安鋼Ф400 mm 機組加熱爐改進加熱質(zhì)量實踐

宋 杰 杜永軍 常志祿 曾 媛

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

在大力提倡低碳環(huán)保，創(chuàng)建節(jié)能型社會的今天，加熱爐作為軋鋼廠最大的耗能設(shè)備，開展節(jié)能降耗攻關(guān)，成為創(chuàng)建節(jié)能型企業(yè)的重要途徑之一。安鋼Ф400 mm 機組近幾年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，煤氣消耗占整個工序能耗的比例在79%左右。以年產(chǎn)60萬t，平均單耗179 m3/t，混合煤氣單價0.3 元/m3計算，每年生產(chǎn)成本為3222萬元。同時隨著產(chǎn)量逐年增加，加熱爐強化加熱現(xiàn)象嚴(yán)重，安鋼Ф400 mm 機組平均燒損率為1.5%～1.6%，與國內(nèi)先進水平相比，金屬消耗偏高。因此，降低煤氣單耗和氧化燒損對減少生產(chǎn)成本具有十分重大的意義。通過對該機組影響節(jié)能降耗的原因進行分析，采取加熱爐水冷系統(tǒng)改進、分規(guī)格鋼坯加熱制度進行細化等措施，達到了緩解強化加熱現(xiàn)象和降低鋼坯燒損的目的，取得了較好的經(jīng)濟效益。

1 概況

安鋼Ф400 mm 機組主要產(chǎn)品為角鋼、槽鋼和中圓鋼3 個品種，33 個規(guī)格。加熱設(shè)備為端進側(cè)出連續(xù)推鋼式加熱爐，設(shè)計加熱能力為70 t/h，分五段進行溫度控制，分別為均熱段、一加段、二加段、下加段及側(cè)加段。鋼坯上部采用平焰燒嘴，額定加熱能力為300 Nm3/h，下加、側(cè)加采用亞高速燒嘴，額定加熱能力為500 Nm3/h。爐子有效尺寸為21.37 m×6.36 m，加熱坯料為120 mm×120 mm×(4.7 m～6.0 m)和150 mm×150 mm× (4.7 m～6.0 m)的連鑄坯，坯料熱送比例為80%左右。

2 存在問題

2.1 加熱溫度高

本機組產(chǎn)品規(guī)格跨度大，小時產(chǎn)量從40 t/h～120 t/h 不等。品種、規(guī)格生產(chǎn)周期短，換輥換槽頻繁，待軋時間較多，造成熱送坯料裝爐溫度差別較大，存在熱冷混裝的問題，進而造成加熱操作頻繁調(diào)整。開軋溫度沒有實時監(jiān)測系統(tǒng)，存在加熱溫度偏高的問題。

2.2 軋制小規(guī)格時鋼坯高溫段停留時間長

加熱爐加熱能力兼顧所有規(guī)格產(chǎn)量進行設(shè)計，而且從2008年開始實施連鑄坯熱裝熱送。連鑄坯熱裝溫度大于500℃時，熱裝溫度每提高10℃，最佳爐子產(chǎn)量約提高1.25%［1］。安鋼Ф400 mm 機組熱裝溫度在600℃左右，所以加熱能力大幅提升。而小規(guī)格產(chǎn)品產(chǎn)量較低，所以小規(guī)格生產(chǎn)加熱能力相對過剩。而通過縮短高溫區(qū)的調(diào)整操作難度較大，使鋼坯在高溫區(qū)停留時間過長。

2.3 鋼坯開軋溫度偏高

安鋼Ф400 mm 機組以生產(chǎn)角鋼、槽鋼為主，中間料形和成品表面積較大、斷面復(fù)雜、存在不均勻變形，開軋溫度要求在1050℃～1200℃之間，所以實施低溫軋制難度較大。

3 改進措施

3.1 細化燃燒系統(tǒng)控制

按機時產(chǎn)量進行優(yōu)化控制，縮短高溫區(qū)加熱時間。加熱時間與氧化燒損成正比，即在相同的條件下，加熱時間越長，氧化生成的鐵皮越厚，鋼的氧化燒損越多。不同溫度下氧化鐵皮生成量與加熱時間的關(guān)系如圖1 所示。

圖1 氧化鐵皮生成量與加熱時間關(guān)系

同時可以看出，各個溫度下氧化量的增量是不同的，溫度越高，氧化反應(yīng)速度越大。如果在900℃時氧化速度為1，則1000℃時為2，1100℃時為3.5，至1300℃時達到7［2］。所以縮短高溫區(qū)加熱時間是降低氧化燒損及煤氣消耗的主要途徑之一。

在實際操作時盡量減少鋼坯在高溫區(qū)的停留時間，主要采取的措施:一是軋制小規(guī)格時，關(guān)閉側(cè)加、二加燒嘴，均熱燒嘴閥位開1/4 控制;軋制中規(guī)格時，均熱燒嘴閥位按開1/3 控制，關(guān)閉側(cè)加燒嘴，二加燒嘴閥位按開1/3 控制;二是升溫時，從爐頭至爐尾依次升溫，降溫時從爐尾到爐頭依次降溫，嚴(yán)禁反向操作;三是當(dāng)遇到生產(chǎn)臨時停車時，要及時降低溫度，并掌握開車時間，準(zhǔn)確進行升溫操作。

3.2 優(yōu)化爐內(nèi)水冷系統(tǒng)

1)由于加熱爐爐內(nèi)水梁采用水冷卻系統(tǒng)，隔熱層為外部焊接包扎塊。包扎塊采用莫來石澆筑料，內(nèi)襯鋼板，無絕熱層，包扎塊易脫落，造成水管裸露，鋼坯水冷印嚴(yán)重。針對以上問題對包扎塊結(jié)構(gòu)進行改進，合理加大內(nèi)徑尺寸，在施工中加入10 mm 厚耐火纖維氈，絕熱能力改善明顯。包扎塊改進前后爐內(nèi)水梁回水溫度對比見表1。

2)爐內(nèi)水梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化。將高溫段耐熱滑塊由單列密排改為雙列錯排，全部耐熱滑塊縱向間距由10 mm 增大到20 mm，減少鋼坯與滑塊上表面接觸時間，提高鋼坯加熱質(zhì)量，減少水冷黑印。改進前后爐內(nèi)水梁如圖2 所示。

表1 包扎塊改造前后回水溫度對比

圖2 爐內(nèi)水梁修改前后示意圖

3.3 增加實時監(jiān)控系統(tǒng)

增加入爐鋼坯表面溫度實時監(jiān)測系統(tǒng)，操作人員可以對不同溫度的鋼坯進行精確操作，在保證坯料的加熱溫度前提下，減少了煤氣的投入量;增加出爐鋼坯表面溫度精確監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)開軋溫度的精確控制，解決了開軋溫度偏高的問題。

4 效果

措施實施后，鋼坯加熱更加均勻，鋼坯黑印與無黑印處溫差減小(實測溫差由100℃降低到80℃左右)，具備了降低開軋溫度的條件，增加對開軋溫度的實時控制系統(tǒng)，角鋼水冷印溫度控制在1000±50℃;槽鋼水冷印溫度控制在1050±50℃。經(jīng)過近一年的生產(chǎn)實踐，效果明顯，在煤氣消耗基本持平的情況下實現(xiàn)了增產(chǎn)，有效緩解了強化加熱現(xiàn)象，氧化燒損率由2010年的1.62%降低到2011年的1.52%。

5 結(jié)語

通過對加熱爐水冷系統(tǒng)改進，減少鋼坯水冷黑印，提高加熱質(zhì)量;增加入爐、開軋溫度實時監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)精確溫度控制;通過對產(chǎn)品分鋼種、規(guī)格鋼坯加熱制度進行細化，降低了鋼坯的開軋溫度，縮短了鋼坯在高溫區(qū)停留時間，通過以上措施的實施，有效緩解了強化加熱現(xiàn)象、降低了氧化燒損，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

［1］陳惠蘭，喻輔成，章林榮，等.南昌鋼鐵公司對標(biāo)挖潛現(xiàn)狀分析與對策.冶金能源，2006，25(4):3～5，11.

［2］陳鴻復(fù)，曹冠之，湯學(xué)忠，等.冶金爐熱工與構(gòu)造.北京:冶金工業(yè)出版社，1993:109.