CN103103337B - 减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法，其步骤为:1）控制推钢机将钢坯推入到步进梁式加热炉的加热炉水梁上，所述加热炉水梁由固定梁和步进梁组成；2）将加热炉水梁中步进梁的水平步进行程调整为n(Ld+Ls)+Ld；3）钢坯在步进梁式加热炉内加热，加热炉水梁按n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程，将钢坯向步进梁式加热炉出口输送。本发明可以在不改变设备和加热工艺的前提下，仅通过合理设置水梁垫块的长度、垫块之间的间距和水梁步进行程，达到减小钢坯同一位置接触垫块的时间，从而减轻水梁“黑印”的目的。

Description

减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法
技术领域
本发明涉及加热炉钢坯加热技术领域，具体地指一种减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法。
背景技术
目前，钢坯在步进梁式加热炉内加热炉水梁上的运行状态如图1~3所示：加热炉水梁的冷却水管4外周覆盖有水梁耐材3，钢坯6直接与加热炉水梁的冷却水管4上面的垫块1接触，相邻垫块1之间形成垫块空隙2。由于冷却水管4内通有汽水混合物5或水蒸汽，置于冷却水管4上的垫块1表面温度较低，此外，冷却水管4及垫块1对钢坯6的遮蔽作用也影响了炉气对钢坯6下表面的辐射传热，因此，钢坯6与垫块1接触处的温度较低，加热终了时该局部区域颜色较钢坯6其它地方要暗，即形成所谓的水梁“黑印”。“水梁黑印”是轧钢加热工序中普遍存在且不可避免的问题。“黑印”会使连铸坯的局部硬度增大，造成连铸坯轧后扭转和弯曲，从而使产品局部尺寸不合格。此外，黑印处硬度的增大又会使轧机负荷突然增加，造成电机跳闸甚至损坏。
由于水梁“黑印”影响了钢坯加热质量和生产稳定性，国内外钢铁企业采取了许多方法和措施来减轻水梁“黑印”。这些措施主要分为两个方面：
（一）优化炉内水梁的设计，如（1）采用垫块偏心或居中交替连续设置及交错式水梁结构来减小钢坯同一位置接触垫块的时间。专利号为CN202297732U的中国专利《具有消除钢坯黑印效果的加热炉的钢坯行走部件》公开了一种具有消除黑印效果的加热炉钢坯行走件，其采用滑轨偏心或居中交替连续设置在纵水梁上表面，这使得钢坯下表面与滑轨顶面的接触点是不断变化的，从而使钢坯的各个部位都能得到加热。（2）合理设计垫块形状和提高垫块高度，从而提升垫块上表面温度，达到减小垫块与钢坯温差的目的。专利号为CN102041376A的中国专利《轧钢加热炉上下开缝式孔洞节能滑块》、专利号为CN201852463U的中国专利《加热炉用的刚玉、金属复合滑块》采用改进滑块结构来阻挡冷却水管的低温对滑块顶面温度和滑块上的钢坯在接触面温度的影响，可有效缓解水梁“黑印”。（3）改进垫块材质，减小垫块的导热系数，提高垫块的耐高温强度和抗蠕变性能，从而降低冷却水管对垫块上表面温度的影响，达到减小垫块与钢坯的温差的目的。专利号为CN102408242A的中国专利《一种热轧步进式加热炉用复合陶瓷垫块及其制备方法》、专利号为CN102765956A的中国专利《一种步进式加热炉用氧化锆质垫块的制备方法》分别采用复合陶瓷和氧化锆质垫块，这样也可以有效缓解水梁“黑印”。（4）采取合理的支承梁及其立柱的配置，力求减少冷却水梁的表面积，同时对支承梁及其立柱采用耐火棉毡与低水泥耐高温浇注料双层绝热结构进行包扎，以减少冷却管的吸热损失和冷却水的用量。上述这些措施都需要在设计阶段完成，一旦加热炉建造结束，实施这些措施必须增加设备投资。
（二）除了通过优化设备来减轻水梁“黑印”外，还可以通过提高炉温强化加热和延长炉内保温时间来减轻“黑印”，但这样一方面会增加能耗，造成加热炉本体损坏加快，减少加热炉设备的寿命，另一方面提高了开轧温度，会造成晶粒粗大，从而影响产品的质量。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法，该方法能在不增加设备投资的前提下减轻水梁“黑印”的产生。
为实现此目的，本发明所设计的减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法，包括如下步骤：
步骤1：控制推钢机将钢坯推入到步进梁式加热炉的加热炉水梁上，所述加热炉水梁包括固定梁和步进梁，所述固定梁和步进梁上设置有垫块；
步骤2：将加热炉水梁中步进梁的水平步进行程调整为n(Ld+Ls)+Ld，其中，n为自然数（0、1、2、3…），Ld为垫块的长度，Ls为相邻垫块之间的间距，自然数n的取值保证n(Ld+Ls)+Ld小于步进梁的水平液压缸的极限行程；
步骤3：钢坯在步进梁式加热炉内加热，加热炉水梁按n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程，将钢坯向步进梁式加热炉出口输送。
所述步骤3中，当步进梁式加热炉处于待轧状态时，步进梁带动钢坯向前走一个n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程后，步进梁将钢坯上抬一段时间，然后步进梁下落回位，钢坯在固定梁上停留一段时间，再后步进梁带动钢坯向后退一个n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程，接着使钢坯在固定梁上停留一段时间，接着步进梁再将钢坯上抬一段时间，最后步进梁下落回位，按照上述动作循环进行直到开轧。
所述步进梁将钢坯上抬的时间范围为2~3min。
所述步进梁将钢坯上抬的高度范围为100~150mm。
所述钢坯在固定梁上停留的时间范围为2~3min。
所述垫块的长度Ld=100~130mm，相邻垫块之间的间距Ls=110~140mm。
所述步进梁式加热炉的长度范围为20~50m。
所述加热炉水梁按n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程，在60~80步后将钢坯送出步进梁式加热炉。
本发明将加热炉水梁中步进梁的水平步进行程调整为n(Ld+Ls)+Ld，可使得钢坯在加热炉内行进过程中，钢坯的同一位置总是保持每隔一个步进周期进行交替的加热与冷却。
本发明与现有的改变水梁结构和垫块结构的方式相比，具有以下优点：
（1）本发明可以在不改变设备和加热工艺的前提下，仅通过合理设置水梁垫块的长度、垫块之间的间距和水梁步进行程，达到减小钢坯同一位置接触垫块的时间，从而减轻水梁“黑印”的目的。
（2）本发明并不改变加热炉水梁和垫块结构，无固定资产投资，降低了生产成本。
附图说明
图1为钢坯在步进梁式加热炉内加热炉水梁上的示意图。
图2为图1中的A-A剖视图。
图3为钢坯在步进梁式加热炉内加热炉水梁上的侧视结构示意图。
图4为本发明中的步进梁水平步进行程设为n(Ld+Ls)+Ld时，钢坯在水梁上的行进图。
图中：垫块1，垫块空隙2，水梁耐材3，冷却水管4，汽水混合物5，钢坯6，固定梁7，步进梁8，一个水平步进行程ST。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1~3所示钢坯在步进梁式加热炉内加热炉水梁上的工作状态已在背景技术中作了详细介绍，于此不再赘述。
本发明设计的减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法，包括如下步骤：
步骤1：控制推钢机将钢坯6推入到步进梁式加热炉的加热炉水梁上，所述加热炉水梁包括固定梁7和步进梁8，固定梁7和步进梁8上设置有垫块1；
步骤2：将加热炉水梁中步进梁8的水平步进行程调整为n(Ld+Ls)+Ld，其中，n为自然数（0、1、2、3…），Ld为垫块1的长度，Ls为相邻垫块1之间的间距，即相邻垫块之间的空隙2的长度，自然数n的取值保证n(Ld+Ls)+Ld小于步进梁8的水平液压缸的极限行程；
步骤3：钢坯6在步进梁式加热炉内加热，加热炉水梁按n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程，将钢坯6向步进梁式加热炉出口输送。
上述技术方案的步骤3中，当步进梁式加热炉处于待轧状态时，步进梁8带动钢坯6向前走一个n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程后，步进梁8将钢坯6上抬一段时间，然后步进梁8下落回位，钢坯6在固定梁7上停留一段时间，再后步进梁8带动钢坯6向后退一个n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程，接着使钢坯6在固定梁7上停留一段时间，接着步进梁8再将钢坯6上抬一段时间，最后步进梁8下落回位，按照上述动作循环进行直到开轧。
上述技术方案中，所述步进梁8将钢坯6上抬的时间范围为2~3min。
上述技术方案中，所述步进梁8将钢坯6上抬的高度范围为100~150mm。
上述技术方案中，所述钢坯6在固定梁7上停留的时间范围为2~3min。
上述技术方案中，所述垫块1的长度Ld=100~130mm，相邻垫块1之间的间距Ls=110~140mm。具体生产中，当垫块1长度Ld为120mm、相邻垫块1之间的间距Ls为130mm、水平液压缸的极限行程为660mm时，将步进梁水平步进行程调整为2*（120+130）+120=620mm，参照图4，钢坯6下表面与垫块1接触的部分在一个步进周期后总是与相邻垫块之间的空隙2接触，钢坯6下表面不与垫块1接触的部分在一个步进周期后总是与垫块1接触，这样钢坯“黑印”就每隔一个步进周期进行交替的加热与冷却。
上述技术方案中，所述步进梁式加热炉的长度范围为20~50m。所述加热炉水梁按n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程，在60~80步后将钢坯6送出步进梁式加热炉。
本发明的原理为：由于垫块1受到水梁水管4里的汽水混合物5的冷却作用，垫块1上表面温度比炉温低，当钢坯6落在垫块1上时，接触垫块1的局部区域会受到垫块1的冷却作用及垫块1对辐射的遮蔽而使局部区域温度低于其他未接触垫块1的区域从而加深水梁”黑印”。当钢坯6落在相邻垫块之间的空隙2上时，钢坯6此局部区域不会受到垫块1的冷却及遮蔽作用，而是直接受到炉膛的高温辐射和炉气对流加热，从而减轻水梁“黑印”。本发明采用将步进行程优化为n(Ld+Ls)+Ld的方式使钢坯6的“黑印”位置处的部位交替落在垫块1和相邻垫块之间的空隙2之上，从而使“黑印”位置处的钢坯1表面交替加热、冷却以达到减轻“黑印”的目的。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法，包括如下步骤：
步骤1：控制推钢机将钢坯（6）推入到步进梁式加热炉的加热炉水梁上，所述加热炉水梁包括固定梁（7）和步进梁（8），所述固定梁（7）和步进梁（8）上设置有垫块（1）；
步骤2：将加热炉水梁中步进梁（8）的水平步进行程调整为n(Ld+Ls)+Ld，其中，n为自然数（0、1、2、3…），Ld为垫块（1）的长度，Ls为相邻垫块（1）之间的间距，自然数n的取值保证n(Ld+Ls)+Ld小于步进梁（8）的水平液压缸的极限行程；
步骤3：钢坯（6）在步进梁式加热炉内加热，加热炉水梁按n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程，将钢坯（6）向步进梁式加热炉出口输送；
所述步骤3中，当步进梁式加热炉处于待轧状态时，步进梁（8）带动钢坯（6）向前走一个n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程后，步进梁（8）将钢坯（6）上抬一段时间，然后步进梁（8）下落回位，钢坯（6）在固定梁（7）上停留一段时间，再后步进梁（8）带动钢坯（6）向后退一个n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程，接着使钢坯（6）在固定梁（7）上停留一段时间，接着步进梁（8）再将钢坯（6）上抬一段时间，最后步进梁（8）下落回位，按照上述动作循环进行直到开轧。
2.根据权利要求1所述减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法，其特征在于：所述步进梁（8）将钢坯（6）上抬的时间范围为2～3min。
3.根据权利要求1或2所述减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法，其特征在于：所述步进梁（8）将钢坯（6）上抬的高度范围为100～150mm。
4.根据权利要求1或2所述减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法，其特征在于：所述钢坯（6）在固定梁（7）上停留的时间范围为2～3min。
5.根据权利要求1或2所述减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法，其特征在于：所述垫块（1）的长度Ld=100～130mm，相邻垫块（1）之间的间距Ls=110～140mm。
6.根据权利要求1或2所述减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法，其特征在于：所述步进梁式加热炉的长度范围为20～50m。
7.根据权利要求6所述减小步进梁加热炉钢坯水梁黑印的方法，其特征在于：所述加热炉水梁按n(Ld+Ls)+Ld的水平步进行程，在60～80步后将钢坯（6）送出步进梁式加热炉。
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