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步进梁式加热炉热工性能测试 唐兴智 鞍钢集团建设总公司 摘要 介绍了鞍钢1780热连轧机组上下供热板坯步进梁式加热炉热工性能测试的方法 及其应用技术。 关键词 步进梁式加热炉 热工性能 测试 Thermodynam ic Per ance Testing ofW alking Beam Furnace Tang Xingzhi A ngang Construction Corp. Abstract This paper introduces the s and the application technologies for testing thermodynam ic perances of walking beam furnace heating slabs up and down A ngang 1780 hot continuous rolling m ill . KeyW ords walking beam furnace thermodynam ic perance test 1 前言 步进梁式加热炉是板坯轧制前加热的主要热 工设备,是靠专用步进机构使钢坯在炉内移动的 一种机械化炉子。 在强化加热条件下,要求炉子加 热钢坯速度快、 生产能力强、 温度均匀、 钢坯烧损 少、 加热质量好。炉子热工性能的好坏,在很大程 度上取决于加热炉炉型、 供热装置及最佳燃烧控 制。 2 加热炉技术性能 步进梁式加热炉以下简称加热炉是钢坯轧 制前加热的主要热工设备,热轧卷板生产工艺技 术要求采用上下供热的板坯步进梁式加热炉,炉 子为预热段、 加热段、 均热段三段式炉型结构的供 热装置及其配置方式。上下供热板坯步进梁式加 热炉的热工技术性能见表1。 3 加热炉供热装置 表1 上下供热板坯步进梁式加热炉热工技术性能 项目名称技术数据 炉子用途钢坯轧前加热 炉子有效尺寸mm4105011700 加热钢种全连铸坯 标准板坯mm230115010000 板坯装炉温度 ℃ 冷装40 , 600℃50 , 800℃10 板坯出炉温度 ℃1250 板坯炉内加热时间m in152～162 出炉板坯表面与 板坯中心温度差 ℃ 35 产量th- 1 额定 250 标准坯 , 最大 270 板坯长11m 燃料种类及低发热值kJm- 37524高炉、 焦炉混合煤气 煤气消耗量m3h- 1额定50000;最大60000 炉前煤气压力Pa10000 助燃空气预热温度 ℃450 煤气预热温度 ℃300 炉底强度kgm2h- 1636 单位热耗kJkg- 11505冷装额定产量时 炉子控制段数 段6 唐兴智,高级工程师, 1962年毕业于西安建筑科技大学,现在鞍钢集团建设总公司负责筑炉技术的研究114001。 44 鞍钢技术 AN GAN G TECHNOLOGY 2004年第1期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 步进梁式加热炉优化燃烧系统的供热分为一 加热段、 二加热段和均热段。此外在装料端适当延 长了炉子不供热的预热段长度,还有一个不供热 的热回收段,或称前室。热回收段采用压下结构。 设置热回收段的目的是降低烟气出炉温度,预热 钢坯,提高炉子热效率,有效利用余热,降低炉子 燃耗。 烧嘴采用低NOx轴向烧嘴及炉顶平焰烧嘴, 燃料为高炉、 焦炉混合煤气,发热值7524kJ m - 3。 烧嘴配置合理, 分配热量均匀,保证炉宽方向 温度均匀性。上均热段采用炉顶平焰烧嘴,下均热 段采用轴向反向直焰烧嘴;二上、 下加热段采用轴 向直焰烧嘴,保证加热段的板坯温度差在最小范 围;一上加热段采用轴向直焰烧嘴,一下加热段采 用轴向调焰烧嘴。烧嘴分布在一加热段、 二加热段 及均热段,供热装置见图1。 烧嘴配置型式及容量见表2,烧嘴配置能力见 表3。 表2 烧嘴形式及容量 部位形式燃料 一个烧嘴容量个数 各段容量MJh- 1 一上加热段轴向烧嘴煤气12508 10000 一下加热段侧向烧嘴煤气14108 11280 二上加热段轴向烧嘴煤气9908 7920 二下加热段轴向烧嘴煤气10908 8720 上均热段平焰烧嘴煤气10524 2520 下均热段轴向反向烧嘴煤气4708 3760 表3 烧嘴配置能力 项目 平焰烧嘴 P 直焰烧嘴 Z1 直焰烧嘴 Z2 直焰烧嘴 Z3 调焰烧嘴 T 煤气量m3h- 120040080015001750 空气量m3h- 1370740148027753238 这样配置烧嘴,既能确保板坯长度方向加热 温度均匀,又能灵活调节,有利于调节炉子的供热 负荷。 全炉供热按一加热段、 二加热段、 均热段三个 图1 供热装置配置 1上均热平焰烧嘴; 2二上加热轴向直焰烧嘴; 3一上加热轴向直焰烧嘴; 4下均热反向轴向直焰烧嘴; 5二下加热轴向直焰烧嘴; 6侧向轴向调焰烧嘴 区域供热。而每个区域又分为上部和下部两个供 热段,构成上下供热和自动控制,全炉6个控制 段。上加热采用轴向烧嘴,炉顶曲线的改变使燃烧 交叉进行,板坯沿长度方向温度均匀性得到改善; 下加热反向烧嘴火焰可调,从而改善钢坯加热质 量,减少料坯温差;均热段炉顶平焰烧嘴能实现全 辐射,平焰烧嘴均匀分布,火焰沿径向敞开,炉子 温度分布均匀,加热均热效果良好,火焰向下,炉 压易于控制。 4 余热利用 为适应加热要求,对由高到低不同温度梯度 的烟气热量进行回收,采用空煤气双预热,利用烟 气余热对助燃空气、 煤气进行预热。在助燃空气换 热器下游安装煤气换热器,进一步利用余热,对煤 气预热。 在高架烟道内沿炉宽方向安装4组2行 程,高温侧设保护管组对流式高效空气、 煤气换热 器,换热器采用悬吊式结构。直接利用烟气余热, 空气预热温度为450℃,煤气预热温度300℃,大 大降低烟气出炉温度,提高空煤气预热温度,降低 燃料单耗,节省能源。 54唐兴智 步进梁式加热炉热工性能测试 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 5 热工性能测试 热工系统由计算机按人工设定值进行自动控 制。准确可靠的热工参数监控系统对炉况、 炉压、 风温、 风量、 燃烧量、 烟气残氧量等参数进行有效 监控,确保加热炉始终处在受控状态,在坯料条 件、 加热要求和轧机配合等参数指导下,按加热曲 线控制炉子操作。 5. 1 测试内容 测试内容包括热工性能测试、 检测加热炉产 量和能耗、 钢坯加热温度及其均匀性;装炉温度 常温 ～800℃,出炉温度 1250℃;出炉板坯温度均 匀性;在水梁处断面的温度差、 钢坯氧化烧损等。 1板坯上表面温度与中心温度差35℃以 下,测试条件加热标准坯230mm1150mm 10000mm;加热温度 1250℃;产量 250t h; 燃料 高炉、 焦炉混合煤气;在非水梁处断面的温度差为 35℃。 2板坯黑印温差是在No. 2粗轧机出口侧 最终道次之后, 90的被测板坯温差在20℃以下。 测定条件加热温度 1250℃;板坯在炉时间152～ 162m in;加热炉产量250th。 5. 2 测试方法 测试采用 230 115010000mm的标准 坯,冷装料标准坯110块,分三批装入炉内。首先, 第一批按顺序将32块钢坯装入炉内;然后第二批 亦按顺序将第33～70块钢坯装入炉内,第二批坯 料中的第33块钢坯装入炉内的时间,作为测试开 始时间。计划测试的时间为6h,取其中 3h 计算炉 子产量。第三批按顺序将第71～110块钢坯装入 炉内,在装第71块板坯时,装入带黑匣子的试验 板坯。以黑匣子前后各15块出炉板坯考核板坯的 水印温度。板坯黑印温差在 No. 2 RT2粗轧机出 口侧最终道次之后测定。 5. 3 测试过程与结果 1水印温度差与炉子产量 测试第一块板坯时,在炉时间达到151m in 经计算加热10000mm长板坯,炉子产量270t h, 板坯在炉时间151m in;炉子产量250t h, 板坯在 炉时间163m in开始出炉,板坯进入初轧时,轧机 显示板坯温度不够。 然后,延长在炉时间到 161m in,在第3块板坯进入精轧机时,轧机报警, 轧机电流超标。 继续延长在炉时间到166～ 170m in后,轧制趋于稳定。此后,在炉时间均按 175m in操作,通过烧钢加热板坯记录及RT2粗 轧机出口侧的带钢水印温度记录,测试结果如 下 ① 板坯在与固定梁接触处的水印温度差较 大,同一块板坯中间三个接触点的温度差达到30 ～45℃在炉时间175m in , 严重的达到60℃在 炉时间151m in或165m in , 均高于设计保证值。 ② 在炉时间175m in时,以带黑匣子的测试 板坯前后各11 5h 出炉实际板坯数和重量计算,加 热炉产量23115～2511 7t h, 3h的平均产量为 2381 8t h。 2炉温制度 带黑匣子的测试板坯在炉前后各115h的整 个加热过程中,炉子温度控制的实际状况见表4。 3板坯在炉、 出炉温度 带黑匣子的测试板坯装入炉内,在此以前和 表4 加热炉温度控制状况 ℃ 部位均热段二加热段一加热段炉尾预热器前煤气预热器后 空气预热温度煤气预热温度 实测平均实测平均 上部 下部 1300 1290 1340 1320 1220 1225 920 970 预热器系统 827463456～520490307～317312 以后的近11 5h 内,板坯在炉时间均为175m in。板 坯各测试点测试 ① 板坯表面温度达到1244℃,符合设计要求 125010℃ ; 板坯出炉时,各测试点温度差最大 不超过14℃,均低于设计要求≤30℃。 ② 对测试板坯及其前后共57块板坯同时用 光学高温计进行测试,测试板坯温度为1233℃,比 黑匣子测试的温度低11℃。 64鞍钢技术2004年第1期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 5. 4 板坯氧化烧损 在热工性能测试的同时,对4块板坯进行了 氧化烧损试验,测试时炉内为氧化气氛,实测板坯 在炉内的氧化烧损情况见表5。 表5 钢坯在炉内氧化烧损情况 板坯 编号 板坯在炉时间 m in 板坯重量 kg 板坯去氧化 后重量kg 氧化失重 kg 氧化烧损率 060 070 080 090 175 175 175 175 20930 21010 20980 20930 20790 20780 20840 20780 140 230 140 150 0. 668 1. 09 0. 667 0. 716 钢坯氧化烧损试验表明,钢坯氧化烧损率与 炉内气氛有关。如果炉内燃料燃烧的空燃比控制 得好,可以降低板坯的氧化烧损率。当今世界发达 国家先进步进梁式加热炉的板坯氧化烧损率为 016～018。本次测试结果除1块板坯氧化烧 损率为1109外,其余3块板坯氧化烧损率为 01667～01716 ,符合钢坯氧化烧损率的范围。 5. 5 单位热耗 钢坯在炉内时间175m in中, 5h平均产量 2381 8t h时的单位热耗为1155GJkg,高于保证 值 1 133GJkg , 主要原因是板坯在炉时间延长, 产量降低。 6 结语 经过热工性能测试,说明加热炉设计是成功 的。无论是炉型结构、 设备装备水平、 控制水平、 热 工性能、 热回收效益、 燃烧控制,还是加热质量及 能耗指标,均属世界先进水平。可望实现高产、 长 寿、 优质、 低耗、 节能、 环保的目标。 编辑 袁晓青 收稿日期 20030603 上接第43页 从表9可以看出,炉外精炼后夹杂物含量减 少,铸坯夹杂物总量已降到0. 0062。图3表明 了夹杂物在不同处理阶段变化趋势。夹杂物含量 已满足目前鞍钢第二炼钢厂中薄板连铸的需要。 表9 鞍钢第二炼钢厂中薄板连铸钢水中 夹杂物、 气体含量变化情况 取样点夹杂总量A l2O3Si O2FeOM nO LF前0. 03920. 00590. 01100. 01350. 0063 喂线前0. 02060. 00480. 00100. 01060. 0009 喂线后0. 01070. 00220. 00210. 00330. 0013 中间包0. 00840. 00420. 00080. 00160. 0007 铸坯0. 00620. 00230. 00030. 00180. 0005 图3 钢水中夹杂物含量变化趋势 3 鞍钢中薄板坯的质量 鞍钢4号中薄板坯连铸机采用了当今连铸生 产比较先进的工艺技术,主要有结晶器液面控制 技术、 保护浇铸技术、 漏钢预报技术、 铸坯去毛刺 技术及铸坯保温技术等。 生产的铸坯表面光滑,没 有裂纹、 重接、 压痕、 气孔,无振痕凹坑和深度大于 2mm的发纹,铸坯表面振痕清晰、 连贯均匀, 质量 较好且稳定,勿需清理,可直接由辊道输送到热连 轧加热炉进行加热轧制。 4 结语 1鞍钢4号中薄板坯连铸机经过多年的生 产实践,通过不断改进工艺技术,不断提高操作水 平,生产的铸坯质量完全能够满足用户的要求。 2鞍钢4号中薄板坯连铸机采用全程钢水 精炼技术,使钢水不断净化,质量不断提高,这是 中薄板坯连铸得以顺利进行的重要条件。 3鞍钢4号中薄板坯连铸机采用的工艺技 术,如结晶器液面控制技术、 保护浇铸技术、 漏钢 预报技术、 铸坯去毛刺技术及铸坯保温技术等,都 是当今连铸比较先进的工艺技术,但是还需进行 不断改进,才能使铸坯质量和产品性能满足不同 用户的要求。 参考文献略 编辑 许平静 收稿日期 2003- 04- 12 74唐兴智 步进梁式加热炉热工性能测试 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. QQ286925800咨询、交流加热炉、热处理炉；步进炉、推钢炉、环形炉、台 车炉、辊底炉、连退炉技术。 更多宝贵资料等您交流共有 60 张 CD 的工业炉资料可供选择