包鋼高速線材加熱爐裝備分析

1、包鋼高速線材加熱爐裝備分析2009-12-17 14:27:16 1. 高線加熱爐1.1 加熱質量在我國投產(chǎn)的高速線材軋鋼加熱爐絕大多數(shù)采用步進式，為了保證高速線材高尺寸精度和高機械性能，除合理的生產(chǎn)工藝外，對鋼坯的加熱質量提出了嚴格要求。（1）鋼坯溫差：要求出爐鋼坯斷面心表溫差30。鋼坯頭尾溫差：由于軋件的頭部經(jīng)受水冷失溫較多，軋件尾部進入粗軋第一架軋機大大滯后于頭部，失溫較多，為補償鋼坯的熱量損失，要求出爐鋼坯頭、尾部溫度高于中部約30。（2）脫碳：為保證產(chǎn)品機械性能，對諸如高碳鋼和彈簧鋼等鋼種加熱，應盡量防止和減少其脫碳，要求氧化層下部脫碳厚度0.5mm。（3）氧化燒損：為提高成材率，應

2、盡量減少鋼坯加熱過程中的氧化燒損，要求氧化燒損率不大于07。（4）鋼坯加熱溫度：（9501100）20，低溫軋制時為（9201050）+20。1.2 燃料選用加熱爐用氣體燃料應優(yōu)先選用企業(yè)副產(chǎn)煤氣，盡量采用高焦爐混合煤氣，焦爐煤氣，也可采用天然氣。對煤氣參數(shù)和質量要求如下：混合煤氣最低熱值一般為753610467kJ/m3，但煤氣的最佳熱值選用l7291kJ/m3。且煤氣熱值必須穩(wěn)定，生產(chǎn)中允許波動值不超過5，這樣生產(chǎn)操作中便于調節(jié)控制，容易實現(xiàn)自動加熱技術。煤氣壓力，車間加熱爐前煤氣總管接點壓力一般采用60007000Pa左右，煤氣壓力必須穩(wěn)定，生產(chǎn)中允許波動值不超過5，以保證燃燒控制調節(jié)靈

3、活的需要。要求預熱的煤氣平均含塵量應盡可能低于20mg/m3，焦油含量應低于10mg/m3。無副產(chǎn)煤氣的鋼鐵廠，應采用重油作燃料，但不準用原油作燃料。重油質量標準應符合石油工業(yè)部標準（SY109177）規(guī)定的理化指標。壓力、粘度和潔凈度應滿足噴嘴燃燒性能的要求，并保持穩(wěn)定的粘度（或相應的油溫）。1.3 爐型選擇加熱爐是軋鋼生產(chǎn)線的重要環(huán)節(jié)，是保證產(chǎn)品質量、產(chǎn)量和降低能耗的關鍵。加熱爐爐型選擇和裝備水平，應與車間規(guī)模和軋線工藝設備裝備水平相匹配。推鋼式加熱爐是加熱鋼坯的早期傳統(tǒng)爐型。由于其結構簡單、機械設備少投資低、設備維修少、操作簡便，過去曾被廣泛使用。為保證鋼坯加熱質量，滿足高速線材軋機對鋼

4、坯斷面和長度方向溫度梯度的要求，并防止高碳鋼和彈簧鋼的脫碳問題，目前廣泛采用步進式加熱爐。步進式爐與推鋼式爐相比較，有以下特點：（1）鋼坯靠步進梁的運動在爐內通過，因此鋼坯之間可以留出間隙，不會產(chǎn)生粘鋼現(xiàn)象；實現(xiàn)三面、四面加熱，能縮短加熱時間，鋼坯斷面溫度均勻；對氧化脫碳要求嚴格的鋼坯，因縮短在爐內時間而能減少氧化脫碳。（2）在步進式爐內，鋼坯與步進梁之間沒有摩擦，避免鋼坯在加熱過程中產(chǎn)生劃痕。（3）步進式爐沒有水冷滑軌，水梁上面焊有高溫耐熱合金墊塊，鋼坯并不連續(xù)接觸水梁，而是間斷、交替地接觸水梁，“黑印”現(xiàn)象較輕。（4）步進式爐其長度不受此限制，可充分利用煙氣的余熱預熱鋼坯。（5）步進爐加熱

5、速度快，溫度均勻，操作靈活，鋼坯的燒損減少，推鋼式爐的氧化鐵皮占鋼坯總重的11.5，步進爐的僅占0.60.8。包鋼高線步進梁式加熱爐鋼坯氧化燒損為0.60.85，經(jīng)實測比過去降低氧化燒損0.25，鋼坯價和氧化鐵皮差價2000元（包鋼內部結算價），包鋼高線按年產(chǎn)線材72萬t計算，經(jīng)濟效益360萬元。（6）步進式爐的固定、活動梁和支撐管總的冷卻表面積，約比推鋼式爐底管的冷卻表面積大近一倍，故其熱耗比推鋼式的大1520，冷卻水消耗比推鋼式的大5060。（7）在投資方面，步進式爐比推鋼式爐高1520，由于步進爐具有一系列優(yōu)點，現(xiàn)代新建或改建的高速線材軋機，絕大多數(shù)采用了步進式加熱爐。1.4 改進完善包

6、鋼高線自2000年以來，采用主要技術改造措施和優(yōu)化操作方面工作：（1）均熱段縱水梁由原設計一直線雙管結構，設計改造為局部彎曲變位布置形式，這樣鋼坯由裝爐的初始位置，移送至均熱彎曲變位，鋼坯位置變換，鋼坯接觸墊塊部位的“黑印”基本消除，進一步提高鋼坯的加熱質量。（2）耐熱墊塊側面留孔，交錯布置，材質選用ZGCr25Ni31WnRe，原為PFCo50、PFCo20。（3）適當減小爐內空間，原設計均熱、加熱段爐膛高度4100mm，設計改造后3556mm。（4）為實現(xiàn)全纖維加熱爐，爐膛內表面粘貼新型節(jié)能產(chǎn)品多晶莫來石纖維塊，并噴高溫遠紅外涂料，對保護爐內燒注料、砌體使用壽命發(fā)揮重要作用。實踐證明，提高

7、了爐壁黑度，多晶莫來石耐火纖維、高溫遠紅外涂料黑度分別為0.95和0.99，爐壁黑度提高1015，從而可提高爐子的加熱能力和加熱速度，達到增產(chǎn)降耗，延長爐襯壽命的效果。（5）定期對煙氣成分中CO進行監(jiān)測，加熱調火工操作控制CO低于0.8。設計中系統(tǒng)采用了雙交叉限幅控制方式作為燃料自動控制，以提高系統(tǒng)空燃比的穩(wěn)定性，增強爐溫的控制效果。（6）對金屬管狀換熱器結構形式光管改為麻花管，空氣、煤氣管插入件適當加長、形狀改變，20g煤氣管滲鋁要求達到深度0.5mm以上。實行鋼坯低溫軋制以來，換熱器前溫度為600，空、煤氣預熱溫度為400、300；煤氣換熱器后排煙溫度230240。雖然排煙溫度和預熱溫度不

8、高，空、煤氣預熱后，對回收廢氣的余熱余能、節(jié)能環(huán)保、提高產(chǎn)量起到了重要作用。線材產(chǎn)量按年70萬t計算，換熱節(jié)能按35，1GJ高、焦煤氣單價為14和26元，每年可收得經(jīng)濟效益：50470000070004.186=41022.8GJ，即：41022.8 X 1420% +41022.82680% =968138.08元。包鋼兩個高線廠，以及國內其它多家高線選用液壓斜軌式 液壓斜軌式采用雙層步進框架，步進框架通過軌道在滾輪上滑動，采用流量、壓力補償?shù)暮愎β时煤痛笕萘勘壤y的全液壓斜軌式步進機構運行穩(wěn)定可靠。包鋼高線加熱爐前進、后退步距行程為230、260mm。步進系統(tǒng)的動作根據(jù)工藝的需要可以手動、

9、半自動和全自動控制。步進可以正向操作，還可以反向操作，可作上升、下降的踏步動作。必要時在手動強制方式下以爬行(點動)速度運行。2. 鋼坯加熱隨著包鋼高線，高附加值產(chǎn)品，高級優(yōu)質中高碳SWRH82B、SWRH77B優(yōu)質低合金鋼等產(chǎn)品的不斷增加，為提高調火工的實際操作水平，根據(jù)加熱制度要求對加熱爐的加熱工藝進行研究與實踐，總結出加熱爐最佳工藝。（1）加強三勤操作勤檢查，勤聯(lián)系（爐內溫度、空煤氣、水、爐膛壓力和鋼坯移動情況），勤調整（上料、出鋼、調度）。（2）鋼坯的加熱溫度從工藝、鋼種、規(guī)格、質量、成材率和節(jié)能降耗等諸因素綜合考慮，合理選擇爐子加熱溫度，從低碳鋼、高碳鋼及低合金鋼的軋鋼加熱實踐看，1

10、0501180 的加熱溫度是比較適宜的。表1列出了不同含碳量鋼坯的最高允許加熱溫度（不適合實行低溫軋制鋼坯溫度）。表1 不同含碳量鋼坯的加熱溫度鋼中含碳量/%0.10.20.30.50.70.91.11.5最高允溫度/12501220120011801180115011301100推薦溫度/11201120110010801050103010201020（3）加熱速度和加熱時間鋼坯的加熱速度通常指單位時間內鋼坯表面溫度的上升速度，以/h表示；在實際生產(chǎn)中，用單位厚度的鋼坯加熱到規(guī)定溫度所需時間（min/cm）或單位時間加熱的鋼坯厚度（cm/min）來表示。鋼坯的加熱時間通常指鋼坯從常溫加熱達到

11、出爐溫度所需的時間。理論與實踐證明，高線三段步進梁式爐當裝料端爐溫為800850時，單位加熱時間的經(jīng)驗公式（S鋼材厚度，cm）：Zl=7.5+0.05S min/cmZl：7.5+0.0515=8.25min/cmZ1=（7.5+0.0515）15=123.75min對于裝料端爐溫為9001000，單位加熱時間的經(jīng)驗公式：Z2=5+0.1S min/cmZ2=5+0.115=6.5min/cmZ2= （5十0.115）15=97.5 min現(xiàn)將各鋼種在步進爐中的加熱速度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)列出供參考：低碳鋼 69min/cm低合金鋼 912min/cm高碳鋼 1218min/cm高合金鋼 l824min

12、/cm在實際生產(chǎn)過程中，鋼坯的在爐時間受到諸多工藝因素的影響，操作時要保證最基本的加熱時間，且應根據(jù)實際情況隨時調整熱工參數(shù)，使鋼坯在盡量短的時間內得到充分加熱。（4）加熱制度在確定了鋼坯的加熱溫度、加熱時間和加熱速度的基礎上，制定供熱點的分布、熱負荷分配以及加熱溫度曲線是加熱制度的基本內容。在三段加熱制度中， 目前包鋼高線采用的是預熱、加熱和再加熱的強化加熱方式，稱為快速加熱法。它的優(yōu)點是均熱段的熱負荷最大，溫度最高，均熱段起著強化鋼坯加熱的作用。這種加熱方式中，鋼坯溫度一直上升，到均熱段達到高峰后轉入平緩。采用此加熱工藝制度后，20062007年加熱能力遞增，線材產(chǎn)量為69.5萬t和73.

13、2萬t創(chuàng)歷史新高，成材率為97.63 ，超設計能力82.992.63，達到國內同類行業(yè)的先進水平。2008年線材產(chǎn)量110月份完成60.48萬t。（5）氧化燒損在鋼坯的加熱過程中，鋼坯表面的鐵元素與爐的氧化性氣體發(fā)生氧化反應，生成鐵的氧化物，造成金屬的損失，這種現(xiàn)象稱為鋼坯的氧化燒損。影響氧化燒損的因素很多，其中爐內氣氛和加熱溫度及加熱時間的影響是主要的。爐氣的氧化能力取決于氧化性氣氛的濃度與還原性氣氛的濃度之比，氧化性氣體含量愈多，爐氣的氧化能力愈強。在還原性氣氛中生成的氧化鐵皮質地致密，粘著在鋼坯表面不易脫落，容易造成線材表面缺陷。當鋼內有些合金成分如Cr、Ni、Mo的含量增高時，生成氧化

14、鐵皮的過程加劇。鋼坯的氧化速度隨著溫度的升高而加快，在700以下，氧化不顯著，900 開始加劇，1100氧化量急劇上升。若以鋼坯在900時的氧化燒損為1，則1000為2，1100時的為4，l200時的為89，尤其在高溫段停留的時間越長氧化燒損越嚴重。在1100溫度下多停1h，氧化燒損率增加0.5以上。高速線材生產(chǎn)用的加熱爐都很寬，爐底的維護難度很大。包鋼高線步進式加熱爐的氧化燒損率小于0.8。（6）表面脫碳鋼坯在加熱過程中，其表面的碳元素被氧化，使鋼坯表面含碳量減少，這種現(xiàn)象被稱為鋼坯的表面脫碳。含碳量大于0.35一0.4的鋼都具有脫碳傾向。由于脫碳，鋼材表面與內部的含碳量不一致，降低了鋼材的

15、強度，影響了鋼材的使用性能。脫碳過程和氧化過程是同時發(fā)生的，在氧化性氣氛下容易發(fā)生脫碳反應。鋼坯溫度低于700時脫碳緩慢，溫度達到800850時脫碳開始嚴重，隨著氧化的激烈，脫碳有所減緩。加熱時間越長，脫碳越嚴重。高碳鋼、高硅鋼容易脫落，鋼中Al、Co、W等元素加快脫落，Cr、Mn等元素抑制脫碳。容易發(fā)生脫碳的鋼種宜在低溫段緩慢加熱，而在高溫段加速加熱，應盡量縮短在高溫段的滯留時間。（7）熱裝熱送包鋼高線執(zhí)行按爐送鋼制度，加強原料鋼坯的核對管理，將熱坯裝爐溫度提高，要求鋼坯溫度在300700之間占60，并將熱裝率達到55以上。熱裝是加熱爐單位熱耗隨鋼坯裝爐而異，與冷裝坯相比熱裝溫度500900時，單位熱耗可降低（209.3400.4）103kJ/t。高線2007、2008年熱裝溫度300600，熱裝率在4550，加熱爐噸鋼燃耗從過去50kgce，1.465GJ降至今年現(xiàn)在（4445）kgce，1.289GJ、1.318GJ。高線用專用汽車或保溫車送至高線加熱爐鋼坯庫，卸車、碼垛或送至加熱爐前裝料輥道進加熱爐加熱。這種情況裝入加熱爐