戴敏
宝武鄂城钢铁宽厚板厂 湖北 鄂州 436000
摘要：本文介绍了常化炉低温回火工艺能力的测试，对测试结果进行分析，提出测试中存在的问题，并给出改进措施。
关键词：常化炉；低温回火工艺能力；测试；改进措施
1前言
鄂钢宽厚板厂常化炉为明火加热辊底式常化炉，燃料为高炉和焦炉混合气，有效炉长/宽:87000mm/4500mm，天津LOI制造，用于钢板的正火、回火处理。目前回火最低工作温度为300℃，并不能满足一些高附加值特钢的热处理需求。为了扩大鄂钢宽厚板生产品种，进一步拓宽常化炉的低温回火工作范围，武钢研究院工艺技术研究所热能室于2015年6月25日对常化炉进行了钢板“黑匣子”在线温度跟踪测试，其中回火温度为200℃，测试时间为200分钟。根据测试结果改进正火炉低温回火工艺能力。
2试验内容
1）钢板在炉内加热过程中的升温曲线；
2）钢板在炉内加热过程中的炉温测点变化曲线；
3）加热钢板长度方向分布；
4）加热钢板宽度方向温差；
5）加热钢板厚度方向温差；
3试验方法
测温设备为Datapaq Insight公司出品的温度跟踪仪（黑匣子），设备测量精度0.5%；测温热电偶采用铠装电偶，金属丝直径1.5mm。
试验钢板上设有8个测温点，另加2个炉气温度测点，共计10个测温点。为了模拟实际大生产中的常化炉实际运行状态，本试验过程中在实验坯前后分派安排两块钢板入炉。
各测点布置详细情况见图1。有关位置说明及钻孔深度见表1。
表1 测点位置及钻孔深度
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4.1钢板在炉过程温度分布变化
试验前常化炉从正常生产的500℃炉温提前降温至200℃的低温回火温度，试验时间从钢板入炉到出炉共计200分钟，试验期间常化炉低温回火工艺参数如表2示，黑匣子温度跟踪数据（包括8点钢板温度数据及2点炉温数据）如图2所示。
表2、试验钢低温回火工艺参数
表3 钢板出炉时温度分布
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由图2和表3可见，
（1）钢板上炉温在加热前期波动较大，波动范围在±30℃以内，某一时刻与设定炉温温差最大达到了62℃，这与炉内热负荷较小，在整个在炉过程中全炉仅有1～4烧嘴运行有关。当某个烧嘴在点燃，炉温测量热电偶恰好达到这个位置时，炉温显示就偏高很多。在加热区后段与均热区炉温波动较小，在±20℃以内。
（2）钢板出炉时，所有测点中2#点（钢板右侧边部中心）温度最高，为203℃，5#点（钢板中部上表面）最低，为194.1℃；
（3）钢板出炉时，钢板头尾温差为1.4℃，厚度方向温差为0.3℃，宽度方向温差为8.6℃；
（4）钢板所有测点温度处于180℃以上的时间为110分钟，处于190℃以上的时间为79分钟。
（5）钢板温度对炉温的敏感性较强，当炉温突然增大时，钢板温度也会随之快速上升。
4.2炉温分布变化规律
本次试验选取了中部和边部2个炉温测点，炉温实测值及两者之间的差值所得：
（1）炉子在200℃的低温状态下生产，炉温控制精度下降，稳定性变差。
（2）炉内边部炉温高于中部炉温，这是由于烧嘴向炉内喷出混合煤气与空气的高温燃烧产物时卷吸周围温度较低的炉气，温度逐渐下降，从而造成炉子宽度方向两边高、中间低的现象。
（3）在加热前期，边部炉温与中部炉温温差在30℃以内，加热区后段及均热区温差在10℃以内。这是由于2#常化炉采用集中排烟结构方式造成气流波动大。
在线跟踪测试过程中，仪表室炉温显示与测试热电偶比较，如下：
（4）仪表室显示炉温与测试钢板上安装的炉温热电偶测量值相符，加热段炉温波动大、均热段波动较小。
（5）上炉膛炉温控制比下炉膛炉温控制更为平稳。
4.3钢板长度方向温度分布
选取钢板低温回火过程中钢板温度测点（1）、（6）、（4），得出钢板沿长度方向的升温过程，出炉时的头尾温度分布如图3所示。
图3 出炉时钢板头尾温度分布
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（1）钢板在炉内热处理过程中，钢板头、尾温度较中部温度高，这是由于头、尾受到端部热流的影响造成温度比没有受到端部影响的中部温度稍高。
（2）钢板在炉内前进的过程中，钢板沿长度方向温差从入炉的0℃逐渐增加达到最大值17℃后逐渐降到到出炉时的1.4℃。
4.4钢板厚度方向温度分布
选取钢板低温回火过程中钢板温度测点（5）、（6）、（7），得出钢板沿厚度方向的升温过程，出炉时的钢板厚度方向温度分布如图4所示。
图4 出炉时钢板厚度方向温度分布
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由图8和图9可知，钢板沿厚度方向温度均匀性良好，温差在±2℃以内。
4.5钢板宽度方向温度分布
选取钢板低温回火过程中钢板温度测点（2）、（10）、（6）、（3），得出钢板沿宽度方向的升温过程，出炉时的钢板宽度方向温度分布如图5所示。
（1）钢板两侧边部温度基本相差很小，在4℃以内。宽度1/4处的钢板温度与钢板中部温度相差很小，在2℃以内，边部收到侧面热流的影响比较大。
（2）钢板在炉内前进的过程中，钢板沿宽度方向温差从入炉的0℃逐渐增加达到最大值24℃后逐渐降到到出炉时的8.6℃。
（3）钢板在炉内热处理过程中，钢板边部温度较中部温度高，其最大温差
图5 出炉时钢板宽度方向温度分布
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要大于钢板长度方向头、中最大温差。
5结论
（1）钢板上炉温在加热前期波动较大，波动范围基本在±30℃以内，某一时刻与设定炉温温差最大达到了62℃，在加热后期与均热区炉温波动较小，在±20℃以内；
（2）钢板出炉时，钢板所有测点温度在200±6℃区间，其中2#点（钢板右侧边部中心）温度最高，为203℃，5#点（钢板中部上表面）最低，为194.1℃；
（3）钢板出炉时，钢板头尾温差为1.4℃，厚度方向温差为0.3℃，宽度方向温差为8.6℃，钢板边部受到侧面热流及边部炉温较高综合影响，温度最高；
（4）钢板所有测点温度处于180℃以上的时间为110分钟，处于190℃以上的时间为79分钟。
（5）钢板温度对炉温的敏感性较强，当炉温突然增大时，钢板温度也会随之快速上升。
6存在的问题
（1）烧嘴控制上出现单个烧嘴燃烧时间过长，影响了炉温的稳定性，建议进一步优化烧嘴燃烧控制时序。
（2）实验过程中，煤气热值波动较大，前期波动范围为1480kcal/m3～1900 kcal/m3，后期控制较好。煤气热值大幅度波动对炉温的稳定性影响较大。
（3）钢板温度对炉温的敏感性较强，为防止钢板超温，特别需要注意均热区的炉温控制稳定性。
7改进措施
1、工艺过程的精确控制依赖于设备的精度控制，主要设备精度有：
a）保证烧嘴的完好率 每周清洗烧嘴前Y型过滤器的过滤网，故障时及时更换烧嘴，烧嘴完好率达98%以上。
b) 保证炉底辊的完好率 明火直接加热辊底式炉易出现辊印、划伤、麻坑、氧化严重等表面缺陷。钢板下表面的辊印、划伤主要原因是炉底辊结瘤引起的, 重者增加钢板修磨量发现表面缺陷及时下线。炉底辊变形或结瘤更换新的炉底辊，保证炉底辊完好率达到98%以上。
c) 保证热电偶的准确性 炉内24支热电偶0-1200℃，分布在炉区两侧，炉顶和侧墙交错分布，必须进行周期校验。
2、提高尾区加热能力 生产过程中发现尾部温度提升缓慢，在保证安装尺寸不变的情况下将尾区17-24区8套63KW的煤气烧嘴错开更换为93KW的烧嘴，提高加热能力。
3、炉压控制：
a) 废气调节阀控制废气的压力。
b) 炉内氧气含量过高，打开炉膛内的氮气吹扫阀。
c) 炉内氮气压力过高或过低都易引起炉压变化，利用氮气阀门控制。
参考文献
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