或加熱爐中進行3~4h以上的擴散退火。 可見,枝晶間距對擴散時間有顯著影響。連鑄坯在組織上與鋼錠有很大的區别。模鑄是自然冷卻的澆鑄過程,形成的枝晶比較發达;而連鑄坯的結晶過程不但采用通水強制冷卻的結晶器和汽霧噴淋等措施来增大過冷度,還有結晶器振动、結晶器電磁攪拌和末端電磁攪拌等細化晶粒的手段,因此,**終組織的枝晶間距遠小于模鑄組織。基于以上的分析,在确定軸承鋼加熱工藝時遵循一個原則:在达到普通鋼種加熱條件後,再在高溫(1190℃)環境中停留約2h。幾年来的實踐證明,現行工藝可以****液析基本穩定在0級,帶狀也控制在1.5~2.0級範圍内。 3.2針對軸承鋼熱送的加熱特點   進行加熱爐設備改造興澄特鋼得天獨厚的熱送條件,在确保軸承鋼質量上發揮了重要作用。由于不必受加熱速度的限制,在20m的有效爐長内,設法提高加熱段乃至預熱段的溫度,讓鋼坯的補熱升溫過程在加熱爐的一半多一點的行程内完成,盡量提高擴散退火時間在總加熱時間里的份額。为此,進行了多項設備改造: (1)在預熱段增設6支預熱段燒嘴,強化供熱,提高預熱段溫度。鑒于爐子寬而短,燒嘴又隻能布置在側牆上,故開發了专門的燃燒裝置,此裝置有較大的供熱能力(250kg/h),火焰細長,适應了爐型特點和工藝要求,同時還可對这組燒嘴進行獨立的自动控制。投用後,預熱段重油流量控制在1100kg/h,溫度比原来提高120℃~2OO℃。 (2)原来的爐尾部端牆和高溫煙道采用的是輕質澆注料,使用溫度不能适應新的溫度要求。2000年9月,利用年修的機會,用浙江省德清耐火纖維噴塗有限公司提供的高鋁一含锆纖維複合噴塗結構進行了更換,不但滿足了工藝要求,還使爐子外壁溫度由8O℃下降到5O℃。 (3)預熱段溫度提高後,爐子排煙溫度也相應提高(超過900℃),为保護換熱器,又對換熱器進行改造,将保護管組面積增加了5O。在上述工藝實施後,用數学模型對軸承鋼坯在爐内的加熱過程進行了實時測算,結果表明,每支鋼坯在1100℃以上的擴散時間在90~100min。 連鑄的過熱度、拉速、振幅和振頻、電磁攪拌強度和位置,甚至煉鋼的成分控制也都對加熱有顯著的影響。另外,熱送人溫度是對加熱質量舉足輕重卻常常被忽略的問題,人爐溫度越高,在同樣加熱時間和溫度制度下,擴散時間就越長,對降低碳化物液析和帶狀的級别就越有利。
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