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步进式加热炉水梁应用技术
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60万t高速线材加热炉的技术设计
发布: | 作者:－－ | 来源: －－ | 查看:279次 | 用户关注：
马钢(合肥)钢铁有限责任公司高速线材生产线于2006 年9 月18 日动工新建，年设计产量60 万t，加热炉为全梁式步进加热炉，加热炉设计生产能力为冷装100 t/h，热装130 t/h。坯料为：150 mm&150 mm&12 000 mm标准坯，产品规格为Ф6～13mm光面圆钢盘条和螺纹钢盘条。加热钢种为碳素结构钢，燃料为高焦混合煤气，热值为1 800&4.
　　马钢(合肥)钢铁有限责任公司高速线材生产线于2006 年9 月18 日动工新建，年设计产量60 万t，加热炉为全梁式步进加热炉，加热炉设计生产能力为冷装100 t/h，热装130 t/h。坯料为：150 mm&150 mm&12 000 mm标准坯，产品规格为Ф6～13mm光面圆钢盘条和螺纹钢盘条。加热钢种为碳素结构钢，燃料为高焦混合煤气，热值为1 800&4.18 kJ/m3。平均坯料热装温度&600 ℃，热装率&80%。2007 年3月30 日完成加热炉炉体、炉底液压系统、燃烧系统、排烟系统、控制系统及辅助系统施工，并点火烘炉，2007 年4 月20 日开始试生产，5 月3 日正式投产。
　　1 设计方案
　　1.1 技术指标
　　(1)加热炉消耗
　　在额定产量下，加热标准坯，出料温度为1080℃，加热炉支撑水梁绝热完好时，冷装1212 kJ/kg坯，热装878kJ/kg 坯。
　　(2)氧化烧损
　　正常情况下，烧损不大于0.75%。
　　(3)有效炉底强度
　　500～600 kg/(h&m2)时，能耗和投资较佳。
　　(4)坯料加热时间
　　67.5 min，单位厚度加热时间为4.5 min/cm。
　　(5)步进参数
　　步距260 mm，以固定梁滑道表面为基准，上升100 mm，下降100 mm，步进动作周期36 s。
　　1.2 工艺布置
　　高速线材生产线位于棒材生产线与连铸车间之间，并与棒材生产线共用成品跨，其中高线加热炉位于25-27 柱列间，柱距12 000 mm。加热炉装料中心线距B 柱列线2 340 mm，出料中心线与轧线中心线重合，距B 跨线12 000 mm，加热炉位于A-C 跨之间(工艺布置见图1)。
　　炉前上料辊道设置测长金属检测器和脉冲发生器，超长或弯曲过大的钢坯由剔除装置推移到收集台架，合格钢坯经测长后入炉。
　　坯料在进料悬臂辊道上定位后，炉尾推钢机将坯料推到固定梁上，当坯料到达出料区时，步进梁将坯料送到出料悬臂辊道上，由出料悬臂辊将坯料送出至夹送辊。
　　坯料在炉内通过预热、加热、均热过程，达到轧钢工艺所要求加热温度和温差出炉，提供轧线加热合格的钢坯。
　　炉内烟气经炉尾烟道、集烟管、总烟管、空气预热器和炉压调节阀进入烟囱，排放至大气。
1.3 炉型结构
　　高线加热炉采用全平炉顶结构，两段之间设置炉顶隔墙，炉型结构简单，便于控制各段炉温和炉压;下加热各段之间设置隔墙，便于控制各段炉温和炉压，减少排烟口的&黑洞&效应，炉型结构见图2。
　　加热炉的主要结构尺寸：
　　有效长度14 340 mm(进、出料悬臂辊道中心线)
　　内宽12 700 mm
　　总砌体长度15 690 mm
　　总砌体宽度13 630 mm
　　上炉膛高度加热段、均热段为1 400预热段为900 mm
　　下炉膛高度2 000 mm
　　炉底标高+5 715 mm(定梁滑道顶面)
　　1.4 供热方式
　　高线加热炉设2 个供热段，分为6 个炉温自动控制段，通过设定各部分加热的温度值，控制各段燃料量的输入，保证出钢温度及温度的均匀性。
　　上均热段、上加热段采用炉顶煤气平焰烧嘴供热，使炉顶形成温度均匀的辐射面;下均热段采用端部安装亚高速煤气烧嘴供热，保证出炉钢坯在长度方向上的温度均匀;下加热段采用侧部安装的火焰可调低氧化氮烧嘴供热，满足低负荷情况时火焰的刚性，并保持一定的长度。
　　加热炉配置的烧嘴调节范围大，可灵活调节供热量，适应不同钢种的加热工艺要求，保证加热质量，见表1。
　　2 技术特点
　　高线加热炉在进行方案设计时，不仅体现了高产、优质、低耗、节能以及生产操作自动化的工艺水平。而且保证炉子及其主要附属机械设备、液压、电仪控系统设计的技术可靠、实用的要求。
　　2.1 采用先进实用的垫块及水梁错位技术
　　加热炉水梁采用两段式热滑道技术，预热段采用ZGCr25Ni20 耐热合金垫块的半热滑道，焊接安装;加热段和均热段用ZGCr25Ni31WNbRe 的高温合金垫块的全热滑道，卡固式安装。
　　由于坯料在加热炉内的大部分时间由固定梁支撑，因此，采取固定梁进入均热段后错位布置。坯料在加热段形成的水管黑印进入均热段由于水梁位移而脱离滑道，黑印逐步消失，而坯料在均热段滑道尚未形成明显的黑印即准备出炉。采用直线滑道的坯料黑印温差为40～50 ℃，采用错位梁后坯料黑印温差可减少15～20 ℃，见图3。
　　2.2 采用双轮斜轨式步进机构
　　炉底传动采用双轮斜轨式步进机构，该机构带有良好的升降框架和平移框架的定心装置，步进机构易于安装调整，维修量少，运行可靠。
　　2.3 电仪控装备水平实用、可靠、先进
　　加热炉采用实用、可靠、先进、完善的三电一体化加热炉自动化系统，实现基础自动化和热工仪表的一级控制，以保证炉子的安全正常生产。
2.4 炉子的节能措施
　　(1)在现场条件许可的情况下，适当延长炉子预热段长度，既可以利用高温段烟气预热入炉的冷料，降低排烟温度，又可为轧机预留将来增产的潜力。
　　(2)加热炉炉墙、炉顶采用整体浇注的复合砌体结构，提高炉子的密封性能及绝热保温性能，减少散热损失，提高炉子寿命。
　　(3)在总烟道管设置2 组2 行程带螺旋状插入件的高效节能型金属管状换热器，将助燃空气预热到500 ℃，充分回收出炉烟气余热，助燃空气每提高100 ℃，可降低燃耗5%。
　　(4)采取合理的水冷支承梁及其立柱的配置，在保证钢坯运行平稳的条件下，力求减少水冷管的表面积，同时对支承梁及其立柱采用耐火纤维毡与低水泥自流浇注料双层绝热结构进行绝热，以减少冷却水的吸热损失和冷却水的用量。
　　(5)采用高合金的耐热垫块，以减少水管黑印，同时也达到了不因减小钢坯断面温差而延长均热时间，从而减少了燃料消耗。
　　(6)合理配置炉子两侧操作及检修炉门，结构设计做到开启灵活，关闭严密，减少炉气外溢和冷风吸入的热损失。
　　(7)配备完善的热工自动化控制系统，确保严格的空燃比和合理的炉压等控制，使热损失减少到最少。
　　(8)步进机构采用节能型的液压系统，可降低装机容量节约电耗。系统采用变量泵与比例阀以及配套的行程检测与控制装置，步进梁升、降、进、退实现&慢起慢停&、&轻托轻放&，以减少氧化铁皮脱落和避免由于撞击而使水冷梁的绝热层遭受破坏及擦伤炉内坯料。
　　2.5 系统安全性
　　(1)加热炉液压站设置一套独立的火灾自动报警系统。
　　(2)在接点煤气压力过低或风机故障或停电的情况下，总管煤气快速切断阀自动切断，确保系统的安全生产。
　　(3)采用掺冷风方式进行热风温度控制调节。
　　(4)仪控安全连锁采用逻辑保护系统。
　　3 应用效果
　　马钢(合肥)公司高速线材加热炉自2007 年4月投产以来，经过2 个月时间的实际运行，各项生产指标达到设计要求，其中6 月份平均日产1 733 t，月产量指标可达52 000 t，满足年生产能力60 万t产量需求。加热热坯时平均煤气消耗量53.3 m3/t，加热冷坯时平均煤气消耗量86.8 m3/t。由于混合煤气热值没有进行检测，按照冷坯设计单耗1.20 GJ/t 计算，试生产期间的煤气热值在13 794 kJ/t 范围。
　　从加热炉实际运行情况看，系统运行平稳，加热能力达到设计要求。炉体及辅助设备状况良好。
　　4 结语
　　马钢(合肥)公司高速线材加热炉于2007 年4月开始试生产。高线加热炉从设计、施工、烘炉总体质量优良，生产指标达到设计要求。
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