一种碳素钢工艺余热回收方法及步骤

　　本发明涉及碳素钢加工技术领域，具体为一种碳素钢工艺余热回收方法。

　　背景技术：

　　碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。世界各工业国家，在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时，也非常注意改进碳素钢质量，扩大品种和使用范围。

　　碳素钢按含碳量可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。低碳钢又称软钢，含碳量从0.10％至0.25％，低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削。中碳钢的含碳量从0.25％至0.60％，中碳钢热加工及切削性能良好，焊接性能较差，强度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。中碳钢大量用于制造各种机械零件。高碳钢常称工具钢，含碳量从0.60％至1.70％，可以淬火和低温回火，可制造切削各类的切削工具。

　　碳素钢一般经过热轧后空冷进行供货，即将热轧完毕并带有一定热量和温度的碳素钢放置在室温下进行冷却，这些热量散发到空气中造成了能量的浪费，降低了热量的利用率。

　　技术实现要素：

　　本发明的主要目的在于提供一种碳素钢工艺余热回收方法，来解决现有技术中热轧完毕后的坯料放置在室温下冷却，浪费热量的技术问题。

　　为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种碳素钢工艺余热回收方法，包括以下步骤：

　　s1粗热轧：将厚度为200～600mm的铸锭加热到400～500℃开轧，在热粗轧机可逆轧制到10～20mm厚的坯料；

　　s2冷却降温：将坯料切头去尾后用冷却液喷淋降温至300～350℃；

　　s3运输坯料：通过输送辊将坯料进行持续性运输；

　　s4添加导热件：往连续运输的坯料上持续添加导热性良好的低熔点金属；低熔点金属吸收一段时间坯料上的热量后融化为液态金属，均匀涂抹液态金属至坯料表面，并限制液态金属流向与坯料运输方向一致，涂抹厚度为0.5～1mm；

　　s5热量转化：吸热器通过液态金属作为导热介质将坯料上的热量进行接触式吸热，并通过余热回收器将热量转化为蒸汽，蒸汽可用于其他设备的供能；

　　s6回收液态金属：输送辊末端改变液态金属流动方向使得液态金属流向垂直于坯料运输方向，并使液态金属落入收集桶中；

　　s7清理残余低熔点金属：用冷却液除去坯料上残余液态金属并喷淋降温至250～300℃；

　　s8热精轧：坯料最终在热精轧机并处于200～300℃的温度下制成厚度2～5mm碳素钢。

　　本发明的优点在于：1、通过投放低熔点金属至连续运输的坯料上，低熔点金属遇到温度过高的坯料，熔化呈液态金属，虽然由固态金属变为液态金属，但其导热性能不发生改变，金属具有良好的导热性，将坯料上的热量通过液态金属作为导热介质接触式的传递给吸热器，吸热器将该热量通过余热回收器转化为蒸汽，蒸汽可以用作生产设备的能源。2、液态金属也填充了吸热器和坯料之间的间隙，使得吸热器可以接触式的吸收热量；吸热器再通过余热回收器将这些热量转化为蒸汽，蒸汽可以用作生产设备的能源。

　　进一步优化，所述输送辊将坯料的运输速度为5～8r/min；所述液态金属用于填充所述吸热器底端到坯料表面的间隙。5～8r/min的运输速度能使坯料前进的过程中吸热量能将热烈吸收，并由余热回收器转化为蒸汽，便于其他设备的供能。液态金属便于坯料与吸热器之间的热传递。

　　进一步优化，所述低熔点金属为熔点为200℃的锡合金。锡合金容易在200摄氏度的温度下熔化成液态金属，液态金属可以将坯料上的热量吸收，并可以通过余热回收器回收热量。

　　进一步优化，所述液态金属收集后降温至室温，使得液态金属由液态凝固成固态的低熔点金属，并储存循环利用。液态金属吸收热量后具有很高的温度，降温过程中液态金属会慢慢凝固成固态的低熔点金属，便于后续的循环利用。

　　进一步优化，所述吸热器内包括固定底块和风机，所述固定底块上设有若干凹槽，所述凹槽内设有导热管，所述导热管的底部露出所述箱体，所述导热管上套设有若干翅片，所述风机与所述导热管正对设置。坯料的热量通过液态金属传递到导热管上，导热管上的翅片能够提高换热的效率，此时风机开启启动吹风，将这些热量转化为热风，热风进入余热回收器，余热回收器将这些热量转化为蒸汽可以成为其他设备的能源。

　　作为上述的改进，余热回收装置：包括机架，所述机架两侧设有用于限制液态金属流动的限制板，处于所述输送辊末端位置上的限制板上有与限制板垂直的导流板，所述导流板下方设有可移动的收集桶。限制板便于液态金属不会流向机架两侧，只能沿着坯料运输方向流动，避免了液态金属的流失。

　　进一步优化，所述分流柱底端与坯料上表面相抵触。

　　进一步优化，还包括用于添加低熔点金属的挤出装置，所述挤出装置包括同心设置的可转动的转动腔和固定腔，所述转动腔内盛装有若干低熔点金属块，所述转动腔上设有供低熔点金属通过的第一开口，所述固定腔上设有供低熔点金属通过的第二开口，所述第二开口连接有导管，所述第二开口与导管连接处安装有一对破碎辊，所述导管与连续性运输的坯料相对设置。转动腔转动带动转动腔内的低熔点金属块转动，当转动腔上的第一开口处于转动腔下半部分时，低熔点金属块从第一开口通过至固定腔内壁，由于低熔点金属块自身的重力滑动至第二开口和导管的连接处，然后一对破碎辊将低熔点金属块破碎成小块状的金属块，成小块状的金属块通过导管落入坯料表面，在一定的时间下本坯料表面的温度所熔化成液态金属，进而增加其流动性，成小块状的金属块不会对坯料表面造成损伤，液态金属具有高的导热性能将坯料表面的热量转化为蒸汽储存起来，蒸汽可以作其他设备的供能动力。

　　进一步优化，所述转动腔内安装有转动轴，所述转动轴沿周向设有若干搅动片，所述搅动片远离转动轴的一端安装有与固定腔内壁形状相适应的弧形板。转动腔转动的同时，转动腔内转动轴朝着与转动腔转动方向相反的方向转动，搅动片能带动低熔点金属块在转动腔内转动，从而提高低熔点金属块便于后续被破碎辊破碎成小块状的金属块，最终使得呈小块块的金属块转化为液态金属作为导热件并填充吸热器与坯料之间的间隙。

　　进一步优化，所述机架上设有电机，所述电机的输出轴同轴连接有凸轮板，所述凸轮板用于均匀抹平液态金属至坯料表面。电机带动凸轮板转动，凸轮板将液态金属抹平至坯料表面。

　　附图说明

　　图1是本发明一种碳素钢工艺余热回收方法的工艺流程图；

　　图2是本发明中挤出装置与吸热器的位置关系的示意图。

　　附图标记：吸热器1、机架2、限制板3、收集桶4、转动腔5、第一开口51、固定腔6、导管7、破碎辊8、转动轴9、搅动片10、弧形板11、分流柱12、凸轮板13、固定底块14、导热管15、风机16、翅片17。

　　具体实施方式

　　以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

　　本发明的实施例1如图1～2所示:一种碳素钢工艺余热回收方法，包括以下步骤：

　　s1粗热轧：将厚度为400mm的铸锭加热到450℃左右开轧，在热粗轧机可逆轧制到15mm厚的坯料；

　　s2冷却降温：将坯料切头去尾后用冷却液喷淋降温至325℃左右，用切割机将坯料的头和尾去掉，由于坯料在热粗轧机中会由于某些原因产生坯料的头部和尾部上翘或者下沉的现象(例如下压辊的转速大于上压辊的转速会产生下沉的现象，上压辊的温度大于下压辊的温度会产生上翘的现象)，所以要将坯料的头部和尾部去掉来保证坯料整体的平整性。

　　s3运输坯料：通过运输速度为5～8r/min的运输辊将坯料进行持续性运输；

　　s4添加导热件：使用挤出装置向连续运输的坯料上持续添加导热性良好的低熔点金属，所述挤出装置包括同心设置的可转动的转动腔5和固定腔6，所述转动腔5内盛装有若干低熔点金属块，所述转动腔5上设有供低熔点金属通过的第一开口51，所述固定腔6上设有供低熔点金属通过的第二开口，所述第二开口连接有导管7，所述第二开口与导管7连接处安装有一对破碎辊8，所述导管7与连续性运输的坯料相对设置。转动腔5转动带动转动腔5内的低熔点金属块转动，当转动腔5上的第一开口51处于转动腔5下半部分时，低熔点金属块从第一开口51通过至固定腔6内壁，由于低熔点金属块自身的重力滑动至第二开口和导管7的连接处，然后一对破碎辊8将低熔点金属块破碎成小块状的金属块，成小块状的金属块通过导管7落入坯料表面，在一定的时间下被坯料表面的温度所熔化成液态金属，进而增加其流动性，此时启动电机，电机带动凸轮板13转动，凸轮板13转动将液态金属抹平至坯料表面，并限制液态金属流向与坯料运输方向一致，涂抹厚度为0.5～1mm，成小块状的金属块不会对坯料表面造成损伤，液态金属具有高的导热性能将坯料表面的热量转化为蒸汽储存起来，蒸汽可以作其他设备的供能动力；所述低熔点金属为熔点为200℃的锡合金，低熔点金属接触至坯料后，经过3～5min开始熔化成液态金属。锡合金价格较为实惠，且能够回收利用。

　　s5热量转化：吸热器1通过液态金属作为导热介质将坯料上的热量进行接触式吸热，吸热器1与添加低熔点金属的挤出装置之间的距离为15～30m，液态金属不仅可以传导热量，还可以填充坯料与吸热器1之间的间隙，吸热器1吸收坯料上的热量并通过余热回收器将热量转化为蒸汽，蒸汽可用于其他设备的供能；所述吸热器1内包括固定底块14和风机16，所述固定底块14上设有若干凹槽，所述凹槽内设有导热管15，所述导热管15的底部露出所述箱体，所述导热管15上套设有若干翅片17，所述风机16与所述导热管15正对设置。坯料上的热量通过液态金属传递到导热管15上，导热管15上的翅片17能够提高换热的效率，此时风机16开启吹风，将这些热量转化为热风，热风经过通气管进入热管余热回收器。

　　s6回收液态金属：输送辊末端改变液态金属流动方向使得液态金属流向垂直于坯料运输方向，并使由回收装置回收，回收装置包括机架2，所述机架2两侧设有用于限制液态金属流动的限制板3，处于所述输送辊末端位置上的限制板3上有与限制板3垂直的导流板，所述两个导流板之间设有分流柱12，所述导流板下方设有可移动的收集桶4。限制板3限制了液态金属的流动，使得液态金属不会流失，液态金属会流向输送辊末端上的导流板，液态金属在分流柱12的作用下分岔为两股液态金属并向两侧的限制板3方向移动，最后在导流板的作用下流入至收集桶4中，由于液态金属吸收了大量的热，导致温度很高，收集桶4收集液态金属并将液态金属冷却至室温的温度，液态金属凝固成金属块，便于回收利用，使用该套装置，装置回收率大约为60％～70％，降低了锡合金的消耗。

　　s7清理残余低熔点金属：用冷却液除去坯料上残余的液态金属并将坯料的表面温度喷淋降温至250～300℃；

　　s8热精轧：坯料最终在热精轧机并处于200～300℃的温度下制成厚度2～5mm碳素钢。

　　本发明将粗热轧至精热轧过程中的热量通过接触式的吸热器将坯料上的热量转化成蒸汽能量，蒸汽能够作为其他设备的供能动力。

　　以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。