步进式加热炉现状与分析

节骺控术》　第ｌ囊　步进式加热炉现状与分析　上海第五锏锃厂杨伟新吴殿帮　为了确定步进式加热炉设计参数，笔者　概　况　步进式如热炉依靠步进机构的运动实现　对陕钢、长钢、重特钢、武钢、马钢、上钢等单　银坯在炉内的移动，与推钢式加热炉相比，具　位的步进式加热炉进行了调盎，共调查步进　有许多优点，因而，在国内推广很快，据１９８４　底式炉１２琏，步进梁式炉及组台式步进炉４　年不完全统计，全国已有３７座步进底式加热　座（知表１）。本文对步进式（着重于步进　炉。　底式）加热炉的状况进行分析和讨论。　寰１　步进式加热炉概况　项　目　产量ｔ／ｈ　崖　数　燃　科　座　煎　空气翻热温度℃　盛　数　步盘式炉避赞孰连　座　敲　仪　表　“高产时延长高温段，低产对缩短高温段　＝、步进式加热炉现状与分析　的有利条件。分散地多段布置热源，避免了　１．供热方式　局部炉温过高，引起钢坯过热，过烧，化钢　由于轧制操作、工艺及设备的不断革　的弊痛　在实际生产中，既保证了高产时有　新，以及实蕲生产中品种规格多，产量波动　充分强化的可能，叉能关闭或调整有关区域　幅度很大，往往导致炉子加热能力跟不上轧　烧嘴，以适应炉子低产时的操作，具有很大　机的需要。为了满足轧机部分品种高产量的　的灵活性。　要求，有的步进炉强化操作，出锕温度偏　马钢三轧厂步进底式加热炉原热负荷分　高，既不利于轧材质量，又浪费燃料｝有的　配不合理，烧嘴过于集中，钢坯加热质量不　出钢过早，在轧机前造成堆钢现象，使大量　好，炉底寿命低，予１９８５年４月进行了技术改　的有效热量损失在轧前传搁过程中。　造，加热段由原来的７．４１米延长为１２．７米，将　炉子工作存在有经济点（或经济区）。　原１６只平焰烧嘴（燃混台煤气，每只烧嘴能　在考虑炉子供热能力和供热段数时，应充分　力５３５ⅡＩｌ（标）／ｈ），改为２４只小烧嘴（每只３００　考虑到分散地多段供热，缭操作创造一个　（标）Ｉｈ），提高了加热质量，节能效果　·　２ｌ　’　维普资讯 http://www.cqvip.com

显著。　上钢五厂ｄ５ｍ。步进底式加热炉设置了　九只平焰烧嘴，每只烧嘴能力６５０ｍ。（标）／ｈ，　／　燃发生炉煤气，烧嘴闯￣Ａ５８０毫米，使用中　／　之　发现炉温不够均匀，调节困难。　长钢步进底式加热炉多年的运行情况也　＼　表明：在正常工作状态下，即炉温在１２５０℃　．　以下，产量在２５ｔ／ｈ以内时，炉子能良好地　啊Ｉ］　】÷’　运行；当小时产量增加，炉温升高到１３５０℃　■，＾　时，出现异常状态，承载钡套压强犬大超过　ｌ一枢对产量，ｅ＝０．６｛２一枢对产量，￡：１．０　许用压强而急剧磨损。　３一枢对加热时间，ｅ：１．Ｏ，４一枢对加热对问，ｅ＝０－６　在设计炉子时，如能以炉子工作经济区　圈１相对倚靠对加热对何和产量曲髟＿Ｉ　的生产指标为依据，根据轧机产量的要求，　运行中出现人为地向炉内加钢，其愿望是想　确定炉子的小时产量和炉底强度；而在实际　提高出钢速度，但效果恰恰相反，由于密装　生产中，又能控制轧机的机时产量，使炉子　炉导致提高热负荷和钢坯温度不均匀，甚至　处于经济区工作，炉子就必能节约大量燃　于被迫待热。　科。　钢的氧化，绝大部分是在钢表面已具高　２．钢坯间距与加热时间　温的情况下发生。钢的氧化烧损率取决于钢　钢坯在炉内加热时，影响加热速度的不　表面已选高温后在炉内的停留时间，加热时　霉　是钢坯的整个表面，面仅是它敞开能接受热　瘴ｌ—鲁闻越长，氧化越厉害。就步进炉面言，炉子　量的那一部分表面。钢坯平放在实炉底上，¨　ｎ　　产量降低时，应将钢坯间距加大，减步炉内　彼此间存在问隙时，钢坯侧面不仅接受上部　装料量，使钢坯在炉内的加热时间不变。产　传来的热量，面且还接受钢坯问炉底传来的　量高时，在保持钢坯台理间距的同时，降低　热量，显然，这些热量要超过钢坯紧挨时所　周期时间，仍可收到同样效果。保持钢坯合　得到的热量。钢坯彼此间距越大，空出的炉　理间距是得到快速和较好的锕坯加热质量的　底所起的作用也越大。根据导热定律可知，　必要措施。　如果物体仅由两面加热或仅由一面加热，则　３．延长步进炉底使用寿命　其加热时间相应地为四面加热时的二倍或四　（１）耐火材料　倍。当钢坯间距达到钢坯宽度之半时，对加　步进炉的活动炉底和固定炉底大都采用　热的影响特别大。钢坯间距超过宽度之半以　在型钢制作的框架上砌筑耐火材料。为了保　后继续增犬，则炉子产量下降。图１表示在　持固定底和活动底上边缘耐火材料的稳定，　不周钢坯表面黑度时相对间隙对加热时间和　还设置了金属边板。被加热的钢坯直接放在　产量的影响。　砖砌的炉底上，荷重较大，尽管步进炉运行速　长钢，重特钢在辊道与炉外的步进底　度缓慢，但其周期频繁，炉底升降时钢坯对砖　问，设置了一台小翻机，以控制上料钢坯之　的冲击力相当可观。鞍钢小型厂几年来为提　问的间距，简易可靠。鞍钢小型厂步进底式　高炉底使用寿命进行了各种材质与结构的试　炉使钢坯在炉内保持Ｏ．６倍钢坯宽度的距离　验，边砖材质由矾土块改为莫来石，最后改　均匀分布。有的步进炉（如陕钢）对合理的　用可塑料，炉底平均寿命由１９８０年的２Ｄ天提　保持钢坯间距，尚未引起足够的重视。实际　高到１９８３年的３１７天。尽量减小砖的断面变　·　２２　’　维普资讯 http://www.cqvip.com

化，消除热应力　ｌ起的边砖断裂脱落，采用　抗渣性和高温强度好的砖筑材料是提高砖质　底使用寿命的有效措施。马钢、我钢、ｊ二钢　等步进炉均采用不定形的耐火材料浇注炉　底，取得了根好的效果。　上钢五厂４５ｍ　步进底式加热炉，１　９８６年　长度较短的钢坯数将减少，而代之以长度较　长的连铸坯　钢坯单重的增大，炉底负荷的　提高，步进机构运行轨迹实行中间过程的变　速已显得尤为重要。　月以前，炉底采用磷酸耐火混凝土预制块。　由于高温下炉渣不断粘结在炉底，形成了　厚度不均的炉渣层，使钢坯在炉内运动时　受到不同程度的阻力，钢坯经常歪斜轧刹，液　压传动和机械装置故障多。据１９８５年统计，　因上述啄因而被迫清渣检修有１２次，每次约　费２４小时，这不仅严重影响丁炉子的作业　率，而且清渣工作环境恶劣，劳动强度大。　使用可塑料一年余，没有发生一起因炉内结　渣而引起的任何事故，延长了炉底使用寿　命。　．　（２）步进轨迹的变速　步进式炉的炉底使用寿命，除与炉底材　田２步进繁式加热炉运行辘箍田　４．炉底密封与　渣　步进炉的固定底和活动底之间的间隙，　般为４０毫米左右。缝隙过小，氧化铁皮和　碎砖块不能顺利落入，缝隙过大，则将加大　热损失，并使边板和钢结构受热变形，同时　会在钢坯上产生　黑印　。锕坯随炉底移动　耐，氧化铁皮易于震落，逐渐充填固定底和活　动底的间隙，而落在高温段的氧化铁皮又熔　化粘结，妨碍了活动炉底的运行。步进粱式　炉由于氧化铁皮沉积在炉底，不影响生产，　则可利用停炉检修时间进行清理。陕钢，上　质、砌筑方法、砖型有关外，与液压传动机　构的瞬时冲击关系甚大。减少启动，停止及　时减慢速度，轻托轻放钢坯，可有效地延长　上升、下降中的冲击，使其接触或放下钢坯　炉底耐火材料使用寿命，并减少钢坯在炉内　运行中的跑偏量。我目现有的步进底式加热　炉都采用一般的矩形运动轨迹，不能满足此　要求。武钢热轧厂步进梁式加热炉运行轨迹　如图２所示。其步进轨迹变速的实现是通过　液压元件无触点位置极限开关，时间继电器　钢的步进底式炉利用水封槽贮存通过缝隙落　下的氧化铁皮和碎砖块，重特钢等炉子刘在　水封槽内内设置舌町板，利用步进轨迹，将氧　化铁皮和碎砖块清除，也有采用敞开式水封　槽，人工清渣，但效果均不太理想。水封槽　上部由于炉内高温气体的辐射，温度增高产　生蒸汽，蒸汽进入炉内使炉温降低，同时氧　化铁皮和碎砖块由间隙落入并堆积在水槽　内，使密封效果变坏。日本有关专利介绍了　种炉床间隙的密封装置，可供借鉴。在原　来的活动炉底与固定炉底的间隙下部，设置　和　射线的动作完成的。即通过多台泵供油，　由专门的ＡＤ阀节油，由无触点位置极限开关　及时间继电器给指令，逐渐切断部份供油回　油来实现的。马钢组合式步进加热炉也采用　变速轨迹。　坯料的断面和长度都有日益加大的趋　势。就上海地区而论，　七五　期间上海冶　金局各钢厂的连铸比将从目前的３５％提高到　５４％。上海冶金系统与宝锕横向协作，也将　圆形断面的水封槽，向水槽中喷射高压水　流，将落入的氧化铁皮搅拌成悬浮状和承一　起排到水封槽外面，其结构见图３，既防止　了氧化铁皮的堆积，减，ｊ、了活动炉底的运动　·　２３　·　有裸分宝钢初轧坯进入上海各厂加工，因此　维普资讯 http://www.cqvip.com

阻力，又保持了绝热效果。　１一固定炉底２一活　炉宸３一炉床问豫　密封板５一承槽６一喷射管　７一聚８一导水臂　通遭１０一砬滤嚣　ｉ１一连接营　１　ｚ一朴木管　ｌ３一鞋木臂　围３炉库阗嚏的密封雏置　５．提高空（煤）气预热温度　用烟气的余热来预热空（煤）气，这是　直接的热量回收。燃料燃烧放出的化学热，　倪有一小部分遗留在高温炉膛内，而由烟气　余热回收到炉膛内的物理热，因其毫不增加　烟气量，故垒部遗留在炉膛内，显然，ｌ千　Ｆ－　的物理热，就可以等效于１千卡以上的化学　热。燃烧的发热值越低，排烟温度越高时，　其所等效的值越大，所以最大限度地回收烟　气余热，预热空（煤）气，不仅直接增加了　带入炉内的物理热，节约了能源，而且对于　使用低发热值燃料的步进式炉，还可以通过　增加物理热来提高理论燃烧温度，这是无法　用多烧燃料米代替的。预热空（煤）气后，　各种燃料的节约率，在有关手册中都有论　述　燃料节约率同出炉烟气热回收的关系见　图４。空（煤）气预热温度越高，节约燃料　越多。　笔者调研的步进底式加热炉，烟气余热　的回收率都很低，空气预热温度最高４００℃，　有的只有１５０￣Ｃ，煤气基本上都不预热，烟　气温度高达７　０Ｏ℃。地下烟道分支较多，长　·　２４　·　６　９　·　斗可　Ｉ—叶一一　，。ｆ　子　４ｑ／　ｌ一／　７　ｌ？　ｌ／　ｔＩ　／　Ｅ　｜／＼／＼　．　一一Ｔ　ｌ　搏耳啦宰　匿｛擀抖节约率同出炉雉气热回收的关系　丽不严，漏气率增加，影响烟囱抽力。烟道内　常有潮气和积水，温降通常为２～２．５／ｍ，　严重的述６～８￣ｃ／ｍ，由此使炉尾到预热器　的烟温降达１０Ｏ～２ｏ０℃。因此，采甩体积　小，教粜好、既经济又可靠的预热器，最大　限度地回收烟气余热具有重要意义。　６．热工检测与控制　调研的步进底式加热炉，控制水平均不　高。其检测内容犬致类似，不同的只在检铡　项目的完善性及ＤＤＺ型仪表选择上有些差　异。加热炉都存在燃料～空气最佳配比燃烧　的问题，由于加热炉分段燃烧和控制，而烟　道往往只有一个，使用常规仪表数量过多，　误差重迭，难以实现。使甩微机进行控制，　就方便得多，而且经济台理。加热炉使甩微　机是个发展方向、必然趋势，在国外是已被　普遍采用的技术。　长钢步进底式加热炉即将采用Ｐｃ／ｘＴ一　９８０１分散型二级计算机控制下的九个单回路　系统，业已委托有关部门设计。马锕组合式　步进炉，整个炉子分六个区域进行控崩，其　检测与控制项目包括温度、空气煤气流量，　空气一煤气燃烧比、炉压，残氧量分析，超　限和低压报警等功能。炉子配备有管理计算　机，能显示６０条加热曲线，电视机能显示炉　内燃烧及钢坯加热情况，控制温度波动值在　±５℃以内，炉压控制的范围为０．Ｓ￣２ｍｍ永　柱　空气预热温度为５２Ｏ℃，煤气预热为３５０　维普资讯 http://www.cqvip.com

４Ｏ０℃，热耗为３４０ｋｅａｌ／ｋ８，是能耗很低　率身而青。仍处在不断发展，完善阶段。步　的加热炉。并具有安全联锁装置，可以避免　进式加热炉依靠步进机构的运动实现钢坯在　误操作。鞍山热能所对天津轧钢一厂５００｜ｊ｛　炉内的移动，通过改变步进机构的水平行程　坯加热炉，也开展丁采用微型机控制轧钢加　和步进周期的时间，使加热操作比较灵活。　热炉的研究Ｉｆｉ＂。该∞’ｒ１９８１年平均燃油单耗　钢坯之间可以留出问隙，不会产生粘结，能　为４６ｋｓ／ｔ，产品处于间舰国内较好水平，改　缩短加热时间，减少氧化烧损。步进底式炉　造后节能效果明显，其热效率由４７．６　提高　和推钢式炉一样，在高温段炉底容易结渣。　到５５　／０；，吨原料耗油由ｄ３．８ｋｇ降低到３９ｋｇ。　步进梁式炉由于氧化铁皮沉积在炉底，不影　温度拧制在４－＿１０℃间波动，含氧量可控制在　响生产，则可利用停炉检修时间进行清理。　给定值±０．５　范围内，对生产数据可进行　步进梁式炉弥补了步进底式炉只能进行上加　贮存、打印和检索。设项节能研制费投资４８　热的不足。目前高产量的带钢连续轧机和厚　万元，而１年炉子节约燃料的价值就达５５万　板轧机，钢坯大都采用上一Ｆ）Ｊ￣ｔ热的步进梁式　元，即１年内可回收投资费用。因而，要高　炉。组台式步进加热炉综台了步进梁和步进　度重视并在实际生产中采用节能控制。加热　底炉型的优点，是国际上一种十分先进的炉　炉的自动化控制是做到台理燃烧，减少氧化　型。　烧损，提高成品率，延长炉子寿命的主要措　步进式加热炉装备水平的提高，除本文　施之一。应加快微集散系统的研制工作，微　讨论的几点外，还必须结合引进并消化引进　机在加热炉上已有应用，设法推广普及。　技术，建立和健全操作制度及热工制度，制　定能耗定额，实行严格考核和开展节能竞　兰，结　语　赛，在加强管理，挖掘节能潜力的基础上，　步进式加热炉已得到广泛运用，但就其　进行节能技术改造。　（上接１７页）　表５工件载面积（Ｆ　８０００ｍｍ　）摩擦焊　分析：摩擦焊耗能为１．４４ｋＷ·ｈ　与闪光焊对比丧　闪光焊耗能为２０．３７ｋＷ·ｈ　可见，采用摩擦焊焊接一个接头所耗电　焊件直径（皿ｍ）ｉ＝１００　１３２　ｘ　２１　船仅为闪光焊的１／１４。　Ｉ　焊件材雎　Ｉ　碳　钢　Ｊ４ＯＭｎｉ－￣ＳＣｒＭｏ　节能举例。辽河油田采用摩擦焊焊接石　绽让功率（ｋＷ）　３００　油钻杆接头，钻杆截面积（　１３２Ｘ　２１）为　７３２０ｍｍ。，耗电为１．４４ｋＷ·ｈ、而原来采用　闪光焊焊一个钻杆接头，耗电为２Ｏ．３７　ｋＷ．ｈ年生产６５３８支钻杆就省电为１２３　７６４　疆日－（ｒａｍ）ｊ　１５　。　８　ｋＷ．ｈ。垒国石油、地质部门各管子站均采　——■———一担耗－（ｍⅢ）Ｉｌ－～　８６　——＿＿～　ｉ——…用摩擦焊可节电年均６００余万ｋＷ．ｈ……。　１８　…　如果工具行业、轴瓦行业、汽车、拖拉机　挂·１．●　捍　１３２×２１钻杆虽然焊接截面飘为　等行业均采用此项新技术、那么技术经济效　３２口·　ｍ　＜ｅＯＯ口蛐　，但材曩强度高千碳｛ｆｊ，所耗螗ｔ仍　益是甚为可观了。　不小于８ＯＯＯｍｍＪ对碳钢的能量Ｉ　ｌ·功率栏ｌ￣ｌ１２６０（ｋＷ）是冈光埤的顶矗砷宰，ｉ￣ｉ１３０　ｋＷ为●攘焊机圭电机功率　·　２５　·　一