钢锭加热(ingot  reheating)

使钢锭获得能满足热加工所需的温度并使之内外均匀的工序。钢锭的加热温度，一般指出炉温度，通常要比热加工开始温度略高，因钢锭从炉子到加工设备存在温降。钢锭加热的目的是使钢锭具有足够的塑性，降低轧制时的变形抗力，减少轧制能耗，改善内部组织。

钢锭加热过程主要有两个阶段：加热阶段(包括低温加热及高温加热)，将钢锭表面温度提高到出炉温度；均热阶段，使钢锭内外温度均匀化。由于钢锭断面大，均热阶段显得更突出。对于断面大于500mm×500mm，重量大于2t的冷锭的均热需要较长时间向锭中心传送热量。热锭，特别是液芯钢锭，因为中心温度高，加热时除了向锭表面供热外，还要充分利用钢锭中心部分的潜热往外扩散来达到均热的目的。因此，钢锭加热常用坑式均热炉，而小钢锭(包括合金钢锭)可采用连续式加热：沪(见加热炉)。此外，在锻压车间还使用室状加热炉，以满足小批量多品种的高合金钢锭加热的需要。

当钢锭的加热制度不合理时，会产生大量氧化铁皮、脱碳、过热、过烧以及过大的内应力等缺陷使钢锭质量恶化，造成废品。因此，了解钢的加热理论，拟定合理的加热制度是很重要的。钢锭的加热制度主要是指加热温度(见初轧温度规程)、加热速度和加热时间。

加热速度   指单位时间内钢锭表面温升程度(℃／237h)，也可用钢料横断面热透数值(mm／min)表示。加热速度越快，炉子生产能力越高，燃料消耗和金属烧损相对就少。所以快速加热是强化炉子生产能力的重要措施。但是，提高加热速度有两个限制条件：一个是炉子最大可能的加热速度；另一个是钢料允许的加热速度。最大可能的加热速度与炉子性能有关，决定于炉子结构型式、燃料种类及燃烧状况等因素。钢锭允许的加热速度，则以保持钢锭的整体性不被破坏为限度。它取决于钢在加热时所产生的应力，该应力与钢的导热性、力学性能和钢料断面尺寸等有关。

另外加热速度在不同加热阶段也是有区别的。在低温加热阶段，因各类钢的低温导热性差别很大，高合金钢的导热性最差，而低碳与低合金钢的导热性则较好。导热性差的钢加热时钢锭表面和中心会出现较大的温差，引起内外层膨胀不均而产生温度应力(也叫热应力)。以中心的轴向应力最大，而且是拉应力，因此钢锭中心部分容易产生裂纹。一般钢锭在500～550℃出现温度应力。为了避免产生过大的温度应力和出现中心裂纹，低温时的加热速度应小一些。温度应力随时间的变化和断面温度随时间的变化是一致的，因此可以根据钢料加热中断面温差的变化来反映温度应力的变化。此外在考虑温度应力的同时还要考虑组织应力，对有相变的钢，在加热中因相变前后组织比容的变化，钢锭表面与中心不同时发生相变，会产生组织应力，其规律是：增加比容的转变区受压应力：减小比容的转变区受拉应力。在加热阶段组织应力同温度应力的方向在钢锭表面层正好相反，致使总内应力(拉应力)数值降低。而在钢锭中心部，方向相同，总内应力数值增加。钢锭加热到800℃以上的高温段时，金属塑性提高，温度应力减小，组织应力迅速松弛，因此可用快速加热’。生产中常用的加热速度曲线有如图1所示的3种。曲线1表示从装炉到出钢温度始终用固定最大加热速度进行，称不变加热速度，适用于低碳钢和低合金钢锭。曲线2表示低温阶段和高温阶段用不同的加热速度，适用于低导热性的合金钢及中、高碳钢。曲线3考虑某些钢种在700～950℃间产生较大组织转变应力，因此，在该区停留保温，待组织全部转变完成后再继续升温。

加热时间       指钢锭加热到出炉温度所需时间，它包括预热、加热和均热三段时间的总和。确定加热时间的方法，可按传热学理论计算，或用经验公式、试验图表等来确定。理论计算法由于计算复杂，且与实际有差距，在生产中很少采用。经验公式或图表法虽然使用方便，但有一定局限性，也只能作为估算使用。

钢的加热时间，取决于钢的化学成分、装炉时钢锭

温度及其断面尺寸等。不同含碳量、边长为600～650mm、重量为6～7t的碳钢方锭，加热时间与钢锭装炉温度的关系如图2所示。其中低碳钢锭(C<O．3％)的加热温度为1200～1250℃，冷锭装炉时均热炉的炉温不降低。中碳钢锭(C=0.3％～0.6％)的加热温度为1150～1200℃，冷锭装炉时均热炉炉墙温度降到700～800℃。高碳钢锭(C>0.6％)的加热温度为ll00～1150℃，冷锭装炉时炉墙温度降到600～700℃。

钢锭的加热时间与钢锭装炉温度有关，钢锭温度高，则加热时间短，炉子能耗少，炉子周转快，对生产有利。为了提高钢锭的装炉温度，需加强钢锭的运输和调度，减少传搁时间。沸腾钢锭表面温度超过900℃时，其中心仍为液芯，装炉后利用其未凝固区热量向外扩散，可以缩短钢锭的加热时间。加热液芯钢锭能减少燃料消耗，有效地改进均热炉的技术经济指标。

对一些合金钢及特殊钢钢锭需根据钢中合金元素和碳的含量，制定专用的加热制度。但也有许多合金钢根据其物理性能可参照碳钢的加热制度加热。

每种钢锭的加热，必须按一定的加热规程和加热图表来进行。加热图表给出不同类钢组的钢号、最高控制炉温、钢锭装炉温度、钢锭单重、装炉块数以及加热到出钢温度的时间等。钢锭加热时间与炉中装锭量有关。装锭多加热时间就长。加热过程中在钢锭表面和中心产生的温度差过大，容易在钢锭上形成裂纹，轧制时造成废品。因此，温度差不能超出一定范围。对低碳、中碳钢6～7t锭来说温差应不大于70～75℃，其他钢锭的温差应不大于50℃。