新型淬火线工艺及功能分析

摘要：对某新型淬火线的加热和淬火工艺和主要设备的功能、特点进行初步分析，对热处理炉的上料系统、信号跟踪系统、辊底式热处理炉系统、淬火系统、卸料系统的原理和功能进行了详细说明，重点叙述信号跟踪系统和淬火系统的过程控制要点和功能分析。

关键词：热处理炉；淬火；设备功能

宽厚板热处理生产线包括辊底式炉和连续淬火装置。热处理炉将用于新厚板生产的钢板进行常化、奥氏体化处理. 在氮保护气氛下借助于辐射管通过间接加热对钢板进行热处理。广义淬火线包括上料系统、信号跟踪系统、辊底式热处理炉系统、淬火系统、卸料系统。

一、上料系统

上料系统包括装料辊道，测长系统，对中装置和滚刷装置。

1.1 装料辊道

炉前安装有一条56米长的辊道平台。辊道平台的设计要求在使用中能承受一定的高温和机械应力。辊道平台与结构框架紧固焊接在一起。与辊子配合，分别由齿轮电动机驱动，这样可以使板子灵活移动。

1.2 测长装置

加热炉前将装置一套测长装置。它包括一个红外光栅和一个脉冲计数器。当钢板的头部挡住其中一个光栅，脉冲计数器开始对转动的辊子进行计数，当钢板尾部通过此光栅时停止工作。

1.3 对中装置

为避免炉底辊左右承重不一致导致炉底辊变形和淬火时钢板各部分水量不均，所有钢板在进炉前必须进行对中。在对中过程中，钢板通过提升板将其提升到辊道平台15mm高度处。对位轨道的将同时从平台的边缘开始向中心移动。对中完成后，对中轨道和提升板回到初始位置。对中装置的运动依靠螺旋丝杠驱动，齿轮电机与对中轨道通过同步轴相互连接。

1.4 滚刷装置

钢板进行热处理前需要对表面进行抛丸处理，抛丸处理的影响效果之一就是使很小的弹丸变成有磁性的粒子粘附于钢板上。为了纺织淬火时影响钢板表面质量，需在装钢平台安装滚刷装置。钢板进炉经过刷辊，上下部辊刷相对旋转，扫落氧化铁皮和灰尘。

二、信号跟踪系统

2.1进料对中和测长

钢板运行到加热炉上料平台，板的相关参数信息通过操作员进入控制系统或是来自3级，一旦板的相关参数信息被确认，板就能被处理。首先钢板移动到热处理炉前面的对中装置，在运到对中装置的过程中，板的长度通过光栅和脉冲计数机进行测量。这样测得的长度将会与板的相关参数信息进行比较，如果有偏差，操作员将再次确认或修改长度参数。

2.2装钢、钢板的炉内运行和出钢

在跟踪系统确认出热处理炉装钢区域有足够的空间时，装炉炉门将会被打开，钢板将以最大速度（20m/min）进行装钢。当钢板通过后炉门自动关闭。钢板在热处理炉内的运行时间取决于板的厚度、宽度、目标温度和保温时间，此时间由PLC系统控制。

经过热处理的每一块钢板都将被跟踪一直到其头部距离出炉炉门1米处。出炉炉门打开，淬火机的冷却水系统开始运行，钢板离开热处理炉以所需的速度进入淬火机，淬火速度由PLC确定。钢板进淬火机之前，淬火机上下辊之间间隙需调整到与来板厚度一致。如果正火，淬火机上框架需调整到最高水平，钢板将以辊道设计最高速度通过淬火机。

三、辊底式热处理炉系统

热处理炉是一个顶部和底部同时加热的正火和奥氏体化辊底式热处理炉， 加热采用安装在辐射管内的蓄热式烧嘴。最大加热温度为1000℃。热处理炉需要在氮气保护下进行操作。

3.1炉内辊

炉内辊的最高工作温度为970℃，辊子的材料要能够满足工作状态下的工作状态的热负荷及机械压力。辊子的筒体需离心浇注。辊子的材料是一种含25%的Cr、35%的Ni及1.5%的Nb。辊子的内表面要进行加工处理，加工后，辊子的表面必须进行氧化处理使炉底辊的平均使用寿命为2年。

每个炉底辊都是通过传动电机和联轴器单独驱动。每个传动电机可以通过变频调速。所有炉底辊都可以以0.3-20m/min的速度运行；在卸料系统前，炉底辊能够以0.3-60m/min的速度运行。在热处理炉无负荷时，炉底辊前后摆动使炉内钢板摆动，既能够防止炉底辊受热不均导致变形，又能够避免烧嘴使用率过高引起烧嘴故障。

3.2燃烧系统

燃烧系统包括烧嘴、控制阀、流量计和煤气安全切断装置。一般把炉内划分为20个温度控制区域。烧嘴以脉冲循环模式进行操作。烧嘴的开停时间比例调节根据不同区域的热量需求确定。一个区域不是所有的烧嘴都同时关闭和同时点燃，而是周期性的循环式关闭和点燃。

在煤气主管道上应设计带有自动关闭系统的压力控制器，这种安全关闭系统在紧急状况下能够自动关闭。

3.3温度控制

热处理炉被分成20个温度控制区域，每个区域都装有一个热电偶，如果炉顶热电偶故障时，那么底部区域的热电偶将负责两个区域的温度控制。

20个区域的温度调控主要依靠PLC系统中的PID调控软件执行控制。区域热电偶的值通过线形转化器输入PLC系统中。单个烧嘴的点火是通过阀门控制煤气和助燃空气，同时开启点火电极进行点火。点火之后，火焰通过测试离子化的点火电极进行监视。烧嘴的工作状态和关闭状态值将会被送到PLC系统，每个烧嘴的开关信号将在燃烧过程监控中被单独列出。

四、淬火系统

淬火机框架分成上下两部分。底部框架是固定的，上部框架由导辊限制，并且可以通过螺旋升降机构进行调节。钢板实际厚度通过炉内尾部光栅监测，当淬火机上框架调整到与实际钢板厚度后，钢板出炉进入淬火机。连续淬火机可均匀淬火，它不压紧，以免留下划痕或者损坏钢板表面。在钢板的宽度方向上，高压段分为三部分，每部分单独供水和调整水量。为避免瓢曲，需调节高压端各部分水流量来使钢板顶部和底部具有相同冷却速度。

高压水幕在淬火机入口处，分别位于钢板上部和下部，喷口间隙，喷射角度是可调节的。上下部喷嘴及连接切断阀的供水管由不锈钢制造。水幕头后面是“喷射箱”，上部和下部各有3排喷嘴由不锈钢制造，水幕从同一个高压泵中提供。这些喷嘴相对运行线以一定的角度安装。上部与阀相连的供水管由不锈钢制造，高压段还包括2组喷管，每一个提供6排HP喷嘴。

低压段有12组阀，每组提供3到4排喷管，这些带钻孔的喷管相对钢板运输以不同角度安装。这些阀和供水管由不锈钢制造。切断阀和流量调节阀是液压控制的蝶阀，流量控制阀由电机控制。淬火机上部和下部流量控制阀和切断阀各自独立。最后一段高压部分在宽度上是一个整体，但其上部和下部的控制阀和切断阀都是相对独立的。

五、 卸料系统

在淬火机组后面设有24m长的辊道。所有的辊子通过齿轮电机单独传动，以便钢板灵活输送；为避免正火钢板的下表面划伤，必须保证出料平台辊道速度要与淬火机的上下辊道的速度同步。

六、结语

由于采用多项新工艺、新技术，该热处理炉设计指标和技术性能均已达到世界先进水平，将对我公司生产高质量宽厚板做出重大贡献。