環(huán)形爐加熱工藝對(duì)輪坯的影響

張 磊 白輝東 李樹林 侯沛云 徐會(huì)文

(太原重工軌道交通設(shè)備有限公司，山西030032)

車輪產(chǎn)品是公司主要產(chǎn)品之一，目前有兩條車輪生產(chǎn)線，均為環(huán)形加熱爐加熱鋼坯，鋼坯在爐內(nèi)加熱時(shí)表面會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)鋼的性能及成材率產(chǎn)生影響，從而影響車輪熱成型質(zhì)量及成品的力學(xué)性能。因此，研究鋼坯合理的加熱工藝對(duì)有效控制氧化燒損具有重要意義。

1 環(huán)形加熱爐介紹

公司?24 m(中徑)環(huán)形加熱爐是車輪鍛造前的加熱爐，該爐2012年投產(chǎn)使用，2018年初對(duì)燃燒系統(tǒng)改為全數(shù)字脈沖控制；環(huán)形爐一共有90個(gè)裝料工位，每工位最多可裝料4件；從裝料口至出料口分為五個(gè)溫度區(qū)域，即預(yù)熱段、加熱一段、加熱二段、加熱三段、均熱段。

2 工藝試驗(yàn)方案及測(cè)試結(jié)果

為了解不同加熱方式下鋼坯的加熱效果，確定合理的加熱工藝制度，利用耐高溫爐溫測(cè)試儀，實(shí)測(cè)和記錄圓鋼坯在環(huán)形加熱爐中的加熱狀況，進(jìn)行兩次測(cè)試，第一次工藝測(cè)試方案為3件工位布料、2.5 min工位轉(zhuǎn)爐(簡稱測(cè)試方案1)，第二次工藝測(cè)試方案為4件工位布料、3 min工位轉(zhuǎn)爐(簡稱測(cè)試方案2)，比較兩種方案的優(yōu)劣。

測(cè)試時(shí)鋼坯連接一個(gè)高溫測(cè)試儀，鋼坯的溫度數(shù)據(jù)記錄在溫度記錄儀內(nèi)，溫度記錄儀用隔熱箱進(jìn)行隔熱，待測(cè)試坯料出爐后，取出溫度記錄儀，對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析，同時(shí)對(duì)測(cè)試鋼坯的燒損量進(jìn)行定量分析。

圖1 鋼坯熱電偶布置示意圖Figure 1 Layout of thermocouples on the billet

2.1 測(cè)試方案

在批量生產(chǎn)車輪時(shí)進(jìn)行鋼坯加熱測(cè)試，測(cè)試用鋼坯直徑約?400 mm，高度470 mm，熱電偶在測(cè)試鋼坯上的布置情況及出爐方向如圖1所示。

測(cè)試期間環(huán)形加熱爐各加熱段溫度設(shè)定如下：加熱一段1120℃±40℃，加熱二段1200℃±40℃，加熱三段、均熱段1260℃±20℃。

2.2 鋼坯溫度測(cè)溫結(jié)果

測(cè)溫結(jié)果見圖2及表1。

圖2 鋼坯加熱溫度曲線Figure 2 Billet temperature curve during heating

表1 測(cè)試鋼坯溫度(℃)Table 1 Tested billet temperature(℃)

表2 鋼坯加熱燒損Table 2 Heating burning loss of steel billet

圖3 鋼坯脫碳層檢驗(yàn)試樣位置Figure 3 Positions of test specimens on billet decarburization layer

表3 不同加熱工藝的鋼坯脫碳層對(duì)比Table 4 Comparison of decarburization layers of billet with different heating processes

采用測(cè)試方案1加熱時(shí)，鋼坯理論加熱時(shí)間219 min，測(cè)試期間受鍛軋線生產(chǎn)效率影響，測(cè)試鋼坯累計(jì)在爐時(shí)間275 min，測(cè)試鋼坯出爐時(shí)圓周方向溫差3℃左右，鋼坯頂部、底部溫差21℃左右。

采用測(cè)試方案2加熱時(shí)，鋼坯理論加熱時(shí)間270 min，實(shí)際測(cè)試期間測(cè)試鋼坯在爐274 min。測(cè)試鋼坯出爐時(shí)圓周方向溫差3℃以內(nèi)，鋼坯頂部、底部溫差18℃左右。

從兩次測(cè)試結(jié)果可以看出，兩種加熱方式的加熱時(shí)間相近、鋼坯內(nèi)部的溫度狀況也相近。

2.3 鋼坯氧化燒損

分別對(duì)兩種測(cè)試方案加熱的鋼坯氧化燒損情況進(jìn)行比較，結(jié)果見表2。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，測(cè)試方案1加熱時(shí)，鋼坯的加熱時(shí)間減少，使得鋼坯的氧化燒損平均減少1 kg。

2.4 鋼坯脫碳

對(duì)不同工藝加熱后鋼坯去除可剝離的氧化皮后進(jìn)行脫碳層深度比較，在每件鋼坯的兩側(cè)端部外圓處、R2處、心部各取一個(gè)試樣進(jìn)行脫碳層深度檢驗(yàn)，測(cè)試位置見圖3，結(jié)果見表3。

從表3中可以看出，兩種測(cè)試方案加熱時(shí)脫碳層深度基本一致，但測(cè)試方案2略深0.1 mm，這與在爐加熱時(shí)間增加有關(guān)。

3 結(jié)論

(1)兩種測(cè)試方案加熱時(shí)鋼坯的加熱效果相近，均能達(dá)到工藝要求。