李雪龙1
满新梅2
曹晓岭
1
(1
.新疆八一钢铁股份有限公司 2.新疆八一钢铁集团有限责任公司技术开发中心)
摘 要: 棒材轧钢加热炉是目前八钢工艺装备水平最好的步进梁式加热炉。重点介绍了棒材轧钢加热炉工艺特点及设备性能。
关键词: 加热炉；工艺特点；设备性能;
1 前言
八钢棒材轧钢厂步进梁式加热炉工程于2004
年9月1日开始设备安装,2005年3月15日具备开轧条件，历时7个多月。
2 工艺流程简述
加热炉工艺布置如图1所示
。
1.炼钢厂0号连铸机;
2.炼钢步进式冷床;
4.棒材厂步进式加热炉;
5.加热炉烟道;
7.加热炉烟囱;
8.加热炉液压站;
9.加热炉风机房
图1 加热炉工艺平面图
联系人：李雪龙，男,34岁，大学本科，热能工程师，乌鲁木齐(830022)新疆八一钢铁股份有限公司高线厂
2
1
棒材加热炉与转炉炼钢厂0号连铸机毗邻，炉区不设冷坯台架，原料直接由转炉炼钢厂提供，利用钢坯输送距离短的特点，突出了热送热装工艺的优势，正常生产时热装钢坯温度在850℃以上，为降耗挖潜创造了有利条件。 炉子装出料方式为悬臂辊道侧进、侧出；冷装加热能力为120t/h，热装为140t/h；主要加热普碳钢、优质碳素钢、低合金钢和弹簧钢；钢坯规格为150mm ×150mm方坯，长度6000～12000mm；钢坯加热温度1050～1200℃；燃料采用高炉、焦炉混合煤气，其发热值为1800×4.18kJ/Nm3；烟道设有空气换热器，空气预热温度450℃。 3 炉型结构特点及主要性能参数
3.1 炉型结构
(1)三段步进梁式加热炉，砌体部分为低水泥浇注料整体捣制的复合层结构，均热段与加热段之间上下都设有隔墙，利于实现分段的温度控制；炉子的有效长度为20080mm，有效宽度12820mm，炉底有效面积257.43m2。
(2)大间距的步进梁立柱和双水管的纵梁结构，设有6根固定梁,4根步进梁，可实现单排及双排布料选择，满足6000～12000mm钢坯装炉要求；均热段和加热段内的固定梁纵梁相错开，使钢坯在加热段受遮蔽的下表面到均热段完全暴露在纵梁之间的高温区，减少纵梁对加热钢坯下表面遮蔽形成“黑印”的影响，待钢坯在均热段纵梁上尚未形成新的明显“黑印”时出炉，保证了钢坯的温度均匀(采用直线滑道的钢坯“黑印”温差为40～50℃，采用错位梁后钢坯“黑印”可减少15～20℃)。
(3)采用双轮斜轨式步进机构(17°斜轨)，共8组升降轮，升降框架和平移框架设有定心装置，钢坯的跑偏量控制在±30mm以内(实际为±25mm);2个升降液压缸,1个平移液压缸，为便于设备检修，斜轨座轨道下端部设有安全止挡，检修时升降框架下降，靠止挡支撑，液压缸处于无负荷状态，易于液压缸的拆装。
(4)装料推钢方式。钢坯入炉在炉内悬臂辊道上定位后，推钢机不是将钢坯直接推至固定梁上，而是将其在悬臂辊道上推正，由步进梁将其托起向前步进放置在固定梁上，该推钢方式减少了对固定梁纵梁上耐热垫块的磨损，减少了对固定梁的震动，保护了水梁的绝热包轧；采用的机械同步及液压同步装置保证钢坯不被推斜。
(5)耐材结构。筑炉设计依据棒材轧钢温度控制要求，采用了国内常用的低水泥浇注料整体捣制的复合层结构。值得一提的是在炉顶保温衬的设计中采用了纤维浇注料湿铺的方法(图2所示)；在炉墙保温外
衬设计中采用了耐火纤维板(图3所示)；调焰烧嘴砖及直焰烧嘴砖采用了超低水泥浇注料与炉墙衬体整体浇注的方法，密封效果好(图4所示)
。
1.纤维浇注料;
2.硅酸铝耐火纤维毯;
3.致密高强高铝质浇注料
图
2 炉顶结构示意图
1.耐火纤维板;
2.轻质砖NG-0.6;
3.轻质砖NG-1.0;
4.
致密高强铝质浇料
图3 侧墙结构示意图
1.致密高强高铝质浇料;
2.超低水泥浇注料;
3.烧嘴
图4 炉墙浇嘴砖结构示意图
31
(6)冬季筑炉施工情况。砌筑历时45天(2004.
10.24～2004.12.7)，进入11月份，随着冬天脚步的临近，外界气温只有4～-7℃,12月份筑炉期间外界气温最低达到-15℃，面对外界气温低带来的不利因素，工程人员采取了炉内通入蒸汽，炉外遮盖保温帆布的措施，使炉内温度始终保持在5℃以上，确保了筑炉施工质量。由于加热炉其它部分的设备安装还未结束，在耐火衬体内的物理水没有排出的情况下，过冬是非常危险的，烘炉日期不能拖延，因
此工程人员决定将烘炉工作分为2步：第一步暂停加热炉其它部分的设备安装，于2005.1.1日开始低温烘炉，采用大气烧嘴将温度烘至350℃，烘干炉内砌体的物理水，确保炉子耐火衬体顺利过冬,2005.1. 15日烘炉结束后再继续进行加热炉其它尚未完成的施工内容,2005.2.25进行了中高温烘炉。通过近5个月的观察炉子耐火衬体未发现异常情况，说明筑炉期间炉子保温措施得当，是冬季施工的有益探索。
3.2 燃烧控制
(1)供热方式。六个温度控制段，即加热段上、下，均热段上左、上右、下左、下右，温度控制灵活，满足高标准的加热要求；加热段的燃料供给量为60%，均热段的燃料供给量为40%，满足钢坯在加热段快速加热的要求。箱包手把
(2)烧嘴选型。上加热段(28个)与上均热段(24个)采用平焰烧嘴，这样可以降低炉膛的高度，炉顶形成一个温度均匀的辐射面，使钢坯均匀加热；下加热段采用调焰烧嘴(8个)，该烧嘴可以调节火焰的长度，并在低流量下保持火焰的刚性，保证快速加热的要求；下均热段采用的直焰烧嘴(9个)，助燃空风通过具有一定旋转角度的喷射孔喷出，空气、煤气混合较快，火焰较短，燃烧完全，保证均匀加热的要求。
(3)燃烧监控系统。采用西门子公司的W I N CC5.1系统软件开发，可监控整个炉区仪表设备的运行状况及所有操作。
各段的温度控制：采用工业窑炉控制中典型的双交叉限幅控制方式且带有动态修正，通过限制过渡状态下燃料和空气流量的变化范围，减少燃料控制回路与空气控制回路之间因时间因素差异造成的不良影响，保证热负荷在骤增和骤减时仍能达到合理的燃料和空气的配比；正常操作时根据加热温度要求设定好各加热段的温度后，将温度调节器转成自动，设定好空煤比，再通过串级投入，温度调节器会根据操作者给定的温度设定值和实际温度值进行比较并对偏差进行计算，并将结果(百分数值)进行转化后(转化为流量)送到空、煤气流量调节器的设定值中，来实现燃烧的自动控制；控制中设定的主从比可以保证各加热段上下炉膛温度的均匀性，即各段上部的温度调节器的输出，通过主从比的配合，达到对各段炉膛下部温度的控制。
炉压自动控制：在调节器上输入设定值并切换为自动状态，炉压控制器将自动调节烟道闸板的开启度，控制烟气的排放量，保持炉膛内压力稳定，防止炉子冒火或吸冷风，降低热损耗，减少氧化以及防止炉体设备烧损；其装置包括炉膛压力变送器、烟道闸板气动执行机构。
3.3 煤气系统
(1)煤气和助燃空气管道按照6个供热段分别配置，便于各供热段流量调节和测量,DN900的煤气总管上设有2个手动蝶阀和一个DN600的低压自动切断阀，额定消耗量21000m3/h，煤气接点供应量25 500Nm3/h；管路设有弯管流量计，它的工作原理是煤气在管道内流动，流经弯管时，由于弯管管壁
纸张阻燃剂的导流，使煤气在流进弯管时其内侧流速会逐渐增大，而外侧流速会逐渐减少，形成了各个过流断面的梯形速度分布，测量结果就是根据弯管的内外侧压差得来的，比圆缺孔板测量更为精确。
(2)便于煤气管路检修设有煤气放散和氮气吹扫系统，氮气吹扫系统中设有煤气压力低时的快速充氮保护，即当煤气压力低于4000Pa时，煤气总管上的快速切断阀自动切断，设在各煤气支路管上的氮气接口会自动打开向煤气管内充入氮气，防止煤气失压产生的管路回火、爆炸，安全性能大大提高(炉区设有6个固定式一氧化碳浓度检测仪)。
紫外线吸收剂3293.4 供风系统
视觉定位系统系统配备两台助燃风机(开一备一)，型号0810 -11，全压11000Pa，最大风量48700Nm3/h(燃烧系统最大需要量44300m3/h)，变频调节，传动轴承箱采用水冷方式，助燃风机进风口设置消音器及调节阀，用以降低风机噪音及调节风压；空气预热器出口的热风总管上设置热风放散阀，当热风温度超过500℃时自动开启，用以加大空气预热器空气流量，降低预热温度，同时一定程度上也起到保护空气预热器的作用。各段空气支路的末端设有防爆装置，防爆膜为0.3mm的铝箔，共10个。
3.5 排烟系统
炉子采用下排烟，即炉内烟气由炉子装料端下部的支烟道流入炉子后部的汇总烟道内，再经过空
41
气预热器和烟道闸板后，经由烟囱(70m)排至厂房外；空气预热器可将空气预热到～500℃，预热器的型式为带麻花形插入件的二行程金属管状换热器，共2组，麻花形插入件一方面增加空气在管内的流速和行程，另一方面由于产生连续不断的涡流，在离心力的作用下，管中心的空气与壁面边界层的气体可充分混合，从而减薄了层流底层，强化了对流传热，同时降低了管壁温度；为保护空气预热器，在空气换热器前的烟道处设有稀释风机一台，当空气预热器前温度超过800℃时，自动向预热器前的烟道内掺入稀释空气，降低烟气温度。稀释风机的型号5-48-1000，全压2000Pa，流量13000m3/h，轴承箱采用水冷方式，三角皮带传动。
3.6 水路系统
(1)分为净循环水、浊循环水冷系统。净循环水冷系统P=0.5MPa,Q=350t/h，水温≤35℃有压排水；水路上设有事故水(自来水)，当停净环水或净环水压力低于0.2MPa时自动打开，事故水直接排至冲渣沟为无压排水；为方便操作及仪表检修更换，在所有固定梁、活动梁回水管路上安装热电阻、流量开关的部位前后增加了DN40的旁通，通过设在该部位上的闸阀来实现主回路与旁通回路的切换，维修灵活；安装了紧急排气口；净循环水系统冷却的设备有：固定梁、活动梁、出料炉门、缓冲档板、液压站、风机、装出料悬臂辊道、炉口自由辊。
(2)浊循环水冷系统P=0.3MPa,Q=40t/h，水温≤35℃无压排水，为水封槽的供水，溢流水位400mm，溢流水排至积水坑，再由排污泵(开一备一)排至轧线冲渣沟内。安全带插扣
3.7 热工检测与控制
包括温度、压力、流量的检测与控制。
(1)温度检测与控制。炉温与燃烧比例自动控制；预热器前后烟气温度显示、超温报警及自动启动稀释风机；冷却水回水温度测量及超温报警；热风温度测量、超温报警及自动放散;
(2)压力检测与控制。炉膛压力的自动控制；热风总管压力测量、自动控制及低压报警；煤气总管压力测量、低压报警、低低压自动切断并自动氮气吹扫；冷却水低压报警，自动开启事故水；仪表气源压力低报警。
(3)流量检测与控制。六支段空气、煤气流量测量指示，并自动调节，煤气总管流量测量、各段累计并自动记录；冷却水低流量报警。
(4)当加热炉发生以下故障时，为确保加热炉安全，系统将自动停炉。以下为启动停炉的连锁条件:———煤气总管压力低于4000Pa时
———热风总管压力低4000Pa时
———仪表气源压力低0.4MPa
———冷却水压力低于0.2MPa或断流
———助燃风机故障
———控制系统故障
发生以上任何一种情况时，系统将自动关闭总管煤气切断阀，并打开充氮电磁阀向各段煤气管道内吹扫氮气，通过烧嘴排放到炉内。并打开热风放散阀(开度50%)和烟道闸板(全开)。
4 结束语
自2005年3月15日棒材厂热试车以来，加热炉各设备运行正常。后期的工作将着重于操作规程的制定与完善，以及对生产操作人员的培训。为保证加热炉的稳定运行，还要注重解决一些问题:
(1)燃烧控制没有在线热值分析仪及氧化锆烟气分析仪，空煤比的设定值只能依据八钢能源中心煤气调度每半小时的电话询问后计算得出，无法做到空煤比的实时调节，这也是目前八钢各加热炉普遍存在的问题。只有当热值数据资料实现共享，加热炉燃烧系统才能实现真正意义上的自动调节。
烧结线
(2)棒材设计中对陶瓷纤维材料的应用较少(只有集烟管使用)。而近些年来，由于陶瓷纤维具有的施工周期短、维修简便、维护量小、无需烘炉、衬体蓄热量小、没有升降温速度限制等特点，陶瓷纤维在高温加热炉上的应用越来越多，大有取代传统重质耐火材料的趋势。八钢高速线材厂加热炉预热段采用的陶瓷纤维喷涂技术就是一个成功案例，目前该厂陶瓷纤维喷涂使用情况较好，在今后的耐材应用中，可以借鉴这一成功的经验。
51
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议