軋鋼工序節(jié)能技術(shù)及節(jié)能實踐

劉凱

（唐山鋼鐵集團有限責(zé)任公司型鋼部， 河北 唐山 063000）

經(jīng)驗交流

軋鋼工序節(jié)能技術(shù)及節(jié)能實踐

劉凱

（唐山鋼鐵集團有限責(zé)任公司型鋼部， 河北 唐山 063000）

分析了國內(nèi)軋鋼生產(chǎn)耗能現(xiàn)狀與軋鋼系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，并通過采取提升熱送坯料熱裝率與熱裝溫度、降低鋼坯的加熱溫度、合理設(shè)計加熱爐燒嘴、加強管理節(jié)能工作等措施進(jìn)行企業(yè)軋鋼工序的節(jié)能實踐。實踐效果顯著，實現(xiàn)了煤氣資源的合理利用，有效降低能源消耗，切實提升節(jié)能效果。

軋鋼工序 節(jié)能技術(shù) 節(jié)能實踐

1 國內(nèi)軋鋼生產(chǎn)耗能現(xiàn)狀分析

軋鋼行業(yè)在國民經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中占據(jù)十分重要的地位，屬于國民支柱型產(chǎn)業(yè)，但其生產(chǎn)期間也需要消耗較多的能源，而隨著鋼鐵市場規(guī)模的不斷擴大，能源消耗量呈現(xiàn)出不斷增長的趨勢。近年來，各行業(yè)對鋼鐵的質(zhì)量要求變得越來越高，且新種類的出現(xiàn)也使得鋼鐵加工程序變得越來越復(fù)雜，生產(chǎn)期間消耗的能量不斷增長。相較國外發(fā)達(dá)國家的鋼鐵企業(yè)，我國軋鋼生產(chǎn)無論在冷軋工藝還是熱軋工藝方面所消耗的能源均較高，且軋鋼生產(chǎn)技術(shù)也與先進(jìn)國家存在較大差距。比如在生產(chǎn)能量消耗方面，國外企業(yè)比國內(nèi)平均每噸煤消耗量少40 kgce。作為軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的能耗設(shè)備，企業(yè)應(yīng)重點做好加熱爐的節(jié)能設(shè)計工作，最大程度地節(jié)約能耗[1]。

2 軋鋼系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)分析

2.1 加熱爐節(jié)能技術(shù)

蓄熱式燃燒技術(shù)屬于加熱爐主要的節(jié)能技術(shù)，它可以有效降低燃料的能耗指標(biāo)，節(jié)能效果較佳。同時，蓄熱式的節(jié)能爐還可以有效回收利用爐內(nèi)的熱量，在降低能耗的同時降低生產(chǎn)成本，且采用這種節(jié)能爐可以有效減少氮氧化物等有害氣體的排放量，從而有效保護(hù)環(huán)境。加熱爐內(nèi)的表面積較大，因此應(yīng)采用高溫節(jié)能涂料和有效的加熱技術(shù)，當(dāng)前應(yīng)充分利用加熱爐內(nèi)襯中的耐火澆筑材料，加大防火耐火材料的開發(fā)力度，尤其應(yīng)充分使用碳化硅粉等節(jié)能涂料，從而切實提升加熱爐的工作效率，確保企業(yè)獲得較大的經(jīng)濟效益。

2.2 優(yōu)化生產(chǎn)工藝

優(yōu)化生產(chǎn)工藝可以有效降低能耗的投入成本，且還可以保證送熱坯料的充分燃燒，提升能源的利用率。對此，在軋鋼生產(chǎn)過程中，企業(yè)應(yīng)根據(jù)訂單批量、設(shè)備運行情況以及熱坯料的銜接程度選擇生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)節(jié)能。當(dāng)料場熱坯料數(shù)量達(dá)到基本標(biāo)準(zhǔn)要求時應(yīng)即刻組織裝爐，期間還應(yīng)盡量連續(xù)裝入熱坯料，以防與冷坯料出現(xiàn)混裝問題。除此之外，還應(yīng)保持合理的加熱時間，以滿足不同鋼種需求，確保熱坯料與加熱時間的銜接性[2]。

2.3 降低鋼坯的加熱溫度

降低鋼坯的加熱溫度可以有效降低熱量能耗與氧化消耗量，為此，在加熱爐的各個控制階段中，應(yīng)有效控制鋼坯的斷面溫度差，而且還應(yīng)根據(jù)鋼材的不同種類降低加熱溫度，判斷各階段的耦合結(jié)果。除此之外，對于超過300℃的爐內(nèi)熱，還應(yīng)適當(dāng)縮短加熱時間，降低加熱溫度，從而實現(xiàn)最佳的節(jié)能效果。

2.4 低溫軋制機潤滑技術(shù)

為了有效降低軋鋼工序的能量消耗，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重視使用低溫壓制技術(shù)。生產(chǎn)期間，雖然降低加熱爐溫度可以有效控制燃料的能耗，但會增大加熱爐的變形抗力與軋制功率。當(dāng)出爐溫度在1 100℃時，降溫可以有效節(jié)省能耗，但出爐溫度會降低氧化鐵皮的獲得量，此時則應(yīng)采用低溫軋制潤滑技術(shù)，降低燃料的消耗量，從而控制軋制功率，獲得較高的生產(chǎn)效益。對于多數(shù)軋機而言，低溫軋制潤滑技術(shù)可以有效降低生產(chǎn)能耗，由于鋼熱軋溫度較高，因此需要冷水冷卻，而此時混合使用熱軋工藝潤滑技術(shù)可以有效減少軋制力，減少動力消耗。

3 鋼企業(yè)軋鋼工序的節(jié)能實踐

2013年，唐鋼大型線建成投產(chǎn)，此廠區(qū)位于樂亭縣臨港工業(yè)園區(qū)，水路、陸路運輸便利。生產(chǎn)線具備12 m弧四機四流大矩形坯連鑄機、步進(jìn)式加熱爐、高壓水除鱗機、兩架Φ1100開坯粗軋機、兩架Φ1050精軋機以及步進(jìn)式大冷床等設(shè)備。此廠煤氣能源消耗量占據(jù)比例最大，約占比88%左右，其次便是電能消耗，占比約為11%，電能與煤氣屬于能源消耗的主要組成部分，且蒸汽回收量占能源消耗總量的7%左右，在降低能耗工作中具備十分重要的作用。為此，此廠的節(jié)能工作應(yīng)由以下幾個方面展開。

3.1 提升熱送坯料熱裝率與熱裝溫度

唐鋼廠中一直采用熱送熱裝技術(shù)，且獲得了較好的節(jié)能效果，為了深入開展，鋼廠還應(yīng)在產(chǎn)銷平衡、排產(chǎn)以及生產(chǎn)計劃合理組織方面開展節(jié)能工作。

一方面，鋼廠應(yīng)根據(jù)實際熱送熱裝工作需求，建立完善的信息化系統(tǒng)，實時追蹤坯料溫度。在以往傳統(tǒng)生產(chǎn)中，采用手工或定點測溫的方式追蹤坯料的溫度，該方式不能實現(xiàn)實時追蹤，且準(zhǔn)確性較低。由此應(yīng)利用回歸分析方法，在考慮季節(jié)、坯料斷面以及鋼材種類的基礎(chǔ)上，為坯料溫度與連鑄機建立時間關(guān)系模型。同時，還應(yīng)不斷完善訂單管理系統(tǒng)，要求裝爐人員嚴(yán)格遵照訂單要求進(jìn)行組織生產(chǎn)。除此之外，由于熱裝溫度與熱裝率在某些情況下會出現(xiàn)沖突，此時還應(yīng)根據(jù)實際節(jié)能效果平衡兩者關(guān)系，建立完善的評價機制。另一方面應(yīng)優(yōu)化生產(chǎn)組織，提高熱送坯料的熱量利用率，由于訂單品種、交貨時間以及扎批次的厚度差等均屬于熱裝生產(chǎn)的約束條件，對此，生產(chǎn)期間應(yīng)充分考慮這些約束條件，制定合理可行的生產(chǎn)順序，從而最大程度地發(fā)揮熱裝效果。同時，生產(chǎn)期間工作人員應(yīng)嚴(yán)格遵照裝爐原則，當(dāng)料場高級熱坯料達(dá)到現(xiàn)場并達(dá)到一定量時應(yīng)立即裝爐。裝爐期間，冷熱坯料連續(xù)塊數(shù)應(yīng)盡量大，以免出現(xiàn)冷熱坯料混裝問題。除此之外，不同等級的熱坯料還應(yīng)制定各自的加熱時間，安排實際生產(chǎn)[3]。

3.2 適當(dāng)降低鋼坯的加熱溫度

在加熱鋼坯時應(yīng)充分考慮加熱溫度、斷面溫差等因素，滿足基本的加熱要求。加熱爐主要分三段實行控制，且三段之間相互影響。為了降低各階段時間內(nèi)耦合因素的影響程度，縮小加熱溫度的控制范圍，鋼廠應(yīng)根據(jù)不同的鋼材種類及溫度要求，將加熱溫度降至300～400℃。當(dāng)熱裝坯料入爐溫度超過300℃時，還應(yīng)降低加熱溫度，降低煤氣的消耗量，達(dá)到節(jié)能效果。

3.3 合理設(shè)計加熱爐燒嘴

當(dāng)前，鋼廠的燃料主要為焦?fàn)t煤氣，但由于加熱爐燒嘴主要按照混合煤氣設(shè)計，以致型號較大且燃燒效果較差，調(diào)節(jié)性能較低。對此，鋼廠應(yīng)重新設(shè)計燒嘴，設(shè)置合理的爐內(nèi)火焰溫度，降低煤氣的消耗量。

3.4 加強管理節(jié)能工作

在實際生產(chǎn)過程中，不同鋼種的加熱溫度有所不同，且生產(chǎn)期間燃料的消耗率也存在差異。對此，鋼廠還應(yīng)做好加熱爐的生產(chǎn)管理工作，實現(xiàn)精細(xì)化管理。一方面應(yīng)提升蒸汽的外送能力，提高余熱余能的消耗量。另一方面，對于不同種類的鋼材，鋼廠應(yīng)設(shè)置不同的能耗標(biāo)準(zhǔn)，針對不同品種的軋鋼設(shè)置煤氣消耗的動態(tài)指標(biāo)，從而可以合理評價各班的操作方法，提升工作人員的成本管理意識[4]。

4 結(jié)語

1）從分析軋鋼工序消耗能源結(jié)構(gòu)可以看出，加熱爐節(jié)能工作屬于軋鋼企業(yè)最為關(guān)鍵的節(jié)能項目，其次便是電能消耗的節(jié)能工作，且設(shè)計期間還應(yīng)注意回收利用余熱、余能。

2）在軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng)中，節(jié)能涂料、輻射技術(shù)以及蓄熱式燃燒技術(shù)可以強化加熱爐的保溫效果，在電機變頻調(diào)速方面具備更好的節(jié)能效果。

3）在軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng)中，可以利用低熱值的煤氣代替以往高熱值的焦?fàn)t煤氣，實現(xiàn)煤氣資源的合理利用，有效降低能耗。

4）在節(jié)能設(shè)計后，加熱爐增加了送熱裝置，提高了加熱爐的工作效率。同時，通過對爐燒嘴進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，可以回收利用全部蒸汽，獲得較佳的節(jié)能效果。

[1] 陳廣言，劉其明，李龍濤，等.軋鋼加熱爐燃燒智能控制技術(shù)實踐及節(jié)能減排分析[J].冶金能源，2011（11）：59-61.

[2] 胡建利.軋鋼工序節(jié)能技術(shù)探討及實踐[J].工程技術(shù)研究，2016 （12）：45-46.

[3] 梁國勛，張寶琴，張永彧.淺談降低軋鋼工序能耗的途徑[J].天津冶金，2014（8）：152-155.

[4] 王江，王麗娟.一種新的熱軋鋼清潔生產(chǎn)技術(shù)環(huán)境綜合評價方法[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2017（2）：181-185.

（編輯：王瑾）

Energy Saving Technology and Energy Saving Practice in Rolling Process

LIU Kai
（Steel Department of Tangshan Iron and Steel Group Co.,Ltd.,Tangshan Hebei 063000）

The present situation of energy consumption for domestic rolling production and energy saving technology of rolling system are analyzed.And energy-saving practice of rolling practice is conducted,including improving hot-charging rate and hot charging temperature of hot-charging ingot,reducing heating temperature of billet,and reasonable design of burner in heating furnace,strengthening the management of energy saving and other measures for steel enterprises.The practice effect is remarkable.The rational utilization of gas resources is realized,energy consumption is effectively reduced,and energy saving effect is effectively improved.

rolling process,energy-saving technology,energy-saving practice

TG333

A

1672-1152（2017）03-0121-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.49

2017-04-05

劉凱（1986—）男，山東寧津人，本科，畢業(yè)于河北理工大學(xué)材料成型及自動化控制，助理工程師，從事型鋼部技術(shù)質(zhì)量管理工作。