專利名稱：加熱爐串聯(lián)加熱工業(yè)純鈦板坯的加熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)純鈦加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種加熱爐串聯(lián)加熱工業(yè)純鈦板坯的加熱方法。
背景技術(shù)：
鈦及鈦合金具有比強度高、斷裂韌性高、耐高溫和抗腐蝕性好的特點，在航空航天、能源、化工等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。一般在同時具備黑色金屬和有色金屬生產(chǎn)并存的冶金企業(yè)，鈦及鈦合金板坯的加熱均采用單臺步進梁式加熱爐進行加熱。工業(yè)純鈦板坯的加熱溫度比常規(guī)不銹鋼的加熱溫度低400°C左右，且生產(chǎn)量較小，加熱制度的好壞，將在很大程度上影響鈦材的表面質(zhì)量及力學(xué)性能。由于工業(yè)純鈦板坯的導(dǎo)熱性較差，在低溫段加熱時間過快時，容易造成工業(yè)純鈦板坯內(nèi)外溫度梯度大，產(chǎn)生熱應(yīng)力，造成內(nèi)裂紋。隨著加熱溫度的升高，工業(yè)純鈦板坯在高溫段停留時間過長，會與空氣中的氧和氮發(fā)生強烈反應(yīng)，形成表面吸氣層，該吸氣層會惡化工業(yè)純鈦的變形性能，造成產(chǎn)品表面質(zhì)量惡化。由于步進梁式加熱爐的步進機構(gòu)為整體式結(jié)構(gòu)，低溫段和高溫段的步進梁無法分段控制，工業(yè)純鈦的導(dǎo)熱系數(shù)較小，厚度在200 220mm之間，為了保證加熱的均勻性，避免低溫段快速加熱所造成的工業(yè)純鈦板坯內(nèi)裂紋，低溫段的加熱速度一般控制在1.46mm/min，裝爐間隔時間為14分鐘左右，即軋制一批鈦板，駐爐時間約300分鐘。軋制開始后，由于工業(yè)純鈦板坯較短，每塊實際軋制時間僅6 7分鐘，此時加熱條件不滿足，軋機需要再等待7分鐘左右，才能軋制下一塊工業(yè)純鈦板坯，不僅造成軋制作業(yè)率較低，能源消耗等各項生產(chǎn)成本較高，而且使工業(yè)純鈦板坯在高溫段的停留時間較長，造成高溫過氧化。單臺加熱爐加熱工業(yè)純鈦板坯時，工業(yè)純鈦板坯的裝爐與出爐必須保持同步，SP裝、出爐間隔時間一致。加熱 爐的加熱段、均熱段總長14.3米，工業(yè)純鈦板坯在高溫段停留時間長達140分鐘，另外，工業(yè)純鈦板坯在高溫段加熱時爐膛溫度在900 940°C之間，工業(yè)純鈦板坯的加熱對爐內(nèi)氧化氣氛要求較高，而加熱爐各段設(shè)計加熱能力較大，煤氣流量、空氣流量達到最小流量后再無法調(diào)整，氧含量容易超標，長時間在高溫段停留，易造成工業(yè)純鈦板坯加熱后表面質(zhì)量及力學(xué)性能的惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種有效改進工業(yè)純鈦板坯的高溫組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量的加熱爐串聯(lián)加熱工業(yè)純鈦板坯的加熱方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
一種加熱爐串聯(lián)加熱工業(yè)純鈦板坯的加熱方法，工業(yè)純鈦板坯在加熱爐中進行加熱，所述工業(yè)純鈦板坯首先在預(yù)熱爐中進行加熱，然后進入所述加熱爐中進行加熱，包括以下步驟:
步驟A:工業(yè)純鈦板坯從預(yù)熱爐的裝料端裝入，在預(yù)熱爐的預(yù)熱段和第一加熱段的步進時間為75 85min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度由常溫上升至210°C 230°C ;在預(yù)熱爐的第二加熱段加熱45 55min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度上升至480 500°C;在預(yù)熱爐的均熱段加熱35 45min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度升溫至580°C 600°C ；
步驟B:加熱后的工業(yè)純鈦板坯從預(yù)熱爐的出料端出爐，從加熱爐的裝料端裝入，在加熱爐的熱回收段和預(yù)熱段步進時間為85 95min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度升溫至720°C 740°C ;在加熱爐的加熱段加熱35 45min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度升溫至810 830°C;在加熱爐的均熱段加熱40 50min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度升溫至860 880°C。本發(fā)明提供的加熱爐串聯(lián)加熱工業(yè)純鈦板坯的加熱方法，充分利用預(yù)熱爐的優(yōu)點，合理的將預(yù)熱爐與加熱爐串聯(lián)起來，進行工業(yè)純鈦板坯的加熱，不僅提高了能源利用效率，而且避免了工業(yè)純鈦板坯早期加熱速度過快所導(dǎo)致的熱應(yīng)力內(nèi)裂紋缺陷，減少了工業(yè)純鈦板坯在高溫煅的加熱時間，降低了工業(yè)純鈦板坯發(fā)生高溫氧化的概率，使加熱后的工業(yè)純鈦板坯具有更好的細晶組織和溫度均勻性。


圖1為工業(yè)純鈦板坯在加熱爐中的升溫曲線對比圖。
具體實施例方式為進一步闡述本發(fā) 明在實現(xiàn)預(yù)定目的時所采用的技術(shù)手段和技術(shù)效果，下面結(jié)合具體實施例及其附圖對本發(fā)明作進一步說明:
本發(fā)明提供的一種加熱爐串聯(lián)加熱工業(yè)純鈦板坯的加熱方法，工業(yè)純鈦板坯首先在預(yù)熱爐中進行加熱，然后進入加熱爐中進行加熱，具體實施步驟如下:
1.工業(yè)純鈦板坯從預(yù)熱爐的裝料端裝入。預(yù)熱爐包括預(yù)熱段、第一加熱段、第二加熱段和均熱段，燃料為純高爐煤氣。預(yù)熱爐的預(yù)熱段長度為9.87米，預(yù)熱段不設(shè)置燒嘴，預(yù)熱段爐膛溫度為650 680°C。第一加熱段的長度為6.63米，兩側(cè)共設(shè)置7對長火焰燒嘴，第一加熱段的爐膛溫度為720 740°C。工業(yè)純鈦板坯在預(yù)熱段和第一加熱段步進，第一加熱段的燒嘴全部關(guān)閉，工業(yè)純鈦板坯在第一加熱段不直接受熱，步進時間為80min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度由室溫逐步上升至220°C。預(yù)熱爐的第二加熱段的長度為7.5米，兩側(cè)共設(shè)置有8對長火焰燒嘴，第二加熱段對工業(yè)純鈦板坯進行加熱，煤氣流量為18000 23000m3/h，第二加熱段的爐膛溫度為780°C 820°C，工業(yè)純鈦板坯在第二加熱段加熱50min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度逐漸上升至490°C。預(yù)熱爐的均熱段長度為6米，側(cè)面共有3對長火焰燒嘴，預(yù)熱爐均熱段的爐頂有16對平焰燒嘴，均熱段對工業(yè)純鈦板坯進行加熱，所有燒嘴全部開啟，煤氣流量為6000 7500 m3/h，均熱段的爐膛溫度為830 850°C，工業(yè)純鈦板坯在均熱段加熱40min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度逐步升溫至590°C。均熱段加熱的主要目的是縮小工業(yè)純鈦板坯的芯表溫差。由于工業(yè)純鈦板坯的長度一般為5.0 6.5m,而預(yù)熱爐的布料結(jié)構(gòu)不允許5.7
7.5米的板坯入爐，所以，工業(yè)純鈦板坯在預(yù)熱爐內(nèi)的分布既要考慮水梁的承重平衡和運送的安全性，又要考慮板坯長度方向上的加熱均勻性和熱負荷分配的均勻性。在每次組坯軋制前，在入爐前按照板坯的長度，對板坯在預(yù)熱爐內(nèi)固定梁、活動梁位置進行計算，以固定梁上的板坯懸臂長度不超過1900mm、活動梁上的板坯懸臂長度不超過2100mm為準，長度大于6米的板還全部采用中心定位,長度小于6米的板還，按照板還的實際長度,對板還定位位置在預(yù)熱爐中心線左右進行調(diào)整，以滿足板坯在爐內(nèi)固定梁、活動梁上懸臂長度的要求。避免出現(xiàn)板坯在預(yù)熱爐內(nèi)由于懸臂長度過長導(dǎo)致的彎曲或刮蹭步進梁現(xiàn)象。同時，從電氣控制方面，調(diào)整一級順控程序及長度控制參數(shù)條件，否則無法入爐。2.加熱至590°C的工業(yè)純鈦板坯從預(yù)熱爐的出料端出爐，從加熱爐的裝料端裝入。預(yù)熱爐的出爐輥道同時作為加熱爐的入爐輥道。加熱爐包括熱回收段、預(yù)熱段、加熱段和均熱段。加熱爐的熱回收段長度為10.7米，沒有設(shè)置燒嘴，熱回收段的爐膛溫度為750 7800C。預(yù)熱段的長度5米，共設(shè)置6對調(diào)焰燒嘴，預(yù)熱段的爐膛溫度為830°C 850°C。工業(yè)純鈦板坯在加熱爐的熱回收段和預(yù)熱段步進，預(yù)熱段的燒嘴全部關(guān)閉，工業(yè)純鈦板坯在預(yù)熱段不直接受熱，步進時間為90min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度逐步升溫至730°C。工業(yè)純鈦板坯在熱回收段和預(yù)熱段，可以進一步縮小工業(yè)純鈦板坯的芯表溫差。加熱爐的加熱段長度為6.8米，側(cè)面及頂部共設(shè)置8對調(diào)焰燒嘴，加熱段對工業(yè)純鈦板坯進行加熱，煤氣流量為5000 5500m3/h，加熱段的爐膛溫度為920 950°C，工業(yè)純鈦板坯在加熱段的加熱40min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度逐漸升至820°C。加熱爐的均熱段長度為6.5米，側(cè)面共有3對調(diào)焰燒嘴，加熱爐均熱段的爐頂設(shè)有16對平焰燒嘴，均熱段對工業(yè)純鈦板坯進行加熱，所有燒嘴全部開啟，
煤氣流量為1500 1800 m3/h，均熱段的爐膛溫度為915°C 920°C，工業(yè)純鈦板坯在均熱段加熱45 min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度逐步升溫至870°C。均熱段加熱的主要目的是使工業(yè)純鈦板坯的表面溫度與內(nèi)芯溫度趨于最小，提高坯料加熱均勻度。預(yù)熱爐的高 爐煤氣用量為25000 28000 m3/h，加熱爐的高焦混合煤氣用量為7000 7500 m3/h0整個工業(yè)純鈦板坯加熱過程中，預(yù)熱爐與加熱爐的供熱比例為60%:40%左右。工業(yè)純鈦板坯在加熱爐內(nèi)加熱至870°C，然后從加熱爐的出料端出爐，輸送至軋機進行軋制。如圖1所示，為工業(yè)純鈦板坯在加熱爐中的升溫曲線對比圖。圖中，單臺加熱爐加熱工業(yè)純鈦板坯升溫曲線2，工業(yè)純鈦板坯在加熱爐的熱回收段和預(yù)熱段的加熱時間為150min，在加熱段的加熱時間為65 min，在均熱段的加熱時間為75 min。采用單臺加熱爐加熱工業(yè)純鈦板坯共需要290min，在高溫段的停留時間長達140分鐘。本發(fā)明提供的加熱爐串聯(lián)加熱工業(yè)純鈦板坯的加熱方法，工業(yè)純鈦板坯在預(yù)熱爐中升溫至590°C左右才進入加熱爐進行加熱，工業(yè)純鈦板坯在預(yù)熱爐內(nèi)的加熱溫度低，在預(yù)熱爐內(nèi)從裝爐至出爐時間為170min，延長了低溫段的加熱時間，避免造成工業(yè)純鈦板坯內(nèi)外溫度梯度大所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，避免了工業(yè)純鈦板坯出現(xiàn)內(nèi)部熱裂紋的現(xiàn)象。圖1中工業(yè)純鈦板坯的串聯(lián)法板坯升溫曲線1，工業(yè)純鈦板坯在加熱爐的熱回收段和預(yù)熱段的加熱時間為90 min,在加熱段的加熱時間為40 min,在均熱段的加熱時間為45 min。工業(yè)純鈦板坯在加熱爐的高溫段的加熱時間由140分鐘降低到85分鐘左右，縮短了工業(yè)純鈦板坯在高溫段的加熱時間，顯著降低了工業(yè)純鈦板坯發(fā)生高溫氧化的幾率，使工業(yè)純鈦板坯加熱后得到更好的細晶組織和溫度均勻性，有效的改進了工業(yè)純鈦板坯的高溫組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，提高了軋制產(chǎn)品質(zhì)量。采用單臺加熱爐板坯的方法，工業(yè)純鈦板坯在加熱爐中的駐爐時間為290分鐘，而本發(fā)明提供的串聯(lián)加熱方法，工業(yè)純鈦板坯在加熱爐中的駐爐時間縮短至170分鐘，因此，每爐工業(yè)純鈦板坯可節(jié)約軋機待軋時間和軋制時間近5個小時。本發(fā)明提供的加熱爐串聯(lián)加熱工業(yè)純鈦板坯的加熱方法，可以縮短工業(yè)純鈦板坯在加熱爐中的裝爐間隔時間，每塊工業(yè)純鈦板坯之間的裝爐時間相差7.5分鐘，比現(xiàn)有技術(shù)的單臺加熱爐加熱方法的裝爐時間間隔降低6分鐘，提高了軋制效率，工業(yè)純鈦板坯的小時產(chǎn)量由27噸/小時提高到45噸/小時，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明適用于同時具備黑色金屬和有色金屬生產(chǎn)并存的冶金企業(yè)，適用于停爐后升溫過程中的工業(yè)純鈦板坯的生產(chǎn)或生產(chǎn)不銹鋼之后工業(yè)純鈦板坯的生產(chǎn)。當連續(xù)生產(chǎn)不銹鋼板坯時，根據(jù)不銹鋼板品種的不同，一般經(jīng)預(yù)熱爐加熱以后的不銹鋼板坯出爐溫度為700 800°C，生產(chǎn)工業(yè)純鈦 板時，預(yù)熱爐加熱以后工業(yè)純鈦板坯的出爐溫度為580 600。。。
權(quán)利要求
1.一種加熱爐串聯(lián)加熱工業(yè)純鈦板坯的加熱方法，工業(yè)純鈦板坯在加熱爐中進行加熱，其特征在于，所述工業(yè)純鈦板坯首先在預(yù)熱爐中進行加熱，然后進入所述加熱爐中進行加熱，包括以下步驟: 步驟A:工業(yè)純鈦板坯從預(yù)熱爐的裝料端裝入，在預(yù)熱爐的預(yù)熱段和第一加熱段的步進時間為75 85min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度由常溫上升至210°C 230°C ;在預(yù)熱爐的第二加熱段加熱45 55min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度上升至480 500°C;在預(yù)熱爐的均熱段加熱35 45min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度升溫至580°C 600°C ； 步驟B:加熱后的工業(yè)純鈦板坯從預(yù)熱爐的出料端出爐，從加熱爐的裝料端裝入，在加熱爐的熱回收段和預(yù)熱段步進時間為85 95min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度升溫至720°C 740°C ;在加熱爐的加熱段加熱35 45min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度升溫至810 8300C ;在加熱爐的均熱段加熱40 50min，工業(yè)純鈦板坯的表面溫度升溫至860 880°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加熱爐串聯(lián)加熱工業(yè)純鈦板坯的加熱方法，將預(yù)熱爐與加熱爐進行串聯(lián)，工業(yè)純鈦板坯首先在預(yù)熱爐中加熱至580～600℃，然后進入加熱爐中繼續(xù)加熱至860～880℃。該加熱爐串聯(lián)加熱工業(yè)純鈦板坯的加熱方法，充分利用預(yù)熱爐的優(yōu)點，合理的將預(yù)熱爐與加熱爐串聯(lián)起來，進行工業(yè)純鈦板坯的加熱，不僅提高了能源利用效率，而且避免了工業(yè)純鈦板坯早期加熱速度過快所導(dǎo)致的熱應(yīng)力內(nèi)裂紋缺陷，減少了工業(yè)純鈦板坯在高溫煅的加熱時間，降低了工業(yè)純鈦板坯發(fā)生高溫氧化的概率，使加熱后的工業(yè)純鈦板坯具有更好的細晶組織和溫度均勻性。
文檔編號C22F1/18GK103215433SQ20131008572
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者魏海霞 申請人:酒泉鋼鐵(集團)有限責(zé)任公司