环形炉加热工艺对轮坯的影响

张 磊 白辉东 李树林 侯沛云 徐会文

(太原重工轨道交通设备有限公司，山西030032)

车轮产品是公司主要产品之一，目前有两条车轮生产线，均为环形加热炉加热钢坯，钢坯在炉内加热时表面会发生氧化反应，严重时会对钢的性能及成材率产生影响，从而影响车轮热成型质量及成品的力学性能。因此，研究钢坯合理的加热工艺对有效控制氧化烧损具有重要意义。

1 环形加热炉介绍

公司∅24 m(中径)环形加热炉是车轮锻造前的加热炉，该炉2012年投产使用，2018年初对燃烧系统改为全数字脉冲控制；环形炉一共有90个装料工位，每工位最多可装料4件；从装料口至出料口分为五个温度区域，即预热段、加热一段、加热二段、加热三段、均热段。

2 工艺试验方案及测试结果

为了解不同加热方式下钢坯的加热效果，确定合理的加热工艺制度，利用耐高温炉温测试仪，实测和记录圆钢坯在环形加热炉中的加热状况，进行两次测试，第一次工艺测试方案为3件工位布料、2.5 min工位转炉(简称测试方案1)，第二次工艺测试方案为4件工位布料、3 min工位转炉(简称测试方案2)，比较两种方案的优劣。

测试时钢坯连接一个高温测试仪，钢坯的温度数据记录在温度记录仪内，温度记录仪用隔热箱进行隔热，待测试坯料出炉后，取出温度记录仪，对记录数据进行整理、分析，同时对测试钢坯的烧损量进行定量分析。

图1 钢坯热电偶布置示意图Figure 1 Layout of thermocouples on the billet

2.1 测试方案

在批量生产车轮时进行钢坯加热测试，测试用钢坯直径约∅400 mm，高度470 mm，热电偶在测试钢坯上的布置情况及出炉方向如图1所示。

测试期间环形加热炉各加热段温度设定如下：加热一段1120℃±40℃，加热二段1200℃±40℃，加热三段、均热段1260℃±20℃。

2.2 钢坯温度测温结果

测温结果见图2及表1。

图2 钢坯加热温度曲线Figure 2 Billet temperature curve during heating

表1 测试钢坯温度(℃)Table 1 Tested billet temperature(℃)

表2 钢坯加热烧损Table 2 Heating burning loss of steel billet

图3 钢坯脱碳层检验试样位置Figure 3 Positions of test specimens on billet decarburization layer

表3 不同加热工艺的钢坯脱碳层对比Table 4 Comparison of decarburization layers of billet with different heating processes

采用测试方案1加热时，钢坯理论加热时间219 min，测试期间受锻轧线生产效率影响，测试钢坯累计在炉时间275 min，测试钢坯出炉时圆周方向温差3℃左右，钢坯顶部、底部温差21℃左右。

采用测试方案2加热时，钢坯理论加热时间270 min，实际测试期间测试钢坯在炉274 min。测试钢坯出炉时圆周方向温差3℃以内，钢坯顶部、底部温差18℃左右。

从两次测试结果可以看出，两种加热方式的加热时间相近、钢坯内部的温度状况也相近。

2.3 钢坯氧化烧损

分别对两种测试方案加热的钢坯氧化烧损情况进行比较，结果见表2。统计结果显示，测试方案1加热时，钢坯的加热时间减少，使得钢坯的氧化烧损平均减少1 kg。

2.4 钢坯脱碳

对不同工艺加热后钢坯去除可剥离的氧化皮后进行脱碳层深度比较，在每件钢坯的两侧端部外圆处、R2处、心部各取一个试样进行脱碳层深度检验，测试位置见图3，结果见表3。

从表3中可以看出，两种测试方案加热时脱碳层深度基本一致，但测试方案2略深0.1 mm，这与在炉加热时间增加有关。

3 结论

(1)两种测试方案加热时钢坯的加热效果相近，均能达到工艺要求。