專利名稱：熱軋鋼坯出爐前局部強(qiáng)化加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱軋鋼坯再加熱，特別涉及一種熱軋鋼坯出爐前局部強(qiáng)化加熱法及裝置。
背景技術(shù)：
鋼坯熱軋，首先需要在加熱爐中進(jìn)行加熱?，F(xiàn)大型加熱爐，爐型結(jié)構(gòu)由三段式或多段式組成。按鋼坯入爐至出爐順序，分預(yù)熱段，加熱段，均熱段(三段式)或預(yù)熱段，第一加熱段，第二加熱段，均熱段(多段式)組成。見(jiàn)圖(1)、(2)。預(yù)熱段一般無(wú)供熱裝置(即燒咀)，鋼坯與從加熱段流出的高溫?zé)煔饽嫦蚨校邷責(zé)煔鈱撆黝A(yù)熱至550℃左右。預(yù)熱后的鋼坯彈性大大降低，塑性大大增強(qiáng)，所以進(jìn)加熱段后，可快速升溫，減少加熱時(shí)間；為保證出爐鋼坯沿厚度方向的內(nèi)外溫度符合要求(一般小于50℃)，按工藝要求，快速加熱后的鋼坯需在均熱段中均熱，以減少鋼坯表面與中心的溫差。這樣的加熱制度及爐型結(jié)構(gòu)使出爐鋼坯表面溫度是均勻的，鋼坯內(nèi)外(表面至中心)溫差不大于50℃，符合工藝的要求。然而鋼坯在輥道送至軋機(jī)過(guò)程中，由于散熱，造成出爐溫度均勻的鋼坯至軋機(jī)前變得不均勻。理論計(jì)算與實(shí)測(cè)都表明，輸送距離越長(zhǎng)，輸送輥道周邊環(huán)境冷卻強(qiáng)度越大，鋼坯進(jìn)軋機(jī)時(shí)越不均勻。不均勻性主要出現(xiàn)在鋼坯沿長(zhǎng)度方向的兩端，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)可有40～50℃(板坯)，50～70℃(方坯)的溫差。這樣的溫差對(duì)軋制溫度均勻性要求較高的鋼種(硅鋼等)會(huì)造成軋制質(zhì)量問(wèn)題，甚至?xí)l(fā)生咬入困難(如方坯連軋等)，直接影響軋鋼生產(chǎn)。而目前，尚無(wú)一種能解決這一問(wèn)題的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了減小連鑄鋼坯在進(jìn)軋機(jī)前沿鋼坯長(zhǎng)度方向的表面溫差，提高軋制溫度均勻性，提供一種熱軋鋼坯出爐前局部強(qiáng)化加熱裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是基于鋼坯出爐溫度分布及鋼坯在爐內(nèi)局部強(qiáng)化加熱的時(shí)間的計(jì)算得到鋼坯兩端沿長(zhǎng)度200-300mm的局部范圍內(nèi)，加熱溫度需比其他鋼坯范圍提高4～10℃的這一數(shù)據(jù)，在加熱爐均熱段末建立的局部強(qiáng)化加熱區(qū)或增設(shè)局部強(qiáng)化加熱室，在局部強(qiáng)化加熱區(qū)或局部強(qiáng)化加熱室兩側(cè)墻或爐頂兩側(cè)至少置有1對(duì)燒咀，對(duì)即將出爐的鋼坯兩端強(qiáng)化加熱。
采用本實(shí)用新型，減小連鑄鋼坯在進(jìn)軋機(jī)前沿鋼坯長(zhǎng)度方向的表面溫差，提高軋制溫度均勻性，提高產(chǎn)品軋制質(zhì)量、減少?gòu)U品率，軋機(jī)生產(chǎn)率提高，降低生產(chǎn)成本。


圖1為尺寸為10000×2000×230mm的板坯沿長(zhǎng)度方向溫度分布曲線；圖2為尺寸為11000×140×140mm的方坯沿長(zhǎng)度方向溫度分布曲線；圖3為板坯兩端需強(qiáng)化加熱范圍示意圖；圖4為方坯兩端需強(qiáng)化加熱范圍示意圖；圖5為局部強(qiáng)化加熱區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5之A-A剖面圖；圖7為局部強(qiáng)化加熱室結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7之A-A剖面圖。
具體實(shí)施方式
本裝置是基于鋼坯出爐溫度分布要求的計(jì)算和鋼坯在爐內(nèi)局部強(qiáng)化加熱的時(shí)間計(jì)算，詳述如下1、出爐溫度分布要求的計(jì)算鋼坯出爐溫度分布要求可按下列傳熱模型經(jīng)數(shù)值計(jì)算得到λ∂2T∂X2-ϵσb1(T4-T∞4)=ρc∂T∂t]]>X=0---∂T∂X=0]]>X=L,-λ∂T∂X=ϵσ(T4-T∞4)]]>T＝τ T＝f(χ)其中λ、ρ、c、ε分別為坯料的導(dǎo)熱系數(shù)、密度、比熱及黑度，σ為斯蒂芬常數(shù)，b1方坯取邊長(zhǎng)尺寸、板坯取厚度尺寸的一半，T為鋼坯沿長(zhǎng)度方向的溫度分布，X為鋼坯沿長(zhǎng)度方向的坐標(biāo)，T∞為環(huán)境溫度，τ為鋼坯從出爐到軋鋼機(jī)所需的傳輸時(shí)間，f(χ)為τ時(shí)刻鋼坯的溫度分布。
計(jì)算舉例對(duì)長(zhǎng)為12m、截面為140×140mm2的45#線材坯料，取其到軋機(jī)時(shí)的溫度分布為x＝0處T＝1000℃；x＝6m處T＝960℃。經(jīng)計(jì)算得坯料端部溫度與相鄰部位溫度的情況如下(℃)

從上表的數(shù)據(jù)可得到在傳輸冷卻時(shí)間為25～45秒的時(shí)間范圍內(nèi)，坯料端部溫度應(yīng)比離端部200mm處的溫度高4～10℃。
2、強(qiáng)化加熱的時(shí)間計(jì)算鋼坯在爐內(nèi)局部強(qiáng)化加熱的時(shí)間下列傳熱模型計(jì)算ρcLSdTdτα(T∞-T)]]>τ＝0 T＝T1上式中ρ、c如前述，L＝200mm，S為坯料截面積，α為輻射當(dāng)量換熱系數(shù)，T∞為局部強(qiáng)化加熱爐氣溫度，T為坯料端部溫度，τ為局部強(qiáng)化加熱時(shí)間，T1為坯料離開(kāi)均熱段時(shí)的溫度。
計(jì)算舉例取L＝200mm處的溫度作為坯料離開(kāi)均熱段時(shí)的溫度，T∞按經(jīng)驗(yàn)取1100℃，局部強(qiáng)化加熱所需的時(shí)間如下(秒)

基于上述計(jì)算得到鋼坯兩端沿長(zhǎng)度200-300mm的提高4～10℃的這一數(shù)據(jù)，在均熱段末建立一局部強(qiáng)化加熱區(qū)或局部強(qiáng)化加熱室，對(duì)鋼坯兩端200-300mm，如圖3、圖4標(biāo)有斜線部分所示，局部范圍強(qiáng)化加熱，使局部區(qū)域溫度(即局部區(qū)域爐溫)約高于均熱段爐溫80～120℃，加熱時(shí)間20～30秒。
本實(shí)用新型的實(shí)施以三段式加熱爐為例，如圖5、圖7所示，加熱爐由預(yù)熱段1、加熱段2、均熱段3組成，熱軋鋼坯出爐前局部強(qiáng)化加熱裝置，其特點(diǎn)為1、在加熱爐均熱段3末建立一局部強(qiáng)化加熱區(qū)4，即在爐子均熱段在將出爐門兩側(cè)墻，根據(jù)鋼坯種類，至少置有1對(duì)燒咀5，對(duì)已完成均熱即將出爐的鋼坯兩端強(qiáng)化加熱。在不改變現(xiàn)有爐型的前題下，在爐子均熱段即將出爐門的兩側(cè)墻(離出口0.3～2米)將爐內(nèi)壁改建成半園弧內(nèi)凹側(cè)墻6，如圖5、圖6所示，并在兩側(cè)內(nèi)凹爐墻里各裝有1對(duì)(加熱方坯時(shí))、2～3對(duì)(加熱板坯時(shí))燒咀。對(duì)已完成均熱即將出爐的鋼坯兩端強(qiáng)化加熱，強(qiáng)化加熱區(qū)域的爐溫高于均熱段爐溫80～120℃，加熱時(shí)間20～30秒。
2、在在均熱段結(jié)束處，增設(shè)一局部強(qiáng)化加熱室7，局部強(qiáng)化加熱室的兩側(cè)墻或爐頂兩側(cè)，根據(jù)鋼坯種類，至少置有1對(duì)燒咀5對(duì)已完成均熱即將出爐的鋼坯兩端強(qiáng)化加熱。局部強(qiáng)化加熱室的燒咀安置在兩側(cè)墻或爐頂兩側(cè)半園弧內(nèi)凹狀處，安裝1對(duì)燒咀(加熱方坯時(shí))、2～3對(duì)燒咀(加熱板坯時(shí))，如圖7、圖8所示。強(qiáng)化加熱室兩側(cè)的爐溫高于均熱段爐溫80～120℃，加熱時(shí)間18～30秒鐘。以上所述的半園弧內(nèi)凹狀處安裝燒咀的優(yōu)點(diǎn)是能形成均勻熱輻射。
權(quán)利要求1.一種熱軋鋼坯出爐前局部強(qiáng)化加熱裝置，其特征在于，在加熱爐均熱段(3)末建立的局部強(qiáng)化加熱區(qū)(4)或增設(shè)局部強(qiáng)化加熱室(6)，在局部強(qiáng)化加熱區(qū)(4)或局部強(qiáng)化加熱室(7)兩側(cè)墻或爐頂兩側(cè)至少置有1對(duì)燒咀(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋鋼坯出爐前局部強(qiáng)化加熱裝置，其特征在于，所述的置有燒咀(5)的局部強(qiáng)化加熱區(qū)(4)或局部強(qiáng)化加熱室(7)兩側(cè)墻或爐頂兩側(cè)的側(cè)墻(6)呈半園弧內(nèi)凹狀。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種熱軋鋼坯出爐前局部強(qiáng)化加熱裝置，其特點(diǎn)是在加熱爐均熱段末建立一局部強(qiáng)化加熱區(qū)或局部強(qiáng)化加熱室，在局部強(qiáng)化加熱區(qū)或局部強(qiáng)化加熱室的兩側(cè)墻或爐頂兩側(cè)至少置有1對(duì)燒嘴，對(duì)已完成均熱即將出爐的鋼坯兩端沿長(zhǎng)度200－300mm的局部范圍強(qiáng)化加熱，使局部區(qū)域溫度高于均熱段爐溫80～120℃，加熱時(shí)間20～30秒。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，減小鋼坯在進(jìn)軋機(jī)前沿鋼坯長(zhǎng)度方向的表面溫差，提高軋制溫度均勻性，提高產(chǎn)品軋制質(zhì)量、減少?gòu)U品率，提高軋機(jī)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B21B13/00GK2628171SQ0325561
公開(kāi)日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月15日
發(fā)明者鄭躍偉, 苑安民, 錢惠國(guó) 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院