轧钢生产中节能技术分析

刘岩

【摘 要】文章首先概述了我国轧钢生产能耗现状发，分析了影响轧钢工序能耗因素，并在此基础上总结了轧钢生产中节能技术，以供相关人士参考。

【关键词】轧钢生产；新工艺；节能技术；应用发展

一、轧钢生产能耗现状

钢铁工业是能耗较大的行业，其能源消耗占据了我国能源消耗的13%，随着我国钢铁市场的不断扩大，其能源消耗量正在不断增大，而轧钢工序消耗的能源占据了我国钢铁行业总能耗的15%到20%。当前我国的钢铁产品质量和种类不断增加，其加工工序也逐渐的复杂化，其能量消耗也逐渐增大，通过调查显示我国的钢铁冷轧工序和热轧工序的能量消耗都高于国外现行的轧钢工艺。如果把多余消耗的能量都应用在轧钢工艺之中，则钢材产量则要多出17%左右。通过调查显示，我国的轧钢工艺的装备、技术和管理方式较为落后，每吨钢材的能量消耗高于国外的能耗40.4kgce，钢系统中的主要能耗设备是轧钢加热炉，其占据了轧钢系统中能好的70%左右，因此，我国的节能生产的潜力巨大。

二、影响轧钢工序能耗因素分析

1、钢种生产方式的影响

不同钢种的加热工艺、加热温度、加热时间各不相同，在生产的过程中，其燃料的消耗量也不同，如果对钢种的生产工艺使用不当，不但达不到理想的轧钢效果，也造成了额外能量的消耗，这是轧钢生产工序中节能的关键之一。

2、轧钢加热炉热效率

轧钢加热炉的加热方式以及其内部结构也是影响能量消耗的主要因素之一，良好的軋钢加热炉加热方式可以有效提高燃料的燃烧效率，单位燃料产生的热量较多。此外加热炉的内部结构，尤其是良好的炉衬结构可以有效提高炉子的保温效果，减少热量的流失。

3、加热温度的影响

轧钢工序的能量消耗主要包括燃料能量消耗、电力设备能量消耗、氧化烧损三个方面，虽然在轧钢生产中，影响轧钢工序能耗的因素较多，但是，加热温度是重要的影响因素，通过调查显示，单位热量消耗和钢坯加热温度有很大的关系，当加热温度处于1150℃到1250℃范围之内，温度下降10℃其单位热量消耗则降低，因此，要适当的降低加热温度，既要保证钢坯的正常生产，也要降低能量的消耗。而钢坯加热温度和单位电量消耗呈现线性关系，但是对于电耗影响较小，但是降低加热温度依然能够有效的节省电能消耗。

三、轧钢生产中的节能技术

1、降低加热炉煤气消耗

加热炉的单位热耗是单位重量坯料在炉内的热焓增量与炉子热效率的比值。因此，降低加热炉燃耗的途径就是降低热焓增量和提高炉子热

效率。

1.1降低热焓增量

1.1.1提高坯料的入炉温度热送热装是冶金行业重点推广的节能技术，分三种形式：热装、直接热装、直接轧制。该技术可以明显降低加热炉燃耗，缩短钢坯在炉时间，对于质量要求不高的钢种均可热装。目前，热送热装在国内得到了广泛使用。

1.1.2降低坯料的加热温度

在保证加热质量、满足轧制要求的前提下，应适当降低钢坯加热温度，降低燃耗。钢坯加热温度在1150～1250℃的范围内，温度平均每降低10℃时，燃料节约2.1%，电耗增加0.8%，综合能耗平均降低1.65%。加热温度降低40℃，综合节能率可达到4.2%。另外，对于轧机刚度和电力设备满足低温轧制要求的轧钢厂，可采用低温轧制技术。开轧温度从1000～1150℃降至850～950℃，综合节能率可达到10%～20%，氧化铁皮厚度可减少0.15～0.2mm。

1.2提高炉子热效率

1.2.1改善燃料燃烧

燃料燃烧是通过安装在火焰炉上的燃烧器完成的，其性能直接影响炉子的燃料消耗量。根据炉子的生产目的、工作形式、结构形式等，比较不同燃烧器的特征，正确设计、选择及合理安装使用燃烧器可以节能5%以上。高温空气蓄热燃烧技术（HTAC）具有高效余热回收、高温预热空气及低NOx排放等优点。蓄热式加热炉可将空气预热到1000～1100℃，排烟温度可降低到150～200℃。采用蓄热式燃烧技术，与无余热回收的加热炉相比，可实现节能40%以上；与换热器预热技术相比，可实现节能15%～20%。中国目前的蓄热式加热炉已达400多座。

1.2.2优化炉衬结构

①“自带黑体筑炉材料及其加热炉窑”专利技术，把红外物理中黑体的概念加以技术化，制作成工业标准的黑体元件安装在炉膛内，众多的黑体元件和炉衬共同组成了多功能炉衬。黑体元件用以调控热射线，改变其漫反射状态，使之集中、有效地射向工件，增大了热射线的到位率，提高了对工件的辐射度，大幅度地提高了炉子的热效率。多功能炉衬适用于各种高、中、低温火焰炉，可节能10%以上。

②炉窑内壁涂刷辐射率（黑度）大的涂料，可以强化炉内的辐射传热，有助于热能的充分利用。高温远红外节能涂料有很好的节能效果，一般节能效果为5%～7%。③采用多晶莫来石纤维贴面块提高加热炉内壁保温能力，减少炉体的散热损失，降低了炉子燃耗。

2、电机节能技术

轧钢工序有轧机、辊道、风机、水泵等设备，驱动设备消耗的能源均为电耗，故电机选择是关键。在电机设计中应避免大马拉小车，进行电机优化设计。在运行过程中主要采用变频调速技术，通过应用电机节能技术，可实现节电20%～40%。采用动态谐波抑制及无功补偿综合节能技术，降低电源侧电流谐波含量，调节三相不平衡，提高电能质量，降低线路损耗。

3、适当降低钢坯加热温度，节约燃料

钢坯加热必须满足轧制对温度的要求，包括钢坯加热温度、温度均匀性（断面温差）的要求。加热炉分三段控制，它们互相影响，钢坯出炉时的加热温度、断面温差是各段实际参数控制的耦合结果。为减少各段间难以预知的耦合影响，缩小了加热温度控制范围，在此基础上，根据不同钢种、不同规格轧制温度要求，将加热温度降低30～40℃。另外，对于入炉温度≥300℃的热装坯料，适当地缩短加热时间、降低加热温度，相对冷坯低20～30℃不等。通过适当降低加热温度，煤气消耗降低4.7%，综合能耗降低2%。

4、优化生产工艺

优化生产工艺可以极大的提高生产效率，同时也节省了大量的能量，提高了热送坯料热量利用率。在轧钢的生产过程中要根据不同的钢种、订单批量、热坯料衔接、设备状况设置相应的生产工艺，发挥热装的节能效果，制定装炉的基本原则，首先要做到料场的高等级热坯一定量时，马上安排装炉，同时在装炉的过程中要使中冷、热坯连续的块数尽量大，尽量减少冷、热坯料混装；再者要制定科学的加热时间，满足不同要求钢种的生产需要，并保持加热时间和不同等级热坯之间的衔接。

5、管理节能

不同钢种的加热工艺（加热温度、加热时间）不同，生产时，燃料消耗也不同。如何评价加热炉生产管理、控制水平，是精细管理的要求。为此，量化了不同钢种类别的能耗标准，根据当班品种结构，建立当班煤气消耗的动态计划指标，实现对各班操作、控制的合理评价，提高职工成本意识。

结束语

钢铁产业是我国的支持产业之一，为了能够促使我国钢铁产业快速同世界工业水平接轨，我们需加强对轧钢生产中新技术、新工艺，尤其是节能技术的研究，将新技术成功地应用到生产实践中，实现我国钢铁产业的快速稳定可持续发展。

参考文献：

[1]周研.轧钢技术的发展和展望[J].大众科技，2010（12）：107-108.

[2]翁宇庆，康永林.近10年中国轧钢的技术进步[J].中国冶金，2010，20（10）：11-23，27.

[3]徐顺根.轧钢生产中节能技术分析[J].科技资讯，2011（9）：118.

[4]郭永强.轧钢技术的分类及在生产中的应用[J].应用科学，2010（2）：117，139.