摘要：介绍了目前国内中厚板热处理炉的分类及其优缺点、热处理生产线的布置特点与热处理工艺的发展新趋势；重点介绍了辐射管加热无氧化辊底式炉和辊式淬火机的特点。

关键词：中厚板；热处理炉；淬火机；工艺设备

1前言

  控温轧制(CR)、控轧控冷(TMCP)、轧后加速冷却(ACC)等工艺已广泛应用于中厚钢板生产中。但TMCP处理的钢板性能离散度较大，而且一些钢要求苛刻的临界轧制，因此生产厚规格、商陛能钢板，尤其是对性能均匀性要求较高的锅炉压力容器钢板、桥梁钢板、高层建筑钢板、Z向钢板等，传统的离线热处理方式仍难以替代。

2中厚钢板热处理炉炉型分类及比较

2．1中厚钢板热处理炉炉型分类

  中厚钢板热处理炉按加热方式，可分为明火加热与辐射管无氧化式加热2种；按钢板运送方式分，有辊底式、步进式、台车式、外部机械化式及罩式炉等5种，见图l。

2．2辊底式炉和步进式炉的比较

   辊底式炉和步进式炉均可采用明火加热，但辐射管加热一般采用辊底式炉。

    步进式加热炉的主要优点是没有辊印和划伤，可用于特厚板热处理。但其投资大，维护要求高，钢板最大输送速度受限制；由于难以实现高速出炉，后面不能与淬火机配套，只能用于钢板的正火、回火处理。

    辊底式炉可用于钢板的正火、回火及调质等热处理。而且其产量和机械化、自动化程度高，因而得到广泛应用。

2．3明火加热与辐射管加热的比较

    辊底式热处理炉的供热方式通常有2种，一种是明火加热，另一种是炉内通保护气体用辐射管加热。无论哪种加热方式，都要保证炉温的均匀性，并满足要求的加热时间和保温时间。在此前提下，明火加热要尽可能将炉内气氛控制为微氧化性气氛或接近还原气氛，以获得较好的钢板表面质量。辐射管加热要在炉内通人氮气等保护气体，在炉内形成惰性气氛，防止钢板氧化，以获得更好的钢板表面质量。需说明的是：采用辐射管加热钢板，入炉前需经抛丸机处理，以清除其表面氧化铁皮，并可减少炉辊积瘤。

    但明火直接加热辊底式炉易出现辊印、划伤、麻坑、氧化严重等表面缺陷。钢板下表面的辊印、划伤主要是炉底辊结瘤(高温氧化铁皮累积而成)引起的，重者会增加钢板修磨量，甚至发生辊印超深或修磨面积过大而导致钢板判废，直接影响企业的经济效益。表面氧化严重还会造成钢板麻坑、氧化铁皮增厚，尤其是船板抛丸处理后会出现麻点等缺陷。一些钢厂对于表面质量要求高、价格昂贵的钢板，采用加垫板来消除辊印的办法，但其弊端较多，如垫板浪费严重，增大热处理量，成本上升，生产率很低，分离不及时还会影响钢板性能。

目前生产技术先进的中厚板厂均建有较好的热处理设备。为使钢板加热温度均匀和防止下表面划伤，应优先选用双步进梁式热处理炉和辐射管加热无氧化辊底式热处理炉。辐射管加热与明火加热方式的比较见表1。

  需说明的是：

   (1)与明火加热相比，由于辐射管加热自身表面功率的限制，辐射管加热方式烧嘴数量较多，因此操作点较多，维护量相对较大。

    (2)与辐射管加热相比，明火加热对燃料成分、燃料热值的要求更高。燃料中的有害成分对钢板的表面质量有一定程度的影响；同时燃料热值不稳定，使得炉内气氛的控制难以实现，因此直接影响钢板的表面质量，也会加重炉辊积瘤。

    (3)两种供热方式相比，燃料消耗差别不大，尤其是近几年来，辐射管烧嘴性能的改善和空气预热温度的提高，使燃烧效率进一步提高，无论是炉温的均匀性、还是燃料的消耗都获得了很好的效果。

    (4)从发展趋势上看，除了用于不锈钢固溶的高温热处理炉采用明火加热以外，随着厚板行业对产品质量的要求越来越高，越来越多的厚板厂家采用辐射管加热的热处理炉。

2．4辐射管加热无氧化辊底式炉

    目前越来越多的中厚板厂采用辐射管加热无氧化辊底式炉。该炉型为连续辊底式，炉内通惰性气体(一般为99．99％氮气)保护，全辐射管加热。辐射管沿炉膛上下两排布置，进炉前钢板要进行表面抛丸处理，以防氧化铁皮带人炉内造成炉底辊结瘤，划伤钢板表面。燃烧系统一般以混合煤气为燃料，采用自身预热式烧嘴(可预热空气到800℃)，通断式脉冲循环控制(ON／OFF)，最高炉温为1000℃(板温970℃)。辐射管加热无氧化辊底式炉加热温度均匀，温度波动差可小于5℃，而且自动化程度高。

    目前炉底辊材质一般采用Cr25Ni35(Nb)，中空不需水冷，设有排气孔。炉底辊的壁厚和驱动电机功率决定处理钢板的厚度。炉底辊传动方式多为单电机变频驱动，可实现灵活多变的控制。

    国际上辐射管加热辊底式炉设计处理的最大板厚为200mm，最大板宽为5400mm，最大板长为26rn(NKK京滨厚板厂)，辐射管加热辊底式炉最长为91．575m(川崎水岛厚板厂)和96m(新日铁君津厚板厂)，其处理的钢板无氧化、表面质量好、性能均匀稳定。

2．5其他炉型

    除上述炉型外，还有车底式炉、外部机械化式炉、罩式炉等3种炉型，其属于周期式间歇性生产的热处理炉，主要用作特厚板、高温回火板、退火板(中厚板很少用)等的生产。

    车底式炉也称台车式炉，采用传动台车进、出炉，常见于机械行业的热处理车间，采用吊车装卸钢板，多用于正火、退火、回火；外部机械化室式炉采用装出料机装出钢板，1台装出料机可配置2～5座炉子，多用于正火、退火及厚板的热处理；罩式炉主要用于退火和高温回火，必要时也可作为板卷缓冷用，因罩式炉需要大吨位吊车起重，且厂房造价高，故建设太少不经济。另外，罩式炉一次装料量大，加热时间长，钢板瓢曲和氧化严重，且易脱碳。   

  上述3种炉子生产效率低，燃耗大，成本高，自动化程度低，新建的中厚板厂较少采用。

舞钢有外机炉、车底炉还有带烧嘴的缓冷坑，鞍钢、武钢有罩式炉。

2．6辊式淬火机

  根据淬火钢板规格和种类的不同，淬火可分为2种方式：连续通过淬火或高压段连续通过、

低压段摆动淬火。因此淬火机大体可分为连续式和间歇式2种。武钢采用连续式，宝钢采用连续式、间歇式2种，浦钢采用间歇式。淬火机组需配套建设供水和水处理系统，要求水质纯净并实现自循环。

    中厚板淬火的关键是冷却要均匀，这样才能使钢板淬火均匀，不易变形。

  辊式淬火机由上下两组辊道组成，上下两排喷嘴位于辊道之间，钢板高速出炉(可达60m／min)，连续通过炉后的辊式淬火机组，钢板在运动中实现淬火。喷嘴的水量、压力、角度以及钢板上下表面的水量之比至为关键。

  辊式淬火机相对于固定式压力淬火机的优点是：钢板在连续运动中淬火，不存在温降问题；

钢板表面淬火均匀，无软点；淬火钢板的长度不受机架限制；可与热处理炉实现联动控制。

目前国内武钢、宝钢、舞钢的调质线均由德国LOI热工工程有限公司提供，包括1座辐射管加热无氧化辊底式炉和1台辊压式连续淬火机，可进行钢板的淬火、回火和正火。浦钢采用原美国DREVER公司(现已被LOI兼并)设备，鞍钢引进了日本住友公司的二手设备。中厚板淬火机由于专业性强、技术含量高、市场容量小，目前基本由德国LOI公司垄断。

3中厚板热处理线的配套设施

3．1抛丸机

    目前国内很多厂家都可以制作抛丸机组，但与国外设备相比还存在差距，主要体现在抛丸头的寿命，因此可以采用进口抛丸头的方式。

    抛丸机的质量直接关系到抛丸后钢板的表面质量，若抛丸及清扫不彻底，将氧化铁皮带入炉内，很容易造成炉底辊结瘤，不仅划伤钢板表面，而且结瘤清理困难。因此抛丸机组工作正常与否对热处理钢板的表面质量影响很大。

3．2矫直机

    厚度20mm以上的热轧钢板若板形良好，正火后一般无需矫直。对热处理后板形不好的钢板、调质板等应建强力冷热矫直机。由于很多热处理钢板是高强钢和厚板，因而可根据需要配套压平机。

3．3计算机控制

    现在一般钢铁厂都设有三级计算机控制系统。热处理生产线至少应配备二级计算机控制系统，热处理炉和淬火机分别配置一级PLC和二级数学模型并进行相互间的数据传递和交换，同时与车间其他相关机组设备的PLC和二级机保持通信和数据交换。

4  国内中厚板厂热处理线的布置特点

    目前，一般中厚板厂热处理线布置为2条，一条调质线(辊底式正火炉后配套淬火机组)，一条正火线(可采用明火加热辊底式或步进式炉；也可采用辐射管加热无氧化辊底式炉)。目前鞍钢、浦钢都采用这种布置。

    舞钢为我国特种宽厚板厂热处理方式最为齐全的厂家，在2006年4月调质线建成后，仅连续式热处理线就有3条；武钢3号炉于2006年1月也已建成热处理生产线；现在宝钢厚板厂在建2条新的热处理生产线。这样，舞钢、武钢、宝钢都将各有3条轧后热处理线。

    济钢中厚板厂热处理线一期工程辐射管加热无氧化辊底式热处理炉已于2005年7月建成投产，预留了二期调质线场地；鞍钢、南钢也在考虑增建热处理线。

5结语

    (1)为生产高品质的压力容器钢板、桥梁钢板、高层建筑用钢板、Z向钢板等，国内中厚板厂建设热处理生产线是必要的。

    (2)连续式正火炉后面应考虑建设适当的加速冷却设备，以提高正火后钢板的强度。

    (3)随着用户对钢板表面质量要求的提高和调质板的需要，辐射管加热无氧化辊底式热处理炉与辊压式淬火机将是中厚板钢厂热处理线的首选。