10.3.1 热处理炉——辊底炉在线视频

下面我们学习一下第三小节的内容

连续式热处理炉

连续式炉的分类

是根据工件在炉内运行的特征

按照这个特征

连续式炉划分为步进式炉 环形炉

辊底炉和带钢连续热处理炉等

本节重点讲述辊底炉

和带钢连续热处理炉

辊底炉主要用于中板 厚板 型钢

扁钢 钢管的淬火 回火 正火

退火等热处理

一般采用煤气直接加热

也可用辐射管间接加热

炉内通以保护气体

在轧钢厂的连续作业线上

采用辊底炉是非常适合的

因为炉内的辊道

实际上成了车间辊道的一部分

容易实现生产自动化

钢材在辊道上运行 两面受热

所以加热速度较快 加热温度较均匀

热处理产量高 质量好

但辊底炉的炉辊

通常是用高合金钢制成的

因此 这种炉子的基础投资较高

如图所示

是一座辊底炉

沿炉子的长度方向上

每隔一定距离安装一根炉辊

组成炉内辊道

辊底炉的操作制度一般有两种

连续操作和摆动操作

连续操作时

工件以一定的速度连续通过炉子

从一端进料 从另一端出料

在此过程中

完成加热 保温等热处理工序

这种运行方式适用于高产量的车间

摆动操作时

炉子每隔一定时间装一块料

装料时 要快速进入炉内

然后在炉内慢速摆动

出料也是间断的 快速的

出料与装料同时进行

在装出料的同时

炉内的工件都向前移动一个截距

这种操作制度在钢板热处理中

采用的较多

摆动操作是辊底炉所特有的

这主要是因为炉辊必须不停转动

否则 炉辊会因重力作用而弯曲

所以 在炉子长度一定的情况下

为了保证钢材在炉内有足够的

处理时间

只能采用摆动式的操作

炉辊时而正转 时而反转

钢材在炉内来回摆动

钢板在炉内摆动的时间长短

取决于加热和热处理工艺的要求

辊底炉烧嘴布置在辊子上下两侧

对两侧烧嘴的燃料分配要求是

要使辊上和辊下温度均匀一致

为了满足这个要求

往往要使辊下的供热量大于辊上

炉子的排烟口布置在炉子两端

或者在炉子长度方向上

布置若干个排烟口

辊底炉的炉温制度可分为两类

恒温制度和变温制度

恒温制度

炉子温度不随炉长而变

整个炉子保持同一温度水平

这种制度下

钢材加热速度较快

但热耗较高

主要用于钢板及钢管的正火 淬火

为了实现恒温制度

必须加强进料端的燃料供给量

因为在进料端钢材大量吸热

如果不加强供给热

就不可能维持这一端的温度

加强进料端供热的方法

一般是采用较大的烧嘴

或者增多烧嘴的数量

燃料的这种分配方式

要求分段排烟和控制炉膛压力

如果集中排烟

往往会造成装料端炉门冒火

恶化操作条件

因此 至少要在装料端设有单独的

炉压控制系统

变温制度

炉子长度方向上的温度分布

是按热处理工艺要求而定

如包括加热 保温 慢速降温等区段

烧嘴的布置也是以此为出发点

辊底炉的炉膛压力

对于产品质量和燃耗指标

都有较大影响

如果炉压过低

则炉子下部包括辊端

与炉墙之间的缝隙

吸入大量冷空气

这不仅降低炉子的热效率

而且 使钢材的氧化率上升

表面氧化的钢材

与炉辊表面接触时

氧化铁皮粘在辊子上

日积月累 辊子上会生成鼓包

在运行过程中会划伤钢材表面

影响质量

炉压过大也是不利的

因为火焰会从辊端的缝隙中窜出来

烧坏炉辊的轴承

在长度很长的辊底炉上

排烟口最好多开几个

否则 炉子两端的压差太大

不利于炉子的工作

钢材在辊底炉内的加热时间

可按下式计算

τ=ZS/60 单位为小时

其中 Z为钢材的单位加热时间

达到为分每毫米

一般可按经验数据进行选取

这张表中给出了一些钢材

单位加热时间的经验数据

可供设计时参考

S为钢材有效加热厚度

单位为毫米

钢板可选取板厚

钢管可选取当量壁厚

也就是说钢管的截面积

与钢管外径周长的比值

辊底炉炉膛宽度

一般按照装料宽度来确定

而且应符合砌砖尺寸

工件和炉墙的间隙

当处理钢板时一般为150至300mm

处理钢管和棒材时

为50至100毫米

辊底炉的长度

可按下式计算

对于连续操作的炉子

L=Gτ/g+（n-1）c+l（1-W1/W2）

单位是米

其中 G为炉子产量

单位为吨每小时

τ为工件在炉时间 单位为小时

g为炉内单位长度的工件重量

单位为吨每米

c为料批间的空隙

一般取0.25至1米

n为炉内料批数量

l为快速出料段长度 单位是米

没有快速出料段时 l等于0

W1为工件运行速度

W1=G/g+（n-1）c/τ

单位为米每分

W2为快速出料速度

单位为米每分

对于摆动操作的炉子

L=Gτ/g+（n-1）c+2πDa/360

其中D为炉辊的工作直径 单位为米

a为炉辊摆动角度

其他符号与连续式操作的计算公式

相同

炉辊是辊底炉的关键部件

确保炉辊经久耐用

是炉子的首要问题

当前使用的炉辊主要有两类

金属炉辊和非金属炉辊

金属炉辊又分为

水冷炉辊和空腹炉辊

带水冷通轴的炉辊

是水冷炉辊的一种

在我国 使用的较普遍

它的构造总体上

是有以下四部分组成

一 合金钢的辊套

二 普通钢的水冷通轴

三 二者之间的绝热耐火材料

四 端部的塞头

如图所示

炉辊的负荷主要靠水冷通轴来承受

合金辊套与水冷通轴二者之间的

耐火材料

既起绝热作用 也起承重作用

辊套变形后

负荷通过辊套与水冷轴之间的支爪

传到水冷通轴上

水冷通轴大多采用一端进水

一端出水的冷却方式

实践证明

这种炉辊的结构对其使用寿命

影响很大

如果处理不当

使用短时间后就会因断裂

严重弯曲而报废

相反 如果结构合理

可使用几年不坏

最主要的是以下两个因素

一 炉辊工作过程中

辊套和水冷通轴之间的温差很大

热胀冷缩的差别很大

工作条件下

二者膨胀量的差值可达

10到20毫米每米

因此 在结构上

必须确保辊套与芯轴之间

能自由滑动

否则 辊子会在热应力的作用下

弯曲或断裂

二 某些含铬较多的钢

在一定温度范围内有变脆的倾向

例如 铬25 镍20硅

在750摄氏度时变脆

因此 要尽可能的避免辊套的

任何部位长期处于这个温度范围内

如图所示

为另一种水冷炉辊的结构

使用炉温可达1300摄氏度

其缺点是辊面温度低

冷却水消耗量大

带走热量多 辊子间距较小时

给加热造成了较大的困难

如图所示

为金属空腹炉辊

空腹辊的结构比较简单

它包括三部分

一 离心浇注的圆筒形辊套

二 锥形接头 三 轴头

负荷靠辊身承受

与水冷通轴炉辊相比

空腹辊的辊套所用的材料

要稍高级一些

轴头大多采用水冷却

金属炉辊辊套材料的选用

对于辊子的寿命有较大影响

空腹辊辊套材料主要取决于

温度的高低

炉温在750摄氏度左右时

可使用Cr20Ni10

温度在850摄氏度左右时

使用Cr22Ni14

炉温在950摄氏度左右时

可使用Cr25Ni20Si

炉温在1100摄氏度左右时

可使用Cr28Ni48W5

水冷通轴炉辊采用上述材料

做辊套时可以适当提高其使用温度

Ni在含硫气氛中

有促进腐蚀的作用

有资料表明

在含硫的还原性气氛中

和不含硫的氧化型气氛中比较

Cr25Ni20Si的允许使用温度

要降低300摄氏度左右

Cr28Ni48W5也不宜在有微量

硫化氢的还原性气氛中使用

在辊套厚度的选取方面

应按简支梁计算确定空腹辊辊套厚度

水冷通轴辊的负荷由水冷通轴承受

决定辊套厚度

除了考虑离心铸造及加工要求外

还要考虑辊套在高温下

承受负荷时不至于产生明显软化

和遭到过速氧化

按照被处理件的重量和形状

辊套厚度一般为10到25mm

非金属炉辊主要包括碳化硅炉辊

碳套辊 橡胶辊等

如图所示为碳化硅炉辊

它是以碳化硅做辊套

衬以耐火材料为衬套

分节套在水冷轴上的

辊套的一端有焊接在轴上的

挡板定位

另一端用弹簧压紧

这种炉辊制造简单 不用合金钢

使用温度高

但是只能用来在低速下运送薄板

或者其他轻型材料

否则被处理工件

对辊子的冲击力过大

碳化硅辊套容易遭到破坏

这种辊子使用寿命可达半年以上

设计时必须考虑换辊的方便

炉辊的传动机械

有集体传动和单独传动两种方式

集体传动时几个炉辊为一组

共用一个电机

单独传动时

每根炉辊配一个电机

它适用于正反转的摆动操作

和集中传动相比

单独传动一次投资多

但当炉辊发生事故时

其影响面较小

炉辊的辊距按工件尺寸和重量而定

辊距过大时

钢料端部悬臂长 高温下扰度大

容易碰撞炉辊

而影响工件的顺利通过

辊距较小时

则炉辊数量多 增加投资

还会影响钢材下部的供热

好 今天的学习内容就是这些

我们下次见