專利名稱：加熱爐串聯加熱工業純鈦板坯的加熱方法
技術領域：
本發明屬于工業純鈦加工技術領域，尤其涉及一種加熱爐串聯加熱工業純鈦板坯的加熱方法。
背景技術：
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、化工等領域被廣泛應用。一般在同時具備黑色金屬和有色金屬生產并存的冶金企業，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。工業純鈦板坯的加熱溫度比常規不銹鋼的加熱溫度低400°C左右，且生產量較小，加熱制度的好壞，將在很大程度上影響鈦材的表面質量及力學性能。由于工業純鈦板坯的導熱性較差，在低溫段加熱時間過快時，容易造成工業純鈦板坯內外溫度梯度大，產生熱應力，造成內裂紋。隨著加熱溫度的升高，工業純鈦板坯在高溫段停留時間過長，會與空氣中的氧和氮發生強烈反應，形成表面吸氣層，該吸氣層會惡化工業純鈦的變形性能，造成產品表面質量惡化。由于步進梁式加熱爐的步進機構為整體式結構，低溫段和高溫段的步進梁無法分段控制，工業純鈦的導熱系數較小，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純鈦板坯內裂紋，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純鈦板坯，不僅造成軋制作業率較低，能源消耗等各項生產成本較高，而且使工業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純鈦板坯時，工業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，工業純鈦板坯在高溫段停留時間長達140分鐘，另外，工業純鈦板坯在高溫段加熱時爐膛溫度在900 940°C之間，工業純鈦板坯的加熱對爐內氧化氣氛要求較高，而加熱爐各段設計加熱能力較大，煤氣流量、空氣流量達到最小流量后再無法調整，氧含量容易超標，長時間在高溫段停留，易造成工業純鈦板坯加熱后表面質量及力學性能的惡化。

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


圖1為工業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 明在實現預定目的時所采用的技術手段和技術效果，下面結合具體實施例及其附圖對本發明作進一步說明:
本發明提供的一種加熱爐串聯加熱工業純鈦板坯的加熱方法，工業純鈦板坯首先在預熱爐中進行加熱，然后進入加熱爐中進行加熱，具體實施步驟如下:
1.工業純鈦板坯從預熱爐的裝料端裝入。預熱爐包括預熱段、第一加熱段、第二加熱段和均熱段，燃料為純高爐煤氣。預熱爐的預熱段長度為9.87米，預熱段不設置燒嘴，預熱段爐膛溫度為650 680°C。第一加熱段的長度為6.63米，兩側共設置7對長火焰燒嘴，第一加熱段的爐膛溫度為720 740°C。工業純鈦板坯在預熱段和第一加熱段步進，第一加熱段的燒嘴全部關閉，工業純鈦板坯在第一加熱段不直接受熱，步進時間為80min，工業純鈦板坯的表面溫度由室溫逐步上升至220°C。預熱爐的第二加熱段的長度為7.5米，兩側共設置有8對長火焰燒嘴，第二加熱段對工業純鈦板坯進行加熱，煤氣流量為18000 23000m3/h，第二加熱段的爐膛溫度為780°C 820°C，工業純鈦板坯在第二加熱段加熱50min，工業純鈦板坯的表面溫度逐漸上升至490°C。預熱爐的均熱段長度為6米，側面共有3對長火焰燒嘴，預熱爐均熱段的爐頂有16對平焰燒嘴，均熱段對工業純鈦板坯進行加熱，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，工業純鈦板坯在均熱段加熱40min，工業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純鈦板坯的芯表溫差。由于工業純鈦板坯的長度一般為5.0 6.5m,而預熱爐的布料結構不允許5.7
7.5米的板坯入爐，所以，工業純鈦板坯在預熱爐內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，對板坯在預熱爐內固定梁、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熱爐中心線左右進行調整，以滿足板坯在爐內固定梁、活動梁上懸臂長度的要求。避免出現板坯在預熱爐內由于懸臂長度過長導致的彎曲或刮蹭步進梁現象。同時，從電氣控制方面，調整一級順控程序及長度控制參數條件，否則無法入爐。2.加熱至590°C的工業純鈦板坯從預熱爐的出料端出爐，從加熱爐的裝料端裝入。預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，沒有設置燒嘴，熱回收段的爐膛溫度為750 7800C。預熱段的長度5米，共設置6對調焰燒嘴，預熱段的爐膛溫度為830°C 850°C。工業純鈦板坯在加熱爐的熱回收段和預熱段步進，預熱段的燒嘴全部關閉，工業純鈦板坯在預熱段不直接受熱，步進時間為90min，工業純鈦板坯的表面溫度逐步升溫至730°C。工業純鈦板坯在熱回收段和預熱段，可以進一步縮小工業純鈦板坯的芯表溫差。加熱爐的加熱段長度為6.8米，側面及頂部共設置8對調焰燒嘴，加熱段對工業純鈦板坯進行加熱，煤氣流量為5000 5500m3/h，加熱段的爐膛溫度為920 950°C，工業純鈦板坯在加熱段的加熱40min，工業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，側面共有3對調焰燒嘴，加熱爐均熱段的爐頂設有16對平焰燒嘴，均熱段對工業純鈦板坯進行加熱，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，工業純鈦板坯在均熱段加熱45 min，工業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純鈦板坯的表面溫度與內芯溫度趨于最小，提高坯料加熱均勻度。預熱爐的高 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整個工業純鈦板坯加熱過程中，預熱爐與加熱爐的供熱比例為60%:40%左右。工業純鈦板坯在加熱爐內加熱至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純鈦板坯升溫曲線2，工業純鈦板坯在加熱爐的熱回收段和預熱段的加熱時間為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純鈦板坯共需要290min，在高溫段的停留時間長達140分鐘。本發明提供的加熱爐串聯加熱工業純鈦板坯的加熱方法，工業純鈦板坯在預熱爐中升溫至590°C左右才進入加熱爐進行加熱，工業純鈦板坯在預熱爐內的加熱溫度低，在預熱爐內從裝爐至出爐時間為170min，延長了低溫段的加熱時間，避免造成工業純鈦板坯內外溫度梯度大所產生的熱應力，避免了工業純鈦板坯出現內部熱裂紋的現象。圖1中工業純鈦板坯的串聯法板坯升溫曲線1，工業純鈦板坯在加熱爐的熱回收段和預熱段的加熱時間為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，縮短了工業純鈦板坯在高溫段的加熱時間，顯著降低了工業純鈦板坯發生高溫氧化的幾率，使工業純鈦板坯加熱后得到更好的細晶組織和溫度均勻性，有效的改進了工業純鈦板坯的高溫組織結構和力學性能，提高了軋制產品質量。采用單臺加熱爐板坯的方法，工業純鈦板坯在加熱爐中的駐爐時間為290分鐘，而本發明提供的串聯加熱方法，工業純鈦板坯在加熱爐中的駐爐時間縮短至170分鐘，因此，每爐工業純鈦板坯可節約軋機待軋時間和軋制時間近5個小時。本發明提供的加熱爐串聯加熱工業純鈦板坯的加熱方法，可以縮短工業純鈦板坯在加熱爐中的裝爐間隔時間，每塊工業純鈦板坯之間的裝爐時間相差7.5分鐘，比現有技術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，工業純鈦板坯的小時產量由27噸/小時提高到45噸/小時，節約能源，降低生產成本。本發明適用于同時具備黑色金屬和有色金屬生產并存的冶金企業，適用于停爐后升溫過程中的工業純鈦板坯的生產或生產不銹鋼之后工業純鈦板坯的生產。當連續生產不銹鋼板坯時，根據不銹鋼板品種的不同，一般經預熱爐加熱以后的不銹鋼板坯出爐溫度為700 800°C，生產工業純鈦 板時，預熱爐加熱以后工業純鈦板坯的出爐溫度為580 600。。。
權利要求
1.一種加熱爐串聯加熱工業純鈦板坯的加熱方法，工業純鈦板坯在加熱爐中進行加熱，其特征在于，所述工業純鈦板坯首先在預熱爐中進行加熱，然后進入所述加熱爐中進行加熱，包括以下步驟: 步驟A:工業純鈦板坯從預熱爐的裝料端裝入，在預熱爐的預熱段和第一加熱段的步進時間為75 85min，工業純鈦板坯的表面溫度由常溫上升至210°C 230°C ;在預熱爐的第二加熱段加熱45 55min，工業純鈦板坯的表面溫度上升至480 500°C;在預熱爐的均熱段加熱35 45min，工業純鈦板坯的表面溫度升溫至580°C 600°C ； 步驟B:加熱后的工業純鈦板坯從預熱爐的出料端出爐，從加熱爐的裝料端裝入，在加熱爐的熱回收段和預熱段步進時間為85 95min，工業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，工業純鈦板坯的表面溫度升溫至860 880°C。
全文摘要
本發明公開了一種加熱爐串聯加熱工業純鈦板坯的加熱方法，將預熱爐與加熱爐進行串聯，工業純鈦板坯首先在預熱爐中加熱至580～600℃，然后進入加熱爐中繼續加熱至860～880℃。該加熱爐串聯加熱工業純鈦板坯的加熱方法，充分利用預熱爐的優點，合理的將預熱爐與加熱爐串聯起來，進行工業純鈦板坯的加熱，不僅提高了能源利用效率，而且避免了工業純鈦板坯早期加熱速度過快所導致的熱應力內裂紋缺陷，減少了工業純鈦板坯在高溫煅的加熱時間，降低了工業純鈦板坯發生高溫氧化的概率，使加熱后的工業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 優先權日2013年3月18日
發明者魏海霞 申請人:酒泉鋼鐵(集團)有限責任公司