步進(jìn)式加熱爐爐底的改造及應(yīng)用

張佳慶，張永亮，侯建民，張亞平，李 超

（山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司 熱軋部，山東 濟(jì)南271100）

1 前 言

加熱爐作為軋鋼系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，主要作用是將煉鋼生產(chǎn)的鋼坯按工藝要求進(jìn)行加熱，為軋線生產(chǎn)提供合格的鋼坯。板坯在加熱爐內(nèi)加熱的過(guò)程中，特別是在高溫區(qū)容易產(chǎn)生大量氧化鐵皮，板坯在爐內(nèi)抬升平移過(guò)程中，碰撞和摩擦使產(chǎn)生的氧化鐵皮脫落存積于爐底。泰鋼950 mm 軋線，步進(jìn)式加熱爐于2006年投入使用，原爐底為平爐底，日常生產(chǎn)中加熱爐加熱溫度較高，板坯在加熱過(guò)程中，爐膛中產(chǎn)生的氧化鐵皮較多。板坯在爐內(nèi)運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)生的氧化鐵皮在換向過(guò)程中或震動(dòng)時(shí)，從坯料下層上脫落到爐底，氧化鐵皮堆積較快。清渣周期最多6 個(gè)月，清渣工作降低了爐子的作業(yè)率，影響產(chǎn)量，縮短了爐子壽命。還需花費(fèi)大量的人力物力，增加了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于氧化鐵皮的爐內(nèi)沉積高度高于下層燒嘴，下層火焰無(wú)法延伸到爐膛中間，板坯的加熱受到影響，坯料的溫度不均勻，溫差大，嚴(yán)重影響板坯的整體性能，容易造成產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。尤其是蓄熱室加熱爐中，氧化鐵皮堆積過(guò)高，在換向時(shí)，氧化鐵皮吸入燒嘴，造成蓄熱體堵塞，造成蓄熱能力下降，爐體受損，影響產(chǎn)能，造成損失。根據(jù)泰鋼加熱爐的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況研究分析，加熱段及均熱段氧化鐵皮堆積是影響加熱能力、爐內(nèi)氧化鐵皮清理周期等的主要因素。

2 改造前存在的主要問(wèn)題

改造前加熱爐內(nèi)底部是平的，此種平底式加熱爐主要存在4方面的主要缺點(diǎn)：

1）爐內(nèi)氧化鐵皮的大量沉積。改造前使用5個(gè)月后爐內(nèi)氧化鐵皮的堆積高度基本達(dá)到水梁高度。

2）對(duì)蓄熱體造成堵塞。蓄熱式平底加熱爐中，隨著爐內(nèi)氧化鐵皮沉積，在加熱爐換向排煙過(guò)程中，氧化鐵皮會(huì)吸入蓄熱體，造成蓄熱體堵塞，致使蓄熱體蓄熱能力下降，影響提溫，造成能耗損失。

3）對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。加熱爐使用后期，由于氧化鐵皮的爐內(nèi)沉積高于下層燒嘴，下層火焰無(wú)法向爐膛中間延伸，板坯的加熱受到影響，造成板坯的加熱溫度不均勻，在粗軋工序出現(xiàn)容易出現(xiàn)翹頭及扣頭現(xiàn)象，對(duì)下游的生產(chǎn)控制造成不利影響。加熱不均還容易造成成品帶鋼局部出現(xiàn)裂紋、性能下降等缺陷。

4）清理氧化鐵皮需花費(fèi)大量的人力物力，增大了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了維修費(fèi)用。爐內(nèi)人工清渣現(xiàn)場(chǎng)，溫度高，空間小，作業(yè)環(huán)境差，機(jī)械設(shè)備無(wú)法使用，只能人工清理，因清渣時(shí)爐內(nèi)溫度高，每十幾分鐘就要倒換一次，清理難度及勞動(dòng)強(qiáng)度較大。每不到半年一次的加熱爐內(nèi)氧化鐵皮清理，一直以來(lái)是制約軋線生產(chǎn)的瓶頸環(huán)節(jié)。

3 解決措施

結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)和加熱爐的實(shí)際情況，經(jīng)多方學(xué)習(xí)和考察論證，可將爐底改造為漏斗形狀，能自動(dòng)卸渣的V型爐底，對(duì)爐內(nèi)產(chǎn)生的氧化鐵皮能夠自動(dòng)卸渣，可以解決爐內(nèi)大量存積氧化鐵皮的問(wèn)題，達(dá)到在線清理氧化鐵皮的目的。

1）滿足安裝尺寸。根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸和要求，加熱爐改造還存在多方面的局限性，如改造V型落渣口頂部不能高于下層燒嘴高度，以免影響下層燒嘴的正常燃燒。V型落渣裝置的高度最低為700 mm，但加熱爐爐底距離下層燒嘴的高度僅有560 mm。為了保證增加本裝置不高于下層燒嘴，需減去爐底六層保溫磚的上兩層，每層磚的高度為126 mm，減去爐底兩層磚后，爐底表面距離下層燒嘴的高度為812 mm，滿足了安裝此V型落渣裝置的高度。

2）安裝角度符合要求。根據(jù)加熱爐內(nèi)氧化鐵皮的堆積角度，和爐底的結(jié)構(gòu)，按照氧化鐵皮堆積安息角55°設(shè)計(jì)成58°斜坡?tīng)t底，由耐火材料制作成V型落渣口，各個(gè)V型落渣口根據(jù)活動(dòng)梁窗口位置交替布置。

3）解決刮渣需求。因滑落至爐底水封槽內(nèi)的氧化鐵皮的量增加，需對(duì)爐底刮渣系統(tǒng)進(jìn)行改造，需增加刮渣板密度，解決落入水封槽內(nèi)的氧化鐵皮增加的問(wèn)題。

4 應(yīng)用成效

自2020年6月份改造完成，投入使用至今一直正常運(yùn)行，通過(guò)改造成效顯著。

1）通過(guò)改造提高了加熱爐的加熱能力。加熱爐的加熱能力由原來(lái)的245 t/h提高到280 t/h以上，滿足了軋線升級(jí)改造后快節(jié)奏生產(chǎn)的需求。

2）減少了爐內(nèi)氧化的沉積。通過(guò)改造，達(dá)到了在線清理氧化鐵皮的目的，減少了爐內(nèi)氧化的沉積，同時(shí)延長(zhǎng)了氧化鐵皮的清理周期，爐內(nèi)氧化鐵皮由原來(lái)的6個(gè)月清理1次，延長(zhǎng)到了現(xiàn)在的10個(gè)月以上清理1次，大大降低了清理氧化鐵皮的費(fèi)用。

3）蓄熱體及耐材的使用壽命延長(zhǎng)。該項(xiàng)目實(shí)施后爐內(nèi)氧化鐵皮的存積量大大減少，蓄熱體及耐材的使用壽命由原來(lái)6 個(gè)月延長(zhǎng)到了現(xiàn)在的10 個(gè)月以上。

4）提升了產(chǎn)品質(zhì)量。該項(xiàng)目實(shí)施后板坯的頭尾及上下表面溫差明顯改善，在粗軋出現(xiàn)敲頭及扣頭現(xiàn)象明顯減少，由原來(lái)的13.7%降到現(xiàn)在的5.6%，對(duì)下游的生產(chǎn)穩(wěn)定創(chuàng)造了條件，爐內(nèi)氧化鐵皮沉積量減少，板坯上下表面及頭尾及中間溫差明顯改善，成品帶鋼缺陷及性能下降明顯降低。

5）煤氣消耗顯著降低。通過(guò)改造，氧化鐵皮堵塞蓄熱體現(xiàn)象明顯改善，提升了蓄熱體的蓄熱能力，降低了煤氣消耗，改造前和改造后煤氣消耗統(tǒng)計(jì)對(duì)比見(jiàn)圖1。通過(guò)比較，可以看出改造后煤氣消耗顯著降低。

圖1 改造前和改造后煤氣消耗統(tǒng)計(jì)對(duì)比

6）氧化燒損明顯降低。改造后加熱效果得到了改善，氧化燒損明顯降低，提高了帶鋼的成材率。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，使系統(tǒng)產(chǎn)能得到有效釋放，延長(zhǎng)了氧化鐵皮的清理周期，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能源消耗及維修費(fèi)用。爐底改造后至今已運(yùn)行10 個(gè)多月，各項(xiàng)指標(biāo)都能較好的完成，證明V型爐底在軋鋼系統(tǒng)步進(jìn)式加熱爐的改造及應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期效果。

改造后創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，去除爐底改造投入的190萬(wàn)元，改造后6個(gè)月合計(jì)創(chuàng)效789.2萬(wàn)元，同時(shí)為軋線的產(chǎn)量、質(zhì)量的提升創(chuàng)造了條件。