[發(fā)明專利]一種加熱爐溫度場(chǎng)均勻性的控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410277501.4
• 申請(qǐng)日: 2014-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN104046770A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯松;李翔;王世付;榮杰;蔣培華;徐紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬鋼（集團(tuán)）控股有限公司;馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): C21D11/00
• 分類號(hào): C21D11/00;C21D9/34
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 朱順利

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鐵路輾鋼車輪的制造控制領(lǐng)域，涉及一種加熱爐溫度場(chǎng)均勻性的控制方法，具體涉及一種改善熱處理爐溫均勻性，滿足高要求鐵路車輪熱處理的過程控制方法。

背景技術(shù)

隨著國(guó)、內(nèi)外高速鐵路技術(shù)的發(fā)展，高速車輪成為國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)競(jìng)相開發(fā)的重要高端產(chǎn)品之一。而在高速車輪開發(fā)過程輪輞斷裂韌性、低溫沖擊韌性不僅是關(guān)鍵指標(biāo)，也是技術(shù)難點(diǎn)。

要想滿足高速車輪輞斷裂韌性、低溫沖擊韌性要求，除材料設(shè)計(jì)、煉鋼、連鑄等外，在熱處理淬火加熱過程中溫度場(chǎng)均勻性至關(guān)重要，如果溫度均勻性滿足不了，則會(huì)出現(xiàn)上述關(guān)鍵指標(biāo)的波動(dòng)和不合格。馬鋼在高速車輪研制初期就是由于存在車輪熱處理周向溫度不均，造成上述關(guān)鍵指標(biāo)不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是在現(xiàn)有車輪熱處理環(huán)形加熱爐設(shè)備的基礎(chǔ)上，提供一種加熱爐溫度場(chǎng)均勻性的控制方法，改善加熱爐溫度場(chǎng)均勻性，滿足高要求鐵路車輪的熱處理要求。具體技術(shù)方案如下：

一種加熱爐溫度場(chǎng)均勻性的控制方法，所述加熱爐的加熱步驟分為預(yù)熱段，加熱I段，熱II段，以及均熱段，在預(yù)熱段和加熱I段控制爐墻內(nèi)壁、外壁的溫度，在所述熱II段至均熱段增加對(duì)爐頂溫度的控制，形成爐墻內(nèi)壁、外壁、爐頂3點(diǎn)截面的穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，將II段-均熱段爐頂溫度的控制在工藝下限～工藝上限+5℃范圍內(nèi)。

進(jìn)一步地，在爐壓控制中，爐頭壓力控制在3-6Pa。

進(jìn)一步地，風(fēng)煤配比控制在大于3:1。

進(jìn)一步地，所述加熱爐為用于鐵路車輪熱處理的環(huán)形加熱爐。

進(jìn)一步地，爐墻內(nèi)壁、外壁布置熱電偶進(jìn)行控制過程測(cè)溫。

與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以使車輪熱處理環(huán)形加熱爐內(nèi)熱處理車輪的周向溫度均勻性由30℃溫差降到15℃溫差以內(nèi)，在同等條件下使熱處理后車輪的斷裂韌性、低溫沖擊關(guān)鍵指標(biāo)得到有效提高，滿足了高速車輪熱處理要求。

附圖說明

圖1為常規(guī)控制方法下測(cè)得的車輪實(shí)物周向溫度變化情況

圖2為本發(fā)明控制方法下測(cè)得的車輪實(shí)物周向溫度變化情況

圖3為熱電偶布置示意

圖4為4#爐實(shí)施前所測(cè)實(shí)物周向溫度曲線

圖5為4#爐實(shí)施后所測(cè)實(shí)物周向溫度曲線

圖6為7#爐實(shí)施前所測(cè)實(shí)物周向溫度曲線

圖7為7#爐實(shí)施后所測(cè)實(shí)物周向溫度曲線

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實(shí)施方式中的一種優(yōu)選實(shí)施例。

一種改善車輪加熱爐溫度場(chǎng)均勻性的控制方法：

1)將爐頂溫度納入控制范圍；

2)采用較大正壓燒鋼(爐頭壓力3-6Pa)；

3)風(fēng)煤配比大于3:1

下面具體說明本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容：

1)通常情況下，環(huán)形加熱爐僅在每個(gè)加熱段的內(nèi)外側(cè)壁布置熱電偶進(jìn)行控制過程測(cè)溫，但這往往不能保證熱處理車輪的溫度均勻性要求，甚至在均熱后期會(huì)出現(xiàn)實(shí)物溫度急劇上升。通過增加對(duì)加熱II段-均熱段爐頂溫度的控制，這樣會(huì)形成爐墻內(nèi)壁、外壁、爐頂3點(diǎn)截面的穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，改善和保證有效加熱區(qū)內(nèi)實(shí)物溫度的均勻性。因此本發(fā)明將II段-均熱段爐頂溫度的控制在工藝下限～工藝上限+5℃范圍內(nèi)。

2)從某種意義上，環(huán)形爐膛就像一個(gè)倒扣的密閉容器，密閉容器只有充滿爐氣才能保證爐膛氣流對(duì)流和充分均勻，采用正壓燒鋼就是增加爐膛內(nèi)的爐氣充滿度，從而改善溫度場(chǎng)的均勻性。但從另一方面考慮，如果爐壓太大會(huì)損壞爐體鋼結(jié)構(gòu)造成設(shè)備損害，因此本發(fā)明將爐頭壓力控制在3-6Pa，既保證了爐溫均勻性又將對(duì)爐體設(shè)備的損壞減少到最小。

3)從燃燒學(xué)可以得知，如果風(fēng)煤配比過小，燒嘴燃燒后存在過剩的煤氣，過剩的煤氣在爐膛內(nèi)二次燃燒，將給爐頂溫度的控制帶來難度，因此本發(fā)明將風(fēng)煤配比控制在大于3:1。

采用DataPaq在線測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)不同控制方法下加熱過程車輪和爐溫變化情況進(jìn)行測(cè)量比較。

用于測(cè)溫的車輪為890mm車輪，沿周向間隔90°在踏面下5mm鉆孔預(yù)埋4支熱電偶，分別測(cè)量車輪沿加熱爐徑向(內(nèi)環(huán)、外環(huán))和周向(爐頭、爐尾)的溫度，用于評(píng)價(jià)車輪加熱均勻性，熱電偶布置見圖3。

此外，用1支熱電偶測(cè)試車輪附近的爐氣溫度，用于評(píng)價(jià)加熱爐溫控?zé)犭娕嫉臏?zhǔn)確性、代表性和爐溫-鋼溫的一致性。

為了證實(shí)該種控制方法的有效性和可推廣性，我們分別選做了兩座車輪環(huán)形加熱爐做實(shí)施前后的對(duì)比，如下做詳細(xì)介紹。

實(shí)施例1：在4#環(huán)形加熱爐做對(duì)比測(cè)溫試驗(yàn)