中厚板生产中加热炉节能技术研究

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摘 要：文章分析了中厚板加热炉的生产现状、加热炉能源消耗、钢坯加热要求等，在此基础上对传统工艺和管理制度进行了深入探讨，并提出了相应的改进及优化措施，在确保钢坯加热质量的同时，有效降低了钢坯表面氧化烧损现象，并圆满完成了节能降耗目标，有效降低了生产成本，提高了经济效益。

关键词：中厚板；加热炉；节能

中图分类号：TG307 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）09-0179-02

目前，国内在线的中厚板生产线通常由炼钢、连铸及热轧机组等生产线紧凑构成，主要包括大型转炉、板坯连铸、步进式上下双面加热炉、卷取机、热轧机组及精整线等，而加热炉是上述中厚板热轧设备中的关键设备之一，是生产热轧生产中必不可少的重要设备，热轧产品质量及成材率的高低直接影响加热炉的加热质量。在实际生产中，加热炉加热钢坯必然要消耗大量能量，最为常见的为煤气燃烧，并且煤气消耗是生产成本的重要组成部分。因此，有效降低加热炉能耗及其单耗，提高加热效率，是降低生产成本，提高经济效益的重要手段。我厂采用了蓄热式分散控制热式烧嘴加热技术及步进式汽化冷却连续加热技术，从而钢坯表面脱碳得到了有效改善，提高了加热质量，保证了产品质量。近些年，我们采用先进的技术及科学的管理，对我厂加热炉实施了技术改造，明显降低了生产过程中的实际能耗。

1 现状分析

采用蓄热燃烧步进梁式板坯连续加热炉，钢坯加热方式与加热质量控制采用的是按订单计划号生产，所以进炉钢坯种类、厚度均不时地发生变化，容易出现钢坯加热不均、过烧和加热不透（硬芯）等问题，极大地影响了钢坯的加热质量。

1.1 加热炉加热方式

加热炉对钢坯的加热过程包括以下三步：{1}预热段。设置于加热炉的尾部，钢坯加热能源主要来自于燃料的余热。{2}加热段。设置于加热段的尾部，主要目的使得钢坯的温度快速达到设定温度，而此时钢坯内部的温度还相对较低，无法满足轧制要求，还需进行持续加热，直至钢坯内部温度达到轧制温度要求。{3}均热段。目的在于提高钢坯内部温度，使钢坯温度更加均匀，并保持在预定的温度范围，钢坯通过在均热段内一定时间的加热后，其表面与内部温差达到要求，并且达到轧制温度要求后，便可进行下一道工序。

1.2 加热质量控制

①合理控制加热时间及温度。加热温度控制依据主要取决于Fe-C相图及钢坯的化学构成，在确保钢坯轧制温度的同时，还要确保钢坯相变达到最佳状态，通常加热温度取：预热段控制在900 ℃，初加热段控制在1 100～1 200 ℃，二次加热段控制在1 200～1 280 ℃，均热段控制在1 200～1 260 ℃。而对加热时间的控制则要依据原料的厚度，通常取1.0～1.1 min/mm。轧制初始温度应不低于1 050 ℃。②合理调整空燃比。钢坯加热质量及煤气的消耗量最为主要的决定因素是空气与煤气在燃烧前的混合比例，即空燃比。空燃比过高，使的炉内气份中的氧气比重较高，虽然煤气燃烧充分，但过多的氧气会氧化钢坯，并生成较厚的氧化铁皮，容易造成钢坯表面质量低下，成材率低；而空燃比过低，虽可获得较高的成材率，但煤气燃烧不充分，会造成过高的煤气损耗，同时排入大气会造成严重的空气污染。空燃比的理论值为2.5。当具有较大的煤气热值波动时，应根据焦高比及时合理调整空燃比。根据我厂的实际生产情况，我们采用的空燃比为2.0～3.2，在有效避免严重氧化的同时，确保加热质量，保证煤气燃烧充分、均匀，达到节能降耗的目的。

1.3 影响能耗的主要因素与对策

实际操作生产过程中，影响能耗的主要因素包括下述几点：

①在实际生产过程中，空燃比控制数远大于计算值，以有效避免“冒黑烟”现象。对策：控制风量，确保炉内气压稳定，合理控制残氧比，同时减少冷气吸入量，降低能耗。②加热过程中，钢坯与较热的氧气接触会发生氧化反应，从而生成影响加热质量的氧化铁皮，氧化铁皮的厚度与炉内温度、气氛及加热时间等因素有密切关系。对策：对加热温度实施严格的控制，严格控制炉内气氛，合理降低炉内氧气比例，缩短钢坯在炉内的加热时间。③长时间高负荷生产后，生产线各设备的使用性能明显下降，特别是加热炉的加热效率越来越低。对策：定期进行检修，加强设备的维护管理，避免跑冒滴漏等问题，可有效降低能源消耗。

2 采用的主要节能技术

2.1 蓄热式燃烧技术原理

在炉体内部，加热钢坯后的炉气温度还较高，仍然携带大量热能，此时，引风机将高温炉气通过右侧喷口及烟气管道抽至蓄热体，并和蓄热体进行逆向热交换，在热交换过程中，近95%的能量被交换，烟气温度降至120 ℃以下，然后经引风机、管道、环保设备及烟囱后排出。同时，炉内加热所需的煤气及空气则流经另一侧蓄热室，与蓄热室内的陶瓷小球进行逆向热交换，将其中的大部分热交换出来，此时煤气及空气可被加热超过100 ℃，然后进入炉侧烧嘴，在烧嘴内充分混合后燃烧，从而生成高温火焰。

2.2 节能降耗的主要控制措施

①对空燃比进行合理的控制和调节。当煤气的热值、流量及压力等出现较大波动时，应及时根据实际情况对突然比做出合理的调整，提高热效率，优化系统，降低煤气消耗。②对烧嘴火焰强度进行优化。对烧嘴的火焰形状及风阀位进行调整，在满足钢坯加热需求的同时，避免火焰直接冲刷立柱、水梁等造成不必要的浪费。③广泛推广应用热装热送工艺技术，提高热装率。技术人员应不断积累经验，勇于创新，提高生产中的热装比重，降低热能浪费。④工艺技术规程的优化。在实际生产过程中，对不同钢种的炉内加热温度及出炉温度进行不断优化，以降低炉内耐材及能源的消耗。⑤生产计划的科学管理。将生产计划进行科学的统筹安排，同一种钢种应尽量统一轧制，以有效减少停车次数及炉温参数变化次数，降低加热所需的能源消耗，所轧制钢种统一分类进行加热和轧制，有效降低燃料消耗。⑥控制好生产节奏。稳定的生产节奏可有效避免停车造成的能源消耗，提高能源利用率及成材率。⑦优化加热工艺。在生产条件允许的情况下，尽量缩短炉内加热时长，降低钢坯出炉温度，从而避免原料氧化烧损的同时降低能耗。⑧加强设备维护管理。制定科学的设备维护管理制度，科学安排停车检修周期，确保设备状态良好。

2.3 其它措施

①提高设备的自动化控制程度，通过自动控制，根据实际需求，对煤气流量及空燃比作出及时、合理、准确的调节和控制。②尽量减少空烧作业，提高能源利用率。当出现订单或原料不足时，应采用集中生产的运行模式，尽量减少空烧作业，以提高能源利用率。③立柱、水梁外包扎工艺的优化。将立柱及水梁上起固定炉料作用的铆钉长度加长0.5～1 cm，在进行炉料浇注施工过程中，严格控制炉料混合、加水搅拌及浇注等工序的施工质量，从而提高炉体的保温性能，避免炉壁热传导所造成的热能损失，并提高水梁的耐用性。

3 结 语

在较长时间的实际生产实践过程中，我们不断积累经验，不断摸索，勇于创新，充分利用各种节能降耗技术，取得的成绩令人满意。在确保钢坯加热质量的同时，有效降低了钢坯表面氧化烧损现象，使得氧化皮厚度减少了5成以上，并圆满完成了节能降耗目标，由原来的290 m3/t降至现在的240 m3/t，吨钢降低煤气消耗50 m3，以该车间年产热轧板120万t来算，每年可节省煤气高达6 000万m3的，使得该线的生产成本明显下降，提高了经济效益。

参考文献：

[1] 吴晓波，危木建.蓄热式燃烧技术在马钢的应用与改进[J].工业炉，2008，（4）.

[2] 张洪霆.带钢加热炉节能技术[J].能源研究与利用，2007，（6）.