CN117210649B - 一种钢材正火设备和钢材正火方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢材正火设备和钢材正火方法。该钢材正火设备包括加热室、第一加热装置、第二加热装置、输送装置、控制模块、第一温度监测件、第二温度监测件，加热室包括连通的第一加热区和第二加热区；控制模块用于控制第一加热装置的工作状态，以使第一温度信息为正火温度；控制模块用于控制第二加热装置的工作状态，以使第二温度信息为正火等温温度；控制模块用于控制输送装置带动钢材运动，以使钢材依次运动至第一加热区和第二加热区，并在第一加热区内停留第一预设时长和/或在第二加热区内停留第二预设时长。通过采用上述方案，解决了如何使传统的正火设备能够加工出性能更优的钢材的问题。

Description

一种钢材正火设备和钢材正火方法

技术领域

本发明涉及钢材热处理的技术领域，尤其涉及一种钢材正火设备和钢材正火方法。

背景技术

碳钢“正火”，是指把钢加热到AC3或Acm以上30～50℃，保温一定时间，进行空冷的一种热处理工艺。由于冷却速度稍快，组织中珠光体相对含量较多，且片层较细密，所以性能有所改善。对于低碳钢来说，正火后提高硬度可以改善切削加工性能，降低加工表面粗糙度；而对于高碳钢来说，正火可以消除网状渗碳体，为球化退火和淬火做准备。

现有的钢材正火方法通常有普通正火和等温正火两种。普通正火是将钢材加热到正火温度，然后快速风冷，优点是正火设备只需设置加热室将钢材加热到正火温度，正火设备的整体长度较短，生产效率高，缺点是正火后的钢材脆性大；等温正火是将钢材加热到正火温度，然后在3分钟内冷却到正火等温温度，然后保温预设时长(材料不同时预设时长也不同)，优点是正火后的钢材硬度散差更小，金相组织更均匀，韧性和塑性都比普通正火好，缺点是正火设备通常包括独立的加热室、冷却室和等温室，加热室用于将钢材加热到正火温度，冷却室将钢材降温正火等温温度后在等温室进行保温，所以正火设备的整体长度较长且产量低；并且，由于采用连续式进料控制方式，对于长度较长的工件，其两端在炉内加热和保温的时长不同，会导致工件两端的金相不一致。由于传统的正火设备的结构均是基于普通正火方法设置，仅存在一个加热室，故如何加工出性能更优的钢材是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种钢材正火设备和钢材正火方法，以解决如何使传统的正火设备能够加工出性能更优的钢材的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种钢材正火设备，所述钢材正火设备包括加热室、第一加热装置、第二加热装置、输送装置、控制模块、第一温度监测件和第二温度监测件，所述加热室包括连通的第一加热区和第二加热区；

所述第一温度监测件用于监测所述第一加热区的温度得到第一温度信息，所述第一加热装置用于对所述第一加热区进行加热，所述控制模块用于实时获取所述第一温度信息，基于所述第一温度信息控制所述第一加热装置的工作状态，以使所述第一温度信息为正火温度；

所述第二温度监测件用于监测所述第二加热区的温度得到第二温度信息，所述第二加热装置用于对所述第二加热区进行加热，所述控制模块用于实时获取所述第二温度信息，基于所述第二温度信息控制所述第二加热装置的工作状态，以使所述第二温度信息为正火等温温度；

所述输送装置设置在所述加热室内部，用于输送钢材，所述控制模块用于控制所述输送装置带动所述钢材运动，以使所述钢材依次运动至所述第一加热区和所述第二加热区，并在所述第一加热区内停留第一预设时长和/或在所述第二加热区内停留第二预设时长。

在本发明的可选实施例中，所述控制模块具体用于：基于所述第一温度信息调节所述第一加热装置的占空比，以使所述第一温度信息为正火温度；

和/或，所述控制模块具体用于：基于所述第二温度信息调节所述第二加热装置的占空比，以使所述第二温度信息为正火等温温度。

在本发明的可选实施例中，所述控制模块包括温度控制器和主控制器，所述第一加热区和所述第二加热区均包括多个温控分区，每个所述温控分区均设有至少一个所述温度控制器和至少一个所述第一温度监测件，所述主控制器与所述温度控制器电连接；

所述第一加热区的所述温度控制器用于实时获取所在的所述温控分区的所述第一温度监测件监测得到的所述第一温度信息并输出至所述主控制器，所述主控制器用于基于所述第一温度信息控制对应的所述温控分区的所述第一加热装置的占空比，以使对应的所述温控分区的所述第一温度信息为所述正火温度；

所述第二加热区的所述温度控制器用于实时获取所在的所述温控分区的所述第二温度监测件监测得到的所述第二温度信息并输出至所述主控制器，所述主控制器用于基于所述第二温度信息控制对应的所述温控分区的所述第二加热装置的占空比，以使对应的所述温控分区的所述第二温度信息为所述正火等温温度。

在本发明的可选实施例中，所述控制模块还包括超温控制器，所述超温控制器与所述主控制器电连接，所述超温控制器用于确定所述第一温度信息是否超出第一预设温度并确定所述第二温度信息是否超出第二预设温度，若所述第一温度信息超出所述第一预设温度或所述第二温度信息超出所述第二预设温度，发出报警信息至所述主控制器。

在本发明的可选实施例中，所述超温控制器还用于确定所述第一温度信息和所述正火温度的差值是否超出第一预设差值并确定所述第二温度信息和所述正火等温温度的差值是否超出第二预设差值，若所述第一温度信息和所述正火温度的差值超出第一预设差值或所述第二温度信息和所述正火等温温度的差值超出第二预设差值，发出报警信息至所述主控制器。

在本发明的可选实施例中，所述第一加热装置和所述第二加热装置均包括多个燃烧器。

在本发明的可选实施例中，所述控制模块用于基于第一预设时序控制位于所述第一加热区内的多个所述燃烧器依次点燃；

和/或，所述控制模块用于基于第二预设时序控制位于所述第二加热区内的多个所述燃烧器依次点燃。

在本发明的可选实施例中，所述第一加热装置和所述第二加热装置所包括的燃烧器均分为两组，一组所述燃烧器设置在所述输送装置的上方，另一组所述燃烧器设置在所述输送装置的下方；

所述第一加热区和所述第二加热区之间具有隔热区，所述隔热区设有隔热件；所述隔热件的数量为两个，一个所述隔热件设置在所述隔热区的顶部，另一个所述隔热件设置在所述隔热区的底部。

在本发明的可选实施例中，所述输送装置包括输送辊和动力件，所述输送辊的数量为多个，所述动力件用于驱动多个所述输送辊转动以输送钢材。

根据本发明的另一方面，提供了一种钢材正火方法，该钢材正火方法用于本发明任一实施例所述的钢材正火设备，所述钢材正火方法包括：

控制输送装置带动钢材运动至第一加热区，在所述第一加热区内停留第一预设时长，以将所述钢材在所述第一加热区内加热至正火温度，所述正火温度大于或等于800度且小于或等于950度；

控制所述输送装置带动所述钢材由所述第一加热区运动至第二加热区并在所述第二加热区内停留第二预设时长，以将所述钢材在所述第二加热区内降温至正火等温温度并以所述正火等温温度保温所述第二预设时长，所述正火等温温度大于或等于550度且小于或等于650度，所述第二预设时长大于或等于20分钟且小于或等于40分钟。

在本发明的可选实施例中，所述钢材正火方法还包括：

获取进料模式，所述进料模式包括步进式和连续式；

当进料模式为步进式且所述钢材在所述第一加热区内停留第一预设时长或在所述第二加热区内停留第二预设时长时，控制动力件带动停留区域的输送辊以预设规律转动预设圈数，所述预设圈数大于或等于1/2圈且小于或等于1圈。

在本发明的可选实施例中，所述获取进料模式之后，还包括：

获取进料模式切换指令；

当所述进料模式为步进式，基于所述进料模式切换指令将所述进料模式切换为连续式；

当所述进料模式为连续式，基于所述进料模式切换指令将所述进料模式切换为步进式。

本发明实施例的技术方案，通过在加热室内设置连通的第一加热区和第二加热区，控制模块能够实时获取所述第一温度信息，基于所述第一温度信息控制所述第一加热装置的工作状态，以使所述第一温度信息为正火温度，控制模块还能够实时获取所述第二温度信息，基于所述第二温度信息控制所述第二加热装置的工作状态，以使所述第二温度信息为正火等温温度。钢材进行正火时输送装置能够带动所述钢材运动，以使所述钢材依次运动至所述第一加热区和所述第二加热区，并在所述第一加热区内停留第一预设时长和/或在所述第二加热区内停留第二预设时长。所以能够形成类等温正火的效果：第一方面，对于表面含碳的钢材，缩短等温保温时间可防止钢材表面脱碳，对于表面零碳的钢材，等温过程中渗碳反应可以使钢材内部的碳扩散到钢材表面，但不至于脱碳，能达到更好的渗碳效果和防脱碳效果；第二方面，输送装置的电机要保持一定转速运行，缩短等温保温时间也就能缩短炉体长度，本实施例钢材正火设备的长度介于等温正火和普通正火方式的设备长度之间，能减少设备占地节约厂房成本；第三方面，缩短等温保温时间可使产量比等温正火高；第四，本申请的钢材正火设备能兼顾普通正火、等温正火和本申请的钢材正火方法，生产不同产品时，只要调整温度和钢材的进料速度，即可达到不同的正火效果，兼容性强。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种钢材正火设备的部分结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种钢材正火设备的电路框图；

图3为本发明实施例一提供的另一种钢材正火设备的电路框图；

图4为本发明实施例一提供的一种多个燃烧器依次点燃的时序图；

图5为本发明实施例二提供的一种钢材正火方法的流程图。

其中：1、加热室；11、第一加热区；12、第二加热区；13、隔热件；14、隔热区；2、第一加热装置；3、第二加热装置；4、输送装置；41、输送辊；5、控制模块；51、温度控制器；52、主控制器；53、超温控制器；6、第一温度监测件；7、第二温度监测件；8、燃烧器；9、分隔件。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种钢材正火设备的部分结构示意图，图2为本发明实施例一提供的一种钢材正火设备的电路框图，本实施例可适用于对钢管进行正火的情况，如图1和图2所示，该钢材正火设备包括加热室1、第一加热装置2、第二加热装置3、输送装置4、控制模块5、第一温度监测件6和第二温度监测件7，加热室1包括连通的第一加热区11和第二加热区12。

第一温度监测件6用于监测第一加热区11的温度得到第一温度信息，第一加热装置2用于对第一加热区11进行加热，控制模块5用于实时获取第一温度信息，基于第一温度信息控制第一加热装置2的工作状态，以使第一温度信息为正火温度。

其中，第一温度监测件6是指能够监测到温度的部件，优选的，第一温度监测件6为温度传感器、热电偶中的至少一种。第一温度信息即为反映第一温度监测件6监测到的第一加热区11的温度值的信息。正火温度大于或等于800度且小于或等于950度。优选的，正火温度大于或等于850度且小于或等于900度。其中，当钢材为钢管时，通过使正火温度大于或等于850度且小于或等于900度，能够使正火出的钢管性能更优。第一加热装置2是指能够对第一加热区11进行加热的装置，第一加热装置2的工作状态是指第一加热装置2正在执行规定功能时的状态，例如工作状态包括第一加热装置2正在启动加热和停止加热。优选的，在一个具体的实施例中，第一加热装置2包括燃烧器8，则工作状态包括燃烧器8点燃和燃烧器8未点燃等。第一加热装置2启动加热时第一加热区11内温度会升高或维持，第一加热装置2停止加热时第一加热区11内温度会下降。控制模块5是指能够进行编程，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令的模块，控制模块5通过获取第一温度信息，基于第一温度信息控制第一加热装置2的工作状态，能够根据第一加热区11的当前温度值实时调整第一加热装置2的工作状态，以使第一温度信息为正火温度，且维持在一定波动范围内。

第二温度监测件7用于监测第二加热区12的温度得到第二温度信息，第二加热装置3用于对第二加热区12进行加热，控制模块5用于实时获取第二温度信息，基于第二温度信息控制第二加热装置3的工作状态，以使第二温度信息为正火等温温度。

其中，第二温度监测件7是指能够监测到温度的部件，优选的，第二温度监测件7为温度传感器、热电偶中的至少一种。第二温度信息即为反映第二温度监测件7监测到的第二加热区12的温度值的信息。正火等温温度大于或等于550度且小于或等于650度。优选的，正火等温温度为600度。其中，当钢材为钢管时，通过使正火等温温度为600度，能够使正火出的钢管性能更优。第二加热装置3是指能够对第二加热区12进行加热的装置，第二加热装置3的工作状态是指第二加热装置3正在执行规定功能时的状态，例如工作状态包括第二加热装置3正在启动加热和停止加热。优选的，在一个具体的实施例中，第二加热装置3包括燃烧器8，则工作状态包括燃烧器8点燃和燃烧器8未点燃等。第二加热装置3启动加热时第二加热区12内温度会升高，第二加热装置3停止加热时第二加热区12内温度会下降，通过获取第二温度信息，基于第二温度信息控制第二加热装置3的工作状态，能够根据第二加热区12的当前温度值实时调整第二加热装置3的工作状态，以使第二温度信息为正火等温温度，且维持在一定波动范围内。

输送装置4设置在加热室1内部，用于输送钢材，控制模块5用于控制输送装置4带动钢材运动，以使钢材依次运动至第一加热区11和第二加热区12，并在第一加热区11内停留第一预设时长和/或第二加热区12内停留第二预设时长。

其中，输送装置4是指用于输送钢材的装置，第一预设时长是指钢材位于第一加热区11的时长，此时长不小于能够将钢材从初始温度被加热至正火温度的时长。第二预设时长是指钢材位于第二加热区12的时长，第二预设时长即为预设的以正火等温温度保温的时长，由具体实施的正火工艺来确定。

优选的，输送装置4包括输送辊41和动力件，输送辊41的数量为多个，动力件用于驱动多个输送辊41转动以输送钢材。多个输送辊41可间隔设置，动力件是指能够驱动输送辊41转动的装置，在一个具体的实施例中，动力件可为电机。钢材输送时可位于输送辊41上方，从而输送辊41转动时便可带动钢材运动。由于输送装置4设置在加热室1内部，第一加热区11和第二加热区12也均位于加热室1内部，所以输送装置4能够带动钢材先运动至第一加热区11，在第一加热区11内停留第一预设时长被加热至正火温度，然后运动至第二加热区12并在第二加热区12内停留第二预设时长。由于第二加热区12的温度保持在正火等温温度，所以当钢材由第一加热区11运动至第二加热区12时会在第二加热区12内由正火温度降温至正火等温温度，钢材在第二加热区12内停留的时长即为钢材以正火等温温度保温的时长，本实施例中，第二预设时长大于常规正火工艺的保温时长，小于常规等温正火工艺的保温时长，形成了类等温正火。

上述方案，通过在加热室1内设置连通的第一加热区11和第二加热区12，控制模块5能够实时获取第一温度信息，基于第一温度信息控制第一加热装置2的工作状态，以使第一温度信息为正火温度，控制模块5还能够实时获取第二温度信息，基于第二温度信息控制第二加热装置3的工作状态，以使第二温度信息为正火等温温度。钢材进行正火时输送装置4能够带动钢材运动，以使钢材依次运动至第一加热区11和第二加热区12，并在第一加热区11内停留第一预设时长和/或在第二加热区12内停留第二预设时长。所以钢材能够在第一加热区11停留第一预设时长被加热到正火温度，然后在短时间内在第二加热区12内降温至正火等温温度，并以正火等温温度保温第二预设时长。

现有技术中，等温正火的保温时间根据钢材种类不同在2-7小时不等，钢材以匀速在炉内行进，输送装置4的电机转速过低会导致钢材在输送辊41上爬行，影响对出炉时间的准确控制，因此电机通常会保持可避免爬行的低速运行；那么要使钢材在炉内保温达到既定的时间，就必须有足够长的炉腔，因此现有正火设备的炉体都非常长；且太长时间的等温会使钢材中的碳逸散，导致表面脱碳。

本实施例中，为避免钢材表面脱碳，保温的预设时间比现有等温正火时间短，大约在20分钟-1小时，形成类等温正火的效果：第一方面，对于表面含碳的钢材，缩短等温保温时间可防止钢材表面脱碳，对于表面零碳的钢材，等温过程中渗碳反应可以使钢材内部的碳扩散到钢材表面，但不至于脱碳，能达到更好的渗碳效果和防脱碳效果；第二方面，输送装置4的电机要保持一定转速运行，缩短等温保温时间也就能缩短炉体长度，本实施例钢材正火设备的长度介于等温正火和普通正火方式的设备长度之间，能减少设备占地节约厂房成本；第三方面，缩短等温保温时间可使产量比等温正火高，成本低，即使使用传统的正火设备也能够加工出性能更优的钢材，且产量更高、成本更低。

在本发明的可选实施例中，控制模块5具体用于：基于第一温度信息调节第一加热装置2的占空比，以使第一温度信息为正火温度。

其中，占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。通过调节第一加热装置2的占空比，则第一加热装置2的通电时间和断电时间的比例会改变，占空比增加时，由于通电时间增加，则第一加热区11内的温度会上升，占空比降低时，由于通电时间减少，则第一加热区11内的温度会下降。通过基于第一温度信息调节第一加热装置2的占空比，能够调整第一加热区11的温度直至第一温度信息为正火温度，且维持在一定波动范围内(通常的精度要求是波动在±5℃之内)。例如在第一温度信息低于正火温度时增加占空比，在第一温度信息高于正火温度时减少占空比，便可使得第一温度信息为正火温度。

在本发明的可选实施例中，控制模块5具体用于：基于第二温度信息调节第二加热装置3的占空比，以使第二温度信息为正火等温温度。

其中，占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。通过调节第二加热装置3的占空比，则第二加热装置3的通电时间和断电时间的比例会改变，占空比增加时，由于通电时间增加，则第一加热区11内的温度会上升，占空比降低时，由于通电时间减少，则第一加热区11内的温度会下降。通过基于第二温度信息调节第二加热装置3的占空比，能够调整第二加热区12的温度直至第二温度信息为正火等温温度，且维持在一定波动范围内(通常的精度要求是波动在±5℃之内)。例如在第二温度信息低于正火等温温度时增加占空比，在第二温度信息高于正火等温温度时减少占空比，便可使得第二温度信息为正火等温温度。

在本发明的可选实施例中，如图1和图3所示，控制模块5包括温度控制器51和主控制器52，第一加热区11和第二加热区12均包括多个温控分区，每个温控分区均设有至少一个温度控制器51和至少一个第一温度监测件6，主控制器52与温度控制器51电连接。

第一加热区11的温度控制器51用于实时获取所在的温控分区的第一温度监测件6监测得到的第一温度信息并输出至主控制器52，主控制器52用于基于第一温度信息控制对应的温控分区的第一加热装置2的占空比，以使对应的温控分区的第一温度信息为正火温度。

第二加热区12的温度控制器51用于实时获取所在的温控分区的第二温度监测件7监测得到的第二温度信息并输出至主控制器52，主控制器52用于基于第二温度信息控制对应的温控分区的第二加热装置3的占空比，以使对应的温控分区的第二温度信息为正火等温温度。

其中，温度控制器51是指用于对温度进行控制的控制器，优选的，温度控制器51可为微处理器。主控制器52是指该钢材正火设备主要进行逻辑控制的部件，优选的，主控制器52可为PLC。温度控制器51可通过modbus与主控制器52通讯。第一加热区11中每个温控分区的温度控制器51和第一温度监测件6对应连接，第二加热区12中每个温控分区的温度控制器51和第二温度监测件7对应连接，从而每个温控分区能够执行独立温控。第一加热装置2和第二加热装置3的占空比不同时，第一加热装置2和第二加热装置3被点燃的频率和持续时间也不同，从而能够实现温度控制。通过设置多个温控分区，当相邻两个温控分区的温度设定不同时，也可以实现相对独立温度控制，减少两个温控分区温度的相互影响，更好的实现不同温度的热处理的工艺要求。

优选的，在一个具体的实施例中，第一加热区11和第二加热区12的温控分区均为三个。进一步的，第一加热区11内相邻两个温控分区之间设有分隔件9，分隔件9可由隔热材料制成，第二加热区12内相邻两个温控分区之间也设有分隔件9。通过此方式，分隔件9能够降低相邻两个温控分区的温度的相互影响，更好的实现各温控分区独立的温度控制。

在本发明的可选实施例中，控制模块5还包括超温控制器53，超温控制器53与主控制器52电连接，超温控制器53用于确定第一温度信息是否超出第一预设温度并确定第二温度信息是否超出第二预设温度，若第一温度信息超出第一预设温度或第二温度信息超出第二预设温度，发出报警信息至主控制器52。其中，超温控制器53是指能够进行逻辑运算的控制器。优选的，超温控制器53可为微处理器。报警信息是指指示此时存在超温情况的信息。当第一温度信息超出第一预设温度或第二温度信息超出第二预设温度，说明第一加热区11和第二加热区12中的至少一个存在温度过高的情况，故此时发出报警信息至主控制器52，以便主控制器52及时知晓该情况，以便安全生产。优选的，超温控制器53通过modbus和主控制器52通讯。此外，主控制器52在接收到报警信息后可控制第一加热装置2和/或第二加热装置3停止加热，从而可防止第一加热区11和第二加热区12温度过高。

在本发明的可选实施例中，超温控制器53还用于确定第一温度信息和正火温度的差值是否超出第一预设差值并确定第二温度信息和正火等温温度的差值是否超出第二预设差值，若第一温度信息和正火温度的差值超出第一预设差值或第二温度信息和正火等温温度的差值超出第二预设差值，发出报警信息至主控制器52。其中，第一温度信息和正火温度的差值超出第一预设差值或第二温度信息和正火等温温度的差值超出第二预设差值，说明第一加热区11和第二加热区12中的至少一个温差过高的情况，故此时发出报警信息至主控制器52，以便主控制器52及时知晓该情况，以便安全生产。

在本发明的可选实施例中，第一加热装置2和第二加热装置3均包括多个燃烧器8。其中，燃烧器8是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称。工业燃烧器俗称烧嘴，种类规格型式很多，有燃油、燃气(煤气)、燃煤(煤粉/水煤浆)几大类别，应用领域很广，在需要使燃料燃烧以加热物料或反应的工业场合都需要用燃烧器。通过使第一加热装置2和第二加热装置3均包括多个燃烧器8，位于第一加热区11的燃烧器8能够方便的对第一加热区11进行加热，位于第二加热区12的燃烧器8能够方便的对第二加热区12进行加热。

可选的，当第一加热装置2和第二加热装置3均包括多个燃烧器8时，控制模块5用于基于第一温度信息调节第一加热区11的燃烧器8的占空比，以使第一温度信息为正火温度，控制模块5还用于基于第二温度信息调节第二加热区12的燃烧器8的占空比，以使第二温度信息为正火等温温度。燃烧器8的占空比不同时，燃烧器8被点燃的频率和持续时间也不同，从而能够实现温度控制。

优选的，该钢材正火设备还包括辐射管，燃烧器8设置于辐射管内，通过辐射加热钢材，无明火。

在本发明的可选实施例中，控制模块5用于基于第一预设时序控制位于第一加热区11内的多个燃烧器8依次点燃。其中，第一预设时序是指第一加热区11内的多个燃烧器8点燃时依据的时序，倘若在调整温度时让第一加热区11内的多个燃烧器8同时点燃或同时熄灭，则可能导致温度不稳定，波动大，倘若调整温度时仅让部分燃烧器8持续开启，部分燃烧器8持续关闭，则会导致不同区域的温差较大，通过基于第一预设时序控制位于第一加热区11内的多个燃烧器8依次点燃，能够保证温度均匀性，实现温度稳定，温度波动较小，同一区域不同位置的温差也较小。

在一个具体的实施例中，第一加热区11内的多个燃烧器8按一定的顺序进行排序，例如由到第二加热区12的距离大小进行排序，第一预设时序为每个燃烧器8在点燃时间到达预设时间后控制下一燃烧器8点燃，下一燃烧器8在点燃时间到达预设时间后控制下下个燃烧器8点燃，依次类推，直至所有燃烧器8依次点燃，以此循环，同时燃烧器8在点燃时间到达导通时间后熄灭，导通时间即为设置的燃烧器8的占空比中燃烧器8的通电时间，即每个燃烧器8会在一个脉冲周期内点燃通电时间，其余时间则熄灭，预设时间与导通时间成比例，例如图4中预设时间可为导通时间的1/2，根据需求的不同，预设时间也可为导通时间的1/4。如图4所示，横坐标为时间，纵坐标为多个燃烧器8点燃的第一预设时序，可以看出，在一个脉冲周期内，燃烧器8会点燃6个单位时间，每个燃烧器8在点燃3个单位时间后下一燃烧器8会开始点燃，依次类推，直至所有燃烧器8依次点燃，然后第一个燃烧器8重新点燃。通过此方式，由于不同燃烧器8位于不同位置，能够保证温度均匀性，实现温度稳定，温度波动较小，同一区域不同位置的温差也较小。

在本发明的可选实施例中，如图1和图3所示，控制模块5用于基于第二预设时序控制位于第二加热区12内的多个燃烧器8依次点燃。

其中，第二预设时序是指第二加热区12内的多个燃烧器8点燃时依据的时序，倘若在调整温度时让第二加热区12内的多个燃烧器8同时点燃或同时熄灭，则可能导致温度不稳定，波动大，倘若调整温度时仅让部分燃烧器8持续开启，部分燃烧器8持续关闭，则会导致不同区域的温差较大，通过基于第二预设时序控制位于第二加热区12内的多个燃烧器8依次点燃，能够保证温度均匀性，实现温度稳定，温度波动较小，同一区域不同位置的温差也较小。

优选的，第二预设时序可与第一预设时序相同。

在本发明的可选实施例中，第一加热装置2和第二加热装置3所包括的燃烧器8均分为两组，一组燃烧器8设置在输送装置4的上方，另一组燃烧器8设置在输送装置4的下方。即第一加热区11的两组燃烧器8分别位于输送装置4的上方和下方，第二加热区12的两组燃烧器8也分别位于输送装置4的上方和下方，所以能够更好的对输送装置4上的钢材进行加热，第一加热区11和第二加热区12内每组燃烧器8的数量可相同也可不同，在此不做具体限定。

第一加热区11和第二加热区12之间具有隔热区14，隔热区14设有隔热件13，加热室1内部为连通的空间，隔热区14是指加热室1内部位于第一加热区11和第二加热区12之间的区域。隔热件13的数量为两个，一个隔热件13设置在隔热区14的顶部，从而隔热件13能够更好的阻隔第一加热区11和第二加热区12中位于输送装置4上方的热源，形成第一加热区11和第二加热区12的温差。另一个隔热件13设置在隔热区14的底部。从而隔热件13能够更好的阻隔第一加热区11和第二加热区12中位于输送装置4下方的热源，形成第一加热区11和第二加热区12的温差。

其中，隔热件13是指能够阻隔热量的部件，由于钢材需要从第一加热区11运动至第二加热区12，所以第一加热区11和第二加热区12需连通，然而第一加热区11和第二加热区12的温度不同，通过设置隔热件13，能够降低第一加热区11和第二加热区12的温度的相互影响，更好的实现第一加热区11和第二加热区12独立的温度控制。

具体的，一个隔热件13设置在第一加热区11中位于输送装置4上方的燃烧器8和第二加热区12中位于输送装置4上方的燃烧器8之间；从而隔热件13能够更好的阻隔第一加热区11和第二加热区12中位于输送装置4上方的热源，形成第一加热区11和第二加热区12的温差。

具体的，另一个隔热件13设置在第一加热区11中位于输送装置4下方的燃烧器8和第二加热区12中位于输送装置4下方的燃烧器8之间。从而隔热件13能够更好的阻隔第一加热区11和第二加热区12中位于输送装置4下方的热源，形成第一加热区11和第二加热区12的温差。

在本发明的可选实施例中，隔热件13由隔热材料制成；隔热材料(thermalinsulation material)，能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。传统绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、氧化铝纤维、耐火砖等，新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。由于钢材需要从第一加热区11运动至第二加热区12，所以第一加热区11和第二加热区12需连通，然而第一加热区11和第二加热区12的温度不同，通过设置隔热材料制成隔热件13，能够降低第一加热区11和第二加热区12的温度的相互影响，更好的实现第一加热区11和第二加热区12独立的温度控制。隔热件13的长度和高度要足以形成第一加热区11和第二加热区12的温差，但又不能过大使得隔热件13所在区域温度过低，所以隔热件13的长度和高度可根据第一加热区11和第二加热区12的温度以及隔热件13的材质选定，在此不做具体限定。

实施例二

图5为本发明实施例二提供的一种钢材正火方法的流程图，本实施例可适用于对钢管进行正火的情况，该钢材正火方法用于本发明任一实施例的钢材正火设备，该方法可以由钢材正火设备的控制模块来执行，如图5所示，该钢材正火方法包括：

S110、控制输送装置带动钢材运动至第一加热区，在所述第一加热区内停留，以将钢材在第一加热区内加热至正火温度，正火温度大于或等于800度且小于或等于950度。

其中，输送装置是指能够带动钢材运动的装置，由于第一加热区的温度为正火温度，所以当钢材进入第一加热区内时，能够在第一加热区内被加热至正火温度。

S120、控制输送装置带动钢材由第一加热区运动至第二加热区并在第二加热区内停留第二预设时长，以将钢材在第二加热区内降温至正火等温温度并以正火等温温度保温第二预设时长，正火等温温度大于或等于550度且小于或等于650度，第二预设时长大于或等于20分钟且小于或等于40分钟。

其中，第一预设时长是指钢材位于第一加热区11的时长，此时长不小于能够将钢材从初始温度被加热至正火温度的时长即可。由于第二加热区的温度保持在正火等温温度，所以当钢材由第一加热区运动至第二加热区时会在第二加热区内由正火温度降温至正火等温温度，钢材在第二加热区内停留的时长即为钢材由正火等温温度保温的时长，保温的时长越长，则钢材的正火效果越接近等温正火，第二预设时长即为预设的以正火等温温度保温的时长，所以第二预设时长越长钢材的正火越接近等温正火。

现有技术中，等温正火的保温时间根据钢材种类不同在2-7小时不等，钢材以匀速在炉内行进，输送装置的电机转速过低会导致钢材在输送辊上爬行，影响对出炉时间的准确控制，因此电机通常会保持可避免爬行的低速运行；那么要使钢材在炉内保温达到既定的时间，就必须有足够长的炉腔，因此现有正火设备的炉体都非常长；且太长时间的等温会使钢材中的碳逸散，导致表面脱碳。

上述方案，通过先将钢材加热到正火温度，然后再将钢材在短时间内降温至正火等温温度，并以正火等温温度保温第二预设时长，为避免钢材表面脱碳，本方案保温的第二预设时长比现有等温正火时间短，第二预设时长大于或等于20分钟且小于或等于40分钟，所以能够形成类等温正火的效果：第一方面，对于表面含碳的钢材，缩短以正火等温温度保温的时间可防止钢材表面脱碳，对于表面零碳的钢材，以正火等温温度保温的过程中的渗碳反应可以使钢材内部的碳扩散到钢材表面，但不至于脱碳，能达到更好的渗碳效果和防脱碳效果；第二方面，输送装置的电机要保持一定转速运行，缩短以正火等温温度保温的第二预设时长也就能缩短炉体长度，本实施例钢材正火设备的长度介于等温正火和普通正火方式的设备长度之间，能减少设备占地节约厂房成本；第三方面，缩短以正火等温温度保温的第二预设时长可使产量比等温正火高，成本低，即使使用传统的正火设备也能够加工出性能更优的钢材，且产量更高、成本更低。

在本发明的可选实施例中，正火温度大于或等于850度且小于或等于900度。其中，当钢材为钢管时，通过使正火温度大于或等于850度且小于或等于900度，能够使正火出的钢管性能更优。

在本发明的可选实施例中，正火等温温度为600度。其中，当钢材为钢管时，通过使正火等温温度为600度，能够使正火出的钢管性能更优。

在本发明的可选实施例中，第二预设时长为30分钟。其中，第二预设时长即为预设的以正火等温温度保温的时长，通过使第二预设时长为30分钟，所以能够形成类等温正火，保温时间比等温正火短，降低单位能耗，钢材正火设备的长度介于等温正火和普通正火方式的设备长度之间，减少占地，产量比等温正火高，成本低，解决了如何使传统的正火设备能够加工出性能更优的钢材的问题。

在本发明的可选实施例中，钢材正火方法还包括：

获取进料模式，进料模式包括步进式和连续式。

其中，进料模式是指需要进行正火的钢材进入加热室的模式，钢管正火炉按照钢管的运行方向依次包括上料段、加热室、快冷段、缓冷段和下料段。连续式进料模式下，按照钢材需要在炉内加热保温的时间，各段的输送辊保持一致的运行速度，钢材在辊道上匀速运行。钢材在匀速运行的过程中，会先由上料段上料，然后运动至进入加热室内部的第一加热区，然后运动至第二加热区，然后运动至离开加热室到达快冷段，最后经过缓冷段由下料段下料。步进式进料模式下，钢材上料后被输送装置快速输送到第一加热区的指定位置并停留，到达预设的加热时间或温度后，即钢材升温至正火温度后，钢材被输送装置快速输送到第二加热区的指定位置，停留第二预设时长，等温保温结束后被快速输送出炉。即步进式进料模式下，钢材并不会一直以设定的工艺速度在加热室内匀速运行，钢材会以设定的节拍移动。

当进料模式为步进式且钢材在第一加热区内停留第一预设时长或在第二加热区内停留时，控制动力件带动停留区域的输送辊以预设规律转动预设圈数，预设圈数大于或等于1/2圈且小于或等于1圈。预设规律可以是以低速往复运动。

其中，预设规律是指预设的输送辊转动的规律，例如预设规律可为输送辊先顺时针转动预设圈数，再逆时针转动预设圈数；预设规律也可为输送辊先逆时针转动预设圈数，再顺时针转动预设圈数，在此不做具体限定。停留区域即为钢材停留的区域。

当进料模式为步进式时，若输送装置所包括的输送辊不转动以使钢材在第二加热区停留，此时输送辊会因为在高温下受到钢材重压而变形。通过控制动力件带动输送辊以预设规律转动预设圈数，能够防止输送辊在钢材保温的高温环境下受压变形。

优选的，预设圈数大于或等于5/8圈且小于或等于7/8圈。进一步的，预设圈数为3/4圈。

在本发明的可选实施例中，所述获取进料模式之后，还包括：

获取进料模式切换指令。其中，进料模式切换指令是指指示进料模式进行切换的指令，由于进料模式有步进式和连续式两种，所以基于进料模式切换指令会使得进料模式在步进式和连续式之间切换。

当所述进料模式为步进式，基于所述进料模式切换指令将所述进料模式切换为连续式。

当所述进料模式为连续式，基于所述进料模式切换指令将所述进料模式切换为步进式。

通过上述方式，能够使得钢材正火设备的进料模式根据生产需求在步进式和连续式之间切换。

连续式进料模式可以满足普通钢材的生产，例如实现现有的、常规的正火工艺、生产低性能要求的钢材等，也可以实现上述实施例的钢材正火方法；步进式进料模式可实现上述实施例的钢材正火方法，对正火工艺的控制更精确，可获得更高的产品质量。本实施例设置步进式和连续式可切换的进料模式，使得一台设备能生产更多规格、品质的产品，适应不同的生产需求，达到设备的充分有效利用。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钢材正火设备，其特征在于，包括加热室(1)、第一加热装置(2)、第二加热装置(3)、输送装置(4)、控制模块(5)、第一温度监测件(6)和第二温度监测件(7)，所述加热室(1)包括连通的第一加热区(11)和第二加热区(12)；

所述第一温度监测件(6)用于监测所述第一加热区(11)的温度得到第一温度信息，所述第一加热装置(2)用于对所述第一加热区(11)进行加热，所述控制模块(5)用于实时获取所述第一温度信息，基于所述第一温度信息控制所述第一加热装置(2)的工作状态，以使所述第一温度信息为正火温度；其中，所述正火温度大于或等于800度且小于或等于950度；

所述第二温度监测件(7)用于监测所述第二加热区(12)的温度得到第二温度信息，所述第二加热装置(3)用于对所述第二加热区(12)进行加热，所述控制模块(5)用于实时获取所述第二温度信息，基于所述第二温度信息控制所述第二加热装置(3)的工作状态，以使所述第二温度信息为正火等温温度；其中，所述正火等温温度大于或等于550度且小于或等于650度；

所述输送装置(4)设置在所述加热室(1)内部，用于输送钢材，所述控制模块(5)用于控制所述输送装置(4)带动所述钢材运动，以使所述钢材依次运动至所述第一加热区(11)和所述第二加热区(12)，并在所述第一加热区(11)内停留第一预设时长和在所述第二加热区(12)内停留第二预设时长，所述第二预设时长大于或等于20分钟且小于或等于40分钟；

所述第一加热装置(2)和所述第二加热装置(3)均包括多个燃烧器(8)；

所述第一加热装置(2)和所述第二加热装置(3)所包括的燃烧器(8)均分为两组，一组所述燃烧器(8)设置在所述输送装置(4)的上方，另一组所述燃烧器(8)设置在所述输送装置(4)的下方；

所述第一加热区(11)和所述第二加热区(12)之间具有隔热区(14)，所述隔热区(14)设有隔热件(13)；所述隔热件(13)的数量为两个，一个所述隔热件(13)设置在所述隔热区(14)的顶部，另一个所述隔热件(13)设置在所述隔热区(14)的底部。

2.根据权利要求1所述的钢材正火设备，其特征在于，所述控制模块(5)具体用于：基于所述第一温度信息调节所述第一加热装置(2)的占空比，以使所述第一温度信息为正火温度；

和/或，所述控制模块(5)具体用于：基于所述第二温度信息调节所述第二加热装置(3)的占空比，以使所述第二温度信息为正火等温温度。

3.根据权利要求2所述的钢材正火设备，其特征在于，所述控制模块(5)包括温度控制器(51)和主控制器(52)，所述第一加热区(11)和所述第二加热区(12)均包括多个温控分区，每个所述温控分区均设有至少一个所述温度控制器(51)和至少一个所述第一温度监测件(6)，所述主控制器(52)与所述温度控制器(51)电连接；

所述第一加热区(11)的所述温度控制器(51)用于实时获取所在的温控分区的所述第一温度监测件(6)监测得到的所述第一温度信息并输出至所述主控制器(52)，所述主控制器(52)用于基于所述第一温度信息控制对应的所述温控分区的所述第一加热装置(2)的占空比，以使对应的所述温控分区的所述第一温度信息为所述正火温度；

所述第二加热区(12)的所述温度控制器(51)用于实时获取所在的温控分区的所述第二温度监测件(7)监测得到的所述第二温度信息并输出至所述主控制器(52)，所述主控制器(52)用于基于所述第二温度信息控制对应的所述温控分区的所述第二加热装置(3)的占空比，以使对应的所述温控分区的所述第二温度信息为所述正火等温温度。

4.根据权利要求3所述的钢材正火设备，其特征在于，所述控制模块(5)还包括超温控制器(53)，所述超温控制器(53)与所述主控制器(52)电连接，所述超温控制器(53)用于确定所述第一温度信息是否超出第一预设温度并确定所述第二温度信息是否超出第二预设温度，若所述第一温度信息超出所述第一预设温度或所述第二温度信息超出所述第二预设温度，发出报警信息至所述主控制器(52)。

5.根据权利要求4所述的钢材正火设备，其特征在于，所述超温控制器(53)还用于确定所述第一温度信息和所述正火温度的差值是否超出第一预设差值并确定所述第二温度信息和所述正火等温温度的差值是否超出第二预设差值，若所述第一温度信息和所述正火温度的差值超出第一预设差值或所述第二温度信息和所述正火等温温度的差值超出第二预设差值，发出报警信息至所述主控制器(52)。

6.根据权利要求1所述的钢材正火设备，其特征在于，所述控制模块(5)用于基于第一预设时序控制位于所述第一加热区(11)内的多个所述燃烧器(8)依次点燃；

和/或，所述控制模块(5)用于基于第二预设时序控制位于所述第二加热区(12)内的多个所述燃烧器(8)依次点燃。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的钢材正火设备，其特征在于，所述输送装置(4)包括输送辊(41)和动力件，所述输送辊(41)的数量为多个，所述动力件用于驱动多个所述输送辊(41)转动以输送钢材。

8.一种钢材正火方法，其特征在于，用于权利要求1-7中任一项所述的钢材正火设备，所述钢材正火方法包括：

控制输送装置带动钢材运动至第一加热区，在所述第一加热区内停留第一预设时长，以将所述钢材在所述第一加热区内加热至正火温度，所述正火温度大于或等于800度且小于或等于950度；

控制所述输送装置带动所述钢材由所述第一加热区运动至第二加热区并在所述第二加热区内停留第二预设时长，以将所述钢材在所述第二加热区内降温至正火等温温度并以所述正火等温温度保温所述第二预设时长，所述正火等温温度大于或等于550度且小于或等于650度，所述第二预设时长大于或等于20分钟且小于或等于40分钟；

获取进料模式，所述进料模式包括步进式和连续式；

当进料模式为步进式且所述钢材在所述第一加热区内停留第一预设时长或在所述第二加热区内停留第二预设时长时，控制动力件带动停留区域的输送辊以预设规律转动预设圈数，所述预设圈数大于或等于1/2圈且小于或等于1圈。

9.根据权利要求8所述的钢材正火方法，其特征在于，所述获取进料模式之后，还包括：

获取进料模式切换指令；

当所述进料模式为步进式，基于所述进料模式切换指令将所述进料模式切换为连续式；

当所述进料模式为连续式，基于所述进料模式切换指令将所述进料模式切换为步进式。