钢坯在线加热恒远技术资料
CAE-加热炉内钢坯加热温度有限元模拟与在线测试
图8 加热炉内温度分布
Temperature,℃
1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100
0 0
上表面温度 下表面温度 水印点温度 上部炉温 中心温度
30
60
90
120
150
180
210
240
Time,min
图9 钢坯加热温度在线测试结果
• 选 择 对 加 热 炉 内 的 钢 坯 （ 尺 寸 为 9970 mm×1055 mm×230mm）的加热过程进行了数值模拟。
数学模型
• 钢坯在加热炉内加热属于非稳态导热，涉及到传导、对 流和辐射。以钢坯为分析对象可建立钢坯加热数学模型。
• 控制方程：
cp
T t
2T K( x2
2T y2
2T z2 )
图8 加热段钢坯温度分布(入炉时间为150
图6 加热段钢坯温度分布(入炉时间为150分钟)
图9 均热段钢坯温度分布(入炉时间为240分钟，出炉)
图7 均热段钢坯温度分布(入炉时间为240分钟，出炉)
三 在线测试
实验方案与实验过程
• 实验选用钢坯含硅量为0.12~1.45%。 • 钢坯测温采用 “黑匣子”高温测试装置，钢坯的温度采用
二 有限元模拟
计算方法与对象
• 温度数值模拟的方法主要有：有限差分 法、有限元法和 边界元法。
• ANSYS软件是世界上著名的大型通用有限元软件，广 泛地应用于结构、机械、电子、电磁、热、流体流动等 工程学科和实际工业领域。
• ANSYS为用户提供了一百多种单元，具有强大的前后 处理，可以方便地进行网格剖分和后处理等值线、色块 的显示。在求解技术方面，利用载荷增量控制平衡迭代， 可以取得满意的求解结果。
恒远感应加热热处理新工艺应用大全
恒远感应加热热处理新工艺应用大全感应加热淬火热处理新工艺开始在国内广泛应用，这门热处理新工艺利用线圈电磁感应加热钢铁件是很新奇与吸引人的，它具有加热快、局部淬火、节能、在线生产、便于自动化等特点，很快为热处理工作者所接受。
感应热处理新工艺用于各种工件淬火如下：1、钢轨全长感应淬火已有几十条钢轨全长中频淬火生产线在国内运用，使钢轨寿命提高一倍以上，此技术并扩大到铁道的其他件，如道岔、翼轨等。
2、PC钢筋生产技术PC钢棒调质生产线国内对PC钢筋感应淬火技术从单频发展为双频，从单线生产发展为双线生产，能耗指标不断下降，某公司对φ7～φ13.5mm钢筋的能耗已达到304kW＆#183;h/t。
3、钢管焊缝感应退火此工艺主要消除焊缝应力及匀化组织，防止偏析区产生硬点影响钢管寿命，国内已有多个企业从事此行业，所有装备绝大数是国内技术。
4、汽车零部件的感应淬火汽车CVJ钟形壳、三柱滑套、轮毂内滚道等许多零件感应淬火的装备与工艺全部国产化交钥匙项目。
这些国产零件满足了国内汽车工业快速发展的需要并自给有余。
5、轧辊双频感应淬火国内已能自制双频电源及淬火成套装置，轧辊双频淬火已在多个冶金厂进行生产，其工装淬火喷液环已进行了技术改进，取得实效。
6、曲轴颈旋转淬火及圆角淬火分合式曲轴颈感应器为半环感应器旋转淬火所取代，解决了油孔淬裂及下止点淬硬区窄问题，随之曲轴颈圆角淬硬普遍应用于柴油机曲轴，提高曲轴疲劳强度一倍。
7、轴类零件采用矩形管纵向加热淬火使台阶轴过渡的淬硬层不中断得到连续，大大提高了轴的扭转疲劳强度，如图6所示。
一汽、东汽等均已将此工艺用于半轴生产。
8、回转支承滚道与齿轮感应淬火成套装置与工艺完全国产，保证了当前发展风电与港口机械的需要，可处理零件直径达4～6m。
9、长内孔管件淬火内孔φ124mm，深达3000mm的管件内孔扫描淬火的全套装备与工艺在国内研制成功并投产。
10、大齿轮单齿沿齿沟扫描淬火m62大模数齿条单齿沿齿沟深火取得成功，解决了层深、裂纹、变形等多种工艺问题。
恒远感应加热淬火生产线技术要求
恒远感应加热淬火生产线技术要求（1）感应加热淬火生产线淬火方法机床应采取工件移动方法进行淬火, 喷液冷却, 应含有通用工装（双顶尖）, 对于经典件应设计专用工装, 并可与通用工装快速交换, 装夹应牢靠正确, 能够对大小不一样盘类轴类工件及特形工件进行感应淬火。
（2）机床外壳机床正面应采取半封闭式有机玻璃手动防护门, 方便观察工件淬火情况, 并采取德国IFM进口靠近开关检测门是否关上方便自动开启设备, 喷液冷却过程封闭进行, 不许可污染机床外部, 水槽及见水部位应采取不锈钢材料制作预防生锈。
（3）定位系统为使感应器与零件相对位置调整方便, 可采取变压器二维移动系统, 调整范围XY方向各大于或等于50 mm, 微量移动采取手动完成。
应设置零点检测, 上下定位除采取靠近开关发讯外还应带有微调挡铁, 确保定位正确。
（4）运动系统工件上下运动应经过数控伺服系统来完成, 伺服电机把动力传给丝杠, 丝杠经过支架固定在床身上, 负载系统装在滑板上, 滑板经过滑块在导轨上移动, 丝杠选择是ABBA滚珠丝杠, 导轨采取ABBA导轨, 导轨采取自动润滑方法润滑。
（5）控制系统感应加热淬火机床应采取西门子15寸触摸屏数控系统控制, 数控系统能在380V±10%电压范围内正常工作, 在操作面板上显示工艺参数报警信息, 设定和显示内容应包含: 工件移动速度移动距离加热时间淬火时间故障报警信息等。
经过PLC与电源连机编程, 能带动淬火变压器运动, 自动实现工件1～8多段一次连续自动加热淬火。
（6）负载二维调整系统:①变压器托架在XY向采取丝杆导轨手工调整。
②变压器托架运动平稳可靠, 承载重量应大于等于75 kg, 对导轨丝杠螺母等运动部件有润滑设置, 易手工调整。
③感应器位置调整应放在操作工位前便于调整。
（7）感应器:依据用户需求制作感应器, 仿型结构。
（8）负载系统（淬火变压器赔偿电容）:淬火变压器应采取最新式铁氧体制作, 架构简单稳定; 赔偿电容应采取桂林九阳优质国产电容。
钢坯加热炉
2.8钢坯加热炉技术
在加热晚期，钢坯断面相同具有温度差。加热速度愈大，则 构成的表里温度差愈大。这种温度差愈大，也许超越所需 求的烧透程度，而构成压力加工上的艰难。因而，所需求 的烧透程度一般约束了钢坯加热晚期的加热速度。
可是，实践和理论都说明，为了确保所需求的终究温度差而 下降全部加热进程的加热速度是不合算的。因而，一般是 在对比快的速度加热今后，为了削减这一温差而下降它的 加热速度或履行均热，以求得表里温度均匀。这个进程叫 做“均热进程”。
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4.2钢坯加热炉应用
用于把碳钢、合金钢、滚珠轴承钢包括铁素体钢和奥氏体钢加热到最 大的挤压温度1250C。钢坯在“加热”炉加热到1250℃后，在穿 孔机上穿孔，由于钢坯温度的降低须在“再加热”炉中加热，然后 进行挤压。该工频感应加热炉能处理4种不同直径的钢坯，从一种 直径的钢坯换成另一种直径的钢坯，须对炉子进行一些调整，而且 需更换感应器。
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4.5钢坯加热炉应用
感应加热炉的操作：对于容易产生裂纹的磁性钢坯，在低于居里点温度 加热时，其加热速度很快，为了防止在钢坯里产生裂纹，只能用低功 率进行操作。当加热温度超过居里点温度后，感应器的功率下降，钢 坯的加热速度很慢，必须提高感应器上的电压，用大功率把钢坯加热 到挤压温度。
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4.6钢坯加热炉应用
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3.2钢坯加热炉发展
传统的轧钢技能为炼钢炼出的钢坯经堆垛冷却后，运至轧 钢厂，再经加热炉进行加热后轧制成钢材。跟着感应热 处理出产线自动化操控程度及对电源可靠性需要的前进， 钢坯连轧出产线 正向智能化方向展开.
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3.3钢坯加热炉发展
经过钢坯在线加热炉后，保证钢坯的温度均匀性好于加热前的天然 状况；每套两台置于3只夹送辊之间，辊间距2.6米，进口朝来 坯方向需设置两组夹送辊，辊间距为1.6米，辊径约200mm。 有用感应器长度约1米，感应器总长度为1.2米；感应加热炉内 部空间：钢坯为150×150方坯，感应器内部也为圆角方孔，标 准为280×280，耐火材料厚度20mm，钢坯附近与耐火材料净 空间为45mm；
讲义钢锭及钢坯加热基本知识
讲义钢锭及钢坯加热基本知识目录一、内容描述 (2)1. 钢锭及钢坯加热的重要性 (2)2. 钢锭及钢坯加热的工艺流程 (3)3. 加热设备的种类与特点 (4)4. 加热作用及加热效应 (6)二、钢锭及钢坯加热的基本原则 (9)1. 热效率 (10)2. 加热均匀性 (11)3. 热应力与变形控制 (13)4. 加热温度的选择 (14)三、钢锭及钢坯加热设备 (15)四、钢锭及钢坯加热过程的控制 (16)1. 炉温和炉内气氛的控制 (18)2. 加热速度与加热周期 (18)3. 工艺参数的优化 (20)4. 炉内监测与优化 (21)五、钢锭及钢坯加热过程中的问题及对策 (23)1. 加热不均匀问题 (24)2. 氧化与脱碳问题 (24)3. 加热裂纹问题 (25)4. 热应力与热变形问题 (27)六、案例分析 (28)1. 某钢厂钢锭加热过程优化案例 (29)2. 钢铁生产过程中的加热事故案例分析 (30)3. 加热技术在特殊钢种生产中的应用 (31)七、结论与展望 (32)1. 加热技术的现状与挑战 (33)2. 未来加热技术的研究方向 (35)3. 加热技术对产品质量的影响 (36)一、内容描述本讲义主要讲解钢锭及钢坯加热的基本知识，旨在为从事钢铁生产和加工相关工种的学员提供理论基础和实践操作指南。
钢锭和钢坯的特性:介绍钢锭和钢坯的种类、几何形状、化学成分和力学性能等，为理解加热过程和选择加热方式提供基础。
加热系统及工艺:详细介绍各种类型的加热系统（如电弧炉、感应加热炉、炉体加热炉等）的工作原理，讨论加热过程中的温度控制、保温和降温等关键指标，以及不同加热方式的优劣特点和适用范围。
加热技术参数:解释加热炉的炉膛压力、炉温控制范围、加热速度、保温时间等技术参数，并分析这些参数如何影响钢锭及钢坯的质量和生产效率。
加热过程中的缺陷和解决方案:指出加热过程中可能出现的常见缺陷，如烧损、氧化、脆化等，并提出相应的预防和解决方法。
恒远感应加热技术应用的热处理场合
恒远感应加热技术应用的热处理场合
恒远感应加热设备厂是国内感应热处理厂家之一，在感应淬火、感应回火、感应钎焊、感应焊接、感应退火、感应矫直、感应锻造、感应固化、感应熔炼、感应预热、感应后加热等感应加热技术的产品开发解决方案方面极具优势。
1. 恒远感应加热设备主要用来对金属进行预热、焊接、锻造、热
处理(淬火、退火)、金属和非金属的热配合、热封口、熔炼贵重金属等，冷锻、温锻、热锻感应加热设备的调质处理主要应用于电子制造、精密机械、金属制品、塑胶等多个行业。
加热位置可自由控制不会对不需要加热的位置产生过多的热量，满足了特殊条件下局部加热的要求。
2. 恒远中频透热锻造设备具有加热速度快,生产效率高,氧化脱炭
少,节省材料与锻模成本等优点，主要应用于:透热,轧制,锻造,弯管,热处理(淬火),在热加工领域有着很好的发展前景。
3. 钻杆加热镦粗设备/钻杆加热镦粗机广泛用于齿轮、轴、曲轴、
凸轮、轧辊等工件的表面淬火，目的是提高这些工件的耐磨性和抗疲劳破断的能力。
汽车后半轴采用感应加热表面淬火，设计载荷下的疲劳循环次数比用调质处理约提高10倍。
感应加热表面淬火的工件材料一般为中碳钢。
为适应某些工件的特殊需要，已研制出供感应加热表面淬火专用的低淬透性钢。
高碳钢和铸铁制造的工件也可采用感应加热表面淬火。
4. 中频调质热处理时需选择合理的加热温度、电流、电压、行进
速度以及足够的冷却速度，并根据不同的性能选择不同的回火温度。
讲义——钢锭及钢坯加热基本知识
加热对晶粒长大的影响
应该指出，促使奥氏体晶粒长大的因素，主要是加热温 度，另外，还和钢中含碳量及合金元素含量有关，一般含 碳量增加，晶粒长大，晶粒长大倾向性增大。但合金元素 对晶粒长大的影响情况不尽相同，凡是能形成稳定碳化物 的元素，如钨、钛、钒、 钼、铌等，都能够抑制奥氏体晶 粒的长大，而锰和磷却会促使奥氏体晶粒的长大，所以锰 钢加热时特别要注意防止晶粒的长大。 奥氏体晶粒的大小用晶粒度来衡量。奥氏体晶粒度可分 为： 1）起始晶粒度 ：是指铁素体向奥氏体转变刚完成时的奥氏 体晶粒度大小，一般细小，但实际应用少。 2）实际晶粒度 ：指某一具体热处理或热加工条件下所得到 的奥氏体晶粒大小，通常在大多数检测范畴里指的是最后 一次A3线以上重结晶结束开始冷却时的奥氏体晶粒的大小， 它可在室温下用特殊方法腐蚀后显示出原先的晶界，从而 测定我们平时所说的“奥氏体晶粒度”，——锻件的一般 要求为5级以上。
天然气 气体燃料
发生炉煤气
优点：与空气易混合、燃烧完全， (34~52)×106 500~600 可预热，温度易控制，干净 缺点：有毒，易爆，应有严格的 (48~65)×106 700~800 安全措施
由于我厂采用的是重油、煤气、天然气。所以 此处重点介绍一下这三种燃料： 重油是石油提炼汽油、煤油和柴油后的一种剩 余物。重油的优点是发热量高、升温快，加热质量 好，易于控制炉温，劳动条件较好，炉子结构简单 等。缺点是使用中需要预热和贮存，需增加辅助系 统设备。重油在锻造加热中应用较多。 煤气和天然气属于气体燃料。与固体燃料和液 体燃料相比，气体燃料的主要优缺点是与空气混合 完全，燃烧完全；可以预热，从而提高燃烧温度； 燃烧过程易控制，随时可以调节炉温、压力和火焰 长短；运输方便；劳动条件好。因此，气体燃料是 一种理想的燃料，在锻造加热中被广泛地使用。气 体燃料的缺点是有毒和不易贮存。
钢厂PLC热轧感应加热炉系统的实现
钢厂PLC热轧感应加热炉系统的实现随着节能降耗技术的要求越来越高，大功率感应加热炉技术在钢厂热连轧系统中应用越来越广泛。
利用恒远PLC实现对于大功率感应加热炉的自动控制，实现对钢铁热连轧的温度分布控制要求。
在热轧钢球一体化的热连轧生产线中，采用大功率电磁感应加热炉对钢坯进行加热，不仅可以大大提高企业的生产效率，而且还可以极大的减少环境污染和降低能源消耗。
由于加热过程的非线性、时变性、温度分布不均性，以及现场环境的恶劣性、嘈杂性、强磁场分布不均性，人工操控加热炉很难准确、稳定地进行加热，普通的嵌入式控制器很难适应现场恶劣的环境，如果选用PLC作为加热炉的控制器，同时配备上位机组态监控软件，既可以保证系统安全稳定的运行，又可以实时监控整个加热过程。
恒远结合多年的生产实践之经验在新技术PLC控制系统中应用了3种温度控制侧略。
一、控制系统的功能和要求感应加热炉控制系统，根据加热钢坯的需求，加热炉必须具备以下功能：①根据钢坯的实际温度和轧机入口温度要求，加热系统要能够为钢坯提供最大200摄氏度的温度；②由于钢坯温度分布头低尾高，温差大约为50~80摄氏度，控制系统要求能够克服此温差，使加热炉的钢坯温度分布均匀；③系统应具备手、自动控制两种模式；④系统工作在自动控制模式时，能够自动采集钢坯温度，并通过调控中频电压将不同温度的钢坯加热到设定的温度值；⑤系统要具备过载报警、漏电报警等各种报警信息和状态信息。
二、控制系统的硬件实现感应加热炉控制系统的硬件部分主要分为：采样输入部分、PLC控制器和输出执行部分。
其中采样输入部分主要包括钢坯温度测量，钢坯移动速度测量，加热炉电压、电流、频率的测量及报警信息输入等。
恒远感应加热炉钢坯的温度测量部分安装3个测温仪，1号测温仪为提前测温点，位置设在距离加热炉入口略大于钢坯长度的位置。
此测温点主要是扫描采样全钢坯的温度分布；2号测温仪设置在距离加热炉入口500mm前后，此测温点主要是用来记录进入加热炉的确切温度；3号测温仪设置在加热炉出口500mm前后，此测温点主要是用来记录钢坯经过加热炉后出炉温度分布。
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钢坯在线加热恒远技术资料
跟着核算机技术和现代操控理论的迅猛发展，大家已不满意炉内辐射换热与板坯加热进程的离线数值核算，而是把离线数学模型在线化，并应用于核算机操控系统中。
近来几年来，跟着现代操控理论的进一步发展，完成核算机随机优化主动操控、开发钢坯在线加热热轧出产进程调度与办理系统等，是当前国内外对比重视的研讨内容。
当前钢铁企业各轧钢厂加热炉普遍使用的一种炉型。
它分为预热段、加热段和均热段，相对于两钢坯在线加热它增加了均热段。
该类型加热炉加热段炉温通常比两段式高出50——100℃，在进入均热段式钢坯外表温度已到达或高出出钢温度，在均热段钢坯断面温度逐步均匀，并在必定程度上消除“黑印”。
三钢坯在线加热十分有利于轧机产值的进步。
钢铁企业轧钢系统选用的加热炉通常为两段或三钢坯在线加热，钢坯在炉内的运动方法通常为步进式或推钢式，
沿路长分为加热段和预热段两部分，按加热方法又可分为“单面加热”和“双面加热”两种炉型。
通常当坯料厚度大于100mm是选用双面加热。
在两钢坯在线加热的加热进程中，为保证产值通常加大加热段炉温设定点，这就使出炉钢坯外表和中间存在较大的温差，严峻时影响正常轧制。
所以，两钢坯在线加热在实际使用中产值受到必定限制。
将钢坯用推钢机从炉尾推入加热炉内，靠推力使钢坯在炉内移动的一种加热炉。
推钢式加热炉具有炉内钢坯摆放严密、出产率高的特色，但他对加热操控需要较严厉，对操作工人的经验需要较高，简略呈现“过烧”、“粘钢”等现象。
当前在棒线材出产中已逐步被“步进式”加热炉取代。
当前，通常热轧的板坯加热进程为:板坯由装钢机装入进料端，经过炉内烧嘴进行加热，板坯在加热炉内由步进梁一步步的向加热炉出料端移动。
同时，’加热炉核算机操控跟踪板坯的温度，依据时刻猜测、布料情况等合理的设定炉温，使板坯在必定的时刻内到达轧制的需要。
高温步进梁式加热炉:加热炉上部均热段选用全辐射平炉顶构造，其它上部供热段选用轴向供热的曲线炉顶，即均热段上部选用惯例平焰烧嘴、其它供热段上部悉数选用轴向惯例调焰烧嘴。
均热段和第二加热段下部设有液态出渣的化渣烧嘴，选用天然气为燃料。
为适应硅钢加热，下部高温段炉膛高度较高。
炉底两侧别离设置化渣烧紫5个，出渣口4个，液态渣出来后，经粒化进入冲渣槽，最后被冲入出料辊道下的铁皮沟内。
低温步进梁式加热炉:加热炉上部均热段选用全辐射平炉顶构造，其它供热段选用侧向供热，即均热段上部选用惯例平焰烧嘴、其它供热段悉数选用侧向蓄热式烧嘴。
温度操控段分均热段上和下、二加热段上和下、一加热段上和下及预热段上和下共8段供热，其中均热段左右炉温可以别离进行调整。
上均热段选用炉顶平焰烧嘴，其他各供热段选用侧向蓄热式烧嘴。
加热钢种:碳素构造钢、优质碳素构造钢、低合金构造钢、高耐候性构造钢、焊接构造用耐候钢、桥梁用构造钢、轿车大梁用钢、高商标无取向硅钢、普通取向硅钢、高磁感取向硅钢、IF钢、双相钢(DP)及多相钢(MP)、相变诱导塑性钢(TRIP)等。
钢坯在线加热取向硅钢选用分种类和会集批量轧制技术，硅钢钢渣很坚固，清渣艰难，替换出产取向硅钢和碳钢，硅钢钢渣与碳钢钢渣相混合，就变得疏松且分层，简略清渣。
因此，取向硅钢与碳钢要进行替换出产加热，在不加热硅钢钢坯或加热硅钢之后，加热炉待出渣之前的时期内同其他现有加热炉相同加热碳钢钢板。
钢坯在线加热选用简略的分段挑选形式，将钢坯的温度以700℃为起点按50℃的步幅进行分段，各段对应不一样的中频电压（经过现场实验设定各段对应的中频电压）；若钢坯温度在800-850℃规划时，挑选中频电压为1600V；对应850-900℃的中频电压为1500V，对应900-950℃
的中频电压为1400V，顺次设定；依据（1）、（2）的操控方法，加热炉出口的钢坯温度理论上最多相差50℃，即温度规划在1050-1100℃；当钢坯在线加热炉空载（无钢坯）时，中频输出电压主动降低到可以稳定作业的最低起伏约为200V。
在钢坯在线加热实践出产进程中，常常有冷热钢坯混装表象，由于冷热钢坯温度不相同较大，热装坯温度在600℃以上，冷坯为常温情况。
钢坯在炉内加热时调火工不能极好的把握钢坯方位，因此加热后的出炉钢坯温度规划温差较大，为了保证开轧温度的安稳性就需要了解钢坯的在炉情况，钢坯跟踪系统极好的满意了冷热混装钢坯的加热操控。