張 磊 白輝東 李樹林 侯沛云 徐會文

(太原重工軌道交通設備有限公司，山西030032)

車輪產品是公司主要產品之一，目前有兩條車輪生產線，均為環(huán)形加熱爐加熱鋼坯，鋼坯在爐內加熱時表面會發(fā)生氧化反應，嚴重時會對鋼的性能及成材率產生影響，從而影響車輪熱成型質量及成品的力學性能。因此，研究鋼坯合理的加熱工藝對有效控制氧化燒損具有重要意義。

1 環(huán)形加熱爐介紹

公司?24 m(中徑)環(huán)形加熱爐是車輪鍛造前的加熱爐，該爐2012年投產使用，2018年初對燃燒系統(tǒng)改為全數(shù)字脈沖控制；環(huán)形爐一共有90個裝料工位，每工位最多可裝料4件；從裝料口至出料口分為五個溫度區(qū)域，即預熱段、加熱一段、加熱二段、加熱三段、均熱段。

2 工藝試驗方案及測試結果

為了解不同加熱方式下鋼坯的加熱效果，確定合理的加熱工藝制度，利用耐高溫爐溫測試儀，實測和記錄圓鋼坯在環(huán)形加熱爐中的加熱狀況，進行兩次測試，第一次工藝測試方案為3件工位布料、2.5 min工位轉爐(簡稱測試方案1)，第二次工藝測試方案為4件工位布料、3 min工位轉爐(簡稱測試方案2)，比較兩種方案的優(yōu)劣。

測試時鋼坯連接一個高溫測試儀，鋼坯的溫度數(shù)據(jù)記錄在溫度記錄儀內，溫度記錄儀用隔熱箱進行隔熱，待測試坯料出爐后，取出溫度記錄儀，對記錄數(shù)據(jù)進行整理、分析，同時對測試鋼坯的燒損量進行定量分析。

圖1 鋼坯熱電偶布置示意圖Figure 1 Layout of thermocouples on the billet

2.1 測試方案

在批量生產車輪時進行鋼坯加熱測試，測試用鋼坯直徑約?400 mm，高度470 mm，熱電偶在測試鋼坯上的布置情況及出爐方向如圖1所示。

測試期間環(huán)形加熱爐各加熱段溫度設定如下：加熱一段1120℃±40℃，加熱二段1200℃±40℃，加熱三段、均熱段1260℃±20℃。

2.2 鋼坯溫度測溫結果

測溫結果見圖2及表1。

圖2 鋼坯加熱溫度曲線Figure 2 Billet temperature curve during heating

表1 測試鋼坯溫度(℃)Table 1 Tested billet temperature(℃)

表2 鋼坯加熱燒損Table 2 Heating burning loss of steel billet

圖3 鋼坯脫碳層檢驗試樣位置Figure 3 Positions of test specimens on billet decarburization layer

表3 不同加熱工藝的鋼坯脫碳層對比Table 4 Comparison of decarburization layers of billet with different heating processes

采用測試方案1加熱時，鋼坯理論加熱時間219 min，測試期間受鍛軋線生產效率影響，測試鋼坯累計在爐時間275 min，測試鋼坯出爐時圓周方向溫差3℃左右，鋼坯頂部、底部溫差21℃左右。

采用測試方案2加熱時，鋼坯理論加熱時間270 min，實際測試期間測試鋼坯在爐274 min。測試鋼坯出爐時圓周方向溫差3℃以內，鋼坯頂部、底部溫差18℃左右。

從兩次測試結果可以看出，兩種加熱方式的加熱時間相近、鋼坯內部的溫度狀況也相近。

2.3 鋼坯氧化燒損

分別對兩種測試方案加熱的鋼坯氧化燒損情況進行比較，結果見表2。統(tǒng)計結果顯示，測試方案1加熱時，鋼坯的加熱時間減少，使得鋼坯的氧化燒損平均減少1 kg。

2.4 鋼坯脫碳

對不同工藝加熱后鋼坯去除可剝離的氧化皮后進行脫碳層深度比較，在每件鋼坯的兩側端部外圓處、R2處、心部各取一個試樣進行脫碳層深度檢驗，測試位置見圖3，結果見表3。

從表3中可以看出，兩種測試方案加熱時脫碳層深度基本一致，但測試方案2略深0.1 mm，這與在爐加熱時間增加有關。

3 結論

(1)兩種測試方案加熱時鋼坯的加熱效果相近，均能達到工藝要求。