钢坯加热炉.ppt

1、钢坯加热炉钢坯加热炉目录目录钢坯加热炉原理钢坯加热炉技术钢坯加热炉应用钢坯加热炉案例钢坯加热炉发展21.11.1钢坯加热炉原理钢坯加热炉原理传传统统的的轧轧钢钢工工艺艺为为炼炼钢钢炼炼出出的的钢钢坯坯经经堆堆垛垛冷冷却却后后，运运至至轧轧钢钢厂厂，再再经经加加热热炉炉进进行行加加热后轧制成钢材。热后轧制成钢材。钢钢坯坯经经加加热热炉炉加加热热后后，钢钢坯坯表表面面由由于于氧氧化化损损失失达达1.5%左左右右。轧轧钢钢车车间间节节能能减减排排采采用用蓄蓄热热式式加加热热炉炉加加热热仍仍存存在在缺缺陷陷；钢钢坯坯从从炼炼钢钢连连铸铸机机拉拉出出后后在在冷冷床床上上有有700-900的的温温度度，钢

2、钢坯坯潜潜热热没没有有得得到到有效利用。有效利用。31.21.2钢坯加热炉原理钢坯加热炉原理随随着着现现代代科科学学技技术术的的发发展展，对对机机械械零零件件的的性性能能和和可可靠靠性性要要求求越越来来越越高高，金金属属零零件件的的性性能能和和质质量量除除材材料料成成分分特特新新外外，更更与与其其加加热热技技术术密密不不可可分分。例例如如，加加热热速速度度的的快快慢慢不不仅仅影影响响生生产产效效率率而而且且影影响响产产品品的的氧氧化化程程度度，局局部部温温度度过过冷冷或或过过热热可可能能导导致致产产品品变变形形甚甚至至损损坏坏等等。由由于于感感应应加加热热具具有有热热效效率率高高，便便于于控控

3、制制等等优优点点，目目前前在在金金属属材材料料加加工工，处处理理等等方方面面得得到广泛应用。到广泛应用。钢钢坯坯加加热热炉炉应应用用感感应应加加热热原原理理，是是将将工工频频50HZ交交流流电电转转变变为为中中频频的的电电源源成成套套设设备备。例例如如，把把一一根根金金属属圆圆柱柱体体放放在在有有交交变变中中频频电电流流的的感感应应圈圈里里，金金属属圆圆柱柱体体没没有有与与感感应应线线圈圈直直接接接接触触，通通电电线线圈圈自自身身温温度度已已很很低低，但但是是圆圆柱柱体体外外表表被被加加热热到到发发红红，乃乃至至熔熔化化，并并且且这这种种发发红红和和熔熔化化的的速速度度只只需需调调理理频频率率

4、巨巨细细和和电电流流的的强强弱弱就就能能完完成成。假假如如圆圆柱柱体体放放在在线线圈圈基基地地，那那么么圆圆柱柱体体周周边边的的温温度度是是相相同同的的，圆圆柱柱体体加加热热和和熔熔化化也也没没有有发发生生有有害害气气体体、强强光光污污染染环环境境。在在感感应应圈圈中中发发生生高高密密度度的的磁磁力力线线，并并切切割割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中发生很大的涡流。感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中发生很大的涡流。41.31.3钢坯加热炉原理钢坯加热炉原理感感应应加加热热实实质质是是利利用用电电磁磁感感应应在在导导体体内内产产生生的的涡涡流流发发热热来来加加热热工工件件的的电电加加热热，

5、它它是是依依靠靠感感应应器器通通过过电电磁磁感感应应把把电电能能传传递递给给被被加加热热的的金金属属，电电能能在在金金属属内内部部转转变变为为热热能能，达达到到加加热热金金属属的的目目的的。以以加加热热圆圆柱柱形形工工件件为为例例，其其原原理理如如图图2.1，电电流流通通过过线线圈圈产产生生交交变变的的磁磁场场，当当磁磁场场内内磁磁力力通通过过待待加加热热金金属属工工件件时时，交交变变的的磁磁力力线线穿穿透透金金属属工工件件形形成成回回路路，故故在在其其横横截截面面内内产产生生感感应应电电流流，此此电电流流称称为为涡涡流流，可可使使待待加加热热工工件件局局部部迅迅速速发发热热，进进而而达达到到

6、工工业业加加热热的的目目的。的。51.41.4钢坯加热炉原理钢坯加热炉原理将将工工件件放放在在感感应应器器中中，当当感感应应器器中中通通过过交交变变电电流流时时，在在其其内内部部产产生生交交变变磁磁场场，由由交交变变磁磁场场激激发发的的感感应应电电势势将将在在工工件件的的表表面面产产生生感感应应电电流流，这这种种电电流流又又称称涡涡流流。因因为为工工件件材材料料的的电电阻阻很很小小，所所以以不不大大的的感感应应电电势势便便造造成成强强度度很很大大的的涡涡流流，从从而而释释放放出出大大量量的的焦焦耳耳热热，使使工工件件表表面面层层温温度迅速升高。度迅速升高。62.12.1钢坯加热炉技术钢坯加热炉

7、技术钢钢的的加加热热温温度度是是指指钢钢料料在在炉炉内内加加热热结结束束出出炉炉时时的的外外表表温温度度。断断定定钢钢的的加加热热温温度度不不只只要要依依据据钢钢种种的的性性质质，并并且且还还要要思思考考到到加加工工的的需需求求，以以取取得得最最佳佳的的塑塑性性，最最小小的的变变形形抗抗力力，从从而而有有利利于于进进步步轧轧制制的的产产值值、质质量量，下降能耗和设备磨损。实践出产中加热温度首要由以下几方面来断定。下降能耗和设备磨损。实践出产中加热温度首要由以下几方面来断定。72.22.2钢坯加热炉技术钢坯加热炉技术钢钢坯坯从从连连铸铸机机拉拉出出后后，外外表表有有750850的的温温度度，内内

8、部部温温度度甚甚至至高高达达9501000,而而感感应应加加热热的的根根本本原原理理之之一一集集肤肤效效应应，即即是是热热能能是是由由外外表表加加热热逐逐步步向向内内传传导导，事事实实上上，钢钢坯坯内内部部三三分分之之一一不不需需求求提提温温的的，依依据据不不相相同同钢钢坯坯截截面面尺尺度度，挑挑选选不不相相同同的的频频率率，即即可可得得到到最最佳佳加加热热功功率率。钢钢坯坯中中频频加加热热炉炉加加热热技技术术准准则则包包含含加加热热温温度度、加加热热速速度度、加加热热时时刻刻、加热准则等。加热准则等。钢坯连铸连轧生产示意图82.32.3钢坯加热炉技术钢坯加热炉技术钢钢的的加加热热速速度度一一

9、般般是是指指钢钢在在加加热热时时，单单位位时时刻刻内内其其外外表表温温度度升升高高的的度度数数，单单位位为为/h。有有时时也也用用加加热热单单位位厚厚度度钢钢坯坯所所需需的的时时刻刻（min/cm）；或或单单位位时时刻刻内内加加热热钢钢坯坯的的厚厚度度（cm/min）来来表表示示。钢钢的的加加热热速速度度和和加加热热温温度度相相同同重重要要。在在操操作作中中常常常常因因为为加加热热速速度度操操控控不不当当，构构成成钢钢的的表表里里温温差差过过大大，钢钢的的内内部部发发作作较较大大的的热热应应力力，从从而而使使钢钢呈呈现现裂裂纹纹或或开开裂裂。加加热热速速度度愈愈大大，炉炉子子的的单单位位出出产

10、产率率愈愈高高，钢钢坯坯的的氧氧化化、脱脱碳碳愈愈少少，单单位位燃燃料料耗耗费费量量也也愈愈低低。所所以以疾疾速速加加热热是是进进步步炉炉子子各各项项指指标标的的重重要要措措施施。可可是是，进进步步加加热热速速度度遭遭到到一一些些要要素素的的约约束束，对对厚厚料料来来说说，不不只只受受炉炉子子给给热热才才能能的的约约束束，并并且且还还遭遭到到技技术术上上钢钢坯坯自自身身所所答答应应的的加加热热速速度度的的约约束束，这这种种约约束束可可归归纳纳为为在在加加热热前前期期断断面面上上温温差差的的约约束束，在在加加热热晚晚期期断断面上烧透程度的约束和因炉温过高构成加热缺点的约束。面上烧透程度的约束和因

11、炉温过高构成加热缺点的约束。92.42.4钢坯加热炉技术钢坯加热炉技术在在加加热热前前期期，钢钢坯坯外外表表与与中中间间发发作作温温度度差差。外外表表的的温温度度高高，热热胀胀大大较较大大，中中间间的的温温度度低低，热热胀胀大大较较小小。而而外外表表与与中中间间是是一一块块不不可可分分割割的的金金属属全全体体，所所以以胀胀大大较较小小的的中中间间有有些些将将约约束束外外表表的的胀胀大大，使使钢钢坯坯外外表表有有些些遭遭到到压压应应力力；一一同同，胀胀大大较较大大的的外外表表有有些些将将强强迫迫中中间间有有些些和和它它一一同同胀胀大大，使使中中间间遭遭到到拉拉应应力力。这这种种应应力力叫叫做做“

12、温温度度应应力力”或或“热热应应力力”。明明显显，从从断断面面上上的的应应力力散散布布来来看看，外外表表与与中中间间处处的的温温度度应应力力都都是是最最大大的的，而而在在外外表表与与中中间间之之间间的的某某层层金金属属则则既既不不遭遭到到压压应应力力也也不不遭遭到到拉拉应应力力。能能够够证证实实，钢钢坯坯加加热热时时的的温温度度应应力力曲曲线线与与温温度度曲曲线线相相同同，也也是是呈呈抛抛物线散布。物线散布。102.52.5钢坯加热炉技术钢坯加热炉技术加加热热速速度度愈愈大大，表表里里温温差差愈愈大大，发发作作的的温温度度应应力力也也愈愈大大。当当温温度度应应力力在在钢钢的的弹弹性性极极限限以

13、以内内时时，对对钢钢的的质质量量没没有有影影响响，因因为为跟跟着着温温度度差差的的减减小小和和消消除除，应应力力会会天天然然不不见见。当当温温度度应应力力超超越越钢钢的的弹弹性性极极限限时时，则则钢钢坯坯将将发发作作塑塑性性变变形形，在在温温度度差差消消除除后后所所发发作作的的应应力力将将不不能能彻彻底底不不见见，即即生生成成所所谓谓残残存存应应力力。假假如如温温度度应应力力再再大大，超超越越了了钢钢的的强强度度极极限限时时，则则在在加加热热进进程程中中就就会会决决裂裂。这这时时温温度度应应力力关关于于钢钢坯坯中中间间的的危危害害性性更更大大，因因为为中中间间受受的的是是拉拉应应力力，一一般般

14、钢钢的的抗抗拉拉强强度度远远低低于于其其抗抗压压强强度度，所所以以中中间间的的温温度度应应力易构成内裂。力易构成内裂。112.62.6钢坯加热炉技术钢坯加热炉技术假假如如钢钢的的塑塑性性极极好好，即即便便在在加加热热进进程程中中构构成成很很大大的的表表里里温温差差，也也只只能能致致使使塑塑性性变变形形，以以恣恣意意速速度度加加热热，都都不不会会因因温温度度应应力力而而致致使使钢钢坯坯开开裂裂。假假如如钢钢的的导导热热性性好好（或或导导热热系系数数高高），则则在在加加热热进进程程中中构构成成的的表表里里温温差差就就小小，因因而而加加热热时时温温度度应应力力所所致致使使的的塑塑性性变变形形或或开开

15、裂裂的的也也许许性性较较小小。低低碳碳钢钢的的导导热热系系数数大大，高高碳碳钢钢和和合合金金钢钢的的导导热热系系数数小小，因因而而高高碳碳钢钢和和合合金金钢钢在在加加热热时时简简单单构构成成较较大大的的表表里里温温差差，并并且且这这些些钢钢在在低低温温时时塑塑性性差差、硬硬而而脆脆，所所以以它它们们在在刚刚入入炉炉加加热热时时，简简单单发发作作因因温温度度应应力力而而致致使使的的开开裂裂。假假如如被被加加热热坯坯料料的的断断面面尺尺度度较较小小，则则加加热热时时构构成成的的表表里里温温差差也也较较小小；断断面面尺尺度度大大的的钢钢坯坯，因因加加热热时时构构成成较较大的表里温差，简单因温度应力而

16、致使钢坯变形或开裂。大的表里温差，简单因温度应力而致使钢坯变形或开裂。122.72.7钢坯加热炉技术钢坯加热炉技术综上所述综上所述，归纳定论，归纳定论如下如下：（1）在在加加热热前前期期，约约束束加加热热速速度度的的实实质质是是削削减减温温度度应应力力。加加热热速速度度愈愈快快，外外表表与与中中间间的的温温度度差差愈愈大大，温温度度应应力力愈愈大大，这这种种应应力也许超越钢的强度极限，而构成钢坯的决裂。力也许超越钢的强度极限，而构成钢坯的决裂。（2）关关于于塑塑性性好好的的金金属属，温温度度应应力力只只能能致致使使塑塑性性变变形形，危危害害不不大大。因因而而，关关于于软软钢钢温温度度在在500600以以上上时时能能够够不不思思考考温温度度应应力的影响。力的影响。（3）答答应应的的加加热热速速度度还还与与金金属属的的物物理理性性质质（格格外外是是导导热热性性）、几几许许形形状状和和尺尺度度有有关关，因因而而，对对大大的的高高碳碳钢钢和和合合金金钢钢加加热热要要格格外当心，而对薄材则能够恣意速度加热而不致发作开裂的风险。外当心，而对薄材则能够恣意速度加热而不致发作开裂的风险。132.82.