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 14:27:161. 高線加熱爐1.1加熱質(zhì)量在我國投產(chǎn)的高速線材軋鋼加熱爐絕人多數(shù)采用步進(jìn)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(zhì)量提出了嚴(yán)格要求。(1) 鋼坯溫差：要求出爐鋼坯斷面心表溫差s3ctc。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(jìn)入粗軋第一架軋機人大滯后于頭部，失溫較多，為補償鋼坯 的熱量損失，要求出爐鋼壞頭、尾部溫度高于中部約30c。(2) 脫碳：為保證產(chǎn)站機械性能，對諸如髙碳鋼和彈簧鋼等鋼種加熱，應(yīng)盡量防止和 減少其脫碳，要求氧化層下部脫碳厚度0.5mm3(3) 氧化燒損

2、：為提髙成材率，應(yīng)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0. 7%。(4) 鋼坯加熱溫度：(950°c-1100°c) ±20°c,低溫軋制時為(920-1050°c) +20°c。 1 -2燃料選用加熱爐用氣體燃料應(yīng)優(yōu)先選用企業(yè)副產(chǎn)煤氣，盡量采用高焦?fàn)t混合煤氣，焦?fàn)t煤氣，也 可采用天然氣。對煤氣參數(shù)和質(zhì)量要求如下：混合煤氣故低熱值一燉為753610467kj/m3, 但煤氣的最佳熱值選用l7291kj/m30且煤氣熱值必須穩(wěn)定，生產(chǎn)中允許波動值不超過±5%, 這樣牛產(chǎn)操作屮便于調(diào)節(jié)控制，容易實現(xiàn)白動加熱技

3、術(shù)。煤氣壓力，車問加熱爐前煤氣總管 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(diào)節(jié)靈活的需要。要求預(yù)熱的煤氣平均含塵量應(yīng)盡可能低于20mg/m3,焦 油含量應(yīng)低于10mg/m3o無副產(chǎn)煤氣的鋼鐵廠，應(yīng)采用重汕作燃料，但不準(zhǔn)用原汕作燃料。重汕質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合 石油工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)(sy1091-77)規(guī)定的理化指標(biāo)。壓力、粘度和潔凈度應(yīng)滿足噴嘴燃燒性 能的要求，并保持穩(wěn)定的粘度(或相應(yīng)的汕溫)。1.3爐型選擇加熱爐是軋鋼牛產(chǎn)線的重要環(huán)節(jié)，是保證產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和降低能耗的關(guān)鍵。加熱爐爐 型選擇和裝備水平，應(yīng)與車間規(guī)模和軋線工藝設(shè)備裝

4、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(jié)構(gòu)簡單、機械設(shè)備少投資低、設(shè)備維修少、操作簡便，過去曾 被廣泛使用。為保證鋼坯加熱質(zhì)量，滿足高速線材軋機對鋼坯斷面和長度方向溫度梯度的要求，并防 止高碳鋼和彈費鋼的脫碳問題，目詢廣泛采用步進(jìn)式加熱爐。步進(jìn)式爐與推鋼式爐相比較, 有以下特點：(1) 鋼坯靠步進(jìn)梁的運動在爐內(nèi)通過，因此鋼坯之間可以留出間隙，不會產(chǎn)牛粘鋼現(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(yán)格的鋼 坯，因縮短在爐內(nèi)吋間而能減少氧化脫碳。(2) 在步進(jìn)式爐內(nèi)，鋼坯與步進(jìn)梁z間沒有摩擦，避免鋼坯在加熱過程中產(chǎn)生劃痕。(3) 步進(jìn)式爐沒有

5、水冷滑軌，水梁上而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(jìn)式爐其長度不受此限制，可充分利用煙氣的余熱預(yù)熱鋼坯。(5) 步進(jìn)爐加熱速度快，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1%1.5%,步進(jìn)爐的僅占0.6%0.8%。包鋼髙線步進(jìn)梁式加熱爐鋼坯 氧化燒損為0.6%0.85%,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(nèi)部結(jié)算價)，包鋼髙線按年產(chǎn)線材72萬t計算，經(jīng)濟效益360萬元。(6) 步進(jìn)式爐的固定、活動梁和支撐管總的冷卻表而積，約比推鋼式爐底管的冷卻表 而積大近一倍

6、，故其熱耗比推鋼式的大15%20%,冷卻水消耗比推鋼式的大50%60%。(7) 在投資方面，步進(jìn)式爐比推鋼式爐高15%20%,由于步進(jìn)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(jìn)式加熱爐。1.4改進(jìn)完善包鋼高線自2000年以來，采用主要技術(shù)改造措施和優(yōu)化操作方而工作：(1) 均熱段縱水梁由原設(shè)計一直線雙管結(jié)構(gòu)，設(shè)計改造為局部彎曲變位布置形式，這 樣鋼坯山裝爐的初始位,移送至均熱彎曲變位，鋼坯位査變換，鋼坯接觸墊塊部位的“黑 印”基本消除，進(jìn)一步提高鋼坯的加熱質(zhì)量。(2) 耐熱墊塊側(cè)而留孔，交錯布置，材質(zhì)選用zgcr25ni31wnre,原為pfco50、 pfco20o

7、(3) 適當(dāng)減小爐內(nèi)空間，原設(shè)計均熱、加熱段爐膛髙度4100mm,設(shè)計改造后3556mmo(4) 為實現(xiàn)全纖維加熱爐，爐膛內(nèi)表而粘貼新型節(jié)能產(chǎn)站多晶莫來石纖維塊，并 噴高溫遠(yuǎn)紅外涂料，對保護爐內(nèi)燒注料、砌體使用壽命發(fā)揮重要作用。實踐證明，捉高了爐 壁黑度，多晶莫來石耐火纖維、高溫遠(yuǎn)紅外涂料黑度分別為0.95和0.99,爐壁黑度捉高 10%15%,從而可提高爐子的加熱能力和加熱速度，達(dá)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(jìn)行監(jiān)測，加熱調(diào)火工操作控制co低于0.8%。設(shè)計中 系統(tǒng)采用了雙交義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

8、) 對金屬管狀換熱器結(jié)構(gòu)形式光管改為麻花管，空氣、煤氣管插入件適當(dāng)加長、形 狀改變，20g煤氣管滲鋁要求達(dá)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°c,空、煤氣預(yù)熱溫度為400、300°c；煤氣換熱器后排煙溫度230240°c。雖 然排煙溫度和預(yù)熱溫度不高，空、煤氣預(yù)熱后，對回收廢氣的余熱余能、節(jié)能環(huán)保、提高產(chǎn) 量起到了重耍作用。線材產(chǎn)量按年70萬t計算，換熱節(jié)能按3%5%, 1gj高、焦煤氣單 價為14和26元,每年可收得經(jīng)濟效益:50x4% x700000x7000x4.186=41022.8gj,即： 41022.8 x 14x20

9、% +41022.8x26x80% =968138.08元。包鋼兩個高線廠,以及國內(nèi)其它 多家高線選用液斥斜軌式液壓斜軌式采用雙層步進(jìn)框架，步進(jìn)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(jìn)機構(gòu)運行穩(wěn)定可靠。包 鋼高線加熱爐前進(jìn)、后退步距行程為230、260mm。步進(jìn)系統(tǒng)的動作根據(jù)工藝的需?？梢允謩?、半口動和全口動控制。步進(jìn)可以止向操作, 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(zhì)中高碳swrh82b. swrh77b優(yōu)質(zhì)低合金 鋼等產(chǎn)品的不斷增加，為提高

10、調(diào)火工的實際操作水平，根據(jù)加熱制度耍求對加熱爐的加熱工 藝進(jìn)行研究與實踐，總結(jié)出加熱爐最佳工藝。（1）加強三勤操作勤檢査，勤聯(lián)系（爐內(nèi)溫度、空煤氣、水、爐膛壓力和鋼坯移動情況），勤調(diào)整（上料、 出鋼、調(diào)度）。（2）鋼坯的加熱溫度從工藝、鋼種、規(guī)格、質(zhì)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，1050x80°c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髙允許加熱溫度（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/°c

11、12501220120011801180115011301100推薦溫度/°c11201120110010801050103010201020（3）加熱速度和加熱時間鋼壞的加熱速度通常指單位時間內(nèi)鋼壞表面溫度的上升速度，以。c/h表示；在實際生 產(chǎn)中，用單位厚度的鋼壞加熱到規(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。鋼壞的加熱時間通常指鋼坯從常溫加熱達(dá)到出爐溫度所需的時間。理 論與實踐證明，高線三段步進(jìn)梁式爐當(dāng)裝料端爐溫為800850°c時，單位加熱時間的經(jīng)驗 公式（s-鋼材厚度，cm）:zi二7.5+0.05s min/cmzi： 7

12、.5+0.05x15=8.25min/cmz1= （7.5+0.05x15） xi5=123.75min對于裝料端爐溫為9001000°c,單位加熱時間的經(jīng)驗公式：z2二5+0.1s min/cmz2=5+0.1xi5=6.5min/cmz2= （5 十 0.1x15） x15=97.5 min現(xiàn)將各鋼種在步進(jìn)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i824min/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，操作時要保證授棊本的 加熱時間，且應(yīng)根據(jù)實際情況隨時調(diào)整熱工參數(shù)，使鋼坯在盡量短的時

13、間內(nèi)得到充分加熱。（4）加熱制度在確定了鋼壞的加熱溫度、加熱時間和加熱速度的基礎(chǔ)上，制定供熱點的分布、熱負(fù)荷 分配以及加熱溫度曲線是加熱制度的基木內(nèi)容。在三段加熱制度中，冃前包鋼高線采用的是預(yù)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(fù)荷最大，溫度最高，均熱段起著強化鋼壞加熱的作 用。這種加熱方式中，鋼壞溫度一直上升，到均熱段達(dá)到高峰后轉(zhuǎn)入平緩。采用此加熱丄藝 制度后，2006-2007年加熱能力遞增，線材產(chǎn)量為69.5萬t和73.2萬t創(chuàng)歷史新高，成材 率為97.63% ,超設(shè)計能力82.9%-92.63%,達(dá)到國內(nèi)同類行業(yè)的先進(jìn)水平。2008年線材 產(chǎn)量110刀

14、份完成60.48萬to（5）氧化燒損在鋼坯的加熱過程屮，鋼坯表而的鐵元素與爐的氧化性氣體發(fā)生氧化反應(yīng)，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。影響氧化燒損的因索很多，其中爐 內(nèi)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z比，氧化性氣體含量愈多，爐氣的氧化能力愈強。在還原性氣氛屮生成的氧化鐵皮質(zhì)地致密，粘著在鋼坯表而不易脫落，容易造成線材表 面缺陷。當(dāng)鋼內(nèi)冇些合金成分如cr、ni、mo的含雖增高時，生成氧化詼皮的過程加劇。鋼 坯的氧化速度隨著溫度的升高而加快，在700°c以下，氧化不顯著,900°c開

15、始加劇,1100°c 氧化雖急劇上升。若以鋼坯在900°c時的氧化燒損為1,則1000°c為2, 1100°c時的為4, i2oo°c時的為89,尤其在高溫段停留的時間越長氧化燒損越嚴(yán)重。在1100°c溫度卜多停 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(jìn)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，其表面的碳元索被氧化，使鋼坯表面含碳量減少，這種現(xiàn)象被稱為 鋼坯的表而脫碳。含碳量人于0.35% 0.4%的鋼都具有脫碳傾向。由于脫碳，鋼材表面與 內(nèi)部的含碳量不

16、一致，降低了鋼材的強度，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(yīng)。鋼坯溫度低于 700°c時脫碳緩慢，溫度達(dá)到800-850°c時脫碳開始嚴(yán)重，隨著氧化的激烈，脫碳有所減 緩。加熱時間越長，脫碳越嚴(yán)重。高碳鋼、高硅鋼容易脫落，鋼屮al、co、w等元素加快 脫落，cr、mn等元索抑制脫碳。容易發(fā)牛脫碳的鋼種宜在低溫段緩慢加熱，而在高溫段加 速加熱，應(yīng)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°c之間占60%,并將熱裝率達(dá)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°c時，單位熱耗可降低（209.3400.4） x103kj/to高線2007、2008年熱裝溫度300600°c,熱裝率在45%50%,加熱爐噸鋼燃耗從 過去 50kgce, 1.465gj 降至今年現(xiàn)在（4445） kgce, 4.289gj、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轆道 進(jìn)加熱爐加熱。這利情況裝入加熱