新型全热滑轨在轧钢加热炉上的开发应用

冯峰，刘伟

（1.山东寿光巨能特钢公司，山东寿光262711；2.山东钢铁股份有限公司莱芜分公司型钢厂，山东莱芜271126）

新型全热滑轨在轧钢加热炉上的开发应用

冯峰1，刘伟2

（1.山东寿光巨能特钢公司，山东寿光262711；2.山东钢铁股份有限公司莱芜分公司型钢厂，山东莱芜271126）

推钢式加热炉普遍存在着钢坯加热黑印严重的现象，而全热滑轨在轧钢方坯加热炉上使用易造成推钢故障，影响安全生产。介绍一种新型全热滑轨的设计与成功应用，能避免滑轨故障，提高钢坯加热质量和轧制节奏，具有较高的应用推广价值。

加热黑印；全热滑轨；加热炉

推钢式加热炉一般都存在着钢坯加热黑印严重的问题，对生产轧制节奏和钢材质量产生较大影响。国内推钢式加热炉滑轨通常采用高度为40 mm的普通碳钢滑轨或高度在80mm左右的半耐热滑轨，其黑印问题较为严重。因受滑轨单位负荷重、炉温高、工作条件恶劣等因素制约，应用全热滑轨技术解决推钢式加热炉黑印问题一直未有普遍推广，高度为120 mm的全热滑轨技术仅在小部分板坯加热炉上得到应用。由于全热滑轨通常采取分体结构，上体结构烧损或脱落后将会对正常推钢造成影响，特别是方坯加热炉会造成停炉停产。笔者设计的穿销定位式全热滑轨采取了新型固定方式和新型包扎方式设计，已在山东石横特钢集团公司轧钢厂和山东寿光巨能特钢公司等多台轧钢加热炉上应用，取得了稳定、良好的实际效果。

1 存在问题

山东石横特钢集团公司轧钢厂原小型材生产线主要生产Φ12～32 mm规格的光圆及螺纹钢。加热炉有效尺寸19 256 mm×3 248 mm，原料为方坯（尺寸为120mm×120mm×3 000 mm）。滑轨由高度30mm圆钢改为高度为80 mm半耐热滑轨，材质由碳钢改为Cr25Ni20，但是随着轧制能力的不断提高，出炉钢坯的黑印仍然严重。

山东寿光巨能特钢公司二线主要生产合金钢、轴承钢、齿轮钢、弹簧钢和锚链钢。加热炉有效尺寸27 100 mm×6 532 mm，原料方坯尺寸为180 mm× 220mm×6 000mm。改造前也存在严重的钢坯黑印问题，对生产节奏和产品质量均有显著影响。

2 新型全热滑轨及相关包扎技术的设计开发

2.1 新型全热滑轨的结构设计

要想减少钢坯加热黑印，就应从提高滑轨工作面温度入手。因此，对全热滑轨的设计要求热阻要大，并且应结构固定牢固、运行稳定可靠，同时应注意性能价格比适中，便于推广应用。因此我们在借鉴多种骑卡式和其它形式全热滑轨结构的基础上，设计出一种插入分体式、穿销定位结构形式的新型全热滑轨，其组合结构如图1所示。

图1 新型全热滑轨结构示意图

该结构由矩形插座、T形插头和定位插销主要构成。矩形插座直接焊接于炉筋管上，插座高70 mm，长150mm，侧壁厚18mm，端壁厚25mm，增加端壁厚度是为了加强滑轨纵向受力时的承载负荷能力，滑轨插座应选用焊接性能较好的耐热合金钢。分体T形插头下部插入矩形插座内60 mm，形成插入式热滑轨结构，全热滑轨总高度为120 mm，插头在插座上部为50mm，插头上部成梯形，从而使滑轨与加热钢坯的接触面积减少50%，在结构形式上大大减少了黑印的面积。

经生产验证，分体式热滑轨与骑卡式热滑轨相比优点为：①运行稳定可靠；②形状简单，易于保证铸造精度；③单件长度小，透火性能较好。由于分体结构形式的全热滑轨在插头和插座之间存在着间隙热阻，较大地提高了滑轨工作面温度，因而能有效地减少钢坯加热黑印。同时，分体结构有助于按受热程度和性能要求分选材质，降低材料价格成本，解决高温材料与焊接性能之间的矛盾。

该形式的全热滑轨显著特点是采用了穿销定位式结构，对滑轨进行二次定位，防止上体插头脱落，即用铸造轴销将滑轨插头和插座连为一体，其中固定轴销的光轴一端与合金挡环点焊连接（如图中6所示）。在设计中，通过合理的尺寸及加工精度配合，使滑轨在正常推钢生产受力时，滑轨插头与插座之间的受力传动仅在插座侧壁内面上受力。当滑轨插头在有烧损变形等异常受力情况下，固定轴销会起到防止上体插头脱落的作用。

2.2 全热滑轨设计时的材质选择

滑轨材质选择十分重要，一般应根据滑轨的高度和工作面温度而定。因目前国内加热炉热滑轨大多将合金滑块直接焊于炉筋管上，高度一般在80 mm左右，工作面温度在700～800℃之间，材质一般选用Cr25Ni20～Cr28Ni48；少数加热炉上采用全热滑轨，高度常在100 mm左右，工作面温度在900℃左右，工作面材质可选用Cr28Ni48W5～Cr34Ni48W12T和Co50，但由于Co50价格昂贵，一般使用厂家无力承受。在本次设计中，为保证滑轨工作面温度达到1 000～1 100℃，经过对国内部分滑轨制造厂家和使用厂家的考察，并结合该加热炉常超负荷工作、炉温较高的特点，设计确定全热滑轨高度为120mm，工作面上体插头选用材质为ZG3Cr34Ni48W15，由于插座受热温度稍低，其材质选用Cr24Ni28W 5。

2.3 全热滑轨焊接工艺的选择

为保证滑轨焊接质量，防止出现炉筋管变形及焊缝出现裂纹等焊接质量问题，在设计时必须选择正确的焊接工艺。在本次设计中，我们选择了在炉内通水焊接的方法，采用A102焊条，在滑轨两侧同步连续对焊、满焊，并先采用Φ3.2 mm小直径、小焊接电流焊接两次后再用Φ4.0 mm焊条加速成型，从而有效地保证了焊接质量。

2.4 自锁复合材料方式的新型包扎设计

由于全热滑轨工作面温度高，容易造成烧损脱落，从而造成停炉故障。因此，对全热滑轨及炉筋管进行有效绝热包扎，也是全热滑轨在方坯加热炉上安全可靠应用的必要保障。而推钢式加热炉高温段炉筋管上的包扎材料使用寿命很短，通常不足6个月，为此我们开发设计出了一种自锁式复合材料的新型绝热包轧方式，现把其结构优点论述如下：

（1）全方位的自锁结构

如图1所示，全热滑轨及炉筋管由左右成对包扎块进行绝热包扎，包扎块之间的前后左右四个方位均有子母扣，安装后可以使包扎块在横向和纵向上相互啮合连锁成为一个整体，即使有个别包扎块的挂钩开焊后也不会立即脱落，从而有效地降低了包扎块的脱落率。

（2）螺栓二次固定结构

如图1中9所示，每块包扎块均由带丝的螺栓固定。程序是先把螺丝杆的一端焊接于炉筋管上，待把自锁式包扎块挂好后，再用内六方扳手把螺母紧固好，最后用耐火泥把固定螺栓密封住。经我单位实际应用证明，该结构形式可有效防止高温段炉筋管包扎块脱落，长期使用温度在1 300℃左右时，使用寿命可达1年以上。

（3）复合双层包扎结构

如图1所示，在包扎块和炉筋管之间粘结一层10 mm厚的超绝热性能的多晶莫来石耐火纤维，一是可增强绝热，减少炉筋管吸热损失；二是可以减少包扎块受推钢时的震动受力和炉温波动时的热应力，起到防止包扎块受力产生裂纹而脱落的效果。

（4）倾角斜面落渣结构

由于以上三种结构有效地保证了包扎块的使用寿命，且包扎块设计时其顶部通常为平面或圆弧面结构，当包扎块寿命过长时，会造成包扎块积渣变粗，反而加大了炉筋管对钢坯加热的遮蔽作用，不利于钢坯加热黑印的消除。为此，设计中对包扎块选用了抗渣性能较好的ECA-178浇注料，经1 350℃高温烧结后预制而成，在安装后无须烘烤即可直接投入生产使用。同时把原有包扎块的上部水平面改进为带有一定倾斜角度的斜面，且包扎块斜面基本与滑轨插头斜面相衔接（如图1所示），从而不仅减少了包扎块因粘结氧化铁皮而变粗的情况，同时也有利于钢坯加热时在滑轨根部的火焰流动，减小钢坯黑印。另外，倾角斜面落渣结构可使全热滑轨总体积的85%处在包扎状态，防止了全热滑轨受高温烧损。

3 使用效果

插入分体式穿销定位全热滑轨先后分别在山东集团石横特钢等多台推钢式加热炉设计实施运行后，在使用寿命周期内均未出现滑轨烧损和脱落等异常故障。在保持原有轧制节奏的情况下，肉眼看基本无钢坯黑印，有效提高了钢坯加热质量和轧制成品质量。另外，在轧线生产大规格产品时，平均机时产量比改造前平均增加3 t/h以上，显著地提高了轧制节奏并降低了燃料消耗和电力消耗，从而产生了较大的综合经济效益。

综合各台加热炉使用效果，全热滑轨上体插头平均使用寿命可在一年以上，下体插座平均使用寿命可在两年以上。

4 问题说明

全热滑轨虽然可以有效减少黑印，但由于炉筋管的遮蔽作用，因此并不会完全消除黑印，当加热能力远小于轧制能力时，会因加热保温时间不足而增加黑印。另外采用全热滑轨技术的一次性投资和备件费用均比半耐热滑轨高出一倍以上。

5 结语

插入分体式穿销定位全热滑轨，由于采取了新型固定方式和新型包扎方式设计，因而可以在方坯加热炉取得安全可靠的运行效果，并可有效减少钢坯黑印，显著提高钢坯加热质量，促进生产轧制节奏的提高和降低燃料、动力消耗成本，产生良好的综合经济效益，具有较高的应用推广价值。

[1]蔡乔方.加热炉[M].北京：冶金工业出版社，1996.

[2]韩昭沧.燃料燃烧[M].北京：冶金工业出版社，1994.

Development and App lication of New Type A ll-Hot Skid Rail in Reheating Furnace

FENG Feng1,LIUWei2
（1.Shandong Shouguang Juneng Special Steel Co.,Ltd,Shouguang 262711,China；2.Section Rolling Plant of Laiwu Branch of SD Steel Co.,Ltd,Laiwu 271126,China)

The pusher reheating furnace generally has serious dark marks,and the dark marks caused a lot of trouble to rolling and steel quality.A new type application of all-hot skid rail is introduced,which can basically eliminate the above-mentioned defects,improve heating quality and raise steel rolling bat,and has a higher value of application.

darkmark;all-hot skid rail;reheating furnace

TG307

B

1001-6988（2016）05-0025-03

2016-07-17

冯峰（1972—），男，工程师，主要从事热能专业技术工作.