寬厚板熱處理線工藝及設(shè)備

趙富強(qiáng)， 喇思蘭， 李凌宇

（中冶沈勘秦皇島工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司， 河北 秦皇島 066000）

河鋼集團(tuán)舞鋼公司二軋廠目前正在新建一條年產(chǎn)10 萬t 寬厚板熱處理線。產(chǎn)品規(guī)格：鋼板厚度6～120 mm，鋼板寬度1 400～3 700 mm，鋼板長度5 000～18 000 mm，鋼板最大質(zhì)量25 t，鋼板最大單位質(zhì)量2 900 kg/m。產(chǎn)品品種：耐大氣腐蝕板、橋梁板、海洋結(jié)構(gòu)板、高強(qiáng)結(jié)構(gòu)板、造船鋼板、管線鋼板、鍋爐鋼板、容器鋼板、耐磨鋼板等。熱處理爐由中冶賽迪工業(yè)爐公司總承包，東北大學(xué)負(fù)責(zé)淬火機(jī)設(shè)備供應(yīng)，拋丸機(jī)引進(jìn)英國Wheelabrator 設(shè)備，中冶沈勘秦皇島院負(fù)責(zé)工廠設(shè)計(jì)。

1 生產(chǎn)工藝流程

鋼板在軋制后，為均勻組織、細(xì)化晶粒，消除軋制影響，得到所要求的組織和性能，一般要進(jìn)行正火、調(diào)質(zhì)等熱處理[1]。為此新建的熱處理線工藝流程見圖1。

圖1 熱處理工藝流程圖

為了保證鋼板熱處理的質(zhì)量，對(duì)需要進(jìn)行正火、淬火及回火的鋼板在進(jìn)入熱處理爐之前先要進(jìn)行表面拋丸處理，除去鋼板表面的氧化鐵皮和污物。鋼板在爐內(nèi)按相應(yīng)的熱處理制度加熱、保溫，根據(jù)相應(yīng)工藝制度加熱到目標(biāo)溫度，經(jīng)保溫后由爐輥運(yùn)送出爐。正火、淬火鋼板出爐后，根據(jù)鋼種生產(chǎn)工藝要求，可先在淬火機(jī)/NAC 冷卻裝置處通過NAC 冷卻段進(jìn)行冷卻，將鋼板按照規(guī)定的冷卻速度冷卻到工藝目標(biāo)溫度。回火鋼板將淬火鋼板重新送入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行加熱、保溫。熱處理后的鋼板在冷床上冷卻后進(jìn)行檢查，標(biāo)印，進(jìn)入成品庫堆存，等待發(fā)貨。

2 主要設(shè)備的配置參數(shù)

2.1 熱處理爐

2.1.1 爐體

該熱處理爐采用輻射管供熱N2保護(hù)輥底爐，有效長度65 560 mm，有效布料寬度3 700 mm。在入口段和出口段長度約1.5 m 內(nèi)分別設(shè)有：密封門、密封簾、帶水冷的爐門框。密封門在入口和出口各設(shè)1個(gè)，型鋼和鋼板焊接結(jié)構(gòu)，配有電動(dòng)升降機(jī)構(gòu)，爐門密封采用自壓緊。密封簾在每個(gè)爐門設(shè)置2 道，采用耐火纖維布10 層內(nèi)襯，Cr25Ni20 材質(zhì)網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)，耐高溫柔性抗輻射，可有效阻隔爐內(nèi)外氣體交換，減少熱損失。氣封裝置安裝在兩道密封簾間，鋼板運(yùn)行線的上部和下部，爐門打開時(shí)N2通過噴嘴上下自動(dòng)噴出形成氣簾正壓區(qū)域，最大限度的減少爐外空氣進(jìn)入爐內(nèi)，造成鋼板氧化，同時(shí)降低氮?dú)庀牧俊t子鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)襯有復(fù)合耐火材料層，以避免外部爐體鋼結(jié)構(gòu)過熱并且減少熱損失。鋼板通過線以上的爐墻和爐頂設(shè)計(jì)為陶瓷纖維模塊復(fù)合層，鋼板通過線以下爐墻設(shè)計(jì)為隔熱磚復(fù)合層，以減少由于鋼板在爐內(nèi)事故運(yùn)行時(shí)對(duì)爐內(nèi)襯的損害，密封件采用陶瓷纖維板和陶瓷纖維毯，使?fàn)t底輥周圍區(qū)域內(nèi)的熱散降低為最小。爐子砌體耐火材料的組成具有絕熱性能好、熱惰性小、使用壽命長等特點(diǎn)。

2.1.2 燃燒系統(tǒng)

熱處理爐燒嘴分別布置在爐輥的上部和下部，沿爐長方向設(shè)置10 個(gè)供熱段，共20 個(gè)溫度控制區(qū)，可根據(jù)生產(chǎn)需要靈活調(diào)節(jié)分區(qū)，分別對(duì)爐溫進(jìn)行自動(dòng)控制，保證爐溫均勻性。燒嘴采用自身預(yù)熱式，輻射管在爐寬方向采用長短支交錯(cuò)布置，上下加熱，沿爐長方向兩側(cè)布置，各區(qū)燒嘴交錯(cuò)布置。保溫段設(shè)計(jì)降低單個(gè)燒嘴功率，減小保溫段燒嘴間距，保證保溫段爐溫均勻性。

熱處理爐采用了固定周期與可變周期組合數(shù)字化脈沖控制技術(shù)和快速升降溫技術(shù)。

動(dòng)態(tài)脈沖控制，自動(dòng)線性升降溫，漸進(jìn)式控制爐溫，可手動(dòng)或自動(dòng)控制升降溫速率。在不同溫度及不同負(fù)荷下，采用不同的脈沖組合控制策略，低溫時(shí)采用可變周期式控制方式，固定單個(gè)燒嘴燃燒時(shí)間，加大脈沖頻率，使?fàn)t內(nèi)氣氛攪動(dòng)劇烈，從而獲得較好的溫度均勻性。熱處理爐升降溫頻繁，升降溫所占用的時(shí)間多少直接影響到熱處理爐的實(shí)際使用效率?？焖倬€性脈沖降溫采用空氣對(duì)爐膛進(jìn)行冷卻，從而帶走爐膛熱量，達(dá)到快速降溫的目的。在冷卻時(shí)采用相應(yīng)的脈沖控制策略，全爐降溫均勻，不會(huì)出現(xiàn)局部過冷的情況，有效保護(hù)設(shè)備安全。

2.1.3 熱處理工藝

熱處理溫度見表1，熱處理爐加熱及保溫時(shí)間見表2。

表1 熱處理溫度 ℃

表2 連續(xù)熱處理加熱及保溫時(shí)間

2.2 淬火機(jī)

淬火機(jī)設(shè)備滿足鋼板淬火和正火加速冷卻（NAC）兩種工藝要求。設(shè)備本體由高壓部分和低壓部分組成，總長22 120 mm，其中高壓段3 100 mm，低壓段17 520 mm。高低壓上框架可分別或同時(shí)升降。配備高低壓兩個(gè)獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，高壓段供水壓力1.0 MPa，水量6 000 m3/h，低壓段供水壓力0.5 MPa（NAC 0.2~0.3 MPa），水量7 500 m3/h，可滿足厚度為6~120 mm、寬度為1 400~3 700 mm 鋼板產(chǎn)品的淬火及正火后控制冷卻工藝需要。根據(jù)鋼種及鋼板規(guī)格，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)淬火模式、正火控制冷卻、?；者^等工藝操作模式。

2.3 拋丸機(jī)

拋丸機(jī)采用輥道直通式，拋丸清理速度2~6 m/s變頻控制，除銹質(zhì)量等級(jí)BSa2.0～BSa2.5，處理后鋼板表面粗糙度40～50 μm。

拋丸系統(tǒng)由前密封、拋丸室、拋丸室輥道、清掃室、后密封、丸料循環(huán)系統(tǒng)等組成。前、后密封室進(jìn)出口上共懸掛不少于6 層耐磨橡膠簾，出口底部裝有雙層高彈性尼龍毛刷排。拋丸室上下面各布置4 臺(tái)拋丸器以完全覆蓋鋼板表面。拋丸器的軸向與鋼板行進(jìn)方向形成合適角度，以產(chǎn)生最佳沖擊效果，并防止彈丸累積在處于拋射區(qū)的鋼板表面上，影響清理效果。清掃室作用是對(duì)鋼板上表面彈丸的清掃及上下表面灰塵的吹掃。首先，犁板用來刮掉鋼板上的大部分彈丸，其次，高強(qiáng)度尼龍滾刷將彈丸掃起，掃進(jìn)收丸螺旋輸送器內(nèi)，再由收丸螺旋輸送器將彈丸分運(yùn)到室體內(nèi)鋼板的側(cè)邊流下，由拋丸機(jī)底部螺旋送回丸料循環(huán)系統(tǒng)，之后通過兩道吹掃（一道高壓風(fēng)機(jī)和一道壓縮空氣）裝置進(jìn)行殘余丸料及灰塵清掃，確保在清掃后板面殘余丸料不大于5 顆/m2。丸料循環(huán)凈化系統(tǒng)由循環(huán)系統(tǒng)和丸料分離凈化系統(tǒng)構(gòu)成，用于將合格彈丸與碎丸、氧化皮、鐵銹及污物有效分離。

3 結(jié)語

河鋼集團(tuán)舞鋼公司二軋鋼廠現(xiàn)有4 條熱處理生產(chǎn)線，其產(chǎn)能中正火鋼占2/3，高附加值產(chǎn)品（調(diào)質(zhì)類高強(qiáng)鋼、高附加值Cr-Mo 鋼）由于受產(chǎn)能限制僅占1/3。隨著該生產(chǎn)線的投產(chǎn)，高附加值鋼板供應(yīng)能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)，優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。