提高熱軋加熱爐生產(chǎn)能力研究

提高熱軋加熱爐生產(chǎn)能力研究 朱 樂 （ 攀 鋼釩 熱軋板廠 ） 摘 要 ：針對熱軋軋機(jī)能力提高后，加熱爐生產(chǎn)能力滿足不了軋線需求的現(xiàn)狀，通過提高加熱爐區(qū)域設(shè)備運(yùn)行速度和優(yōu)化板坯加熱工藝兩個方面提高加熱爐生產(chǎn)能力，使得熱軋加熱爐生產(chǎn)能力明顯提高，同時降低了加熱爐能耗。 關(guān)鍵詞 ： 熱軋； 加熱爐 ； 生產(chǎn)能力 ；運(yùn)行 速度 ；加熱溫度 0 引 言 熱軋板廠于 2007 年底對粗軋 機(jī)進(jìn)行了改造，軋線工藝制度由此發(fā)生了根本性的變化，軋機(jī)生產(chǎn)能力得到了明顯的提高。為了充分發(fā)揮 力粗軋機(jī)的能力，針對熱軋板坯加熱爐的實(shí)際 情況，需 要 在現(xiàn)有基礎(chǔ)上從設(shè)備、工藝兩方面入手進(jìn)一步提高加熱爐生產(chǎn)能力，以滿足軋線生產(chǎn)的需求。 1 加熱爐生產(chǎn)工藝 及 主要性能 加熱爐生產(chǎn)時，板坯由加熱爐上料運(yùn)輸輥道，送至爐門裝料口，按布料圖進(jìn)行定位，在確定爐內(nèi)有足夠空間后，裝料爐門打開，裝鋼機(jī)開始動作將鋼坯裝入爐內(nèi)。爐內(nèi)板坯通過步進(jìn)梁的運(yùn)動，經(jīng)過爐子充分加熱，得到出鋼指令后出鋼機(jī)開始動作，爐門全開后，托起鋼坯出爐，準(zhǔn)確將鋼坯放在出爐輥道中心線上，再由出爐輥道輸送到粗軋機(jī)軋制。熱軋加熱爐主要技術(shù)性能見表 1。 要提高加熱爐小時生產(chǎn)能力，必須從兩個方面考慮，一是加 熱爐的供熱能力；二是加熱爐設(shè)備運(yùn)行速度。加熱爐經(jīng)過幾年的運(yùn)行，目前設(shè)備運(yùn)行已趨于穩(wěn)定，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行速度，通過分析對比板坯最短在爐時間與板坯在爐內(nèi)運(yùn)行時間，可以找出設(shè)備運(yùn)行速度方面可以進(jìn)行改進(jìn)的地方。另一方面加熱爐供熱能力已經(jīng)固定，可以通過優(yōu)化加熱工藝制度提高加熱爐生產(chǎn)能力。 表 1 加熱爐主要性能 爐體主要尺寸 / m 爐子生產(chǎn)能力 /（ t h 1） 出爐溫度 / 煤氣單耗 / （ t 1） 全長 有效爐長 全寬 爐寬 裝出料輥道中心線距 額定 最大 65 280 1 200 1 250 1 38 注：加熱鋼種為低碳鋼、低合金鋼、管線鋼、 、梁板鋼、船體用鋼板、耐候鋼等 2 改進(jìn)加熱爐區(qū)域設(shè)備運(yùn)行速度 前設(shè)備運(yùn)行時間測試 經(jīng)過測試，加熱爐裝、出爐設(shè)備運(yùn)行時間如表 2 所示。 根據(jù)表 2 測定的設(shè)備運(yùn)行時間，通過公式（ 1）可計算板坯在爐內(nèi)運(yùn)行的最短時間，從而得出了與板坯最短在爐時間的對比表，見表 3。 t 總 t 步 + 31t 出 + t 裝 W Z+31K C+ Y G （ S/B） Z+31 S/（ 50） C+ S/（ 50） G （ 1） 式中， W 為步進(jìn)梁運(yùn)行步數(shù) ； S 為板坯M 距激光檢測的距離 ； B 為步進(jìn)梁運(yùn)行步長 ；Z 為步進(jìn)梁運(yùn)行周期 ； K 為出鋼機(jī)運(yùn)行次數(shù)；50 為板坯間隙； Y 為 裝鋼機(jī)運(yùn)行次數(shù) ； 爐板坯平均寬度 ； G 為裝鋼機(jī)運(yùn)行一次所需時間 。 表 2 各設(shè)備運(yùn)行所需時間測試 次 數(shù) 裝鋼機(jī)完成一次裝鋼所需時間 /s 步進(jìn)梁運(yùn)行一個周期所需時間 /s 出鋼機(jī)完成一次出鋼所需時間 /s 步進(jìn)梁平移一次的步長/ 64 52 49 509 2 62 51 52 510 3 66 54 51 510 4 67 51 48 511 5 61 52 50 511 平均 64 52 50 510 表 3 板坯在爐內(nèi)運(yùn)行的最短時間與板坯最短在爐時間對比 典型鋼種 板坯規(guī)格 /坯最短在爐時間 /坯在爐內(nèi)運(yùn)行的最短時間/ 080 120 140 080 120 140 080 130 140 080 130 140 從表 3可以看出，一塊板坯進(jìn)入加熱爐，從爐尾到達(dá)爐頭所需時間為 140 板坯加熱所需的最短時間為 120 130 板坯最短在爐時間滿足生產(chǎn)要求時，板坯還到達(dá)不了出爐位置。 熱爐生產(chǎn)計算小時能力 根據(jù)公式（ 2），可推算出當(dāng)前設(shè)備條件下裝、出爐不同規(guī)格的板坯的最大小時產(chǎn)量，見表 4。 50350E （ 2） 式 中 ， D 為 距激光檢測點(diǎn)距離 S 的板坯單重 。 從表 4 可以看出，加熱爐平均小時產(chǎn)量不能滿足生產(chǎn)的需求?？赏ㄟ^降低板坯在爐內(nèi)運(yùn)行時間，即減小裝、出爐鋼機(jī)及步進(jìn)梁運(yùn)行時間，同時增加步進(jìn)梁運(yùn)行步長來提高加熱爐小時產(chǎn)量。 表 4 加熱爐最大生產(chǎn)能力推算 板坯單重 /t 出爐板坯平均寬度 /爐板坯平均寬度 /時產(chǎn)量 /(th 1) 計算值 折算后（取 系數(shù)） 16 1080 1080 2 750 750 0 1300 1300 6 1080 750 2 750 1300 0 1300 750 6 1080 1300 2 750 1080 0 1300 1080 均值 設(shè)備功能分析、改進(jìn) 鋼機(jī)、步進(jìn)梁、出鋼機(jī)運(yùn)行時間改進(jìn)分析 鋼機(jī)運(yùn)行時間改進(jìn)分析 統(tǒng)計裝鋼機(jī) 測運(yùn)行時間和速度如表 5 所示。 表 5 裝鋼機(jī)運(yùn)行時間及運(yùn)行速度 動作 時間 /s 速度 /(m s 1) 抬升 14 前進(jìn) 16 降 12 返回 22 計 64 同時在裝爐過程中裝鋼機(jī)與步進(jìn)梁有連鎖，步進(jìn)梁與裝鋼機(jī)的連鎖條件為：裝鋼機(jī)裝入板坯后，步進(jìn)梁必須等到裝鋼機(jī)下降到位并返回到后極限，發(fā)出指令允許步進(jìn)梁動作。實(shí)際生產(chǎn)中，造成步進(jìn)梁激活等待時間過長，影響裝、出鋼節(jié)奏。為保證設(shè)備正常、平穩(wěn)運(yùn)行，因此裝鋼機(jī)運(yùn)行時間改進(jìn)主要是改進(jìn)裝鋼機(jī)后退時運(yùn)行速度和改進(jìn)裝鋼機(jī)和步進(jìn)梁的連鎖關(guān)系。 裝鋼空位信號 改進(jìn)分析 實(shí)際生產(chǎn)中，步進(jìn)梁在高位運(yùn)行到前極限時，步進(jìn)梁運(yùn)行程序已計算出加熱爐內(nèi)有裝鋼空位 。 根據(jù)裝鋼機(jī)和步進(jìn)梁的運(yùn)行時間參數(shù)可以看出，步進(jìn)梁開始下降到返回原點(diǎn)共 需 24 s，而裝鋼機(jī)從推正板坯到前進(jìn)到位共 需 24 29 s。因此，將步進(jìn)梁步長信號，由原來從激活位置開始運(yùn)行一個周期后返回到原點(diǎn)發(fā)出，改為步進(jìn)梁上升前進(jìn)到位時發(fā)出，這樣就可以提前計算出板坯在爐內(nèi)所走的步數(shù)，確定裝鋼空位位置，一旦有裝鋼空位，裝鋼空位信號就可以發(fā)出，從而縮短裝鋼機(jī)的激活等待時間，而步進(jìn)梁下降返回到位與裝鋼機(jī)推正板坯抬升前進(jìn)不會造成兩設(shè)備 的動作干擾。 出鋼機(jī)運(yùn)行時間改進(jìn)分析 實(shí)際測試 表明 ，出鋼機(jī)運(yùn)行時前進(jìn)、抬升、后退、下降的時間分別為 14、 8、 14、14 s。而且出鋼機(jī)必須下降到下極限出爐輥道才能動作。減少出鋼機(jī)運(yùn)行時間可以減少后退時間、改變出鋼機(jī)與輥道的連鎖關(guān)系。 步進(jìn)梁運(yùn)行時間、步長改進(jìn) 從公式 （ 2） 可以看出，縮短步進(jìn)梁運(yùn)行周期和增加步進(jìn)梁運(yùn)行步長都可以提高小時產(chǎn)量。而且在步進(jìn)梁檢修、調(diào)試中發(fā)現(xiàn)適當(dāng)調(diào)整步進(jìn)梁運(yùn)行參數(shù)對步進(jìn)梁運(yùn)行平穩(wěn)性沒有影響。 改進(jìn)實(shí)施 裝鋼機(jī)運(yùn)行時間改進(jìn) 將步進(jìn)梁主 程序第 14 條裝鋼機(jī)后極限點(diǎn)取消 ， 程序如圖 1 所 示 。將裝鋼機(jī)后退速度由 1.2 m/s 提高至 1.4 m/s。改進(jìn)后，每塊板坯裝入時間可縮短 10 15 s。 裝鋼空位改進(jìn) 將步進(jìn)梁主程序第 12 條處新增一條程序，如圖 2 所示。將裝鋼機(jī)行程計算程序 12條中， 改為 。一旦有裝鋼空位信號，裝鋼機(jī)即可向前將板坯校正推進(jìn)。在程序中，將裝鋼機(jī)校正推進(jìn)與步進(jìn)梁連鎖信號取消。 改進(jìn)后，每塊板坯裝入等待時間可縮短 12 s。 圖 1 裝鋼機(jī)激活指令程序改點(diǎn)簡 圖 圖 2 步進(jìn)梁主程序新增程序簡圖 鋼機(jī)運(yùn)行時間改進(jìn) 加快出鋼機(jī)后退時間，從原來的 14 s 縮短至 10 s。改變出鋼機(jī)與輥道的連鎖關(guān)系，當(dāng)出鋼機(jī)下降 100 ，即板坯放在輥道上后，出爐輥道開始運(yùn)轉(zhuǎn)，縮短板坯出爐時間 8 s。改進(jìn)后每塊板坯出爐時間縮短 12 s。 步進(jìn)梁步長和運(yùn)行時間改進(jìn) 在改進(jìn)了裝鋼機(jī)與步進(jìn)梁連鎖、裝鋼空12 1 原程序點(diǎn)） 新 改程序點(diǎn) 12 SF B 位之后，對步進(jìn)梁步長、步進(jìn)梁運(yùn)行時間進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整之后，步進(jìn)梁運(yùn)行步長由 510 至 550 行時間由原來的 52 50 s，見表 6。 表 6 各設(shè)備改進(jìn)前、后運(yùn)行狀況 裝鋼機(jī)運(yùn)行時間 /s 出鋼機(jī)運(yùn)行時間 / s 步進(jìn)梁運(yùn)行時間 / s 步進(jìn)梁運(yùn)行步長 / 進(jìn)前 64 50 52 510 改進(jìn)后 52 38 48 550 改進(jìn)后加熱爐小時產(chǎn)量 在設(shè)備功能改進(jìn)后 再次 對加熱爐節(jié)奏進(jìn)行了推算，其生產(chǎn)能力得到較大提高，見表 7。 對比表 4 可以看出加熱爐小時生產(chǎn)能力提高了約 33 t/h。 表 7 設(shè)備改進(jìn)后生產(chǎn)能力推算 板坯單重 /t 出爐板坯平均寬度 /爐板坯平均寬度 /時產(chǎn)量 /(t h 1） 計算值 折算后（取 系數(shù)） 16 1080 1080 2 750 750 0 1300 1300 6 1080 750 2 750 1300 0 1300 750 6 1080 1300 2 750 1080 0 1300 1080 均 熱工制度 改進(jìn) 在加熱爐供熱能力一定的情況下要提高加熱爐生產(chǎn)能力，可通過優(yōu)化板坯加熱熱工制度實(shí)現(xiàn)。 2007 年熱軋 機(jī)改造完成后，軋機(jī)能力增強(qiáng)，可適當(dāng)降低板坯出爐溫度。優(yōu)化后的加熱目標(biāo)溫度，見表 8。 表 8 優(yōu)化后的加熱目標(biāo)溫度 規(guī)程 成品鋼質(zhì) 板坯規(guī)格 /（ 現(xiàn)行加熱工藝 目標(biāo)溫度 / 優(yōu)化后加熱目 標(biāo)溫度 / 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼專用技術(shù)操作規(guī)程等 )、 )及熱軋 商品卷 200(750 949) 1200 1190 200(950 1099) 1205 1195 200(1100 1249) 1210 1200 200(1250 1350) 1220 1210 00(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1215 1205 200(1100 1249) 1220 1210 規(guī)程 成品鋼質(zhì) 板坯規(guī)格 /（ 現(xiàn)行加熱工藝 目標(biāo)溫度 / 優(yōu)化后加熱目 標(biāo)溫度 / 200(1250 1350) 1230 1220 超深沖冷軋鋼板和鋼帶專用技 術(shù)操作規(guī)程 00(750 949) 1205 1195 200(950 1099) 1210 1200 200(1100 1249) 1220 1210 200(1250 1350) 1230 1220 汽車結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板和鋼帶專用技術(shù)操作規(guī)程 33038000(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1220 1210 200(1100 1249) 1230 1220 200(1250 1350) 1240 1230 高耐候結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板和鋼帶專用技術(shù)操作規(guī)程 295 00(750 949) 1215 1205 200(950 1099) 1225 1215 200(1100 1249) 1235 1225 200(1250 1350) 1245 1235 汽車梁用熱軋鋼板和鋼帶專用技術(shù)操作規(guī)程 370L 440L 9560L 200(750 949) 1230 1220 200(950 1099) 1235 1225 200(1100 1249) 1240 1230 200(1250 1350) 1245 1235 管線用熱軋鋼板和鋼帶專用技術(shù)操作規(guī)程 245、 240、 、 00(750 949) 1205 1200 200(950 1099) 1210 1205 200(1100 1249) 1220 1215 200(1250 1350) 1225 1220 焊接氣瓶用熱軋鋼板和鋼帶專用技術(shù)操作規(guī)程 00(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1220 1210 200(1100 1249) 1230 1220 200(1250 1350) 1240 1230 普碳、優(yōu)碳熱軋鋼板和鋼帶專用技術(shù)操作規(guī)程等 J/195 235 10、 20 400、 00(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1220 1210 200(1100 1249) 1230 1220 200(1250 1350) 1240 1230 一般結(jié)構(gòu)用熱軋 00(750 949) 1210 1200 規(guī)程 成品鋼質(zhì) 板坯規(guī)格 /（ 現(xiàn)行加熱工藝 目標(biāo)溫度 / 優(yōu)化后加熱目 標(biāo)溫度 / 鋼板和鋼帶專用技術(shù)規(guī)程 00(950 1099) 1215 1205 200(1100 1249) 1220 1210 200(1250 1350) 1230 1220 一般結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板和鋼帶專用技術(shù)規(guī)程 00(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1220 1210 200(1100 1249) 1230 1220 200(1250 1350) 1240 1230 結(jié)構(gòu)用熱鍍鋅鋼卷專用技術(shù)操作規(guī)程 25028000(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1220 1210 200(1100 1249) 1230 1220 200(1250 1350) 1240 1230 包裝帶及結(jié)構(gòu)用用技術(shù)操作規(guī)程 00(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1220 1210 200(1100 1249) 1230 1215 200(1250 1350) 1240 1225 管用熱軋鋼板和鋼帶專用技術(shù)操作規(guī)程 55 200(750 949) 1200 1190 200(950 1099) 1210 1200 200(1100 1249) 1220 1210 200(1250 1350) 1230 1220 鐵道貨車用高強(qiáng)耐腐熱軋鋼板和鋼帶專用技術(shù)操作規(guī)程 45000(750 949) 1230 1210 200(950 1099) 1230 1220 200(1100 1249) 1240 1225 200(1250 1350) 1240 1230 ) ) ) X(H)、 ) 200(750 949) 1210 1195 200(950 1099) 1220 1205 200(1100 1249) 1230 1215 200(1250 1350) 1240 1225 新工藝下，降低板