CN112029987B - 一种普通碳素结构钢的板坯低温出钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种普通碳素结构钢的板坯低温出钢的方法，包括：确定第一目标出炉温度、第一目标在炉时间和第一分段设定温度，对板坯的加热进行控制；在板坯入炉时控制板坯交叉入炉；在板坯加热过程中根据轧机出钢速度或加热炉中所有板坯的第一目标出炉温度中的最小值，对第一分段设定温度进行调整；根据加热炉的分段残氧含量，调整加热炉的分段煤气流量和分段空燃比；在板坯出炉时，根据板坯上表面实际出炉温度与板坯下表面实际出炉温度之间的偏差，调整第一分段设定温度中的上炉温设定值或下炉温设定值，并对应调整加热炉的上热负荷和下热负荷。上述方法在减少了加热能耗的同时，不影响板材的轧制质量。

Description

一种普通碳素结构钢的板坯低温出钢的方法

技术领域

本申请涉及钢铁热轧技术领域，尤其涉及一种普通碳素结构钢的板坯低温出钢的方法。

背景技术

节能降耗已成为钢铁工业的一项重要任务。板坯加热占热轧整个工序能耗的60～70％，是热轧系统节能的重点。随着现代钢铁产品质量、品种的升级，深加工层次的不断增长，热轧工序能耗也在不断增加。普通碳素结构钢(简称普碳钢)是热轧工序中最常见、产量最大的一类合金结构钢。

普碳钢板坯加热工序是整个轧制工序的起点，目的是将板坯加热至奥氏体化温度以上，提高钢的塑性、降低变形抗力，以便于后续工序完成压力加工。板坯加热温度高，比较容易轧制，但由于出炉温度高造成加热炉煤气消耗多，造成能耗高；同时，炉内在炉时间长，造成板坯氧化烧损高。降低板坯加热温度，有利于减少加热炉燃料消耗，降低生产能源成本。但在降低板坯加热温度的同时，降低了轧制时轧材的塑性，轧材的变形抗力的增大，加大了轧制力和轧制功率，从而影响轧材的咬入。因此，如何在降低板坯加热温度的同时兼顾板材的轧制质量，是决定降低热轧工序能耗的重要因素。

发明内容

本发明提供了一种通碳素结构钢的板坯低温出钢的方法，以解决或者部分解决目前板坯无法兼顾低温出钢且不影响轧制质量的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种普通碳素结构钢的板坯低温出钢的方法，包括：

在板坯入炉前，根据板坯产量和牌号，获取板坯的初始加热制度；初始加热制度包括初始目标出炉温度、初始目标在炉时间和初始分段设定温度；其中，初始目标出炉温度为1170～1230℃、初始目标在炉时间为180～400分钟；

确定第一目标出炉温度、第一目标在炉时间；其中，第一目标出炉温度低于初始目标出炉温度10～20℃；第一目标在炉时间低于初始目标在炉时间10～40分钟；根据第一目标出炉温度和初始分段设定温度，确定第一分段设定温度；

根据第一目标在炉时间和第一分段设定温度，对板坯的加热进行控制；

其中，在板坯入炉时，控制板坯交叉入炉；

在板坯加热过程中，根据轧机出钢速度或加热炉中所有板坯的第一目标出炉温度中的最小值，对第一分段设定温度进行调整；根据加热炉的分段残氧含量，调整加热炉的分段煤气流量和分段空燃比；

在板坯出炉时，根据板坯上表面实际出炉温度与板坯下表面实际出炉温度之间的偏差，调整第一分段设定温度中的上炉温设定值或下炉温设定值，并对应调整加热炉的上热负荷和下热负荷。

可选的，上述方法还包括：

在板坯出炉后，获取板坯在热轧时的轧制负荷；判断轧制负荷是否在碳素结构钢的控制计划范围之内；

若否，板坯的出炉温度按初始目标出炉温度进行控制；

若是，在第一目标出炉温度的基础上继续降低10℃～20℃，获得第二目标出炉温度；根据第二目标出炉温度，在调整后的第一分段设定温度的基础上确定第二分段设定温度；

根据第二目标出炉温度、第二分段设定温度和第一目标在炉时间，对后续板坯的加热进行控制；

继续判断后续板坯的轧制负荷是否在碳素结构钢的控制计划范围之内；若是，在第二目标出炉温度的基础上继续降低10℃～20℃，以此循环。

进一步的，板坯的最终板坯目标出炉温度与初始目标出炉温度的差值在60℃以内。

如上述的技术方案，初始分段设定温度包括一加热段初始设定温度、二加热段初始设定温度和均热段初始设定温度；根据第一目标出炉温度和初始分段设定温度，确定第一分段设定温度，具体包括：

将一加热段初始设定温度、二加热段初始设定温度和均热段初始设定温度分别降低10～20℃，获得一加热段第一设定温度、二加热段第一设定温度和均热段第一设定温度。

可选的，根据轧机出钢速度或加热炉中所有板坯的第一目标出炉温度中的最小值，对第一分段设定温度进行调整，具体包括：

当出钢速度增加10％～20％时，分别提高一加热段第一设定温度、二加热段第一设定温度和均热段第一设定温度5～10℃；或，

当加热炉中所有板坯的第一目标出炉温度中的最小值降低5～10℃时，分别降低一加热段第一设定温度、二加热段第一设定温度和均热段第一设定温度5～10℃。

可选的，根据板坯上表面实际出炉温度与板坯下表面实际出炉温度之间的偏差，调整第一分段设定温度中的上炉温设定值或下炉温设定值，并对应调整加热炉的上热负荷和下热负荷，具体包括：

当板坯上表面实际出炉温度与板坯下表面实际出炉温度之间的偏差在预设值以内时，进行如下控制：

第一分段设定温度中的上炉温设定值或下炉温设定值维持不变，控制加热炉上负荷与加热炉下负荷之比在0.6～0.8的范围内；

当板坯上表面实际出炉温度与板坯下表面实际出炉温度之间的偏差超过预设值时，进行如下控制：

若板坯上表面实际出炉温度高于板坯下表面实际出炉温度，则一加热段的上炉温设定值、二加热段的上炉温设定值和均热段的上炉温设定值下调10～20℃，同时加热炉的上热负荷下调1％～3％；或，一加热段的下炉温设定值、二加热段的下炉温设定值和均热段的下炉温设定值上调10～20℃，同时加热炉的下热负荷上调1％～3％；

若板坯下表面出炉温度高于板坯上表面出炉温度，则一加热段的上炉温设定值、二加热段的上炉温设定值和均热段的上炉温设定值上调10～20℃，同时加热炉的上热负荷上调1％～3％；或，一加热段的下炉温设定值、二加热段的下炉温设定值和均热段的下炉温设定值下调10～20℃，同时加热炉的下热负荷下调1％～3％；

其中，预设值的取值范围为5～10℃。

如上述的技术方案，当加热炉内的空气过剩系数为1.01～1.05时，控制一加热段、二加热段和均热段的残氧质量百分比含量为2％～4％。

可选的，根据加热炉的分段残氧含量，调整加热炉的分段煤气流量和分段空燃比，具体包括：

当一加热段、二加热段和均热段的残氧质量百分比含量为2％～4％时，增加加热炉中各段的煤气流量1％～2％，降低空燃比绝对值1％～3％。

进一步的，上述方法还包括：

当一加热段、二加热段和均热段中的至少一段的煤气热值降低5％～10％时，降低对应分段的空燃比1％～5％。

基于前述技术方案相同的发明构思，本发明还提供了一种普通碳素结构钢，普通碳素结构钢的化学成分按质量百分比包括：C：0.01％～0.02％，Si：0.2％～0.4％，Mn：1.2％～1.5％；普通碳素结构钢的板坯采用上述技术方案中的方法进行板坯加热。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种板坯低温出钢的方法，通过下调板坯出炉温度和在炉时间，并在板坯加热过程中，通过控制板坯交叉入炉、根据出钢速度和目标出炉温度的最小值调整分段设定温度并根据残氧含量调整煤气流量和空燃比、根据板坯上下表面实际出炉温度偏差对应调整分段设定温度和上下热负荷等多种手段的结合与相互作用，使板坯在加热时减少了加热能耗；有利于减少板坯的氧化烧损、提高热轧成材率；有利于提高加热炉的加热产量、延长加热炉的寿命；有利于减少轧辊的热应力疲劳裂纹和断辊以及氧化皮引起的磨损；有利于降低脱碳层深度，提高产品的表面质量，有助于细化晶粒、改善产品性能；同时，上述方法也保证了板坯轧制时其塑性不出现明显变化，不影响轧材在进入轧机时的顺利咬入，且轧制负荷不会出现明显增加，保证了普碳钢的轧制质量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的板坯低温出钢的方法流程图；

图2示出了根据本发明一个实施例的加热炉装置布置总图；

图3示出了根据本发明一个实施例的加热炉装置结构图；

附图标记说明：

1、板坯，2、加热炉本体，3、信号采集发射器，4、信号采集接收器，5、工控机，6、均热段热电偶，7、均热段炉顶燃烧器，8、均热段侧墙燃烧器，9、均热压下段，10、二加热段上部热电偶，11、二加热段上部燃烧器，12、二加热压下段，13、一加热段上部热电偶，14、一加热段上部燃烧器，15、一加热压下段，16、预热段，17、二加热段下部热电偶，18、二加热段下部燃烧器，19、一加热段下部热电偶，20、一加热段下部燃烧器，21、炉尾烟气残氧采集点。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

为了解决目前普碳钢板坯加热的问题，在一个可选的实施例中，如图1所示，提供了一种普通碳素结构钢的板坯低温出钢的方法，其整体思路如下：

S1：在板坯入炉前，根据板坯产量和牌号，获取板坯的初始加热制度；初始加热制度包括初始目标出炉温度、初始目标在炉时间和初始分段设定温度；其中，初始目标出炉温度为1170～1230℃、初始目标在炉时间为180～400分钟；

S2：确定第一目标出炉温度、第一目标在炉时间；其中，第一目标出炉温度低于初始目标出炉温度10～20℃；第一目标在炉时间低于初始目标在炉时间10～40分钟；根据第一目标出炉温度和初始分段设定温度，确定第一分段设定温度；

S3：根据第一目标在炉时间和第一分段设定温度，对板坯的加热进行控制；

在板坯加热过程中，上述方法还包括：

在板坯入炉时，控制板坯交叉入炉；

在板坯加热过程中，根据轧机出钢速度或加热炉中所有板坯的第一目标出炉温度中的最小值，对第一分段设定温度进行调整；根据加热炉的分段残氧含量，调整加热炉的分段煤气流量和分段空燃比；

在板坯出炉时，根据板坯上表面实际出炉温度与板坯下表面实际出炉温度之间的偏差，调整第一分段设定温度中的上炉温设定值或下炉温设定值，并对应调整加热炉的上热负荷和下热负荷。

其中，在板坯出炉时，上述方法还包括：根据板坯实际出炉温度与第一目标出炉温度之间的偏差，调整加热控制曲线。

具体的，板坯的初始加热制度是从控制系统中获取的，根据普碳钢牌号预设的加热制度。在根据普碳钢板坯的品种确认了初始加热制度后，首先降低10～20℃的目标出炉温度，出炉温度的降低伴随着在炉时间的降低，经过试验跟踪与数据分析，确定在炉时间可降低10～40min。在确定了第一目标出炉温度和第一目标在炉时间后，即可在初始加热制度中的初始分段设定温度的基础上，确定第一分段设定温度。这里的分段设定温度，是指加热炉中的一加热段、二加热段、均热段的分段设定温度。其中，每段的分段设定温度还包括上炉温设定温度和下炉温设定温度。

本实施例提供的方法应用于普通碳素结构钢，尤其适用于热轧卷成品厚度在16mm以上的板坯轧制，并可保持原有的轧机能力；其板坯厚度为240mm～400mm；普通碳素结构钢的化学成分按质量百分比包括：C：0.01％～0.02％，Si：0.2％～0.4％，Mn：1.2％～1.5％。对于普碳钢，原有的加热控制制度为：目标出炉温度为1200±30℃、目标在炉时间为180～400min，常用的在炉时间优选值为240min、300min、380min等；初始分段设定温度如下：

表1：初始分段设定温度

在确定将初始目标出炉温度降低10～20℃、初始目标在炉时间降低10～40min后，即可对初始分段设定温度进行调整，获得第一分段设定温度。然后根据第一目标在炉时间和第一分段设定温度，对板坯的加热进行控制，可使板坯在出炉时，将板坯的实际出钢温度控制在第一目标出炉温度的范围内。

本实施例提供的板坯低温出钢的方法，还包括在板坯加热过程中，根据板坯加热的实时控制状态，随时调整加热制度；其控制过程为：通过采用分级加热，低温出钢，实现高效低耗轧钢；在板坯入炉前设定不同板坯交叉入炉方式，并设定板坯加热炉各段的炉温及燃烧制度：加热过程分段调整一加热段、二加热段和均热段的炉温及空煤气流量参数，出炉后通过比对板坯实际出炉温度与目标出炉温度偏差程度，调整加热制度，满足板坯加热低温出钢要求。

具体的，在板坯入炉加热时，对于不同牌号，不同规格的板坯，采用交叉入炉的方式装炉，能够提高板坯温度的均匀性；

之所以结合精轧轧机的出钢速度适应性调整第一分段设定温度，是由于热轧产线是连续流水生产，当轧机出钢速度快时，整个产线生产节奏加快，板坯在炉时间缩短，因此需要对加热炉的第一分段设定温度进行调整；

之所以需要根据所有板坯中的第一目标出炉温度中的最小值调整第一分段设定温度，这是由于不同牌号的钢种加热目标温度存在不同，而加热炉中是对多种牌号的板坯进行加热，因此需要根据所有板坯的第一目标出炉温度中的最小值，适应性调整第一分段设定温度；而根据加热炉的分段残氧含量，调整加热炉的分段煤气流量和分段空燃比，能够保证板坯在加热过程中的受热均匀，提高出炉温度控制精度；

之所以根据板坯上下表面的温度偏差对应调整第一分段设定温度中的中的上炉温设定值或下炉温设定值，并同步对应调整加热炉的热负荷，是为了控制板坯上下表面的温差，保证整个板坯受热均匀，获得粗大均匀的奥氏体组织，更有利于后续轧制过程进行充分再结晶，获得均匀细化的热轧组织，从而在降低了出钢温度的同时能够控制轧机的轧制负荷不出现明显变化，且不影响热轧成品卷的力学性能。

可选的，板坯低温出钢的方法还包括：

在板坯出炉后，获取板坯在热轧时的轧制负荷；判断轧制负荷是否在碳素结构钢的控制计划范围之内；

若否，板坯的出炉温度按初始目标出炉温度进行控制；

若是，在第一目标出炉温度的基础上继续降低10℃～20℃，获得第二目标出炉温度；根据第二目标出炉温度，在调整后的第一分段设定温度的基础上确定第二分段设定温度；

根据第二目标出炉温度、第二分段设定温度和第一目标在炉时间，对后续板坯的加热进行控制；

继续判断后续板坯的轧制负荷是否在碳素结构钢的控制计划范围之内；若是，在第二目标出炉温度的基础上继续降低10℃～20℃，以此循环。

即，在第一次降低出炉温度、在炉时间，并调整分段设定温度以后，跟踪板坯在进入轧机的轧制负荷，若轧制负荷在控制计划范围内，则说明目前低温出钢的板坯的轧制质量并没有受到影响，则可继续再降低出炉温度10～20℃，然后同理的调整加热制度，直至轧制负荷变化较大，或超出控制计划要求，说明此时出钢温度过低，已经影响到普碳钢的正常轧制，则出炉温度按照上一次的控制量进行控制。但即使轧制质量一直满足控制计划要求，轧制负荷没有明显变化，板坯的加热温度也不能一直降低。研究表明，板坯的最终板坯目标出炉温度与初始目标出炉温度的差值在60℃以内。之所以控制低温出钢的目标出炉温度的降幅不超过60℃，以及在炉时间不继续降低，是由于板坯需要加热到足够的温度并保持相应的时间，才能良好的均匀化板坯组织，溶解板坯中的碳化物，保证板坯在轧制过程中进行充分的变形和再结晶，最终获得晶粒细化、性能良好的热轧板卷。

本实施例提供的板坯低温出钢的方法可应用于如附图2～3所示的加热炉装置，具体包括：装有板坯1的加热炉本体2，信号采集发射器3，信号采集接收器4，工控机5，均热段热电偶6，均热段炉顶燃烧器7，均热段侧墙燃烧器8，均热压下段9，二加热段上部热电偶10，二加热段上部燃烧器11，二加热压下段12，一加热段上部热电偶13，一加热段上部燃烧器14，一加热压下段15，预热段16，二加热段下部热电偶17，二加热段下部燃烧器18，一加热段下部热电偶19，一加热段下部燃烧器20，炉尾烟气残氧采集点21。

板坯1依据本实施例提供的技术方案，进入加热炉本体2内加热，来自均热段热电偶6、二加热段上部热电偶10、二加热段下部热电偶17、一加热段上部热电偶13和一加热段下部热电偶19经信号采集发射器3采集的炉温数据(分别为均热段炉温，二加热段上下炉温和一加热段上下炉温)经信号采集接收器4进入工控机5；

来自均热段炉顶燃烧器7、均热段侧墙燃烧器8、二加热段上部燃烧器11、二加热段下部燃烧器18、一加热段上部燃烧器14和一加热段下部燃烧器20采集的煤气与空气参数(包括流量，温度和成分参数)经信号采集接收器4进入工控机5；

来自预热段16的炉尾烟气残氧采集点21的烟气残氧参数经信号采集接收器4进入工控机5。

本实施例提供了一种板坯低温出钢的方法，通过下调板坯出炉温度和在炉时间，并在板坯加热过程中，通过控制板坯交叉入炉、根据出钢速度和目标出炉温度的最小值调整分段设定温度并根据残氧含量调整煤气流量和空燃比、根据板坯上下表面实际出炉温度偏差对应调整分段设定温度和上下热负荷等多种手段的结合与相互作用，使板坯在加热时减少了加热能耗；有利于减少板坯的氧化烧损、提高热轧成材率；有利于提高加热炉的加热产量、延长加热炉的寿命；有利于减少轧辊的热应力疲劳裂纹和断辊以及氧化皮引起的磨损；有利于降低脱碳层深度，提高产品的表面质量，有助于细化晶粒、改善产品性能；同时，上述方法也保证了板坯轧制时其塑性不出现明显变化，不影响轧材在进入轧机时的顺利咬入，且轧制负荷不会出现明显增加，保证了普碳钢的轧制质量。

基于前述实施例相同的发明构思，在另一个可选的实施例中，初始分段设定温度包括一加热段初始设定温度、二加热段初始设定温度和均热段初始设定温度；根据第一目标出炉温度和初始分段设定温度，确定第一分段设定温度，具体包括：

将一加热段初始设定温度、二加热段初始设定温度和均热段初始设定温度分别降低10～20℃，获得一加热段第一设定温度、二加热段第一设定温度和均热段第一设定温度。

即，为了使板坯的目标出炉温度降低10～20℃，应当对应降低加热炉中各段设定温度10～20℃。

接下来是根据板坯加热的实际情况，对加热制度进行调整。可选的，根据轧机出钢速度或加热炉中所有板坯的第一目标出炉温度中的最小值，对第一分段设定温度进行调整，具体包括：

当出钢速度增加10％～20％时，分别提高一加热段第一设定温度、二加热段第一设定温度和均热段第一设定温度5～10℃；或，

当加热炉中所有板坯的第一目标出炉温度中的最小值降低5～10℃时，分别降低一加热段第一设定温度、二加热段第一设定温度和均热段第一设定温度5～10℃。

具体的，出钢速度可以用精轧机组的轧钢速度或热轧产线单位时间出钢量来表示，以轧钢速度为例，在出F7机架后，普碳钢的热轧板通常的轧制速度范围为4～8m/s。生产实验和数据分析表明，当出钢速度增加10％～20％时，降低各段设定温度5～10℃，能够使板坯出钢时，板坯实际温度更接近第一目标出炉温度。

可选的，根据板坯上表面实际出炉温度与板坯下表面实际出炉温度之间的偏差，调整第一分段设定温度中的上炉温设定值或下炉温设定值，并对应调整加热炉的上热负荷和下热负荷，具体包括：

当板坯上表面实际出炉温度与板坯下表面实际出炉温度之间的偏差在预设值以内时，进行如下控制：

第一分段设定温度中的上炉温设定值或下炉温设定值维持不变，控制加热炉上负荷与加热炉下负荷之比在0.6～0.8的范围内；

当板坯上表面实际出炉温度与板坯下表面实际出炉温度之间的偏差超过预设值时，进行如下控制：

若板坯上表面实际出炉温度高于板坯下表面实际出炉温度，则一加热段的上炉温设定值、二加热段的上炉温设定值和均热段的上炉温设定值下调10～20℃，同时加热炉的上热负荷下调1％～3％；或，一加热段的下炉温设定值、二加热段的下炉温设定值和均热段的下炉温设定值上调10～20℃，同时加热炉的下热负荷上调1％～3％；

若板坯下表面出炉温度高于板坯上表面出炉温度，则一加热段的上炉温设定值、二加热段的上炉温设定值和均热段的上炉温设定值上调10～20℃，同时加热炉的上热负荷上调1％～3％；或，一加热段的下炉温设定值、二加热段的下炉温设定值和均热段的下炉温设定值下调10～20℃，同时加热炉的下热负荷下调1％～3％；

其中，预设值的取值范围为5～10℃。

根据板坯出炉时上下表面的温度偏差，差异化的调整分段设定温度中的上炉温设定值或下炉温设定值，是为了提高板坯加热的均匀性，有利于保证在降低加热温度后，依然不影响板坯的热轧变形能力和最终的热轧卷力学性能。若上下表面温度偏差不大(小于5～10℃)，则不用对分段设定温度进行调整，只需要控制加热炉的上热负荷和下热负荷之比。热负荷是单位时间里加热炉向板坯传递热量的能力。对于普通碳素结构钢，加热炉的上热负荷控制范围通常是16～19MW，下热负荷控制范围通常是21～25MW。

当板坯上表面实际出炉温度高于板坯下表面实际出炉温度5～10℃以上时，下调各段的上炉温设定值并下调加热炉上热负荷，或者升高各段的下炉温设定值并升高加热炉下热负荷，是因为仅调整上下炉温设定值无法保证板坯加热的均匀性，还需要同步调整上下热负荷；之所以采用上述上下炉温调节范围与对应的上下热负荷的调节范围，是因为只有通过上述范围内的两种参数配合，才能够良好的消除板坯上下表面的温差，研究数据表明，过高或过低的热负荷、炉温调整方案反而加剧板坯的上下表面温度偏差。

当板坯下表面实际出炉温度高于板坯上表面实际出炉温度5～10℃以上时，，上调各段的上炉温设定值并上调加热炉上热负荷，或者下调各段的下炉温设定值并下调加热炉下热负荷，并同理的确定对应的调整幅度。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，上述方法还包括根据空气过剩系数控制残氧含量的方案，即，当加热炉内的空气过剩系数为1.01～1.05时，控制一加热段、二加热段和均热段的残氧质量百分比含量为2％～4％。之所以如此控制，是因为在此炉内气氛下，将空气过剩系数和残氧含量百分比参数限定在上述范围内，两者配合才可保持板坯低氧化烧损，提高板坯成材率。

进一步的，根据加热炉的分段残氧含量，调整加热炉的分段煤气流量和分段空燃比，具体如下：当一加热段、二加热段和均热段的残氧质量百分比含量为2％～4％时，增加加热炉中各段的煤气流量1％～2％，降低空燃比绝对值1％～3％。

对于普通碳素结构钢，在加热时，一加热段、二加热段和均热段的煤气流量通常控制在：3000至8000m³/h；空燃比一般控制在2.2±0.2的范围内，之所以根据上述残氧含量对应调整煤气流量和空燃比，是因为上述参数的配合可以减少烟气生成量，从而降低烟气带出物理热：

优选的，当一加热段、二加热段和均热段中的至少一段的煤气热值降低5～10％时，降低对应分段的空燃比1％～5％。

之所以每当煤气热值降低5％～10％，降低对应分段的空燃比1％～5％。基于前述实施例相同的发明构思，在又一些可选的实施例中，提供了一种普通碳素结构钢，普通碳素结构钢的化学成分按质量百分比包括：C：0.01％～0.02％，Si：0.2％～0.4％，Mn：1.2％～1.5％；普通碳素结构钢的板坯采用上述实施例中的板坯低温出钢方法进行板坯加热。

接下来以具体的实施数据为例，对上述方案进行详细的说明：

实施例1：

普碳钢牌号Q345D，板坯化学成分为：C为0.015％，Si为0.26％，Mn为1.43％；板坯尺寸为2600mm(长)×1800mm(宽)×300mm(厚)。

采用低温出钢，控制目标出炉温度在初始出炉温度(1200±30℃)的基础上降低10℃，目标在炉时间在初始在炉时间(300±120min)的基础上降低25min，对应的加热制度如表2所示：

表2：实施例1板坯的低温出钢的加热参数控制

实施例2

普碳钢牌号Q345D，板坯与实施例1属于同一炉钢，其化学成分同样为：C为0.015％，Si为0.26％，Mn为1.43％。

板坯采用低温出钢，控制目标出炉温度在初始出炉温度(1200±30℃)的基础上降低20℃，目标在炉时间在初始在炉时间(300±120min)的基础上降低40min，对应的加热制度如表3所示：

表3：实施例2板坯的低温出钢的加热参数控制

对比例：

普碳钢牌号Q345D，其化学成分与实施例1～2相近，为：C为0.014％，Si为0.26％，Mn为1.41％。

板坯采用低温出钢，目标出炉温度按1200℃控制，目标在炉时间按300min控制，对应的加热制度如表4所示：

表4：对比例板坯的低温出钢的加热参数控制

结果分析：

在实施例1中，与对比例相比，降低板坯出钢温度10℃，加热时间减少25min；控制一加热段上下热负荷比例，二加热段上下热负荷比例和均热段顶上热负荷比例分别为0.75，0.7和0.75；一加热段，二加热段和均热段上下设定炉温分别为1050℃、1030℃、1190℃、1170℃、1240℃和1220℃；

在实施例2中，与对比例相比，降低板坯出钢温度20℃，加热时间减少40min；控制一加热段上下比例，二加热段上下比例和均热段顶上比例负荷分别为0.7，0.8和0.8；一加热段，二加热段和均热段上下设定炉温分别为1060℃、1040℃、1200℃、1190℃、1220℃和1210℃。

跟踪实施例1,2和对比例的轧制负荷和热轧卷力学性能数据，具体如表4表5：实施例和对比例的轧制负荷和力学性能

可以确定的是，实施例和对比例的板坯的化学成分非常相近，且在低温出钢后，板坯在过轧机时，具有最大压下量的粗轧道次和精轧道次的轧制负荷均并没有出现明显增长，且最终成品卷的力学性能几乎不变，均满足GB/T1591-2008中对Q345D(或GB/T1591-2018中对Q355D)的力学性能要求(屈服强度≥345MPa，抗拉强度450～630MPa，伸长率≥21％)，且低温冲击性能合格。因此可以确定，本实施例中的低温出钢方法，在不影响板坯的轧制质量的同时，降低了加热炉的能量耗费。

总的来说，上述实施例中提供的板坯低温出钢的方法，具有如下的优点：

(1)降低轧钢工序燃耗，提高加热效率。

通过降低板坯出钢温度，相应降低板坯炉温和降低烧嘴负荷，从而达到在生产产量相同情况下，燃料消耗减少，或相同燃料消耗情况下，产量增加，相应提高了加热效率。

(2)减少板坯氧化烧损，提高成材率

板坯氧化烧损的生产量与在炉加热时间紧密关联，低温出钢可以有效减少加热时间，从而减少板坯氧化烧损，故而有效提高成材率。

(3)投资成本低，效益显著

该技术方案不需要增加新设备，仅仅利用原设备，通过调整燃烧技术和炉温制度即可实现降低出钢温度，以300t/h的加热炉为例,在满足轧制情况下以降低钢坯出钢温度10℃，可降低燃耗吨钢7000kJ/t，可降低年燃料消耗约4067t标煤。

(4)工艺过程简单，不影响轧制质量，便于推广应用

低温出钢从入炉到出炉，板坯温度按按低限板坯出钢温度设定的过程，重点是炉温和燃烧参数调整，工艺过程简单，可适用于各类加热炉组织实施该技术，且降低了加热温度和出钢温度，并不会对轧制质量或轧机负荷带来明显的改变。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种板坯低温出钢的方法，通过下调板坯出炉温度和在炉时间，并在板坯加热过程中，通过控制板坯交叉入炉、根据出钢速度和目标出炉温度的最小值调整分段设定温度并根据残氧含量调整煤气流量和空燃比、根据板坯上下表面实际出炉温度偏差对应调整分段设定温度和上下热负荷等多种手段的结合与相互作用，使板坯在加热时减少了加热能耗；有利于减少板坯的氧化烧损、提高热轧成材率；有利于提高加热炉的加热产量、延长加热炉的寿命；有利于减少轧辊的热应力疲劳裂纹和断辊以及氧化皮引起的磨损；有利于降低脱碳层深度，提高产品的表面质量，有助于细化晶粒、改善产品性能；同时，上述方法也保证了板坯轧制时其塑性不出现明显变化，不影响轧材在进入轧机时的顺利咬入，且轧制负荷不会出现明显增加，保证了普碳钢的轧制质量。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种普通碳素结构钢的板坯低温出钢的方法，其特征在于，所述方法包括：

在所述板坯入炉前，根据所述板坯产量和牌号，获取所述板坯的初始加热制度；所述初始加热制度包括初始目标出炉温度、初始目标在炉时间和初始分段设定温度；其中，所述初始目标出炉温度为1170～1230℃、所述初始目标在炉时间为180～400分钟；

确定第一目标出炉温度、第一目标在炉时间；其中，所述第一目标出炉温度低于所述初始目标出炉温度10～20℃；所述第一目标在炉时间低于所述初始目标在炉时间10～40分钟；根据所述第一目标出炉温度和所述初始分段设定温度，确定第一分段设定温度；

根据所述第一目标在炉时间和第一分段设定温度，对所述板坯的加热进行控制；其中，在所述板坯入炉时，控制所述板坯交叉入炉；在所述板坯加热过程中，根据轧机出钢速度或加热炉中所有板坯的第一目标出炉温度中的最小值，对所述第一分段设定温度进行调整；根据所述加热炉的分段残氧含量，调整所述加热炉的分段煤气流量和分段空燃比；在所述板坯出炉时，根据板坯上表面实际出炉温度与板坯下表面实际出炉温度之间的偏差，调整所述第一分段设定温度中的上炉温设定值或下炉温设定值，并对应调整加热炉的上热负荷和下热负荷；其中，当所述板坯上表面实际出炉温度与所述板坯下表面实际出炉温度之间的偏差超过预设值时，若所述板坯上表面实际出炉温度高于所述板坯下表面实际出炉温度，则一加热段的上炉温设定值、二加热段的上炉温设定值和均热段的上炉温设定值下调10～20℃，同时加热炉的上热负荷下调1％～3％；或，一加热段的下炉温设定值、二加热段的下炉温设定值和均热段的下炉温设定值上调10～20℃，同时加热炉的下热负荷上调1％～3％；若所述板坯下表面出炉温度高于板坯上表面出炉温度，则所述一加热段的上炉温设定值、所述二加热段的上炉温设定值和所述均热段的上炉温设定值上调10～20℃，同时加热炉的上热负荷上调1％～3％；或，所述一加热段的下炉温设定值、所述二加热段的下炉温设定值和所述均热段的下炉温设定值下调10～20℃，同时加热炉的下热负荷下调1％～3％；所述预设值的取值范围为5～10℃。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述板坯出炉后，获取所述板坯在热轧时的轧制负荷；判断所述轧制负荷是否在所述碳素结构钢的控制计划范围之内；

若否，所述板坯的出炉温度按初始目标出炉温度进行控制；

若是，在所述第一目标出炉温度的基础上继续降低10℃～20℃，获得第二目标出炉温度；根据所述第二目标出炉温度，在调整后的第一分段设定温度的基础上确定第二分段设定温度；

根据所述第二目标出炉温度、第二分段设定温度和第一目标在炉时间，对后续板坯的加热进行控制；

继续判断所述后续板坯的轧制负荷是否在所述碳素结构钢的控制计划范围之内；若是，在所述第二目标出炉温度的基础上继续降低10℃～20℃，以此循环。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述板坯的最终板坯目标出炉温度与所述初始目标出炉温度的差值在60℃以内。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始分段设定温度包括一加热段初始设定温度、二加热段初始设定温度和均热段初始设定温度；所述根据所述第一目标出炉温度和所述初始分段设定温度，确定第一分段设定温度，具体包括：

将所述一加热段初始设定温度、所述二加热段初始设定温度和所述均热段初始设定温度分别降低10～20℃，获得一加热段第一设定温度、二加热段第一设定温度和均热段第一设定温度。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据轧机出钢速度或加热炉中所有板坯的第一目标出炉温度中的最小值，对所述第一分段设定温度进行调整，具体包括：

当所述出钢速度增加10％～20％时，分别提高所述一加热段第一设定温度、所述二加热段第一设定温度和所述均热段第一设定温度5～10℃；或，

当所述加热炉中所有板坯的第一目标出炉温度中的最小值降低5～10℃时，分别降低所述一加热段第一设定温度、所述二加热段第一设定温度和均热段第一设定温度5～10℃。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据板坯上表面实际出炉温度与板坯下表面实际出炉温度之间的偏差，调整所述第一分段设定温度中的上炉温设定值或下炉温设定值，并对应调整加热炉的上热负荷和下热负荷，具体包括：

当所述板坯上表面实际出炉温度与所述板坯下表面实际出炉温度之间的偏差在预设值以内时，进行如下控制：

所述第一分段设定温度中的上炉温设定值或下炉温设定值维持不变，控制加热炉上负荷与加热炉下负荷之比在0.6～0.8的范围内。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当加热炉内的空气过剩系数为1.01～1.05时，控制所述一加热段、所述二加热段和所述均热段的残氧质量百分比含量为2％～4％。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述加热炉的分段残氧含量，调整所述加热炉的分段煤气流量和分段空燃比，具体包括：

当所述一加热段、所述二加热段和所述均热段的残氧质量百分比含量为2％～4％时，增加所述加热炉中各段的煤气流量1％～2％，降低空燃比绝对值1％～3％。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述一加热段、所述二加热段和所述均热段中的至少一段的煤气热值降低5％～10％时，降低对应分段的空燃比1％～5％。

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