CN107955877A - 辊底式热处理炉内超低氧含量的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种辊底式热处理炉内超低氧含量的控制方法，超低氧含量的控制方法按以下步骤进行：1)装钢速度为35m/min～45m/min；2)当动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启相应区域对应设置的所述电磁阀进行氮气充入；当动态值满足限定条件，则关闭所述电磁阀；3)钢板在热处理炉内进行热处理，将炉膛内的7区至16区设定为高温区，钢板在此区域内快速加热；4)钢板在热处理炉内加热到目标温度后，出料炉门开启，钢板出炉，钢板出钢速度为15‑60m/min。有效防止因炉内氧含量过高导致的炉底辊结瘤问题；同时有效减少氮气使用量，降低氮气和煤气消耗成本。

Description

辊底式热处理炉内超低氧含量的控制方法

技术领域

本发明涉及钢板热处理领域，特别涉及一种辊底式热处理炉内超低氧含量的控制方法。

背景技术

辊底式热处理炉是由辐射管加热的，具有加热均匀性高，温度精确等特点，炉内通过氮气保护是提高板材性能，生产高等级、高表面质量宽厚板产品的不可缺少的重要工序之一，也是宽厚板获得良好性能的最终保障。但由于炉内氮气控制方式不科学等原因，导致氮气使用量较多，煤气消耗增加，生产成本居高不下。且热处理炉内氧含量过高，使热处理炉的炉底辊结瘤导致钢板下表面压痕的问题更加突出。为消除炉底辊结瘤对钢板下表面的影响，目前各钢厂大多采用进炉人工清理的方法，但此方法需要的处理时间长，作业危险系数大，且导致大量成本浪费，影响了钢厂的生产效率和成本控制。

因此，有效控制辊底式热处理炉在热处理时炉内的氧含量，已经是制约国内各大钢厂板材产量和质量提升的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种辊底式热处理炉内超低氧含量的控制方法，针对现有技术的上述不足，通过将炉门和钢板厚度连锁，动态控制炉门开启的高度，科学设置热处理炉内各区域温度，实现热处理炉内氧含量为2-100ppm的超低控制，有效防止因炉内氧含量过高导致的炉底辊结瘤问题；同时有效减少氮气使用量，降低氮气和煤气消耗成本。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种辊底式热处理炉内超低氧含量的控制方法，所述热处理炉由辐射管进行加热，钢板进入所述热处理炉内进行淬火热处理，所述热处理炉炉膛的上部和下部各设置10个区，热处理炉炉膛的上部由右至左依次为1、3、5、7、9、11、13、15、17、19区，热处理炉炉膛的下部由右至左依次为2、4、6、8、10、12、14、16、18、20区，每个区对应设置有一个氮气充气口进行冲氮，炉内冲氮主管道共设置有二条，一条主管道给热处理炉上部充入氮气和另一条主管道给热处理炉的下部充入氮气，每条主管道各设置有10个接入口，每个接入口连通一个区，每个接入口处各设置有一个电磁阀控制氮气的开关，所述热处理炉炉膛内共设置有三个氧含量仪，所述热处理炉设置有两个炉门，分别为装料炉门和出料炉门，

超低氧含量的控制方法按以下步骤进行：

1)钢板在热处理炉前进行对中测长，开启炉门，进行装钢，装钢速度为35m/min～45m/min；

2)根据炉膛内设置的氧含量仪检测的动态值与设定值进行比较，当动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启相应区域对应设置的所述电磁阀进行氮气充入；当动态值满足限定条件，则关闭所述电磁阀；

3)钢板在热处理炉内进行热处理，将炉膛内的7区至16区设定为高温区，钢板在此区域内快速加热；

4)钢板在热处理炉内加热到目标温度后，出料炉门开启，钢板出炉，钢板出钢速度为15-60m/min。

进一步地，在上述的控制方法中，在所述步骤1)中，所述装料炉门设置有控制炉门开启高度的两个限位，两个所述限位高度分别为100mm和150mm。

进一步地，在上述的控制方法中，所述装料炉门的开启高度与钢板厚度进行连锁，当钢板厚度为6-30mm时，所述装料炉门开启高度为100mm；当钢板厚度为31-120mm时，所述装料炉门开启高度为150mm。

进一步地，在上述的控制方法中，三个所述氧含量仪分别设置在3区、9区、17区，设置在3区的为一号氧含量仪，一号氧含量仪控制1-6区的电磁阀；设置在6区的为二号氧含量仪，二号氧含量仪控制7-14区的电磁阀；设置在17区的为三号氧含量仪，三号氧含量仪控制15-20区的电磁阀。

进一步地，在上述的控制方法中，在所述步骤2)中，所述一号氧含量仪的设定值为80ppm，所述二号氧含量仪的设定值为10ppm，所述三号氧含量仪的设定值为40ppm，

根据炉膛内所述氧含量仪检测的动态值与设定值进行比较，当一号氧含量仪检测的动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启1-6区的电磁阀进行氮气充入；当二号氧含量仪检测的动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启7-14区的电磁阀进行氮气充入，当三号氧含量仪检测的动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启15-20区的电磁阀进行氮气充入；

当检测的动态值满足限定条件时，则关闭冲氮阀门。

进一步地，在上述的控制方法中，在所述步骤4)中，所述出料炉门设置有控制炉门开启高度的三个限位，三个所述限位高度分别为60mm、120mm和150mm。

进一步地，在上述的控制方法中，所述出料炉门的开启高度与钢板厚度进行连锁，当钢板厚度为6-30mm时，炉门开启高度为60mm；当钢板厚度为31-70mm时，炉门开启高度为120mm；当钢板厚度为71-120mm时，炉门开启高度为150mm。

进一步地，在上述的控制方法中，在所述步骤3)中，将炉膛内的7区至16区的温度设定为930℃～935℃。

进一步地，在上述的控制方法中，在所述步骤3)中，将炉膛内的1区至6区的温度设定为830℃～900℃。

进一步地，在上述的控制方法中，在所述步骤3)中，将炉膛内的17区至20区的温度设定为910℃-930℃。

分析可知，本发明公开一种辊底式热处理炉内超低氧含量的控制方法，与现有技术相比主要存在下述优势：

(1)本发明通过将炉门开启高度与钢板厚度进行连锁，最大程度减少了炉门开启面积和开启时间，能防止炉内气体外溢，保证热处理炉内保持正压力，防止炉外氧气进入热处理炉，保证热处理炉内超低氧含量。

(2)本发明将热处理炉中间段设定为高温区，钢板温度在此区域快速加热的过程，此区域炉内氧含量较低，同时利用钢板与炉内极少量氧气发生氧化反应，消耗氧气，能有效控制炉内氧含量，防止发生炉底辊结瘤，同时能降低氮气使用量。

(3)本发明涉及的辊底式淬火热处理炉炉内超低氧含量的控制方法，使用最少的氮气，将辊底式淬火热处理炉炉内氧含量控制在2-100ppm。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明一实施例的炉膛分区及氮气系统结构示意图。

附图标记说明：1～20区，1'～20'电磁阀，1”～6”电磁阀，

21一号氧含量仪，22二号氧含量仪，23三号氧含量仪，

3主管道，4流量计。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

根据本发明的实施例，提供了一种辊底式热处理炉内超低氧含量的控制方法，辊底式热处理炉由辐射管进行加热，钢板进入热处理炉内进行淬火热处理(也适用于正火热处理)，热处理炉炉膛的上部和下部各设置10个区，共20个区。热处理炉炉膛的上部由右至左依次为1、3、5、7、9、11、13、15、17、19区，热处理炉炉膛的下部由右至左依次为2、4、6、8、10、12、14、16、18、20区，每个区对应设置有一个氮气充气口进行冲氮。炉内冲氮主管道共设置有二条，一条主管道给热处理炉上部充入氮气和另一条主管道给热处理炉的下部充入氮气，每条主管道各设置有10个接入口，每个接入口连通一个区，每个接入口各设置有一个电磁阀控制氮气的开关。在3区、9区、17区各有一个氧含量仪，将电磁阀与各区的氧含量仪进行连锁。设置在3区的为一号氧含量仪，一号氧含量仪控制1-6区的电磁阀；设置在6区的为二号氧含量仪，二号氧含量仪控制7-14区的电磁阀；设置在17区的为三号氧含量仪，三号氧含量仪控制15-20区的电磁阀。热处理炉设置有两个炉门，分别为装料炉门和出料炉门，两个炉门均设置有控制炉门开启高度的限位。装钢、出钢时炉门的开启高度与装钢钢板的厚度进行连锁。

如图1所示，图1为本发明一实施例的炉膛分区及氮气系统结构示意图。图中的标记分别代表：1～20区，1'～20'电磁阀，1”～6”电磁阀，21一号氧含量仪，22二号氧含量仪，23三号氧含量仪，3主管道，4流量计。其中，1'～20'电磁阀可分别向1～20区充入氮气，1”电磁阀控制1'、3'和5'电磁阀，2”电磁阀控制7'、9'、11'和13'电磁阀，3”电磁阀控制15'、17'、和19'电磁阀，4”电磁阀控制2'、4'和6'电磁阀，5”电磁阀控制8'、10'、12'和14'电磁阀，6”电磁阀控制16'、18'和20'电磁阀。两个流量计4可分别记录两条冲氮主管道3内共流过了多少氮气。

超低氧含量的控制方法按以下步骤进行：

1)钢板在热处理炉前进行对中测长。对中的作用是使钢板在辊道上位置居中，且与辊道垂直，防止钢板进热处理炉后跑偏，或者刮蹭到热处理炉内的耐材。测长是热处理炉二级需要，通过测长得到钢板的长度数据，根据长度数据进行模型计算和炉内模块跟踪。开启炉门，进行装钢，装钢速度为35m/min～45m/min(比如35m/min、36m/min、37m/min、38m/min、39m/min、40m/min、41m/min、42m/min、43m/min、44m/min、45m/min)。如果装钢速度慢于35m/min，导致炉门开启时间长，炉内气体外泄，炉压降低，导致炉外空气进入热处理炉，炉内氧含量会增加，增加了氮气消耗；如果装钢速度快于45m/min，将导致炉内光栅跟踪混乱，钢板模拟信号和实际位置偏差加剧，加热模型和实际不一致影响钢板热处理后质量，装钢速度优选为40m/min；

2)根据炉膛内设置的氧含量仪检测的动态值与设定值进行比较，当动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启相应位置的电磁阀进行氮气充入；当动态值满足限定条件，则关闭冲氮阀门；

3)钢板在热处理炉内进行热处理，将炉膛内的7区至16区设定为高温区，钢板在此区域内快速加热。钢板在热处理炉内进行加热过程中，因装料、出料炉门开启，1区至6区以及17区至20区，在炉门开启时的压力下降较明显，氧气容易进入炉内导致氧含量增加。7区至16区在炉膛中部，能够保持压力较大，氧含量较低。将7区至16区设定为高温区，钢板在此区域内快速加热，钢板的温度在此区域内快速升高，因此区域的氧含量较低，同时钢板与炉内极少量氧气发生氧化反应，消耗氧气，能有效控制炉内氧含量，防止发生炉底辊结瘤；

4)钢板在热处理炉内加热到目标温度后，出料炉门开启，钢板出炉，钢板出钢速度为15-60m/min。在保证淬火板形和冷却速度的前提下，钢板出炉速度越快越好。钢板出炉速度快，炉门开始时间短，能防止炉内气体外溢，减少炉外空气进入炉内，减少氮气用量，同时有效控制炉内氧含量。

进一步地，在所述步骤1)中，装料炉门设置有控制炉门开启高度的两个限位，两个的限位高度分别为100mm和150mm，装料炉门的开启高度与钢板厚度进行连锁。连锁即指根据步骤1)中对钢板进行的对中测长，热处理炉一级控制系统可以通过次工序得到钢板的宽度、长度数据，同时会得到钢板的厚度数据。进行装钢的时候，一级系统会根据钢板的厚度数据控制炉门的开启高度。当钢板厚度为6-30mm时，少量钢板出现翘头，为保护炉门，炉门开启高度为100mm；当钢板厚度为31-120mm时，钢板板形较好，炉门开启高度为150mm。炉门开启过高，会增大炉门的开启面积，且增加炉门的开启时间。如果炉门开启时间长，会导致：炉内气体外泄，炉压降低，导致炉外空气进入热处理炉，炉内氧含量会增加，增加了氮气消耗。

进一步地，在所述步骤2)中，一号氧含量仪的设定值为80ppm，二号氧含量仪的设定值为10ppm，三号氧含量仪的设定值为40ppm。一号氧含量仪在热处理炉装料炉门侧，此处炉温在830-870℃左右，炉温温度相对较低。且钢板进入热处理炉时为常温，在此区域刚刚开始进行加热，钢板在此区域温度一般为300℃以下，此处炉底辊结瘤较少，且钢板温度低，不容易出现压痕。装料炉门频繁开启装钢，部分炉外空气进入炉内，此处氧含量值偏高，但是没有必要充太多氮气，会造成氮气浪费。二号氧含量仪在炉子中间部位，此处温度一般在930-935℃左右，此区域炉温高，钢板也被加热到900℃左右，需要尽量降低氧含量，防止产生炉底辊结瘤。且此处位于中间位置，炉压较高，氧含量本身较容易控制。三号氧含量仪位于出炉侧，出料炉门频繁开启出钢，但此处温度一般920℃左右，温度较高，需要多充氮气，防止氧含量过高导致炉底辊结瘤。根据炉膛内各个氧含量仪检测的动态值与设定值进行比较，当一号氧含量仪检测的动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启1-6区的电磁阀进行氮气充入。氮气总管进入炉区后，分为两个分支，每个分支的流量上限为550m3/h。具体每个进路分支的流量、流速不再进行控制。当二号氧含量仪检测的动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启7-14区的电磁阀进行氮气充入，当三号氧含量仪检测的动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启15-20区的电磁阀进行氮气充入。当检测的动态值(实际氧含量值)满足限定条件时，则关闭冲氮阀门。本发明的实施例提供的超低氧含量的控制方法不采用氮气控制阀门(电磁阀)常开的方式，能有效控制氮气充入量，降低生产中的氮气和煤气消耗。

进一步地，在所述步骤4)中，由于钢板进过热处理炉加热后，板形较好，出料炉门设置有控制炉门开启高度的三个限位，三个的限位高度分别为60mm，120mm和150mm。出料炉门开启高度与钢板厚度进行连锁，当钢板厚度为6-30mm时，炉门开启高度为60mm；当钢板厚度为31-70mm时，炉门开启高度为120mm；当钢板厚度为71-120mm时，炉门开启高度为150mm。通过将出料炉门的开启高度与钢板厚度进行连锁，最大程度减少了出料炉门的开启面积和开启时间，能防止炉内气体外溢，保证热处理炉内保持正压力，防止炉外氧气进入热处理炉，保证热处理炉内超低氧含量。

进一步地，在所述步骤3)中，将炉膛内的7区至16区的温度设定为930℃～935℃，热处理炉出料炉门频繁开启出钢，炉压较低，部分空气进入炉内，导致氧含量偏高，炉底辊结瘤较多。7区至16区炉压大，氧含量低，炉底辊结瘤较少。将7区至16区的温度设定为930℃～935℃，能保证钢板在次区域到达钢板的工艺目标温度，并开始保温。当钢板到达出炉侧后，钢板温度和保温时间已经满足工艺要求，钢板可以快速通过出炉侧炉底辊，防止产生压痕)；

将炉膛内的1区至6区的温度设定为830℃～900℃(比如840℃、850℃、860℃、870℃、880℃、890℃、895℃)；

将炉膛内的17区至20区的温度设定为910℃-930℃(比如910℃、912℃、915℃、918℃、920℃、923℃、925℃、927℃、930℃)其中优选为920℃。

在所述步骤3)中，钢板在热处理炉内加热时，热处理炉内各区的温度分别设定为下述表1中的温度：

表1 热处理炉内各区的温度设定

区域	1区	3区	5区	7区	9区	11区	13区	15区	17区	19区
											温度(℃)	830	870	900	930	935	935	930	930	920	920
区域	2区	4区	6区	8区	10区	12区	14区	16区	18区	20区
											温度(℃)	830	870	900	930	935	935	930	930	920	920

根据钢板的工艺要求，各区域的温度设置均可以选在比已经列明的数值至降低10℃的区间内。

下面结合实施例对本方法做进一步说明：

为实现本发明提供的辊底式热处理炉内超低氧含量的控制方法，将辊底式热处理炉炉内的氧含量控制在2-120ppm，减少氮气和煤气消耗，钢板厚度，装、出炉速度，炉门开启高度，氧含量实际值在表2中的5个实施例中列出。

表2 本发明实施例1-5不同厚度钢板的主要生产工艺参数

通过实施例1-5结果可以看出，按照本发明的辊底式热处理炉内超低氧含量的控制方法，通过将炉门的开启高度与钢板厚度进行连锁，最大程度减少了炉门开启面积和开启时间，防止炉外氧气进入热处理炉。将热处理炉中间段设定为高温区，钢板温度在此区域快速加热的过程，此区域炉内氧含量较低，同时利用钢板与炉内极少量氧气发生氧化反应，消耗氧气，能有效控制炉内氧含量，防止发生炉底辊结瘤，保证热处理炉内超低氧含量。

与现有技术相比，本发明提供的辊底式热处理炉内超低氧含量的控制方法，使用最少的氮气，将辊底式淬火热处理炉炉内氧含量控制在2-100ppm，有效的控制了成本并提高了收益。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种辊底式热处理炉内超低氧含量的控制方法，所述热处理炉由辐射管进行加热，钢板进入所述热处理炉内进行淬火热处理，所述热处理炉炉膛的上部和下部各设置10个区，热处理炉炉膛的上部由右至左依次为1、3、5、7、9、11、13、15、17、19区，热处理炉炉膛的下部由右至左依次为2、4、6、8、10、12、14、16、18、20区，每个区对应设置有一个氮气充气口进行冲氮，炉内冲氮主管道共设置有二条，一条主管道给热处理炉上部充入氮气和另一条主管道给热处理炉的下部充入氮气，每条主管道各设置有10个接入口，每个接入口连通一个区，每个接入口处各设置有一个电磁阀控制氮气的开关，所述热处理炉炉膛内共设置有三个氧含量仪，所述热处理炉设置有两个炉门，分别为装料炉门和出料炉门，

其特征在于，超低氧含量的控制方法按以下步骤进行：

1)钢板在热处理炉前进行对中测长，开启炉门，进行装钢，装钢速度为35m/min～45m/min；

2)根据炉膛内设置的氧含量仪检测的动态值与设定值进行比较，当动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启相应区域对应设置的所述电磁阀进行氮气充入；当动态值满足限定条件，则关闭所述电磁阀；

3)钢板在热处理炉内进行热处理，将炉膛内的7区至16区设定为高温区，钢板在此区域内快速加热；

4)钢板在热处理炉内加热到目标温度后，出料炉门开启，钢板出炉，钢板出钢速度为15-60m/min。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

在所述步骤1)中，所述装料炉门设置有控制炉门开启高度的两个限位，两个所述限位高度分别为100mm和150mm。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述装料炉门的开启高度与钢板厚度进行连锁，当钢板厚度为6-30mm时，所述装料炉门开启高度为100mm；当钢板厚度为31-120mm时，所述装料炉门开启高度为150mm。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，三个所述氧含量仪分别设置在3区、9区、17区，设置在3区的为一号氧含量仪，一号氧含量仪控制1-6区的电磁阀；设置在6区的为二号氧含量仪，二号氧含量仪控制7-14区的电磁阀；设置在17区的为三号氧含量仪，三号氧含量仪控制15-20区的电磁阀。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，

在所述步骤2)中，所述一号氧含量仪的设定值为80ppm，所述二号氧含量仪的设定值为10ppm，所述三号氧含量仪的设定值为40ppm，

根据炉膛内所述氧含量仪检测的动态值与设定值进行比较，当一号氧含量仪检测的动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启1-6区的电磁阀进行氮气充入；当二号氧含量仪检测的动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启7-14区的电磁阀进行氮气充入，当三号氧含量仪检测的动态值与设定值正偏差≥10ppm时，开启15-20区的电磁阀进行氮气充入；

当检测的动态值满足限定条件时，则关闭冲氮阀门。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

在所述步骤4)中，所述出料炉门设置有控制炉门开启高度的三个限位，三个所述限位高度分别为60mm、120mm和150mm。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，

所述出料炉门的开启高度与钢板厚度进行连锁，当钢板厚度为6-30mm时，炉门开启高度为60mm；当钢板厚度为31-70mm时，炉门开启高度为120mm；当钢板厚度为71-120mm时，炉门开启高度为150mm。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

在所述步骤3)中，将炉膛内的7区至16区的温度设定为930℃～935℃。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤3)中，将炉膛内的1区至6区的温度设定为830℃～900℃。

10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤3)中，将炉膛内的17区至20区的温度设定为910℃-930℃。