一種加熱爐溫度場均勻性的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種加熱爐溫度場均勻性的控制方法，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，其特征在于，在所述熱II段至均熱段增加對爐頂溫度的控制，形成爐墻內(nèi)壁、外壁、爐頂3點截面的穩(wěn)定的溫度場，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)。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。
【專利說明】一種加熱爐溫度場均勻性的控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 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)】
[0002] 隨著國、內(nèi)外高速鐵路技術(shù)的發(fā)展，高速車輪成為國內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)競相開發(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。
[0003] 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、煉鋼、連鑄等外， 在熱處理淬火加熱過程中溫度場均勻性至關(guān)重要，如果溫度均勻性滿足不了，則會出現(xiàn)上 述關(guān)鍵指標(biāo)的波動和不合格。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】

[0004] 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均 勻性的控制方法，改善加熱爐溫度場均勻性，滿足高要求鐵路車輪的熱處理要求。具體技術(shù) 方案如下：
[0005] -種加熱爐溫度場均勻性的控制方法，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 至均熱段增加對爐頂溫度的控制，形成爐墻內(nèi)壁、外壁、爐頂3點截面的穩(wěn)定的溫度場，將 II段-均熱段爐頂溫度的控制在工藝下限?工藝上限+5°C范圍內(nèi)。
[0006] 進一步地，在爐壓控制中，爐頭壓力控制在3_6Pa。
[0007] 進一步地，風(fēng)煤配比控制在大于3:1。
[0008] 進一步地，所述加熱爐為用于鐵路車輪熱處理的環(huán)形加熱爐。
[0009] 進一步地，爐墻內(nèi)壁、外壁布置熱電偶進行控制過程測溫。
[0010] 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°c溫差降到15°C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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為常規(guī)控制方法下測得的車輪實物周向溫度變化情況
[0012] 圖2為本發(fā)明控制方法下測得的車輪實物周向溫度變化情況
[0013] 圖3為熱電偶布置示意
[0014] 圖4為4#爐實施前所測實物周向溫度曲線
[0015] 圖5為4#爐實施后所測實物周向溫度曲線 [0016] 圖6為7#爐實施前所測實物周向溫度曲線
[0017] 圖7為7#爐實施后所測實物周向溫度曲線

【具體實施方式】
[0018] 下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種優(yōu)選實 施例。
[0019] 一種改善車輪加熱爐溫度場均勻性的控制方法：
[0020] 1)將爐頂溫度納入控制范圍；
[0021] 2)采用較大正壓燒鋼（爐頭壓力3-6Pa);
[0022] 3)風(fēng)煤配比大于3:1
[0023] 下面具體說明本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容：
[0024] 1)通常情況下，環(huán)形加熱爐僅在每個加熱段的內(nèi)外側(cè)壁布置熱電偶進行控制過程 測溫，但這往往不能保證熱處理車輪的溫度均勻性要求，甚至在均熱后期會出現(xiàn)實物溫度 急劇上升。通過增加對加熱II段-均熱段爐頂溫度的控制，這樣會形成爐墻內(nèi)壁、外壁、爐 頂3點截面的穩(wěn)定的溫度場，改善和保證有效加熱區(qū)內(nèi)實物溫度的均勻性。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°C范圍內(nèi)。
[0025] 2)從某種意義上，環(huán)形爐膛就像一個倒扣的密閉容器，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 溫度場的均勻性。但從另一方面考慮，如果爐壓太大會損壞爐體鋼結(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爐體設(shè)備的損壞減少到最小。
[0026] 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。
[0027] 采用DataPaq在線測溫系統(tǒng)對不同控制方法下加熱過程車輪和爐溫變化情況進 行測量比較。
[0028] 用于測溫的車輪為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，用于評價車輪 加熱均勻性，熱電偶布置見圖3。
[0029] 此外，用1支熱電偶測試車輪附近的爐氣溫度，用于評價加熱爐溫控?zé)犭娕嫉臏?zhǔn) 確性、代表性和爐溫-鋼溫的一致性。
[0030] 為了證實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 爐做實施前后的對比，如下做詳細介紹。
[0031] 實施例1 :在4#環(huán)形加熱爐做對比測溫試驗
[0032] 從檢測結(jié)果看：在該發(fā)明技術(shù)未用的情況下，雖然爐墻各熱電偶溫度控制在工藝 范圍內(nèi)，但實際爐氣溫度波動較大，導(dǎo)致在均熱后期實物溫度大幅升高，甚至超過工藝控制 上限（圖4)。采用該發(fā)明專利后，實際爐氣溫度得到有效控制，雖然存在一定的波動，但實 物的周向溫度在II加-均熱區(qū)域內(nèi)均穩(wěn)定的控制在15°C以內(nèi)，并滿足工藝上下限要求（圖 5)。
[0033] 實施例2 :在7#環(huán)形加熱爐做對比測溫試驗
[0034] 從檢測結(jié)果看：在該發(fā)明技術(shù)未用的情況下，雖然爐墻側(cè)壁各熱電偶溫度控制在 工藝范圍內(nèi)，但實際爐氣溫度波動較大，分別在預(yù)熱段、加熱I段、加熱II段均有高點，導(dǎo)致 實物車輪在加熱II段和均熱段之間超過工藝規(guī)定上限，時間在20min以上，超溫約20°C ; 在均熱段后半段，車輪溫度也有所下降，接近工藝控制下限（圖6)。采用該發(fā)明專利后，實 際爐氣溫度得到有效控制，雖然存在一定的波動，但實物的周向溫度在II加-均熱區(qū)域內(nèi) 均穩(wěn)定的控制在15°C以內(nèi)，并滿足工藝上下限要求（圖7)。
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明獲得了以下有益效果：通過本發(fā)明的控制技術(shù)的應(yīng)用，使 加熱爐內(nèi)熱處理車輪均熱期間的周向溫度極差由大于30°C縮小至15°C以內(nèi)，滿足了高要 求車輪關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)（斷裂韌性、低溫沖擊）對熱處理爐溫均勻性的要求。
[0036] 上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應(yīng)用 于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種加熱爐溫度場均勻性的控制方法，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，其特征在于，在 所述熱II段至均熱段增加對爐頂溫度的控制，形成爐墻內(nèi)壁、外壁、爐頂3點截面的穩(wěn)定的 溫度場，將II段-均熱段爐頂溫度的控制在工藝下限?工藝上限+5°C范圍內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的加熱爐溫度場均勻性的控制方法，其特征在于，在爐壓控制中， 爐頭壓力控制在3-6Pa。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的加熱爐溫度場均勻性的控制方法，其特征在于，風(fēng)煤配比控 制在大于3:1。
4. 如權(quán)利要求1-3中任一項所述的加熱爐溫度場均勻性的控制方法，其特征在于，所 述加熱爐為用于鐵路車輪熱處理的環(huán)形加熱爐。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一項所述的加熱爐溫度場均勻性的控制方法，其特征在于，爐 墻內(nèi)壁、外壁布置熱電偶進行控制過程測溫。
【文檔編號】C21D11/00GK104046770SQ201410277501
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】魯松, 李翔, 王世付, 榮杰, 蔣培華, 徐紅 申請人:馬鋼(集團)控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司