专利名称：热轧钢坯出炉前局部强化加热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热轧钢坯再加热，特别涉及一种热轧钢坯出炉前局部强化加热法及装置。
背景技术：
钢坯热轧，首先需要在加热炉中进行加热。现大型加热炉，炉型结构由三段式或多段式组成。按钢坯入炉至出炉顺序，分预热段，加热段，均热段(三段式)或预热段，第一加热段，第二加热段，均热段(多段式)组成。见图(1)、(2)。预热段一般无供热装置(即烧咀)，钢坯与从加热段流出的高温烟气逆向而行，高温烟气将钢坯预热至550℃左右。预热后的钢坯弹性大大降低，塑性大大增强，所以进加热段后，可快速升温，减少加热时间；为保证出炉钢坯沿厚度方向的内外温度符合要求(一般小于50℃)，按工艺要求，快速加热后的钢坯需在均热段中均热，以减少钢坯表面与中心的温差。这样的加热制度及炉型结构使出炉钢坯表面温度是均匀的，钢坯内外(表面至中心)温差不大于50℃，符合工艺的要求。然而钢坯在辊道送至轧机过程中，由于散热，造成出炉温度均匀的钢坯至轧机前变得不均匀。理论计算与实测都表明，输送距离越长，输送辊道周边环境冷却强度越大，钢坯进轧机时越不均匀。不均匀性主要出现在钢坯沿长度方向的两端，经现场实测可有40～50℃(板坯)，50～70℃(方坯)的温差。这样的温差对轧制温度均匀性要求较高的钢种(硅钢等)会造成轧制质量问题，甚至会发生咬入困难(如方坯连轧等)，直接影响轧钢生产。而目前，尚无一种能解决这一问题的装置。
发明内容
本实用新型的目的是为了减小连铸钢坯在进轧机前沿钢坯长度方向的表面温差，提高轧制温度均匀性，提供一种热轧钢坯出炉前局部强化加热装置。
本实用新型的技术方案是基于钢坯出炉温度分布及钢坯在炉内局部强化加热的时间的计算得到钢坯两端沿长度200-300mm的局部范围内，加热温度需比其他钢坯范围提高4～10℃的这一数据，在加热炉均热段末建立的局部强化加热区或增设局部强化加热室，在局部强化加热区或局部强化加热室两侧墙或炉顶两侧至少置有1对烧咀，对即将出炉的钢坯两端强化加热。
采用本实用新型，减小连铸钢坯在进轧机前沿钢坯长度方向的表面温差，提高轧制温度均匀性，提高产品轧制质量、减少废品率，轧机生产率提高，降低生产成本。
图1为尺寸为10000×2000×230mm的板坯沿长度方向温度分布曲线；图2为尺寸为11000×140×140mm的方坯沿长度方向温度分布曲线；图3为板坯两端需强化加热范围示意图；图4为方坯两端需强化加热范围示意图；图5为局部强化加热区结构示意图；图6为图5之A-A剖面图；图7为局部强化加热室结构示意图；图8为图7之A-A剖面图。
具体实施方式
本装置是基于钢坯出炉温度分布要求的计算和钢坯在炉内局部强化加热的时间计算，详述如下1、出炉温度分布要求的计算钢坯出炉温度分布要求可按下列传热模型经数值计算得到λ∂2T∂X2-ϵσb1(T4-T∞4)=ρc∂T∂t]]>X=0---∂T∂X=0]]>X=L,-λ∂T∂X=ϵσ(T4-T∞4)]]>T＝τ T＝f(χ)其中λ、ρ、c、ε分别为坯料的导热系数、密度、比热及黑度，σ为斯蒂芬常数，b1方坯取边长尺寸、板坯取厚度尺寸的一半，T为钢坯沿长度方向的温度分布，X为钢坯沿长度方向的坐标，T∞为环境温度，τ为钢坯从出炉到轧钢机所需的传输时间，f(χ)为τ时刻钢坯的温度分布。
计算举例对长为12m、截面为140×140mm2的45#线材坯料，取其到轧机时的温度分布为x＝0处T＝1000℃；x＝6m处T＝960℃。经计算得坯料端部温度与相邻部位温度的情况如下(℃)
从上表的数据可得到在传输冷却时间为25～45秒的时间范围内，坯料端部温度应比离端部200mm处的温度高4～10℃。
2、强化加热的时间计算钢坯在炉内局部强化加热的时间下列传热模型计算ρcLSdTdτα(T∞-T)]]>τ＝0 T＝T1上式中ρ、c如前述，L＝200mm，S为坯料截面积，α为辐射当量换热系数，T∞为局部强化加热炉气温度，T为坯料端部温度，τ为局部强化加热时间，T1为坯料离开均热段时的温度。
计算举例取L＝200mm处的温度作为坯料离开均热段时的温度，T∞按经验取1100℃，局部强化加热所需的时间如下(秒)
基于上述计算得到钢坯两端沿长度200-300mm的提高4～10℃的这一数据，在均热段末建立一局部强化加热区或局部强化加热室，对钢坯两端200-300mm，如图3、图4标有斜线部分所示，局部范围强化加热，使局部区域温度(即局部区域炉温)约高于均热段炉温80～120℃，加热时间20～30秒。
本实用新型的实施以三段式加热炉为例，如图5、图7所示，加热炉由预热段1、加热段2、均热段3组成，热轧钢坯出炉前局部强化加热装置，其特点为1、在加热炉均热段3末建立一局部强化加热区4，即在炉子均热段在将出炉门两侧墙，根据钢坯种类，至少置有1对烧咀5，对已完成均热即将出炉的钢坯两端强化加热。在不改变现有炉型的前题下，在炉子均热段即将出炉门的两侧墙(离出口0.3～2米)将炉内壁改建成半园弧内凹侧墙6，如图5、图6所示，并在两侧内凹炉墙里各装有1对(加热方坯时)、2～3对(加热板坯时)烧咀。对已完成均热即将出炉的钢坯两端强化加热，强化加热区域的炉温高于均热段炉温80～120℃，加热时间20～30秒。
2、在在均热段结束处，增设一局部强化加热室7，局部强化加热室的两侧墙或炉顶两侧，根据钢坯种类，至少置有1对烧咀5对已完成均热即将出炉的钢坯两端强化加热。局部强化加热室的烧咀安置在两侧墙或炉顶两侧半园弧内凹状处，安装1对烧咀(加热方坯时)、2～3对烧咀(加热板坯时)，如图7、图8所示。强化加热室两侧的炉温高于均热段炉温80～120℃，加热时间18～30秒钟。以上所述的半园弧内凹状处安装烧咀的优点是能形成均匀热辐射。
权利要求1.一种热轧钢坯出炉前局部强化加热装置，其特征在于，在加热炉均热段(3)末建立的局部强化加热区(4)或增设局部强化加热室(6)，在局部强化加热区(4)或局部强化加热室(7)两侧墙或炉顶两侧至少置有1对烧咀(5)。
2.根据权利要求1所述的热轧钢坯出炉前局部强化加热装置，其特征在于，所述的置有烧咀(5)的局部强化加热区(4)或局部强化加热室(7)两侧墙或炉顶两侧的侧墙(6)呈半园弧内凹状。
专利摘要本实用新型涉及一种热轧钢坯出炉前局部强化加热装置，其特点是在加热炉均热段末建立一局部强化加热区或局部强化加热室，在局部强化加热区或局部强化加热室的两侧墙或炉顶两侧至少置有1对烧嘴，对已完成均热即将出炉的钢坯两端沿长度200－300mm的局部范围强化加热，使局部区域温度高于均热段炉温80～120℃，加热时间20～30秒。本实用新型的优点是，减小钢坯在进轧机前沿钢坯长度方向的表面温差，提高轧制温度均匀性，提高产品轧制质量、减少废品率，提高轧机生产率，降低生产成本。
文档编号B21B13/00GK2628171SQ0325561
公开日2004年7月28日 申请日期2003年7月15日 优先权日2003年7月15日
发明者郑跃伟, 苑安民, 钱惠国 申请人:上海应用技术学院