总第２７３期２０１８年第９期
ＨＥＢＥＩＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
ＴｏｔａｌＮｏ.２７３２０１８ꎬＮｕｍｂｅｒ９
靳刚强１ꎬ２ꎬ单红超３ꎬ翁玉娟３ꎬ李彦军３
(１.河北省钒钛工程技术研究中心ꎬ河北承德０６７００２ꎻ２.河钢集团承钢公司技术中心ꎬ河北承德
０６７００２ꎻ３.河钢集团承钢公司棒材事业部ꎬ河北承德０６７００２)
摘要：介绍了河钢承钢合金烘烤炉设备改造及系统优化过程ꎮ通过对合金烘烤炉燃烧室用耐火砖及点火方式的设计和改造ꎬ以及合金烘烤过程温度及煤气控制系统的优化ꎬ解决了燃烧室耐材寿命短㊁人工点火危险性高㊁煤气泄露和炉内温度波动大等问题ꎬ实现了高效快速合金烘烤ꎬ降低了转炉出钢温度ꎬ提高了合金料烘烤质量及钢铁产品质量ꎮ 关键词：炼钢ꎻ高效合金烘烤ꎻ燃烧室ꎻ自动点火ꎻ自动控制系统中图分类号:ＴＦ０６６.１㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１００６－５００８(２０１８)０９－００６１－０３
ｄｏｉ:１０.１３６３０/ｊ.ｃｎｋｉ.１３－１１７２.２０１８.０９１６
ＥＱＵＩＰＭＥＮＴＭＯＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ
ＡＮＤＳＹＳＴＥＭＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮＰＲＡＣＴＩＣＥＯＦＨＩＧＨＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹＡＬＬＯＹＢＡＫＩＮＧＯＶＥＮ
ＪｉｎＧａｎｇｑｉａｎｇ１ꎬ２ꎬＳｈａｎＨｏｎｇｃｈａｏ３ꎬＷｅｎｇＹｕｊｕａｎ３ꎬＬｉＹａｎｊｕｎ３
(１.Ｖａｎａｄｉｕｍ－ＴｉｔａｎｉｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＣｈｅｎｇｄｅꎬＨｅｂｅｉꎬ
０６７００２ꎻ２.ＴｅｃｈｎｉｑｕｅＣｅｎｔｅｒｏｆＨＢＩＳＧｒｏｕｐＣｈｅｎｇｓｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙꎬＣｈｅｎｇｄｅꎬＨｅｂｅｉꎬ０６７００２ꎻ３.ＢａｒＥｎｔｅｒ￣ｐｒｉｓｅＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＨＢＩＳＧｒｏｕｐＣｈｅｎｇｓｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙꎬＣｈｅｎｇｄｅꎬＨｅｂｅｉꎬ０６７００２)
网眼面料Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｙｓｔｅｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｌｌｏｙｂａｋｉｎｇｏｖｅｎｉｎＣｈｅｎｇｓｔｅｅ
ｌｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅｎｏｖａｔｉｏｎｏｆｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｂｒｉｃｋｉｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒａｎｄｉｇｎｉｔｉｏｎｍｏｄｅｆｏｒａｌｌｏｙｂａｋｉｎｇｏｖｅｎꎬａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｇａｓｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｄｕｒｉｎｇｔｈｅａｌｌｏｙｂａｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓꎬｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｓｈｏｒｔｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｉｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒꎬｈｉｇｈｒｉｓｋｏｆａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｇｎｉｔｉｏｎꎬｇａｓｌｅａｋａｇｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｆｕｒｎａｃｅａｒｅｓｏｌｖｅｄ.Ｔｈｕｓꎬｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｒａｐｉｄａｌｌｏｙｂａｋｉｎｇｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄꎬｔｈｅｔａｐｐｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗａｓｒｅｄｕｃｅｄꎬａｎｄｔｈｅｂａｋｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｏｆａｌｌｏｙａｎｄｓｔｅｅｌｐｒｏｄｕｃｔｓｗｅｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄ.
ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇꎻｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｌｌｏｙｂａｋｉｎｇꎻｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒꎻａｕｔｏ－ｉｇｎｉｔｅꎻａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ
收稿日期:２０１８－０４－１８
作者简介：靳刚强(１９８５－)ꎬ男ꎬ工程师ꎬ硕士研究生ꎬ２０１１年毕业于河北联合大学钢铁冶金专业ꎬ现在河钢集团承钢公司钒钛工程技术研究中心工作ꎬＥ－ｍａｉｌ:ｊｉｎｇａｎｇｑｉａｎｇ２００８＠１６３.ｃｏｍ
０㊀引言
㊀㊀合金烘烤装置是炼钢过程铁合金烘烤的专用设备ꎬ通过合金烘烤炉内密封加热的方式ꎬ对硅锰合金㊁硅铁㊁锰铁等炼钢用合金物料进行脱水分烘烤ꎮ在２００ħ内可进行脱游离水分烘烤ꎬ在４００~６００ħ内进行脱结晶水分烘烤ꎮ合金烘烤的好坏影响着合
金的干燥度ꎬ并对钢铁产品质量具有重要影响ꎮ随着洁净钢生产的需要ꎬ合金烘烤成为冶金工艺生产中的一项重要生产环节ꎬ合金烘烤装置已在各大钢铁企业得到广泛的应用[１－３]ꎮ
㊀㊀受多方面因素影响ꎬ河钢承钢合金烘烤设备自使用以来ꎬ并未达到预期的高效合金烘烤效果ꎮ主要存在使用寿命低㊁人工打火危险性高㊁煤气加热及料仓温度控制不稳定等问题ꎮ这些问题的产生不仅影响合金的烘烤效果ꎬ而且由于合金烘烤不足ꎬ合金中的结晶水无法有效去除而进入品种钢中ꎬ对品种
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总第２７３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＨＥＢＥＩＹＥＪＩＮ
钢内部质量及其合格率造成了一定影响ꎮ为此ꎬ对高效合金系统进行了设备改造和烘烤工艺优化ꎮ１㊀燃烧室用耐火砖的设计及改造
㊀㊀图１(ａ)为改造前合金烘烤系统燃烧室用高铝耐火砖三视图ꎬ形状为凹形ꎬ中间排列一组煤气喷孔ꎬ砖型尺寸及煤气喷孔较小ꎮ该耐火砖在实际使用过程中未能实现合金高效烘烤效果ꎬ抗撞击及抗热震性能较差ꎮ由于砖型尺寸及煤气喷孔尺寸较小ꎬ燃烧室砌砖量较多ꎬ导致砌砖缝较多ꎬ耐火砖使用寿命低ꎬ喷孔易堵塞等问题ꎮ除此之外ꎬ该耐火砖为定型耐材ꎬ制作周期长㊁成本高㊁施工周期长ꎮ㊀㊀为了提高合金烘烤系统寿命和烘烤效果ꎬ在原有燃烧室用耐火砖基础上ꎬ对其外形尺寸进行重新设计ꎬ对制作材料进行重新选择ꎬ形成了现有燃烧室用耐火砖ꎬ如图１(ｂ)所示ꎮ改造后的耐火砖高强浇注料为非定型耐火材料ꎬ制作周期短ꎬ成本低ꎬ强度高ꎻ外形尺寸增加ꎬ砌砖数量减少ꎬ缝隙小且少ꎬ其抗合金撞击及磨损能力增强ꎬ抗热震性能增强ꎻ煤气喷孔由单排改为双排ꎬ喷孔直径由９ｍｍ改为１８ｍｍꎬ角度由３０ʎ改为４５ʎꎬ煤气喷孔更加密集均匀ꎬ且喷孔开度可根据实际需要通过阀门进行调节ꎬ解决了因喷孔堵塞煤气流量低而导致的合金烘烤炉使用后期燃烧室温度低㊁烘烤效果差的问题
ꎮ
图１㊀合金烘烤系统耐火砖图形
Ｆｉｇ.１㊀Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｂｒｉｃｋｆｉｇｕｒｅｓｏｆａｌｌｏｙｂａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
图２㊀改造后燃烧室耐火砖及其模具
Ｆｉｇ.２㊀Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｂｒｉｃｋａｎｄｍｏｕｌｄｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒａｆｔｅｒｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
㊀㊀改造后燃烧室耐火砖及其模具实物如图２所示ꎮ燃烧室用耐火砖改造后ꎬ合金烘烤系统使用寿命由１年增加到了２年ꎬ使用寿命延长了１倍ꎬ同时耐火砖修复时间也显著缩短ꎮ
２㊀自动打火设备的设计及改造㊀㊀改造前合金烘烤系统为手动打火操作ꎮ点火时ꎬ需人工将油布制作的３~６个火把点燃后依次放入各个烧嘴中ꎬ开通主煤气ꎬ点燃烧嘴ꎮ该人工点火方式点火时间长ꎬ因人员在煤气现场长时间作业ꎬ危险系数高ꎮ为此ꎬ设计了一种新的合金烘烤系统自动点火装置来代替人工点火ꎬ如图３所示[４]ꎮ
１.外壁ꎻ２.陶瓷环ꎻ３.耐材ꎻ４.电极ꎻ５.铜帽ꎻzyzq
６.导线ꎻ７.固定装置蜗轮滚刀
图３㊀合金烘烤系统自动点火装置
太阳能光伏控制器Ｆｉｇ.３㊀Ａｕｔｏ－ｉｇｎｉｔｅｄｅｖｉｃｅｏｆａｌｌｏｙｂａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
㊀㊀通过在合金烘烤系统烧嘴内部安装自动点火装置ꎬ并设置多个点火器ꎬ实现了多烧嘴同时点火ꎮ铜帽与管壁末端间距相同ꎬ点火器通电时ꎬ在正负极的作用下可形成１８０ʎ圆形电弧ꎬ增大点火面积ꎻ正极导线套有陶瓷管和耐火材料ꎬ金属外管作为负极ꎬ可在高温下长期使用ꎮ将电源接于电脑终端ꎬ并通过设计的自动点火程序ꎬ可实现远程自动点火控制ꎮ该自动点火装置结构简单㊁更换方便㊁安全性能高ꎬ实现了快速点火ꎬ避免了人员在煤气现场长时间作业ꎬ使用效果良好ꎮ
３㊀合金烘烤过程温度及煤气控制系统改造
３.１㊀合金烘烤煤气/风机管路的改造
㊀㊀图４(ａ)为改造前合金烘烤煤气/风机管路图ꎮ由图４(ａ)中可看出ꎬ原煤气/鼓风管路由同一气动调节阀控制ꎬ因此煤气进气量与鼓风进气量比例为１ʒ１ꎬ煤气进气量较大ꎬ局部升温较快ꎬ鼓风进气量较
小ꎬ热风不能大面积扩散ꎬ无法更好地与合金进行热交换ꎬ易造成局部合金物料温度过高而结坨ꎮ㊀㊀图４(ｂ)为改造后合金烘烤煤气/风机管路图ꎮ改造后原煤气/鼓风管路分开ꎬ由２个单独的调节阀分别控制管路开度ꎮ通过单独调节阀控制ꎬ煤气进
气量和鼓风进气量可根据实际情况自动调节ꎬ从而更好地保证了炉内合金烘烤温度的控制ꎬ炉内温度均
匀ꎬ避免了局部过热和合金结坨问题的产生ꎬ合金
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河北冶金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第９期
烘烤效率显著提升
ꎮ
图４㊀合金烘烤煤气/风管管路图
Ｆｉｇ.４㊀Ｐｉｐｅｌｉｎｅｄｒａｗｉｎｇｏｆｇａｓｏｒｗｉｎｓｐｉｐｅｌｉｎｅｏｆａｌｌｏｙｂａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
３.２㊀主煤气进气管路的改造
咖啡加工㊀㊀主煤气进气管路改造前仅为１条混合煤气管路和１个压力调节阀ꎬ气源压力为２.５~８.０ｋＰａꎬ气源压力波动较大ꎮ当压力突然降低时ꎬ单位时间内煤气进气量变小ꎬ因煤气燃烧不充分导致高压的鼓风将主煤气长明火吹灭ꎬ极易引发煤气泄漏事故ꎮ㊀㊀为了实现煤气的稳定控制ꎬ对现有煤气输送管
路进行改造ꎬ改造后主煤气管路如图５所示
ꎮ图５㊀改造后主煤气管路
Ｆｉｇ.５㊀Ｐｉｐｅｌｉｎｅｄｒａｗｉｎｇｏｆｌｅａｄｉｎｇｇａｓｐｉｐｅａｆｔｅｒｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
㊀㊀由图５可知ꎬ改造后煤气源由１条改为２条ꎬ且分别由调节阀进行控制ꎬ并通过主调节阀进行最终调节ꎮ主煤气管路改造后煤气压力可稳定控制在４.０~６.０ｋＰａꎬ同时可根据需要通过３个调节阀实
现其他压力范围控制ꎬ避免了煤气泄露事故的发生ꎬ安全性显著提高ꎮ
３.３㊀合金烘烤过程温度及煤气控制系统程序设计及应用
㊀㊀改造前合金烘烤控制系统中由于部分数据无法自动采集和自动调节ꎬ部分控制需要通过电脑或外部调节阀手动调节ꎬ造成了煤气压力不稳定ꎬ合金料长期处于升温 降温 再升温的状态中ꎮ合金温度不稳定ꎬ严重影响了合金烘烤效率ꎬ为此ꎬ需要专人看护ꎬ通过煤气开度阀进行不间断调节ꎬ控制合金升温速度ꎮ
㊀㊀为提高烘烤效果ꎬ稳定合金温度控制ꎬ自主开发了温度自动控制程序ꎮ通过合金烘烤过程温度及煤气控制系统优化ꎬ实现了合金烘烤过程温度和煤气的稳定性控制ꎬ避免了煤气泄露和炉内温度波动大㊁局部温度过高㊁合金结坨等问题的产生ꎻ实现了高效快速合金烘烤ꎬ可在２~３ｈ内将１６ｔ硅锰㊁硅
铁等
铁合金升温至３００~４００ħꎬ合金烘烤效果良好ꎮ４㊀实施效果
㊀㊀经统计ꎬ合金烘烤炉设备改造及系统优化后ꎬ使用烘烤合金进行微合金化ꎬ转炉出钢温度可降低１０~１８ħꎮ由于合金烘烤温度在４００~６００ħ之间ꎬ
有效去除了合金中的结晶水ꎬ钢水中[Ｈ]含量平均为１.５ｐｐｍꎬ最低达到了０.７ｐｐｍꎬ比改造之前降低约５０％ꎮ
５㊀结语㊀㊀(１)通过对合金烘烤系统燃烧室用耐火砖的设计和改造ꎬ合金烘烤系统使用寿命延长了１倍ꎬ同时显著缩短了耐火砖修复时间ꎮ
㊀㊀(２)合金烘烤系统点火方式的设计及改造后ꎬ实现了远程快速自动点火控制ꎬ避免了人员在煤气现场长时间作业ꎬ使用效果良好ꎮ
㊀㊀(３)合金烘烤过程温度及煤气控制系统改造
后ꎬ实现了合金烘烤过程温度和煤气的稳定性控制ꎬ避免了煤气泄露和炉内温度波动大㊁局部温度过高㊁合金结坨等问题的产生ꎻ实现了高效快速合金烘烤ꎬ可在２~３ｈ内将１６ｔ硅锰㊁硅铁等铁合金升温至３００~４００ħꎬ合金烘烤效果良好ꎮ
㊀㊀(４)通过合金烘烤炉设备改造及系统优化ꎬ在炼钢生产过程中ꎬ烘烤合金在品种钢生产过程中加入钢包内ꎬ转炉出钢温度可降低１０~１８ħꎮ由于合金烘烤温度在４００~６００ħ之间ꎬ有效去除了合金中的结晶水ꎬ钢水中[Ｈ]含量降低约５０％ꎮ
参考文献
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炉ꎬ２００８ꎬ３０(６):４８~５０.
[２]陈树林ꎬ姜琳ꎬ左康君ꎬ等.铁合金烘烤炉改造与实践[Ｊ].冶
金丛刊ꎬ２００８ꎬ(４):２６~２９.
[３]安连志ꎬ张达.燃烧梁式合金烘烤技术研究及实践[Ｃ].２０１４
年低成本炼钢共性技术研讨会ꎬ南京ꎬ２０１４:３７０~３７３.
[４]张东ꎬ韩宇ꎬ房志琦ꎬ等.合金烘烤炉自动点火装置：中国ꎬ
２０１６２１１６０２０８.０[Ｐ]ꎬ２０１７－０４－２６.
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