推钢炉技术改造及效果研究

毕延恒

【摘 要】 承钢将继续开展加热炉优化与节能降耗攻关活动，进一步降低加热炉燃耗。文章分析其技术改造；探讨其改造效果。

【关键词】 推钢炉技术；改造；效果

引言：

推钢式加热炉在使用过程中往往会面对一定的问题，有必要进行有针对性的技术改造，从而实现提升加热炉的使用效率、节约能量、延长使用寿命等目标。

一、推钢式加热炉炉体结构与散热方面的技术改造

（一）炉体结构的技术改造

由于在最初的设计环节中具有一定的不足，使得加热炉的冷却结构中的水管长期处在不良的工作环境中。这些水管在较高的温度影响下，一些部分发生了严重的腐蚀，甚至出现了关键零部件锈蚀脱落的状况，在炉体的局部出现了漏火的现象，这严重影响了加热炉的工作效率，使得大量的热量被白白的浪费掉。因此，我们对冷却设施进行了系统的改进，将原先借助于水管进行冷却的方式加以撤销，并且大幅度提升冷却设施的高度水平。通过采用整体铸造的模式，使得挡火面有了较大的改进，这对于加热炉的热量浪费现象有较好的处理效果。另外，这也能够很好的提升加热炉的工作效率，使得其能够借助较高的温度来快速完成工作，从而提升生产效率。另外，我们对于加热炉炉壁上的孔洞也进行了有针对性的封堵，这进一步减少了热量外流的状况。为了弥补窥视孔堵塞的不足，我们在加熱炉的炉头处开设了一个新的窥视孔，这不仅实现了能量节约，而且也可以更好的观察炉内情况。

（二）散热方面的技术改造

对于散热方面的技术改造，我们将加热炉的均热与加热两个部分均采用了技能涂料处理，并且增加了护炉钢板的厚度与高度，从而使得更好的对加热炉的热量进行储存、隔离，大大的减少了热量的外溢。节能涂料作为一种新的科技成果，近年来获得了很广泛的应用，其比原来采用的远红外涂料具有更高的节能作用，而且也具有更高的性价比。实际上，对于涂料的采用，不仅能够节约能量，而且也可以很好的对加热炉进行保护，从而延长加热炉的使用寿命。技术改造之后，加热炉的高效、节能运转证实了所做技术改造的有效性。

二、技术改造措施

（一）生产技术及其来源

新建步进梁加热炉可利用现有厂房，建在中宽带预留的2#加热炉位置，该加热炉具有以下优点：支撑梁可以交错布置，加热质量好，无阴阳面，钢坯断面和长度方向温差小。与轧机产量匹配合理，可以灵活调节炉内装钢量，也可以将炉内钢坯全部出空。在连铸坯热送热装时与连铸机和轧机之间的衔接匹配合理；同时可以实现冷热坯间隔装料，有利于减少和防止钢坯的氧化脱碳。钢坯与炉底支撑梁之间没有相对运动，不划伤钢坯下表面。钢坯之间间隔布置，没有粘钢现象。因新加热炉采用水封槽方式出渣，密封性好，进冷风少、钢坯氧化烧损少。自动化控制水平高，生产操作灵活；特别适合与连续轧机相匹配，易于实现全线的计算机控制和管理。加热炉上采用了常规和蓄热两种不同的燃烧方式。均热段采用常规燃烧方式，炉顶平焰、炉底侧部直焰，并设置金属管式换热器对本段空气进行预热。常规燃烧的火焰温度较低，能有效地降低钢坯的氧化烧损。炉顶采用平焰烧嘴，钢坯上表面温度非常均匀。而炉子下部采用侧部直焰烧嘴，将烧嘴喷速设置得较高，该加热炉炉宽又较窄，钢坯下表面的温度均匀性也能得到保证，保证了钢坯的温度均匀性，有效地降低了氧化烧损。加热段采用双蓄热燃烧方式，可以加大该加热炉的烟囱排烟能力，极大地降低了燃料消耗。

（二）改造技术的合理性

技术成熟。加热炉在炉型、步进机械、燃烧系统等关键部分均采用成熟技术，具有极高的可靠性和先进性。充分考虑板坯加热的温度均匀性。均热段上部为平焰烧嘴，下部为侧部直焰烧嘴；水梁采用错位技术，圆柱形蘑菇头垫块，并增加垫块高度。充分考虑节能、降耗、低排放。均热段采用金属管式换热器预热空气，加热段采用双蓄热预热空气和煤气。高炉膛炉形和距钢坯较远、掺混强度较大、喷速较高的烧嘴，可降低钢坯的氧化烧损。采用数量少、直径小的水梁，并尽量增大跨距，用保温性能好的复合水管包扎。增加垫块的间距和垫块的高度，提高燃烧控制精度，采用低排放的平焰（FFB）和直焰（LGB）烧嘴。充分考虑加热炉的寿命和可靠性。炉顶采用成熟的整体浇筑结构，炉墙用分块全浇结构，提高炉体的寿命和可靠性。设备选型以寿命长、故障少、可靠耐用为原则。

（三）管式加热炉创新加热方式

冶金管式加热炉在炉体的下部安装了纵向排列的环状辐射段炉管的辐射段，在上部安装了横向排列的蛇形对流段炉管的对流段，对流段炉管末端由连接管与辐射段炉管首端连接，在对流段的炉管首端连接了金属的进口，同时出口连接在辐射段炉管末端，通过辐射和对流两种方式来进行冶金。这种冶金方式能使对流和辐射段都得到有效的发挥，大幅度提高了冶金的效率，同时还防止炉管产生加大的温差应力，另外设备的投入资金也大大降低，延长了设备的使用寿命，减少了设备的维修费用。

三、改进与试验

（一）试验内容

针对各加热炉的流量分配不均、流量检测不准和调节阀精度和灵敏度不高的问题，为实现加热炉的自动温度控制，在原有管路的基础上，对3号加热炉实施了局部改造试验：将原来由单个气动蝶阀同时调节东、西两侧煤气流量或空气流量的模式，改为东、西两侧各用1台电动球阀来独立调节，同时取消了原用空气、煤气流量检测元件，并对空气、煤气流量的检测方法进行了改进。

（1）空气、煤气流量检测试验。通过对气体流体检测原理的理解、公式推算、曲线拟合及试验模拟，使用改进后方法所检测、计算出的空气、煤气流量，不仅完全符合调节阀特性及气体流量检测原理，而且流量的检测灵敏度也得到了极大提高，为炉温的稳定控制，奠定了前提技术条件。

（2）空燃比计算和寻优控制试验。加热炉优化燃烧的核心，就是对空燃比的控制，由于空气、煤气流量检测的实现，流量调节精度的提高，为空燃比的控制，奠定了良好的技术基础，再结合氧化锆残氧量检测、空燃比寻优策略和空气、煤气随动控制的软件实现，使得空燃比在燃烧过程中的动态控制成为可能。空气、煤气流量的匹配状况，与燃烧效率、煤气消耗、氧化烧损，有着密切的关系。

（3）煤气压力前馈控制试验。通过对煤气压力的检测和流量实时跟随，可使得加热炉的温度变化和控制更为平滑和稳定。

（4）温度的自动控制试验。利用西门子Step7编程实现的温度自动控制模块，结合现场温度变化实测数据的归纳，通过离线控制模拟，说明加热炉自动燃烧和温度控制可行。

（5）温度调节中的煤气先行和后行控制，即实现当升温时煤气后行，降温时煤气先行的控制策略，以保证煤气充分燃烧。

（二）结果分析

经过局部改造和离线模拟试验说明，通过改造原有管路、更换调节阀、重构控制软件，来提高现有加热炉的流量调节精度和温度控制的自动化水平，减少煤气消耗和氧化烧损，在技术上是可以实现的。对于加热炉控制而言，一般包括两个层面，第一是常规的燃烧控制，即以提高燃料利用效率、维持合理的空燃比为目标，实现加热炉的温度和气氛控制，第二个层面，是以钢坯的加热过程优化为目标，以实现钢坯的加热质量最优、燃料消耗最少，即实现温度、燃烧量的过程自动化，两者相互交叉，但又可各自独立运行。也就是说，加热炉改造和技术管理两条节能降耗途径是可以并行实施的，加热炉的温度或气氛控制效果，侧重于炉体结构、检测和执行元件，而钢坯加热过程优化，则更侧重于状态分析和建模，两者的有效结合，将起到效益倍增的效果。

四、结语

综上所述，通过创新工艺技术，提高管式加热炉的工作效率，降低资金的投入，发挥出管式加热炉的最大效果，延长设备的使用时间。

参考文献：

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[3]张虎清，涛雅，吴澎.推钢式加热炉的技术改造及效果[J].包钢科技，2012，02：15-17.