CN103215433A - 加热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法，将预热炉与加热炉进行串联，工业纯钛板坯首先在预热炉中加热至580～600℃，然后进入加热炉中继续加热至860～880℃。该加热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法，充分利用预热炉的优点，合理的将预热炉与加热炉串联起来，进行工业纯钛板坯的加热，不仅提高了能源利用效率，而且避免了工业纯钛板坯早期加热速度过快所导致的热应力内裂纹缺陷，减少了工业纯钛板坯在高温煅的加热时间，降低了工业纯钛板坯发生高温氧化的概率，使加热后的工业纯钛板坯具有更好的细晶组织和温度均匀性。
Description
技术领域
本发明属于工业纯钛加工技术领域，尤其涉及一种加热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法。
背景技术
钛及钛合金具有比强度高、断裂韧性高、耐高温和抗腐蚀性好的特点, 在航空航天、能源、化工等领域被广泛应用。一般在同时具备黑色金属和有色金属生产并存的冶金企业，钛及钛合金板坯的加热均采用单台步进梁式加热炉进行加热。
工业纯钛板坯的加热温度比常规不锈钢的加热温度低400℃左右，且生产量较小，加热制度的好坏，将在很大程度上影响钛材的表面质量及力学性能。由于工业纯钛板坯的导热性较差，在低温段加热时间过快时，容易造成工业纯钛板坯内外温度梯度大，产生热应力，造成内裂纹。随着加热温度的升高，工业纯钛板坯在高温段停留时间过长，会与空气中的氧和氮发生强烈反应，形成表面吸气层，该吸气层会恶化工业纯钛的变形性能，造成产品表面质量恶化。
由于步进梁式加热炉的步进机构为整体式结构，低温段和高温段的步进梁无法分段控制，工业纯钛的导热系数较小，厚度在200～220mm之间，为了保证加热的均匀性，避免低温段快速加热所造成的工业纯钛板坯内裂纹，低温段的加热速度一般控制在1.46mm/min，装炉间隔时间为14分钟左右，即轧制一批钛板，驻炉时间约300分钟。轧制开始后，由于工业纯钛板坯较短，每块实际轧制时间仅6～7分钟，此时加热条件不满足，轧机需要再等待7分钟左右，才能轧制下一块工业纯钛板坯，不仅造成轧制作业率较低，能源消耗等各项生产成本较高，而且使工业纯钛板坯在高温段的停留时间较长，造成高温过氧化。
单台加热炉加热工业纯钛板坯时，工业纯钛板坯的装炉与出炉必须保持同步，即装、出炉间隔时间一致。加热炉的加热段、均热段总长14.3米，工业纯钛板坯在高温段停留时间长达140分钟，另外，工业纯钛板坯在高温段加热时炉膛温度在900～940℃之间，工业纯钛板坯的加热对炉内氧化气氛要求较高，而加热炉各段设计加热能力较大，煤气流量、空气流量达到最小流量后再无法调整，氧含量容易超标，长时间在高温段停留，易造成工业纯钛板坯加热后表面质量及力学性能的恶化。
发明内容
本发明目的在于提供一种有效改进工业纯钛板坯的高温组织结构和力学性能，提高产品质量的加热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种加热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法，工业纯钛板坯在加热炉中进行加热，所述工业纯钛板坯首先在预热炉中进行加热，然后进入所述加热炉中进行加热，包括以下步骤：
步骤A：工业纯钛板坯从预热炉的装料端装入，在预热炉的预热段和第一加热段的步进时间为75～85min，工业纯钛板坯的表面温度由常温上升至210℃～230℃；在预热炉的第二加热段加热45～55min，工业纯钛板坯的表面温度上升至480～500℃；在预热炉的均热段加热35～45min，工业纯钛板坯的表面温度升温至580℃～600℃；
步骤B：加热后的工业纯钛板坯从预热炉的出料端出炉，从加热炉的装料端装入，在加热炉的热回收段和预热段步进时间为85～95min，工业纯钛板坯的表面温度升温至720℃～740℃；在加热炉的加热段加热35～45min，工业纯钛板坯的表面温度升温至810～830℃；在加热炉的均热段加热40～50min，工业纯钛板坯的表面温度升温至860～880℃。
本发明提供的加热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法，充分利用预热炉的优点，合理的将预热炉与加热炉串联起来，进行工业纯钛板坯的加热，不仅提高了能源利用效率，而且避免了工业纯钛板坯早期加热速度过快所导致的热应力内裂纹缺陷，减少了工业纯钛板坯在高温煅的加热时间，降低了工业纯钛板坯发生高温氧化的概率，使加热后的工业纯钛板坯具有更好的细晶组织和温度均匀性。
附图说明
图1为工业纯钛板坯在加热炉中的升温曲线对比图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明在实现预定目的时所采用的技术手段和技术效果，下面结合具体实施例及其附图对本发明作进一步说明：
本发明提供的一种加热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法，工业纯钛板坯首先在预热炉中进行加热，然后进入加热炉中进行加热，具体实施步骤如下：
1.工业纯钛板坯从预热炉的装料端装入。预热炉包括预热段、第一加热段、第二加热段和均热段，燃料为纯高炉煤气。
预热炉的预热段长度为9.87米，预热段不设置烧嘴，预热段炉膛温度为650～680℃。第一加热段的长度为6.63米，两侧共设置7对长火焰烧嘴，第一加热段的炉膛温度为720～740℃。工业纯钛板坯在预热段和第一加热段步进，第一加热段的烧嘴全部关闭，工业纯钛板坯在第一加热段不直接受热，步进时间为80min，工业纯钛板坯的表面温度由室温逐步上升至220℃。
预热炉的第二加热段的长度为7.5米，两侧共设置有8对长火焰烧嘴，第二加热段对工业纯钛板坯进行加热，煤气流量为18000～23000m3/h, 第二加热段的炉膛温度为780℃～820℃，工业纯钛板坯在第二加热段加热50min，工业纯钛板坯的表面温度逐渐上升至490℃。
预热炉的均热段长度为6米，侧面共有3对长火焰烧嘴，预热炉均热段的炉顶有16对平焰烧嘴，均热段对工业纯钛板坯进行加热，所有烧嘴全部开启，煤气流量为6000～7500 m3/h，均热段的炉膛温度为830～850℃，工业纯钛板坯在均热段加热40min，工业纯钛板坯的表面温度逐步升温至590℃。均热段加热的主要目的是缩小工业纯钛板坯的芯表温差。
由于工业纯钛板坯的长度一般为5.0～6.5m，而预热炉的布料结构不允许5.7～7.5米的板坯入炉，所以，工业纯钛板坯在预热炉内的分布既要考虑水梁的承重平衡和运送的安全性，又要考虑板坯长度方向上的加热均匀性和热负荷分配的均匀性。在每次组坯轧制前，在入炉前按照板坯的长度，对板坯在预热炉内固定梁、活动梁位置进行计算，以固定梁上的板坯悬臂长度不超过1900mm、活动梁上的板坯悬臂长度不超过2100mm为准，长度大于6米的板坯全部采用中心定位，长度小于6米的板坯，按照板坯的实际长度，对板坯定位位置在预热炉中心线左右进行调整，以满足板坯在炉内固定梁、活动梁上悬臂长度的要求。避免出现板坯在预热炉内由于悬臂长度过长导致的弯曲或刮蹭步进梁现象。同时，从电气控制方面，调整一级顺控程序及长度控制参数条件，否则无法入炉。
2.加热至590℃的工业纯钛板坯从预热炉的出料端出炉，从加热炉的装料端装入。预热炉的出炉辊道同时作为加热炉的入炉辊道。加热炉包括热回收段、预热段、加热段和均热段。
加热炉的热回收段长度为10.7米，没有设置烧嘴，热回收段的炉膛温度为750～780℃。预热段的长度5米，共设置6对调焰烧嘴，预热段的炉膛温度为830℃～850℃。工业纯钛板坯在加热炉的热回收段和预热段步进，预热段的烧嘴全部关闭，工业纯钛板坯在预热段不直接受热，步进时间为90min，工业纯钛板坯的表面温度逐步升温至730℃。工业纯钛板坯在热回收段和预热段，可以进一步缩小工业纯钛板坯的芯表温差。
加热炉的加热段长度为6.8米，侧面及顶部共设置8对调焰烧嘴，加热段对工业纯钛板坯进行加热，煤气流量为5000～5500m3/h，加热段的炉膛温度为920～950℃，工业纯钛板坯在加热段的加热40min，工业纯钛板坯的表面温度逐渐升至820℃。
加热炉的均热段长度为6.5米，侧面共有3对调焰烧嘴，加热炉均热段的炉顶设有16对平焰烧嘴，均热段对工业纯钛板坯进行加热，所有烧嘴全部开启，
煤气流量为1500～1800 m3/h，均热段的炉膛温度为915℃～920℃，工业纯钛板坯在均热段加热45 min，工业纯钛板坯的表面温度逐步升温至870℃。均热段加热的主要目的是使工业纯钛板坯的表面温度与内芯温度趋于最小，提高坯料加热均匀度。
预热炉的高炉煤气用量为25000～28000 m3/h，加热炉的高焦混合煤气用量为7000～7500 m3/h。整个工业纯钛板坯加热过程中，预热炉与加热炉的供热比例为60%：40%左右。
工业纯钛板坯在加热炉内加热至870℃，然后从加热炉的出料端出炉，输送至轧机进行轧制。
如图1所示，为工业纯钛板坯在加热炉中的升温曲线对比图。图中，单台加热炉加热工业纯钛板坯升温曲线2，工业纯钛板坯在加热炉的热回收段和预热段的加热时间为150 min，在加热段的加热时间为65 min，在均热段的加热时间为75 min。采用单台加热炉加热工业纯钛板坯共需要290min，在高温段的停留时间长达140分钟。
本发明提供的加热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法，工业纯钛板坯在预热炉中升温至590℃左右才进入加热炉进行加热，工业纯钛板坯在预热炉内的加热温度低，在预热炉内从装炉至出炉时间为170min，延长了低温段的加热时间，避免造成工业纯钛板坯内外温度梯度大所产生的热应力，避免了工业纯钛板坯出现内部热裂纹的现象。图1中工业纯钛板坯的串联法板坯升温曲线1，工业纯钛板坯在加热炉的热回收段和预热段的加热时间为90 min，在加热段的加热时间为40 min，在均热段的加热时间为45 min。工业纯钛板坯在加热炉的高温段的加热时间由140分钟降低到85分钟左右，缩短了工业纯钛板坯在高温段的加热时间，显著降低了工业纯钛板坯发生高温氧化的几率，使工业纯钛板坯加热后得到更好的细晶组织和温度均匀性，有效的改进了工业纯钛板坯的高温组织结构和力学性能，提高了轧制产品质量。
采用单台加热炉板坯的方法，工业纯钛板坯在加热炉中的驻炉时间为290分钟，而本发明提供的串联加热方法，工业纯钛板坯在加热炉中的驻炉时间缩短至170分钟，因此，每炉工业纯钛板坯可节约轧机待轧时间和轧制时间近5个小时。
本发明提供的加热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法，可以缩短工业纯钛板坯在加热炉中的装炉间隔时间，每块工业纯钛板坯之间的装炉时间相差7.5分钟，比现有技术的单台加热炉加热方法的装炉时间间隔降低6分钟，提高了轧制效率，工业纯钛板坯的小时产量由27吨/小时提高到45吨/小时，节约能源，降低生产成本。
本发明适用于同时具备黑色金属和有色金属生产并存的冶金企业，适用于停炉后升温过程中的工业纯钛板坯的生产或生产不锈钢之后工业纯钛板坯的生产。当连续生产不锈钢板坯时，根据不锈钢板品种的不同，一般经预热炉加热以后的不锈钢板坯出炉温度为700～800℃，生产工业纯钛板时，预热炉加热以后工业纯钛板坯的出炉温度为580～600℃。
Claims (1)
1.一种加热炉串联加热工业纯钛板坯的加热方法，工业纯钛板坯在加热炉中进行加热，其特征在于，所述工业纯钛板坯首先在预热炉中进行加热，然后进入所述加热炉中进行加热，包括以下步骤：
步骤A：工业纯钛板坯从预热炉的装料端装入，在预热炉的预热段和第一加热段的步进时间为75～85min，工业纯钛板坯的表面温度由常温上升至210℃～230℃；在预热炉的第二加热段加热45～55min，工业纯钛板坯的表面温度上升至480～500℃；在预热炉的均热段加热35～45min，工业纯钛板坯的表面温度升温至580℃～600℃；
步骤B：加热后的工业纯钛板坯从预热炉的出料端出炉，从加热炉的装料端装入，在加热炉的热回收段和预热段步进时间为85～95min，工业纯钛板坯的表面温度升温至720℃～740℃；在加热炉的加热段加热35～45min，工业纯钛板坯的表面温度升温至810～830℃；在加热炉的均热段加热40～50min，工业纯钛板坯的表面温度升温至860～880℃。
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