中厚板推钢式加热炉板坯下表划伤分析及改进实践

覃永国，韦 昇，蒙 政

（柳州钢铁中板厂，广西 柳州545002）

柳钢中板厂有三座推钢式加热炉，采用推钢机装料，推钢机同时作为坯料在炉内输送的唯一动力，板坯在炉内滑轨上滑动向前，在重力作用下，沿炉头斜坡滑道下滑至出料辊道上。近几年，随着钢板表面质量要求的提高，钢板表面出现的结疤和凹坑等缺陷引起了更高的重视。而且，因客户提出的该质量问题未能得到有效控制，造成了客户流失。分析认为，这些缺陷大部分是板坯在加热时划伤造成，严重时，加热炉只能被迫停炉清除滑块表面结瘤，严重影响中板钢板的表面质量及正常生产。

1 板坯加热下表划伤原因分析

轧钢加热炉炉底管耐热滑道是炉内承载被加热板坯的重要部件，对于推钢式加热炉，板坯在炉内滑轨上滑动向前，板坯下表与滑块不断摩擦，划伤是其固有缺点[1]（以下简称炉内滑道划伤）。另外，对于斜坡滑道出钢方式，也易出现板坯与斜坡滑道摩擦造成板坯下表面划伤现象（以下简称炉头斜坡划伤）。以上两种划伤，经轧机轧制后，部分划伤未在钢板表面留下缺陷，但划伤较为严重的，就会在钢板表面出现刮伤质量缺陷。

1.1 加热工艺对板坯下表划伤的影响

（1）板坯在炉时间与加热温度对其下表划伤影响大，在炉时间长、加热温度要求高，往往会引起较为严重的划伤。适当降低加热温度，划伤有所减轻。

（2）轧线出现故障停轧，若不能确定停轧时间，加热炉无法降温控制，造成板坯长时间处于高温保温状态，则比较容易出现划伤。

（3）急火猛烧时易产生板坯划伤。

1.2 耐热滑道及其安装对板坯下表划伤的影响

加热炉炉底管采用汽化冷却，炉底管上焊接耐热滑块，滑块高70 mm、宽50 mm、长250 mm，材质分别为：低温段Cr25Ni20、高温段Cr28Ni48W5/Co40。

（1）检查发现，加热炉二加热段、均热段滑块上表面有结瘤现象，尤其是钢板表面出现严重划伤时，均可在滑块表面找到相应的结瘤物，说明滑块上表面结瘤是造成板坯下表严重划伤的主要原因，如图1、图 2 所示。

图1 板坯划伤造成成品钢板表面缺陷图

图2 耐热滑块表面结瘤实物图

（2）对加热出炉板坯翻面检查，发现若板坯下表只有因平整滑块表面造成的划痕，这类划痕基本与滑块宽度等宽，深度很浅，一般约1 mm，这类划伤经轧制后，在钢板表面不会留下缺陷。

（3）除以上两种划伤外，还有一种划伤是滑块上表面两边欠水平造成，原因有三：一是局部滑块在焊接安装时，造成两边不平；二是安装时，整根滑道水平未校正好；三是同炉道的两侧滑道高低不一致。从而造成板坯运行时只接触偏高滑块一边，引起划伤。

（4）对比高温段铬镍合金滑块、钴合金滑块，发现两者上表面均有结瘤现象，但Co40 滑块表面结瘤相对少些，其主要原因是铬镍合金滑块中的Ni 与Fe 具有相近的性质，易与金属铁亲和，高温下氧化铁皮黏附在滑块上，形成结瘤[2]。长时间使用后，相对Co40 滑块，高温段局部Cr28Ni48W5 滑块磨损和烧损比较严重，使得原本平滑的滑块表面变得更易划伤板坯。这是因为，在1 050～1 300 ℃高温下，钴合金比铬镍合金具有更高的蠕变强度和极限强度，高温下烧损要小得多，但在温度相对低的情况下，两者指标相差不大[3]，所以可以根据加热炉加热温度要求以及各炉段温度控制要求不同，选择不同材质的滑块。

（5）耐热滑块宽度直接影响着板坯与滑块接触时滑块受压强大小。在同等滑块间距情况下，滑块宽度越窄，压强越大，滑块对板坯下表的划伤越深。滑块宽度越大，滑块对板坯下表的划伤越浅。但滑块宽度过大，板坯加热滑道黑印越严重，因滑块与板坯接触面大、温度低，也易造成结瘤并不易脱落消除，反而带来不利影响。平衡的关键，确保平滑滑块表面对板坯下表的划伤不会在成品钢板表面留下缺陷。柳钢中板厂加热炉最大板坯规格为220 mm×1 810 mm×2 560 mm，滑块宽50 mm，滑块受压强4.421 kg/cm2，平滑滑块表面对板坯下表的划伤经轧制后，成品钢板表面不会留下缺陷，滑块宽度满足要求。

1.3 炉底管包扎对板坯下表划伤的影响

耐热滑道使用浇注料进行包扎，包扎后在滑块两侧以及滑块间形成“平台”，加热炉使用一段时间后，氧化铁皮堆积在这个平台上，板坯在运行过程中，易把氧化铁皮带入滑块与板坯之间，从而加剧滑块表面结瘤，造成板坯严重划伤。

1.4 炉头斜坡滑道对板坯下表划伤的影响

首先，待出炉板坯推至炉头，其重心过了水平滑道接触点后失去平衡，此时只有炉头弯头滑块与板坯接触，造成滑块短时受压强很大，极易造成板坯划伤。其次，板坯下滑过程中，因板坯宽度等的不同，下滑时，最先碰撞到的点也易造成划伤而带来钢板缺陷，斜坡滑道结构如图3 所示。根据统计，炉头斜坡划伤占划伤总量的35%左右。

图3 炉头斜坡滑道结构示意图

2 改进实践及效果

2.1 加热炉出钢装置改造

通过设备改造，彻底解决出钢机出钢炉头划伤问题[4-5]。

出钢机采用高架行车结构，两侧行车轨梁在炉长方向跨越出料辊道，出钢整体行车跨置在炉子出料端两侧的钢结构轨梁上。

出钢机布置有四只提升托杆，以炉子中心线左右对称布置，并分成两组，每组两只提升托料杆完成托起及放下钢坯的动作。

出料杆安装在提升机构上，提升机构具有大行程以适应炉内过钢面与出料辊道面的标高高差（900 mm）。出钢机的行车的进退动作与提升机构的升降动作配合实现升降、出钢功能。

2.2 选择合适的燃烧器及其合理布置

燃烧器型号及其布置是合理、优化控制的基础，主要需要结合加热炉实际需求，如燃料种类相适应；燃烧器烧嘴能力必须与实际使用相匹配，不能为了满足急火猛烧需要，而选择过大烧嘴；燃烧时火焰长度足够又不能两侧撞击等，避免加热时出现局部高温[6]。燃烧器及其布置还应避免火焰高温区对准滑块与板坯之间的区域。该措施可较大程度减轻滑块表面的结瘤。

2.3 优化耐热滑道包扎

将耐热滑块两侧的包扎进行改进，增加滑块两侧、滑块间平台的斜度，减少氧化铁皮堆积。优化后的耐热滑道包扎如图4 所示。

图4 优化后的耐热滑道包扎示意图

2.4 提高耐热滑道安装精度

（1）确保耐热滑道前后水平安装，即沿炉长方面，控制水平高差≤10 mm，且≤2 mm/m，以避免板坯运行过程中爬坡、下坡，易把氧化铁皮带入滑块与板坯之间。

（2）确保耐热滑道沿炉宽方向保持水平，水平高差≤2 mm，以避免炉道两侧滑道不平，造成滑块上表面未能整体接触板坯，加大划伤深度。

（3）确保滑块上表面水平安装。首先滑块焊接时，确保上表面水平，其次，耐热滑道安装时，校正好每根滑道滑块上表面水平。

2.5 更换滑块材质

将高温段滑块材质由Cr28Ni48W5 改为Co40滑块，低温段的Cr25Ni20 滑块未出现表面结瘤现象，满足使用要求。

2.6 生产组织优化

（1）为使板坯加热在满足在炉时间要求即可出炉，避免在炉时间无谓增加，应避免在炉时间相差过大的板坯一起装炉。

（2）控制均衡生产。生产线按既定的小时块数要求组织生产，避免加热炉被动急火猛烧、减少钢温满足要求而又无法出炉轧制的现象。

2.7 工艺控制优化

（1）适当降低加热温度，缩短在炉时间。通过对不同钢种板坯加热质量进行分析，对加热质量富余的品规，在确保加热质量满足要求的情况下，适当降低加热温度，缩短在炉时间，在减少板坯下表划伤的同时，又降低加热煤气耗量。

（2）合理控制燃气燃烧，控制炉内气氛。通过监测加热炉炉尾烟气含氧量，并反馈调节空燃比，实现燃气合理燃烧，并结合炉况，烟气含氧量控制在1%～4.5%。

（3）优化故障停机炉温控制。首先，建立沟通渠道，出现故障后，第一时间评估处理时间。其次，建立不同停机时长的降温控温标准，考虑尽量降温的同时，需要满足故障处理完成时，加热板坯满足要求，可以出炉轧制。

2.8 生产确认制

根据经验，对于表面质量要求高的，如不允许存在一点划伤缺陷、不允许修磨的钢板，做好生产前确认。通过及时跟踪钢板质量，若当前成品钢板表面存在缺陷，那么表面质量要求高的钢板就暂缓装炉。

2.9 效果

经过多年的实践，系统的优化控制取得很好的效果。首先，加热炉板坯下表划伤原因造成的钢板降级改判量大幅降低，从1 000 多t/年降至不到100 t/年，提升柳钢中板厂钢板表面质量；其次，避免了因划伤严重被迫停炉的严重影响生产的事故。

3 结论

（1）通过出钢装置改造，彻底解决了炉头斜坡划伤质量问题。

（2）炉内滑道划伤是推钢式加热炉固有缺点，但其划伤的严重程度是可以控制的。经过多年的实践，认为选择合适的燃烧器并合理布置、更换滑块材质、合适的滑块宽度、提高耐热滑道的安装精度、优化工艺控制、 避免板坯在高温段长时间待温是降低板坯下表划伤的关键。

（3）各厂加热炉使用工况不同、生产控制不同，针对不同工况下的板坯下表划伤，需要具体查找其主要原因，并通过系统的优化、改造才能更好地减少划伤。