專利名稱：含鉛易切削鋼的加熱工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及冶金領域的一種加熱工藝，具體的說是含鉛易切削鋼的加熱工藝。
背景技術：
隨著國家機加工和精密儀器等行業的快速發展，對加工材料的要求不斷提高，從而保證產品的表面光潔度，含鉛易切削鋼的開發很好地滿足了加工行業的需求，為了順利軋制含鉛易切削鋼線材，鋼坯的加熱工藝對生產能否正常進行意義重大。含鉛易切削鋼是屬于S、Pb復合易切削鋼，鋼中含S、Pb比較高，高溫塑性較差，具有較大的冷熱脆敏感性，其中熱脆性范圍為830-1000度，因此在生產過程中盡量避開此溫度區間，以減少軋件頭部劈裂對生產的影響。在軋制過程中，如果軋制溫度偏低，鋼坯易開裂的概率加大；若軋制溫度過高，軋件在軋槽中易打滑。因此，合理確定加熱工藝對防止含鉛易切削鋼頭部開花有著很重要的影響。含鉛易切削鋼的加熱工藝一般包括預熱工序、加熱工序、均熱工序，現有的含鉛易切削鋼的加熱工藝為了達到加熱溫度，主要在均熱工序增加加熱爐熱空氣和煤氣量來提高鋼坯溫度，將鋼坯快速加熱至1200～1250℃，而加熱工序的加熱能力沒有得到充分發揮，只將鋼坯加熱至1100～1150℃。這種含鉛易切削鋼的加熱工藝的缺點是加熱工序的加熱能力沒有充分利用，而均熱工序快速加熱，使鋼坯溫度從1100～1150℃快速升至1200～1250℃，導致鋼坯溫度不均勻。由于僅靠均熱工序的強加熱，含鉛易切削鋼坯心部溫度會低于鋼坯表面溫度，在這種情況下含鉛易切削鋼內部存在應力，軋制過程會導致鋼坯頭部開花，造成堆鋼事故，也會引起鋼坯在軋槽中打滑。

發明內容
本發明的目的在于提出一種既可防止鋼坯軋制過程中在軋槽中打滑，又可防止鋼坯頭部劈裂的含鉛易切削鋼的加熱工藝。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現含鉛易切削鋼的加熱工藝，利用加熱爐來進行加熱，包括預熱工序、加熱工序、均熱工序，預熱工序中，依靠加熱工序和均熱工序中加熱爐加熱段和均熱段的余熱對鋼坯預熱至700～800℃；加熱工序中，利用加熱爐加熱段燒嘴將鋼坯加熱至1150～1230℃；均熱工序中，利用加熱爐均熱段燒嘴對鋼坯進行均熱保溫，使鋼坯溫度為1150～1250℃，并保證出鋼溫度為1140～1190℃。
本發明的目的可以通過以下技術方案來進一步實現前述的含鉛易切削鋼的加熱工藝，預熱工序中，將鋼坯預熱至700℃；加熱工序中，將鋼坯加熱至1150℃；均熱工序中，將鋼坯保溫在1150℃，并保證出鋼溫度為1140℃。
前述的含鉛易切削鋼的加熱工藝，預熱工序中，將鋼坯預熱至740℃；加熱工序中，將鋼坯加熱至1180℃；均熱工序中，將鋼坯加熱至1190℃，并保證出鋼溫度為1150℃。
前述的含鉛易切削鋼的加熱工藝，預熱工序中，將鋼坯預熱至780℃；加熱工序中，將鋼坯加熱至1200℃；均熱工序中，將鋼坯加熱至1220℃，并保證出鋼溫度為1170℃。
前述的含鉛易切削鋼的加熱工藝，預熱工序中，將鋼坯預熱至800℃；加熱工序中，將鋼坯加熱至1230℃；均熱工序中，將鋼坯加熱至1250℃，并保證出鋼溫度為1190℃。
本發明的優點為由于本發明預熱工序中依靠加熱爐加熱段和均熱段的余熱對鋼坯預熱，為加熱工序奠定了溫度基礎，使加熱工序的加熱能力得到充分發揮，在均熱工序中對鋼坯進行均熱保溫，鋼坯溫度有一個逐步升高的過程，而不是在均熱工序中對鋼坯進行快速強加熱，從而避免鋼坯心部溫度低于鋼坯表面溫度，防止軋制過程鋼坯頭部開花，造成堆鋼事故。利用本發明的含鉛易切削鋼的加熱工藝加熱后的鋼坯在軋制過程中軋槽打滑機率與頭部劈裂機率大大降低。據發明人統計，原有的含鉛易切削鋼的加熱工藝，在均熱工序將鋼坯快速加熱至1200～1250℃時，鋼坯在軋制過程中在軋槽中打滑機率≥30％，頭部劈裂機率≥80％，嚴重降低了產品合格性，而改用本發明的含鉛易切削鋼的加熱工藝后，鋼坯在軋制過程中在軋槽中打滑機率幾乎為0，頭部劈裂機率≤20％，當將出鋼溫度控制在1140～1190℃時，鋼坯在軋制過程中頭部劈裂機率≤10％。通過溫度控制有效降低了頭部劈裂造成的堆鋼故障，大幅度提高了含鉛易切削鋼的成材率，有效提高了軋制效率，含鉛易切削鋼的經濟效益大幅度提高，同時故障大幅度降低后，設備損耗有效降低以及工人勞動強度大幅度降低。


圖1為加熱爐結構示意圖。
具體實施例方式
鋼坯經過加熱工藝后進入軋制工藝，軋制工藝利用軋機進行，軋機共分為粗中軋區域、預精軋區域、精軋機區域。粗中軋區域共12個架次，為橫列式輕載軋機，編號為0#～11#，預精軋區域和精軋機區域為平立交替式軋機，共14個架次，預精軋區域編號為12#～15#，精軋機區域16#～25#。含鉛易切削鋼的軋制難點是鋼溫偏高會產生打滑故障、鋼溫偏低會出現嚴重的頭部劈裂的故障，這兩種故障都會導致軋制無法正常進行，含鉛易切削鋼頭部劈裂大都發生粗軋區域的第4#至第7#機架，打滑往往發生在第8#至第11#機架。
由于7#軋機后有CV50飛剪，對紅鋼頭部進行剪切，可以避免8#以后發生含鉛易切削鋼頭部開花造成堆鋼事故。因此含鉛易切削鋼頭部開花造成堆鋼事故都發生粗軋區域的3#至7#，因此對含鉛易切削鋼的粗軋區域3#至7#之間紅鋼的部分溫度數據進行分析。
(表1)3#至7#機架出口的實測溫度數據

(表2)3#至7#的溫度分析數據

由3#至7#的溫度分析數據(表2)可以看出3#至7#的出口溫度最低點可能是4#出口溫度、5#出口溫度和6#出口溫度，其中溫度最低點是4#～5#出口溫度，假設4#～5#出口溫度大于1000℃，由(表1)可以看出3#出口溫度(此處有自動測溫設備)比5#出口溫度高30℃左右，因此在軋制過程中只要保證鋼坯頭部3#出口溫度≥1030℃，即可大大降低開花頭的概率。但是如果3#出口溫度超過1060℃會導致8#～9#之間打滑而堆鋼，因線材規格不同從鋼坯出爐時的溫度到3#出口溫度要下降110～130℃左右，因此倒推可的出爐溫度在1140～1190℃的范圍可以保證軋件頭部開花幾率大幅度下降。
本發明的含鉛易切削鋼的加熱工藝為包括預熱工序、加熱工序、均熱工序，在預熱工序中，依靠加熱工序和均熱工序中加熱爐加熱段和均熱段的余熱對鋼坯預熱至700～800℃；加熱工序中，利用加熱爐加熱段燒嘴將鋼坯加熱至1150～1230℃；均熱工序中，利用加熱爐均熱段燒嘴對鋼坯進行均熱保溫，使鋼坯溫度為1150～1250℃，并保證出鋼溫度為1140～1190℃。本發明利用加熱爐來進行加熱，加熱爐由預熱段1、加熱段2和均熱段3組成，其結構如圖1所示，預熱段1無燒嘴。加熱段2共40個燒嘴4，加熱段2分為上加熱燒嘴5和下加熱燒嘴6，上加熱燒嘴5由爐頂32個燒嘴組成，32個燒嘴分四排，每排8個燒嘴，下加熱燒嘴6由兩側位于鋼坯下面各4個燒嘴組成。均熱段3共40個燒嘴4，分為上均熱燒嘴7和下均熱燒嘴8，上均熱燒嘴7由爐頂32個燒嘴組成，32個燒嘴分四排，每排8個燒嘴，下均熱燒嘴8由出爐輥道側位于鋼坯下面8個燒嘴組成，8個燒嘴一字排開。加熱爐中的每個燒嘴4都有一個熱空氣閥門和一個煤氣閥門，可通過電腦分別控制和調整熱空氣和煤氣的流量，也可根據加熱工藝要求和坯料長短確定是否手動關閉或者開熱空氣閥門和煤氣閥門，以及分別調整加熱段2和均熱段3的熱空氣流量和煤氣流量來保證鋼坯加熱的均勻性。
實施例一本實施例為規格Ф5.5含鉛易切削鋼的加熱工藝，包括預熱工序、加熱工序、均熱工序，利用加熱爐來進行加熱，軋制速度為94m/s，加熱能力60t/h。在預熱工序中，依靠加熱爐加熱段和均熱段的余熱對鋼坯預熱至700℃，主要利用爐尾煙筒的抽力將加熱段和均熱段的余熱抽向爐尾，以及加熱段和均熱段的沒有完全燃燒的煤氣繼續燃燒，保證預熱段的溫度。
預熱工序完成后，含鉛易切削鋼鋼坯在步進梁的運送下，由預熱工序進入加熱工序，在加熱工序中通過調整加熱段燒嘴的煤氣流量和熱空氣流量將鋼坯加熱至1150℃。具體操作時，關閉加熱爐加熱段靠近預熱段的兩排或一排燒嘴，再關閉下加熱段靠鋼坯尾部的燒嘴。煤氣流量和熱空氣流量如下表表3

加熱工序完成后，含鉛易切削鋼鋼坯在步進梁的運送下，由加熱工序進入均熱工序，在均熱工序中通過調整加熱段燒嘴的煤氣流量和熱空氣流量量將鋼坯保溫在1150℃，并保證出鋼溫度為1140℃。具體實施時，關閉上均熱段靠鋼坯尾部的燒嘴。均熱段主要是保溫，保證鋼坯心部與外面以及通條的溫度均勻性，所以熱空氣和煤氣的流量比加熱段要低，出鋼溫度通過均熱段的熱空氣和煤氣的流量調整來保證。煤氣流量和熱空氣流量如下表表4

采用本實施例加熱工藝后的Ф5.5含鉛易切削鋼鋼坯在軋制過程中在軋槽中打滑機率為0.1％，頭部劈裂機率≤18％。
實施例二本實施例為規格Ф6含鉛易切削鋼的加熱工藝，包括預熱工序、加熱工序、均熱工序，利用加熱爐來進行加熱，軋制速度為86m/s，加熱能力64t/h。在預熱工序中，依靠加熱爐加熱段和均熱段的余熱對鋼坯預熱至740℃。預熱段溫度主要是利用爐尾煙筒的抽力將加熱段和均熱段的余熱抽向爐尾，以及加熱段和均熱段的沒有完全燃燒的煤氣繼續燃燒，保證預熱段的溫度。
預熱工序完成后，含鉛易切削鋼鋼坯在步進梁的運送下，由預熱工序進入加熱工序，在加熱工序中通過調整加熱段燒嘴的煤氣流量和熱空氣流量量將鋼坯加熱至1180℃。具體實施時，加熱爐加熱段燒嘴不需要全開，可以關閉靠近預熱段的兩排或一排燒嘴。煤氣流量和熱空氣流量如下表表5

加熱工序完成后，含鉛易切削鋼鋼坯在步進梁的運送下，由加熱工序進入均熱工序，在均熱工序中通過調整加熱段燒嘴的煤氣流量和熱空氣流量量將鋼坯加熱至1190℃，并保證出鋼溫度為1150℃。具體實施時，關閉上均熱段靠鋼坯尾部的燒嘴。出鋼溫度通過均熱段的熱空氣和煤氣的流量調整來保證，煤氣流量和熱空氣流量如下表表6

采用本實施例加熱工藝后的Ф6含鉛易切削鋼鋼坯在軋制過程中在軋槽中打滑機率為0.08％，頭部劈裂機率≤12％。
實施例三本實施例為規格Ф9含鉛易切削鋼的加熱工藝，包括預熱工序、加熱工序、均熱工序，利用加熱爐來進行加熱，軋制速度為52m/s，加熱能力86t/h。在預熱工序中，依靠加熱爐加熱段和均熱段的余熱對鋼坯預熱至780℃。預熱段溫度主要是爐尾煙筒的抽力將加熱段和均熱段的余熱抽向爐尾，以及加熱段和均熱段的沒有完全燃燒的煤氣繼續燃燒，可以保證預熱段的溫度。
預熱工序完成后，含鉛易切削鋼鋼坯在步進梁的運送下，由預熱工序進入加熱工序，在加熱工序中通過調整加熱段燒嘴的煤氣流量和熱空氣流量量將鋼坯加熱至1200℃。具體實施時，關閉加熱爐加熱段靠近預熱段的兩排或一排燒嘴，再關閉下加熱段靠鋼坯尾部的燒嘴。煤氣流量和熱空氣流量如下表表7

加熱工序完成后，含鉛易切削鋼鋼坯在步進梁的運送下，由加熱工序進入均熱工序，在均熱工序中通過調整加熱段燒嘴的煤氣流量和熱空氣流量量將鋼坯加熱至1220℃，并保證出鋼溫度為1170℃。具體實施時，無需關閉上均熱段靠鋼坯尾部的燒嘴。出鋼溫度通過均熱段的熱空氣和煤氣的流量調整來保證，煤氣流量和熱空氣流量如下表
表8

采用本實施例加熱工藝后的Ф9含鉛易切削鋼鋼坯在軋制過程中在軋槽中打滑機率為0.05％，頭部劈裂機率≤10％。
實施例四本實施例為規格Ф14含鉛易切削鋼的加熱工藝，包括預熱工序、加熱工序、均熱工序，利用加熱爐來進行加熱，軋制速度為23m/s，加熱能力95t/h。在預熱工序中，依靠加熱爐加熱段和均熱段的余熱對鋼坯預熱至800℃。預熱段溫度主要是爐尾煙筒的抽力將加熱段和均熱段的余熱抽向爐尾，以及加熱段和均熱段的沒有完全燃燒的煤氣繼續燃燒，可以保證預熱段的溫度。
預熱工序完成后，含鉛易切削鋼鋼坯在步進梁的運送下，由預熱工序進入加熱工序，在加熱工序中通過調整加熱段燒嘴的煤氣流量和熱空氣流量量將鋼坯加熱至1230℃。具體實施時，加熱段靠近預熱段的兩排燒嘴全開。煤氣流量和熱空氣流量如下表表9

加熱工序完成后，含鉛易切削鋼鋼坯在步進梁的運送下，由加熱工序進入均熱工序，在均熱工序中通過調整加熱段燒嘴的煤氣流量和熱空氣流量量將鋼坯加熱至1250℃，并保證出鋼溫度為1190℃。具體實施時，加熱段靠近預熱段的兩排燒嘴全開。出鋼溫度通過均熱段的熱空氣和煤氣的流量調整來保證，煤氣流量和熱空氣流量如下表表10

采用本實施例加熱工藝后的Ф14含鉛易切削鋼鋼坯在軋制過程中在軋槽中打滑機率為0.02％，頭部劈裂機率≤12％。
實施例五本實施例為規格Ф16含鉛易切削鋼的加熱工藝，包括預熱工序、加熱工序、均熱工序，利用加熱爐來進行加熱，軋制速度為15m/s，加熱能力90t/h。在預熱工序中，依靠加熱爐加熱段和均熱段的余熱對鋼坯預熱至790℃。預熱段溫度主要是爐尾煙筒的抽力將加熱段和均熱段的余熱抽向爐尾，以及加熱段和均熱段的沒有完全燃燒的煤氣繼續燃燒，可以保證預熱段的溫度。
預熱工序完成后，含鉛易切削鋼鋼坯在步進梁的運送下，由預熱工序進入加熱工序，在加熱工序中通過調整加熱段燒嘴的煤氣流量和熱空氣流量量將鋼坯加熱至1230℃。具體實施時，加熱段靠近預熱段一排燒嘴半開。煤氣流量和熱空氣流量如下表表11

加熱工序完成后，含鉛易切削鋼鋼坯在步進梁的運送下，由加熱工序進入均熱工序，在均熱工序中通過調整加熱段燒嘴的煤氣流量和熱空氣流量量將鋼坯加熱至1250℃，并保證出鋼溫度為1190℃。具體實施時，加熱段靠近預熱段的一排燒嘴半開。出鋼溫度通過均熱段的熱空氣和煤氣的流量調整來保證，煤氣流量和熱空氣流量如下表表12

采用本實施例加熱工藝后的Ф16含鉛易切削鋼鋼坯在軋制過程中在軋槽中打滑機率為0.03％，頭部劈裂機率≤13％。
本發明還可以有其它實施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求保護的范圍之內。
權利要求
1.含鉛易切削鋼的加熱工藝，利用加熱爐來進行加熱，包括預熱工序、加熱工序、均熱工序，其特征在于所述預熱工序中，依靠加熱工序和均熱工序中加熱爐加熱段和均熱段的余熱對鋼坯預熱至700～800℃；所述加熱工序中，利用加熱爐加熱段燒嘴將鋼坯加熱至1150～1230℃；所述均熱工序中，利用加熱爐均熱段燒嘴對鋼坯進行均熱保溫，使鋼坯溫度為1150～1250℃，并保證出鋼溫度為1140～1190℃。
2.如權利要求1所述的含鉛易切削鋼的加熱工藝，其特征在于所述預熱工序中，將鋼坯預熱至700℃；所述加熱工序中，將鋼坯加熱至1150℃；所述均熱工序中，將鋼坯保溫在1150℃，并保證出鋼溫度為1140℃。
3如權利要求1或2所述的含鉛易切削鋼的加熱工藝，其特征在于所述加熱工序中，關閉加熱段靠近預熱段的兩排或一排燒嘴，關閉下加熱段靠鋼坯尾部的燒嘴，上加熱段熱空氣流量8000～9000，煤氣流量1000～1500，下加熱段熱空氣流量10000～11000，煤氣流量900～1300；所述均熱工序中，關閉上均熱段靠鋼坯尾部的燒嘴，上均熱段熱空氣流量3000～3500，煤氣流量1000～1500，下均熱段熱空氣流量2800～3300，煤氣流量800～1000。
4.如權利要求1所述的含鉛易切削鋼的加熱工藝，其特征在于所述預熱工序中，將鋼坯預熱至740℃；所述加熱工序中，將鋼坯加熱至1180℃；所述均熱工序中，將鋼坯加熱至1190℃，并保證出鋼溫度為1150℃。
5.如權利要求1或4所述的含鉛易切削鋼的加熱工藝，其特征在于所述加熱工序中，關閉加熱段靠近預熱段的兩排或一排燒嘴，上加熱段熱空氣流量10000～11000，煤氣流量1500～2200，下加熱段熱空氣流量11000～11500，煤氣流量1200～1700；所述均熱工序中，關閉上均熱段靠鋼坯尾部的燒嘴，上均熱段熱空氣流量3200～4000，煤氣流量1900～2400，下均熱段熱空氣流量3200～3800，煤氣流量1000～1300。
6.如權利要求1所述的含鉛易切削鋼的加熱工藝，其特征在于所述預熱工序中，將鋼坯預熱至780℃；所述加熱工序中，將鋼坯加熱至1200℃；所述均熱工序中，將鋼坯加熱至1220℃，并保證出鋼溫度為1170℃。
7.如權利要求1或6所述的含鉛易切削鋼的加熱工藝，其特征在于所述加熱工序中，關閉加熱爐加熱段靠近預熱段的兩排或一排燒嘴，關閉下加熱段靠鋼坯尾部的燒嘴，上加熱段熱空氣流量10000～11500，煤氣流量2200～2800，下加熱段熱空氣流量12000～13500，煤氣流量1500～2000；所述均熱工序中，上均熱段靠鋼坯尾部的燒嘴處于打開狀態，上均熱段熱空氣流量3500～4500，煤氣流量1500～2500，下均熱段熱空氣流量3500～4000，煤氣流量1200～1500。
8.如權利要求1所述的含鉛易切削鋼的加熱工藝，其特征在于所述預熱工序中，將鋼坯預熱至800℃；所述加熱工序中，將鋼坯加熱至1230℃；所述均熱工序中，將鋼坯加熱至1250℃，并保證出鋼溫度為1190℃。
9.如權利要求1或8所述的含鉛易切削鋼的加熱工藝，其特征在于所述加熱工序中，加熱段靠近預熱段的兩排燒嘴全開，上加熱段熱空氣流量11000～11500，煤氣流量2500～2800，下加熱段熱空氣流量13000～13500，煤氣流量1500～2300；所述均熱工序中，加熱段靠近預熱段的兩排燒嘴全開，上均熱段熱空氣流量4000～5000，煤氣流量1800～2300，下均熱段熱空氣流量4000～4500，煤氣流量1300～1800。
全文摘要
本發明涉及冶金領域的一種加熱工藝，是含鉛易切削鋼的加熱工藝，利用加熱爐來進行加熱，包括預熱工序、加熱工序、均熱工序，預熱工序中，依靠加熱工序和均熱工序中加熱爐加熱段和均熱段的余熱對鋼坯預熱至700～800℃；加熱工序中，利用加熱爐加熱段燒嘴將鋼坯加熱至1150～1230℃；均熱工序中，利用加熱爐均熱段燒嘴對鋼坯進行均熱保溫，使鋼坯溫度為1150～1250℃，并保證出鋼溫度為1140～1190℃。利用本發明的含鉛易切削鋼的加熱工藝加熱后的鋼坯在軋制過程中軋槽打滑機率與頭部劈裂機率大大降低，鋼坯在軋制過程中在軋槽中打滑機率幾乎為0，頭部劈裂機率≤20％。
文檔編號C21D11/00GK101020953SQ20071002048
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月5日 優先權日2007年3月5日
發明者徐曉春, 劉文學, 董洪山, 林貴明, 劉百營, 彭學藝, 李孝池 申請人:南京鋼鐵聯合有限公司