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3.6 热处理炉
3.6.1 概述
所谓热处理，简言之就是对钢板进行加热和冷却的热处理过程。具体说“加热”是选择适当的加热温度和加热制度，冷却是指选择适当的冷却速度和冷却温度。由于加热和冷却而使钢板的性能得到改善的工艺就称之为热处理。
钢板热处理的目的是通过加热、保温和冷却使钢板获得所要求的金相显微组织，从而提高其力学性能。
3.6.2 热处理炉的分类
宽厚板热处理炉形式的选择是热处理工艺成功的关键。热处理炉按照加热方式可分为明火加热和辐射管无氧化加热两种；按照钢板运送方式分为辊底式、步进式、台车式、外部机械化式及罩式等5种，如下所示：
图3.6 宽厚板热处理炉分类
热处理各种炉型和加热方式的比较如下：
（1）热处理炉工作方式的比较。连续式热处理炉尤其是辊底式炉可用于钢板的正火、回火及调质等热处理。这种炉型产量大，机械化和自动化程度高，得到了广泛的应用，是宽厚板厂的首选炉型。周期式间歇性生产的热处理炉，主要用做钢板的正火、回火及调质等热处理。这种炉型生产效率低，燃耗大、成本高、自动化程度高，一般用于小批量和特厚板的热处理。
（2）明火与辐射无氧化加热方式比较。明火直接加热热处理的最大问题是氧化，表面氧化会造成钢板麻坑、氧化铁皮增厚，特别是燃料中的有害成分会在一定程度上影响钢板的表面质量。辐射管加热，炉内通入氮气等保护气体，在炉内形成惰性气体，可
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以防止钢板的氧化，提高钢板的表面质量。但辐射管加热受烧嘴功率的限制，为了获得均匀的炉温，辐射管加热的烧嘴布置数量较多，配置设备较复杂，维护量相对较大。
辊底式热处理炉的优点
（1）可以连续生产，机械化程度高。
（2）可以采用辐射管无氧化加热技术，减少了外界空气进入炉膛的可能性，最大限度的减少了钢板的表面氧化，从而有效的保证钢板的表面质量，实现了对钢板的无氧化加热。
（3）高精度的温度控制技术，可以按照不同产品规格要求，实施相应的温度。 （4）精确的跟踪技术，钢板在辊底式炉上的整个处理过程采用计算机全自动控制。
综上所述，本设计采用辐射管加热无氧化辊底式炉。
3.7 淬火机
3.7.1 淬火处理
淬火工艺是将钢加热到AC3或AC1点以上某一温度，保温一定时间，然后在水或油等介质中快速冷却的热处理工艺。
淬火的主要目的是把加热后的工件快速冷却，将其组织由奥氏体转变为马氏体，并在随后经适当温度回火处理，获得所需要的综合性能。
3.7.2 宽厚板淬火机
宽厚板崔淬火机按照结构形式可以分为压力式和辊式两种。 3.7.2.1 压力式淬火机的特点
（1） 淬火时钢板静止，处理钢板的最大规格为（36～100）34000316000mm，冷却速度高，淬火后钢板的均匀性较差，钢板头尾无温差。
（2）淬火后钢板的平直度、表面质量较好，淬火效率较高。 （3）设备结构简单，操作方便，能耗相对较低。 3.7.2.2 辊式淬火机的特点
（1）辊式淬火机淬火时钢板连续移动，处理钢板的最大规格为（8～150）353003125000 mm，冷却速度高，并且淬火后钢板的均匀性较好，钢板头尾温差为40～100℃。
（2）淬火后钢板的平直度、表面质量较好，淬火效率较高。 （3）设备结构、操作复杂，能耗较大。
根据本设计实际情况，选择辊式淬火机。
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3.8 车间自动化装置
目前，世界宽厚板轧机的形式已经向着高刚度、高自动化和低消耗的方向发展。因此，为了适应这一发展趋势，本车间除工艺、设备等方面的改进外，也考虑了计算机控制系统的采用和加强。
本设计考虑到目前的自动化水平，并结合国内外的现有技术，主要考虑了相关设备之间工艺操作控制及安全保护方面的要求，同时以提高产品质量、提高劳动生产率及节约能源为目标，采取以下措施：
（1） 四辊粗轧机采用辊缝自动设定APC（Automatic Position Control），四辊精轧机采用液压厚度自动 控制（AGC），并在轧机上采用计算机控制轧制。
（2） 步进梁式加热炉采用计算机自动控制燃料燃烧、炉温和人机对话及报 表，对节奏进行控制，使之与轧制节奏匹配。
（3） 轧线上配以完善的检测设。
（4） 水、电、燃油等能源动力方面必要的自动计量装置。
3.9 四辊轧机电动APC和液压AGC
电动压下装置用于轧制过程中辊缝的调整。其特点是调整范围比较大，启动制动频繁。因此电动压下装置应采用低惯量的传动系统，以适应频繁启动制动；压下速度采用调速系统满足工作需要，一般为3～25～50mm/s，压下时采用3～25mm/s，快速提升采用25～50mm/s
液压AGC（Automatic Gauge Control）用于载钢精确调节辊缝，也可智能精确设定辊缝，还能进行变截面的IP（Image Plate）板轧制以及厚度自动控制、变刚度控制、压力控制及多重过载保护和过行程保护；下置式的液压AGC还能对轧线标高进行调整，对下辊系修磨量进行补偿。
液压AGC主要有以下特点：响应速度快，控制精度高，惯性小；过载保护简单、可靠；根据需要可改变轧机的当量刚度，实现对轧机从恒辊缝到恒压力的控制，以适应各种轧制工艺要求；较机械压下的传动效率高；实现平面形状(MAS)轧制，通过改变边部断面形状并配合转钢轧制生产出的矩形钢板切边量减少；实现纠偏及镰刀弯控制，保证正常轧制，减少损失；进行支撑辊及油膜轴承偏心补偿，提高钢板厚度精度。
计算机控制的电动APC和液压AGC应具有以下功能： （1）轧制规程的在线设定及在线计算； （2）安全保护（过负荷与过行程等）；
（3）机架刚度、轧辊偏心度及支撑辊轴承油膜变化的补偿； （4）道次间辊缝给定精度的自动修正；
（5）轧辊辊缝位置的设定及自动控制（APC）； （6）钢板厚度（纵轧后阶段）自动控制（AGC）；
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（7）轧辊的自动调零； （8）人机对话及报表。
3.10 在线检测措施及仪表
3.10.1 在线检测的主要措施
（1）板坯的外形尺寸检查一般通过测量装置或人工测量方式进行测量，高等级钢种还需要对板坯进行人工表面捡查。
（2）轧后钢板的外形尺寸检查一般借助测厚仪、测宽仪和钢板外形仪等自动化仪表完成测量。
（3）在生产线冷床或检修修磨台架处，对于厚度超差的钢板用千分尺、游标卡尺或超声波测厚仪进行侧厚检查。
（4）在精整区域，要用自动或手动超声波探伤仪，采用离线或在线方式进行内部质量检测。
（5）对于剪切或切割后的钢板，要进行钢板外形尺寸的检测，一般采用人工或三点式测厚仪、仪等成品检测仪表。
（6）对于入库前的成品钢板，在良好的照明条件下，人工对上下表面、进行目视检查。
（7）对于厚板的修磨补焊，根据需要进行磁粉探伤或者渗透探伤。平直度和标记质量等。
（8）精整剪切或切割后的钢板需送入检验中心（或检验室等处）进行试样检化验。
3.10.2 在线检测仪表
宽厚板生产线上的仪表配置应能满足自动控制的需要，同时避免仪表功能重复造成浪费。典型仪表配置如下：
（1）冷、热金属探测器——用于检测冷态和热态金属的位置，控制有关设备的运转操作，分别位于加热炉上料辊道、出料辊道、除鳞箱、轧机及矫直机、冷床、减切线，要求反应迅速，环境适应性强，工作性能稳定。
（2）测压仪——用于四辊轧机的轧制压力检测，具有常规过负荷能力，要求反应迅速，精度高，工作特性稳定，可靠耐用，自动显示记录。
（3）测温仪——用于检测坯料或轧件温度，分别位于由加热炉出炉至矫直机区域，部分参加轧机及AGC等系统工作，要求温度范围适当，工作精确稳定，反应迅速，能自动显示记录。
（4）平面形状检测仪——平面形状检测仪主要安装在轧机前或者剪切线上。安装在轧机前后的检测仪用于将平面形状信号反馈给轧机过程设定规程，从而控制轧件的平直度。安装在剪切线上的检测仪用于计算最佳检测量。从检测原理上来讲二者基本相
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同，由于在轧件前后轧件温度非常高，本身发光，不需要另加电源。而剪切线上的钢板温度较低，本身不能发光，需要在辊道上安装电源。测量单元系统由钢板上侧安装的CCD（Charge-Coupled Device）摄像头测量单元和钢板下侧背光照明用下部光源构成。钢板边部位置分别设置两个摄像头，呈三角方式测量，用于修正钢板的上下变动量。形状测定钢板速度测量仪与用户及其上安装的激光测速仪或测量辊的脉冲信号相对应，可在速度测量仪发生故障时切换为辊道脉冲信号后测量。
（5）测厚仪——用于四辊轧机前后轧件厚度检测，射源CS137，要求反应迅速，精度高，工作可靠稳定，防护性好，自动显示记录。
（6）在线超声波探伤UST（Ultrasonic Testing）装置——设置在定尺剪前输入辊道上，可对厚度允许范围内的钢板进行全面超声波探伤。其优点有利于在定尺剪前检查出钢板缺陷，提高成材率。但要求有较大冷却能力的冷床，使被检查的钢板温度降到足够低。另外要配置较多探头，以保证UST能适应生产节奏的要求。
（7）板形检测仪——目前宽厚板生产中较为常用的板形检测仪一般是基于光学原理开发的。根据光学投影原理，光线通过遮光板沿钢板纵向投射到钢板钢板表面，会形成界限分明的明暗两个区域，而明暗的分界线会因钢板表面形状的变化而异。利用这样的装置，运动钢板的板形可以通过分界线所呈现的变化而间接得到反映。使用激光三角法、激光莫尔法等激光检测法成为该类版型仪的主流。
3.11 计算机控制系统
计算机控制系统是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。本宽厚板车间设计采用四级计算机控制，即生产管理、生产控制、工艺控制和设备控制。其工艺控制如下：
（1）板坯库计算机控制——板坯库采用位置图控制方式的计算机自动控制。位置图控制方式是利用计算机程序来表示具体过程各部分之间在时间和空间上相互关系的位置或符号。首先各计算机终端收集连铸坯或锻坯的有关数据，并对其中的各有关事件及其结果进行通讯联系，并对来料和库坯的板坯进行定位堆垛、加工处理和轧制选定等多种作业的管理与控制。
（2）加热炉的跟踪控制——加热炉区域的板坯跟踪控制是在轧制线过程控制计算机的直接参与下，根据设置在各自炉内板坯的跟踪控制和操作人员在系统中给定的称量、装炉、出炉记录，自动设定推钢机推钢。
（3）轧制线的跟踪控制——轧制线的跟踪控制是依靠高速热金属检测器和轧机的测压仪表来实现对特殊的轧制方法和复杂的轧件能准确、迅速的完成跟踪控制。 （4）精整线的跟踪控制——钢板在精整线实现控制所需的信息在板坯入炉时就传递给生产控制计算机。精整线的跟踪采用冷金属检测器CMD（Cold Metal Detector）和光电开关等仪表进行控制，同时可在各操作室显示器上显示作业指标及上道工序的实际数据，如发现异常可改变作业指示
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