轧钢加热炉在我国的应用及发展

轧钢加热炉在我国的应用及发展的调研报告

题目：轧钢加热炉在我国的应用及发展

摘要：本文首先阐述了加热炉的定义及其分类，然后详述我国加热炉的应用，分析存在的问题，利用先进的技术，结合节能减排的具体情况，最后提出解决方案。

关键词：加热炉，蓄热式，推钢式，高炉煤气，节能

1 加热炉概述

加热炉是将物料或工件加热的设备。按热源划分有燃料加热炉、电阻加热炉、感应加热炉、微波加热炉等。应用遍及石油、化工、冶金、机械、热处理、表面处理、建材、电子、材料、轻工、日化、制药等诸多行业领域。以下介绍的是冶金行业中常见的几种加热炉。在冶金工业中，加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉，包括有连续加热炉和室式加热炉等。金属热处理用的加热炉另称为热处理炉。初轧前加热钢锭或使钢锭内部温度均匀的炉子称为均热炉。广义而言，加热炉也包括均热炉和热处理炉。连续加热炉广义来说，包括推钢式炉、步进式炉、转底式炉、分室式炉等连续加热炉,但习惯上常指推钢式炉。

连续加热炉多数用于轧制前加热金属料坯，少数用于锻造和热处理。主要特点是：料坯在炉内依轧制的节奏连续运动，炉气在炉内也连续流动；一般情况，在炉料的断面尺寸、品种和产量不变的情况下，炉子各部分的温度和炉中金属料的温度基本上不随时间变化而仅沿炉子长度变化。按炉温分布，炉膛沿长度方向分为预热段、加热段和均热段；进料端炉温较低为预热段，其作用在于利用炉气热量，以提高炉子的热效率。加热段为主要供热段，炉气温度较高，以利于实现快速加热。均热段位于出料端，炉气温度与金属料温度差别很小，保证出炉料坯的断面温度均匀。用于加热小断面料坯的炉子只有预热段和加热段。习惯上还按炉内安装烧嘴的供热带划分炉段，依供热带的数目把炉子称为一段式、二段式，以至五段式、六段式等。50～60年代，由于轧机能力加大，而推钢式炉的长度受到推钢长度的限制不能太长，所以开始在进料端增加供热带，取消不供热的预热段，以提高单位炉底面积的生产率。用这种炉子加热板坯，炉底的单位面积产量达900～1000公斤／（米2·时），热耗约为(0.5～0.65)×106千卡／吨。70年代以来，由于节能需要，又由于新兴的步进式炉允许增加炉子长度，所以又增设不供热的预热段,最佳的炉底单位面积产量在600～650公斤/(米2·时),热耗约

为(0.3～0.5)×106千卡/吨。

连续加热炉通常使用气体燃料、重油或粉煤，有的烧块煤。为了有效地利用废气热量，在烟道内安装预热空气和煤气的换热器，或安装余热锅炉。在锻造和轧制生产中，钢坯一般在完全燃烧火焰的氧化气氛中加热。采用不完全燃烧的还原性火焰(即“自身保护气氛”）来直接加热金属，可以达到无氧化或少氧化的目的。这种加热方式称为明火式或敞焰式无氧化加热，成功地应用于转底式加热炉和室式加热炉。推钢式连续加热炉靠推钢机完成炉内运料任务的连续加热炉。料坯在炉底或在用水冷管支撑的滑轨上滑动，在后一种情况下可对料坯实行上下两面加热。炉底水管通常用隔热材料包覆，以减少热损失。为减小水冷滑轨造成的料坯下部的“黑印”，近年来采用了使料坯与水管之间具有隔热作用的“热滑轨”。有的小型连续加热炉采用了由特殊陶质材料制成的无水冷滑轨，支撑在由耐火材料砌筑的基墙上，这种炉子叫“无水冷炉”。步进式连续加热炉靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。70年代以来，由于轧机的大型化，步进梁式炉得到了广泛应用。同推钢式炉相比，它的优点是：运料灵活，必要时可将炉料全部排出炉外；料坯在炉底或梁上有间隔地摆开，可较快地均匀加热；完全消除了推钢式炉的拱钢和粘钢故障，因而使炉的长度不受这些因素的限制。

2 我国加热炉应用中存在的问题及一些对策

近几年是我国钢铁产业的大发展时期，大型钢铁企业因产品结构调整，新建或改建项目大部分是热带，中厚板及冷轧，镀锌，彩涂等。地方中小型和民营钢铁企业多是建设和生产棒线材，窄中宽及型钢等产品。随着近年来钢铁产量的迅速增长，钢铁工业占全国总能耗的比重越来越高，到2007年，钢铁工业的总能耗占全国能耗的14.71%。由于现代钢铁产品产量，品种的升级，深加工能力不断增长，轧钢工序能耗在不断增加。加热炉是轧钢厂的主要耗能设备之一，其能耗占轧钢工序能耗的60%-70%，其能耗水平直接影响轧钢生产成本。因此降低加热炉能耗是轧钢节能的主要方向和目标。我国冶金行业轧钢加热炉有几千座，包括近年新建及改造的蓄热式加热炉, 在运行、使用过程或多或少地存在问题，其能耗水平相差很大，有的加热炉单耗达70-80kg/t，节能潜力十分巨大。

不仅如此，加热炉在运行过程中也存在着很多问题，如燃烧，冷却系统，钢坯加热不均，

氧化烧损，热工制度，炉压等等。下面就对其中常见的一些问题进行说明。

(1) 煤气压力、热值波动

煤气压力、热值波动次数跟公司检修和煤气用量大小相关, 由于较难预知其变化, 因此调控较困难。各种中板厂，型材厂和高线厂均反映存在煤气压力、热值波动的问题, 煤气管网的压力和热值波动, 直接导致空燃比失调, 引起加热炉燃烧不完全或排烟热损失增多, 造成加热炉燃耗增加。

(2) 烧嘴堵塞、腐蚀漏气和烧嘴砖烧损

烧嘴堵塞、腐蚀漏气的原因是煤气净化不佳, 含尘、硫、焦油和苯等杂质高。冬季长期往管道通入蒸汽, 造成管道末端、加热炉烧嘴煤气通道堵塞或腐蚀漏气。烧嘴砖烧损的原因是由于烧嘴砖在急冷急热和高温条件下工作, 烧损严重。烧嘴堵塞、腐蚀漏气和烧嘴砖烧损严重直接导致加热能力下降, 燃烧不完全增加, 影响燃耗与安全。

(3) 换热器损坏, 影响换热

各轧钢厂的换热器无论是煤气还是空气换热器,都会出现不同程度的损坏。如空气换热器的第一排导气管封死,减少了均热段端烧的风量;煤气换热器腐蚀老化严重,造成煤气泄漏自燃,在无备件的情况下,只好将煤气换热器甩掉,煤气不预热,直接输送到烧嘴,影响煤气燃烧,综合燃耗也将有所上升。加热炉换热器使用时间长,性能下降,预热空气温度降低,对燃烧和节能有一定的影响。

(4) 炉头、炉墙冒火, 增加散热损失

加热炉侧墙密封性差, 在轧制小规格产品时, 轧制节奏慢,侧墙基本上无冒火现象; 轧制大规格时, 轧制节奏较快, 炉压较高, 造成侧墙冒火。加热侧炉墙与炉顶预制块之间出现缝隙, 造成窜火、透红现象, 尽管从炉外进行局部修补, 但炉外砌筑效果不好, 可能再次出现透火情况。

(5) 炉底结渣严重

近年由于轧钢产量持续增加, 加热炉负荷进一步提高, 加之加热炉炉压不好控制, 吸冷风较严重, 导致炉底结渣严重。实炉底部分结渣形成不规则的浪丘, 向炉头方向延伸到出钢滑道, 有时影响正常出钢。

(6) 其他

加热炉使用水冷, 且冷却水的水温偏高, 造成两方面的后果,一是炉内水管容易结垢; 二是带走炉膛内的热量, 增加热耗。无论是蓄热式加热炉还是常规推钢式和步进式加热炉, 由于长期在高产、高温、超负荷状况下工作, 其使用寿命越来越短。同时指出蓄热式炉蓄热