一種適用于管線鋼的軋鋼加熱爐加熱控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于管線鋼的乳鋼加熱爐加熱控制方法，屬于乳鋼加熱爐工藝控制技術領域。
【背景技術】
[0002]管線鋼廣泛應用于石油、天然氣、煤氣能源或煤炭、建材漿體輸送等領域，由于管線鋼直接關系國民經(jīng)濟發(fā)展甚至國家能源戰(zhàn)略安全，市場需求量很大，所以各大鋼鐵企業(yè)越來越重視管線鋼產品的研發(fā)和生產。管線鋼的生產，目前主要采用熱乳工藝，其中熱乳工序主要包括加熱、乳制和冷卻三個主要工藝過程，其中加熱工序是管線鋼生產最為關鍵的工藝控制環(huán)節(jié)；由于管線鋼屬于低碳或超低碳的微合金鋼，元素成份中通常會添加Ni，Mo,Cr, Cu，V，Ti，A1等合金元素，使管線鋼的加熱過程控制明顯區(qū)別于其它碳素鋼，從而加熱工藝成為管線鋼生產工藝控制的難點，加熱質量不僅對管線鋼的機械性能、工藝性能和化學性能有直接的影響，而且對生產過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性也有很大影響，例如生產過程中中間坯翹叩頭導致廢鋼、板坯長度方向上溫度波動造成的乳制不穩(wěn)定等問題。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種適用于管線鋼的乳鋼加熱爐加熱控制方法，這種方法可以有效保證管線鋼加熱工序生產的連續(xù)性和穩(wěn)定性，同時消除乳制過程中板坯翹叩頭、板坯長度方向上溫度波動和產品通板性能不穩(wěn)定的技術缺陷。
[0004]解決上述技術問題的技術方案是:
一種適用于管線鋼的乳鋼加熱爐加熱控制方法，它采用以下步驟進行:
a.板坯表面清理:板坯入加熱爐前對板坯表面氧化鐵皮、裂紋、孔洞缺陷進行清理、消除，排除板坯表面可視質量缺陷，目的是防止板坯表面局部被低導熱物質覆蓋，影響板坯爐內傳熱；
b.裝鋼布料時采用頭部對齊方式進行布料，目的為保證板坯頭部受熱條件相同，保證頭部溫度的一致性；
c.加熱模式設定:采用預熱段、加熱一段、加熱二段和均熱段四段式加熱模式，其中預熱段溫度1100±50°C，預熱時間彡105min，加熱一段溫度1200±30°C，30min彡加熱時間(60min，加熱二段溫度1220±20°C，35min彡加熱時間彡60min，均熱段溫度1180±20°C，加熱時間多40min ;煙道入口溫度控制為750±50°C ;手動調整加熱爐上部區(qū)和下部區(qū)燒嘴負荷，使均熱段上部區(qū)溫度低于下部區(qū)溫度20-40°C ;爐壓設定范圍4-10pa，保證爐壓處于正壓狀態(tài)，防止爐門吸冷風，影響上下部區(qū)域溫度控制；
d.控制板坯溫度彡600°C之前的加熱速度不高于7°C/min,目的為消除板坯晶相組織在非塑性變形區(qū)加熱速度過快，產生溫度內應力，破壞板坯內部組織，影響產品性能；控制板坯尾部溫度高于頭部溫度10-30°C，目的為保證開乳時板坯尾部溫度不低于頭部，消除乳制過程中尾部溫降造成產品性能波動； e.控制板坯長度方向上相鄰最低溫度和最高溫度差< 8°C，目的為消除板坯長度方向上溫度變化對乳制穩(wěn)定性的影響；控制方法為:保證加熱二段和均熱段的加熱時間和爐溫；如遇有待乳或事故，每隔15-25min交替變換板坯在高度或爐長方向的位置，消除長時間停留在一個固定位置造成的板坯溫度差異，停止出鋼后將爐壓設定為10pa以上，保證爐門，側墻，爐頂，爐底可能吸冷風位置處于正壓，消除由于吸冷風造成的爐內溫度場變化導致板坯溫度不均。
[0005]上述的一種適用于管線鋼的乳鋼加熱爐加熱控制方法，所述步驟d中控制板坯溫度彡600 °C之前的加熱速度不高于7°C /min的控制方法為:控制煙道入口溫度在750 ± 50°C，預熱段溫度1100 ± 50°C，預熱段加熱時間彡105min，將加熱爐爐內氧含量控制在1%-4%范圍內，保證爐內氣氛處于弱氧化氣氛，以此保證煤氣在預熱段前充分燃燒，杜絕可燃氣體在熱回收段二次燃燒升高熱回收段溫度；所述步驟d中控制板坯尾部溫度高于頭部溫度10-30°C的控制方法為:對爐內兩側熱負荷進行手動分配，使尾部燒嘴的熱負荷大于頭部燒嘴熱負荷，尾部側爐溫從加熱一段開始高于頭部20-50°C。
[0006]本發(fā)明理論分析(S卩加熱模式設定依據(jù)分析):根據(jù)鐵碳相圖，奧氏體組織鋼的塑性最好，在單相奧氏體區(qū)域內乳制，這時金屬的變形抗力小，而且乳制后的殘余應力小，不會出現(xiàn)裂紋等缺陷，根據(jù)以上原則，考慮鋼在出爐和加工過程中的熱損失，同時結合合金添加對加熱的影響和現(xiàn)場實際生產驗證積累，制定出管線鋼加熱制度；其中預熱段和煙道入口溫度主要是為了控制加熱速度，加熱段和均熱段主要是得到溫度均勻的板坯，改變金屬結晶組織，消除澆注過程中產生的板坯組織缺陷；加熱一段和加熱二段設定加熱時間下限的原因:一是為了控制加熱速度，二是管線鋼的合金元素可以降低鋼的導熱性，鋼中的合金元素越多，則其導熱系數(shù)越低；三是管線鋼通過再加熱改善組織結構，消除板坯組織缺陷同樣需要時間保證；加熱一段和加熱二段設定加熱時間上限的原因:加熱溫度和加熱時間對晶粒長大有決定性的影響，鋼的加熱溫度超過了臨界溫度AC3，鋼的晶粒就開始長大，加熱時間越長，這種晶粒長大的現(xiàn)象越顯著，晶粒過份長大，鋼的機械性能就會下降，乳制時容易產生裂紋，特別是在板坯的角部，導致出現(xiàn)待乳或者事故；控制加熱速度的原因是鋼在加熱過程中，由于金屬本身的熱阻，不可避免的存在內外溫度差，表面溫度總比中心溫度升高的快，這時表面的膨脹要大于中心的膨脹，這樣表面受壓力而中心受張力，于是在鋼的內部產生了溫度應力，或稱熱應力，熱應力大小取決于溫度梯度的大小，加熱速度越快，內外溫差越大，溫度梯度就越大，熱應力就越大。如果這種應力超出了鋼的破裂強度極限，鋼的內部就要產生裂紋，鋼的溫度應力只是在一定溫度范圍內才是危險的，根據(jù)實際生產反復測試，管線鋼在600°C以下處于彈性狀態(tài)，塑性低，這時如果加熱速度太快，鋼的內部容易產生裂紋，超過這個溫度范圍，鋼就進入了塑性狀態(tài)，這時即便在加熱過程中產生較大的溫度應力，將由塑性形變而是應力消失，不致造成裂紋或者折斷。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明通過對加熱工藝和過程的控制，保證了板坯加熱過程的連續(xù)性和工藝要求，杜絕了由于加熱速度不當造成的板坯裂紋；有效保證管線鋼乳制過程中通板的性能穩(wěn)定性，消除了乳制過程中由于溫度變化對生產過程的影響；避免了中間坯翹叩頭造成的廢鋼生產事故和板坯黑印缺陷。
【具體實施方式】
[0008]本發(fā)明一種適用于管線鋼的乳鋼加熱爐加熱控制方法，采用以下步驟進行:
a.板坯表面清理:板坯入加熱爐前對板坯表面氧化鐵皮、裂紋、孔洞缺陷進行清理、消除，排除板坯表面可視質量缺陷，目的是防止板坯表面局部被低導熱物質覆蓋，影響板坯爐內傳熱；
b.裝鋼布料時采用頭部對齊方式進行布料，目的為保證板坯頭部受熱條件相同，保證頭部溫度的一致性；
c.加熱模式設定:采用預熱段、加熱一段、加熱二段和均熱段四段式加熱模式，其中預熱段溫度1100±50°C，預熱時間彡105min，加熱一段溫度1200±30°C，30min彡加熱時間(60min，加熱二段溫度1220±20°C，35min彡加熱時間彡60min，均熱段溫度1180±20°C，加熱時間多40min ;煙道入口溫度控制為750±50°C ;手動調整加熱爐上部區(qū)和下部區(qū)燒嘴負荷，使均熱段上部區(qū)溫度低于下部區(qū)溫度20-40°C ;爐壓設定范圍4-10pa，保證爐壓處于正壓狀態(tài)，防止爐門吸冷風，影響上下部區(qū)域溫度控制；
d.控制板坯溫度彡600°C之前的加熱速度不高于7°C/min,控制方法為:控制煙道入口溫度在750±50°C，預熱段溫度1100±50°C，預熱段加熱時間彡105min，將加熱爐爐內氧含量控制在1%?4%范圍內，保證爐內氣氛處于弱氧化氣氛，以此保證煤氣在預熱段前充分燃燒，杜絕可燃氣體在熱回收段二次燃燒升高熱回收段溫度；目的為消除板坯晶相組織在非塑性變形區(qū)加熱速度過快，產生溫度內應力，破壞板坯內部組織，影響產品性能；控制板坯尾部溫度高于頭部溫度10?30°C，控制方法為:對爐內兩側熱負荷進行手動分配，使尾部燒嘴的熱負荷大于頭部燒嘴熱負荷，尾部側爐溫從加熱一段開始高于頭部20?50°C ;目的為保證開乳時板坯尾部溫度不低于頭部，消除乳制過程中尾部溫降造成產品性能波動；
e.控制板坯長度方向上相鄰最低溫度和最高溫度差<8°C，控制方法為:保證加熱二段和均熱段的加熱時間和爐溫；如遇有待乳或事故，每隔15?25min交替變換板坯在高度或爐長方向的位置，消除長時間停留在一個固定位置造成的板坯溫度差異，停止出鋼后將爐壓設定為10pa以上，保證爐門，側墻，爐頂，爐底可能吸冷風位置處于正壓，消除由于吸冷風造成的爐內溫度場變化導致板坯溫度不均。
[0009]以下通過具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，實施例1?3所用管線鋼板坯規(guī)格為:9550 mmX 1618mmX236mm (長 X 寬 X 厚)。
[0010]實施例1:
將管線鋼板坯表面氧化鐵皮、裂紋、孔洞缺陷