中厚板生產(chǎn)中加熱爐的節(jié)能技術(shù)研究

黃 偉

（南京鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210035）

加熱爐設備是中厚鋼板熱軋生產(chǎn)流程中必需的生產(chǎn)設備之一，在熱軋生產(chǎn)過程中發(fā)揮著關鍵性的作用，加熱爐設備的加熱效果對熱軋產(chǎn)品的質(zhì)量問題和成材率問題有著重要的影響。在實際鋼板生產(chǎn)流程中，加熱爐設備對鋼坯進行加熱需要耗用較多的能量，加熱爐常用的能源是煤氣，煤氣能源的消耗在中厚板熱軋生產(chǎn)成本中占有重要的比重。因此，對加熱爐設備的能源消耗和單耗進行合理的降低，提升加熱爐設備的加熱工作效率，是減少生產(chǎn)成本投入，提升企業(yè)運營經(jīng)濟效益和生產(chǎn)力的重要途徑。我鋼鐵廠采用的是蓄熱式分散控制熱式加熱技術(shù)，以及步進式汽化冷卻連續(xù)加熱技術(shù)，能良好的改善鋼坯表面脫碳工序的效果，提升了加熱效果，確保了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。近幾年來，我鋼鐵廠應用先進的生產(chǎn)技術(shù)工藝和科學的生產(chǎn)管理，對加熱爐設備進行了科學的改進，使加熱爐設備的能源消耗得以較大程度的降低。

1 現(xiàn)狀分析

采用蓄熱燃燒步進梁式板坯連續(xù)加熱爐，是根據(jù)訂單計劃控制鋼坯的加熱方式及其加熱質(zhì)量，進入加熱爐的鋼坯類型及其厚度是會不斷發(fā)生變化的，因此鋼坯的加熱結(jié)果常會出現(xiàn)加熱不均勻、加熱過度、加熱不夠等問題，對鋼坯的加熱效果有著重要的影響。

（1）加熱爐加熱方式。鋼坯在加熱爐中的加熱過程可分為三個步驟：①預熱段。鋼坯在此階段置于加熱爐設備的尾部，鋼坯獲得的加熱能源主要是燃料產(chǎn)生的余熱。②加熱段。鋼坯在此階段置于加熱爐設備的中部，加熱爐快速加熱鋼坯，使鋼坯加熱到目標溫度，這時候的鋼坯的內(nèi)部溫度仍不夠高，達不到鋼坯軋制要求，仍需要持續(xù)加熱鋼坯，使鋼坯內(nèi)部溫度滿足軋制溫度。③均熱段。此階段的目的是為了升高鋼坯內(nèi)部溫度，均勻鋼坯的溫度，并使鋼坯保持在要求的溫度范圍內(nèi)，鋼坯經(jīng)過均熱階段的加熱處理后，鋼坯的表面溫度和內(nèi)部溫度都滿足了相應的溫度要求，滿足預定的軋制溫度后，才可以繼續(xù)下一道生產(chǎn)工序。

（2）加熱質(zhì)量控制。①合理控制鋼坯加熱時間及加熱溫度?？刂其撆骷訜釡囟鹊囊罁?jù)主要是Fe-C相圖和鋼坯自身的化學構(gòu)成，不但要保證鋼坯達到軋制溫度，而且要保證鋼坯的相變情況滿足最佳狀態(tài)，一般情況下加熱溫度控制：預熱階段控制溫度在900℃，初加熱階段控制溫度在1100℃至1200℃，二次加熱階段控制溫度在1200℃至1280℃，均熱階段控制溫度在1200℃至1260℃。要根據(jù)鋼坯原料的厚度控制合理的加熱時間，一般情況下是在1.0 min/mm至1.1 min/mm之間。鋼坯軋制初始溫度需要高于1050攝氏度。②合理調(diào)整空燃比。在加熱爐內(nèi)空氣與煤氣燃料在燃燒之前的混合比例即為空燃比。空燃比對鋼坯的加熱質(zhì)量問題和煤氣燃料的消耗量有著決定性的影響。空燃比若是太高，加熱爐內(nèi)混合氣中氧氣比例較大，盡管會使煤氣燃料的燃燒更加充分，但多余的氧氣會對鋼坯發(fā)生氧化作用，會使鋼坯生成厚度較大的氧化鐵皮，從而降低鋼坯的表面質(zhì)量，降低鋼板的成材率；空燃比太小，雖然能提高鋼板的成材率，但也有弊端，煤氣燃料的燃燒不夠充分，導致煤氣消耗過多，提高了燃料成本，而且不完全燃燒的煤氣會污染大氣環(huán)境?？杖急鹊睦硐霠顟B(tài)的理論值是2.5。當煤氣熱值有較大的波動時，應根據(jù)實際情況對空燃氣進行合理的調(diào)整。依據(jù)我鋼鐵廠實際的生產(chǎn)情況，采用的空燃比值在2.0至3.2之間，要防止鋼坯遭受較為嚴重的氧化作用，保證鋼坯達到加熱質(zhì)量要求，調(diào)節(jié)空燃比使煤氣盡可能的充分燃燒，從而降低能源損耗。

2 采用的主要節(jié)能技術(shù)

加熱爐設備的產(chǎn)量巨大，其消耗的能量也是巨大的，有著極大的改進能源節(jié)約的潛力，是所有鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)都非常重視的問題。我國鋼鐵行業(yè)已經(jīng)歷了多年的發(fā)展和改進，許多大型加熱爐設備正需要進行改造，而能源節(jié)約設計正是加熱爐設備的重點改造任務。對于這些需要進行改造的加熱爐設備，不能只是應用傳統(tǒng)的技術(shù)，應當應用與融入先進的技術(shù)成果，以下對加熱爐設備的技術(shù)設計方面、運行管理方面等進行節(jié)能改造的分析探討。

（1）正確地組織燃料燃燒。對加熱爐內(nèi)燃料的燃燒進行正確的組織，確保燃料能進行充分的燃燒。燃料進入加熱爐內(nèi)后如果可以立即進行充分的燃燒，能較快的提高加熱爐溫度，提高加熱爐的生產(chǎn)效率，減少加熱爐的燃料單耗，不但能增加生產(chǎn)量，而且能起到節(jié)約能源的作用。從生產(chǎn)操作方面分析，正確組織燃料的燃燒，不但要掌握燃料的性能，還要控制好風的溫度和壓力，把握好燒嘴的使用操作及其調(diào)節(jié)控制，在控制好這些因素的基礎上，燃料與空氣的混合比例是決定燃料能否燃燒充分、能源節(jié)約問題的關鍵因素。

（2）合理控制熱負荷。在對鋼坯進行加熱時，要依據(jù)加熱爐內(nèi)生產(chǎn)情況的變化對熱負荷進行合理的調(diào)節(jié)，使加熱爐調(diào)控在最好的單耗水平，有利于鋼坯加熱效果、加熱爐使用壽命及其能源消耗情況。在低產(chǎn)量或非正常生產(chǎn)時，要注意控制好加熱爐各階段的燃料分配。在產(chǎn)量較大時，加熱爐要遵循預熱階段、加熱階段、均熱階段的操作；當加熱爐產(chǎn)量減少時，可相應減少加熱階段的熱量供應。

（3）合理制定加熱升溫曲線和控制出鋼溫。依據(jù)鋼坯的軋制節(jié)奏合理控制加熱爐的溫度，每個鋼坯都有較為確切的軋制節(jié)奏。坯料進入加熱爐后即能確定坯料在加熱爐各階段應當停留的時間。對于厚度較小、難軋制的坯料，軋制坯料所需時間不短，為確保坯料的加熱效果，常應用低溫控制和低流量控制，空氣燃料混合比例應當以加熱階段和均熱階段為主。對于厚度較大、容易軋制的坯料，軋制坯料所需時間不長，加熱能力稍顯不夠，需要加熱一段時間。

（4）合理控制、調(diào)節(jié)加熱爐溫度。對加熱爐的溫度要進行合理的把控，在生產(chǎn)操作發(fā)生變化時要對加熱爐溫度進行及時的調(diào)節(jié)。制定加熱爐設備的爐溫制度要依據(jù)鋼坯的性能參數(shù)及其材料性質(zhì)，制定預熱階段、加熱階段、均熱階段的溫度要依據(jù)鋼的加熱特性來確定，坯料的加熱時間要依據(jù)坯料的規(guī)格、加熱爐內(nèi)的溫度分布等情況進行確定。對于碳含量不高、加熱性能良好的鋼材類型，加熱溫度要求較高。鋼的碳含量升高，鋼對溫度也會更加敏感，鋼所需要的加熱溫度也會降低。加熱爐內(nèi)溫度過高，加熱爐的燃料供給過量了，加熱爐設備的熱量損失也會增多，而且廢氣的溫度也升高，熱量損失增多，加熱爐的熱效率因此降低，單位熱量消耗升高，加熱爐溫度過高也會影響其使用壽命。加熱爐溫度過高會影響鋼的生產(chǎn)質(zhì)量，如鋼會出現(xiàn)損壞問題、加熱過度問題、脫碳問題等。

（5）加熱爐壓力控制。加熱爐壓力的控制對加熱爐的加熱效果有重要影響，加熱爐壓力的大小及壓力分布直接影響著加熱爐內(nèi)火焰的形狀與分布、溫度大小的分布以及加熱爐內(nèi)氣氛，加熱爐壓力影響著加熱鋼坯的速度、鋼坯的加熱質(zhì)量問題以及燃料的燃燒情況等。當加熱爐處于負壓狀態(tài)時，設備會通過空洞從外界吸入冷空氣，這些冷空氣會造成煙氣量的增多，影響加熱爐內(nèi)對鋼坯的傳熱效果，降低了鋼坯的溫度和加熱爐的溫度，使鋼坯的加熱時間增長，導致燃料的損耗增加。當加熱爐處于正壓狀態(tài)時，高溫氣體會溢出爐外，加熱爐周邊溫度會因此升高，破壞勞動環(huán)境，工人的操作難度增大，而且溫度過高影響加熱爐的使用壽命，增大燃料的損耗，甚至帶來不安全問題。加熱爐內(nèi)的壓力需要控制在合理范圍內(nèi)，才能確保鋼坯的加熱質(zhì)量問題、減少鋼坯的燒損問題，以及降低燃料的損耗。

（6）升高預熱空氣溫度，減少熱風的散發(fā)排放。生產(chǎn)過程中要嚴格根據(jù)規(guī)范進行操作，避免燃氣沒有充分燃燒后進入煙道中，并在換熱器位置燃燒，如此會對換熱器造成損傷影響其使用年限，一般金屬換熱器的使用年限是在三年至五年之間。要煙道進行定期的檢修，煙道里的附著物不但對換熱器的正常使用有影響，而且會降低換熱器設備的使用年限。3 結(jié)語

在長時間的鋼材生產(chǎn)實踐中，積累了大量的生產(chǎn)經(jīng)驗，并進行不斷的技術(shù)研究與探索，在保證鋼坯滿足加熱質(zhì)量規(guī)定的基礎上，合理應用先進的降低能耗技術(shù)，改善了鋼坯表面燒損問題和氧化問題。加熱爐設備的能源節(jié)約設計是較為系統(tǒng)的工程，涉及多方面的工作和問題，需要解決較多的技術(shù)問題，我們應當在現(xiàn)有基礎上，綜合分析各方面因素，科學改進生產(chǎn)工藝，進行不斷深入的研究與創(chuàng)新，才能更科學的改進加熱爐的節(jié)能技術(shù)。