黃 偉

（南京鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210035）

加熱爐設(shè)備是中厚鋼板熱軋生產(chǎn)流程中必需的生產(chǎn)設(shè)備之一，在熱軋生產(chǎn)過程中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，加熱爐設(shè)備的加熱效果對(duì)熱軋產(chǎn)品的質(zhì)量問題和成材率問題有著重要的影響。在實(shí)際鋼板生產(chǎn)流程中，加熱爐設(shè)備對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱需要耗用較多的能量，加熱爐常用的能源是煤氣，煤氣能源的消耗在中厚板熱軋生產(chǎn)成本中占有重要的比重。因此，對(duì)加熱爐設(shè)備的能源消耗和單耗進(jìn)行合理的降低，提升加熱爐設(shè)備的加熱工作效率，是減少生產(chǎn)成本投入，提升企業(yè)運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)力的重要途徑。我鋼鐵廠采用的是蓄熱式分散控制熱式加熱技術(shù)，以及步進(jìn)式汽化冷卻連續(xù)加熱技術(shù)，能良好的改善鋼坯表面脫碳工序的效果，提升了加熱效果，確保了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。近幾年來，我鋼鐵廠應(yīng)用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)工藝和科學(xué)的生產(chǎn)管理，對(duì)加熱爐設(shè)備進(jìn)行了科學(xué)的改進(jìn)，使加熱爐設(shè)備的能源消耗得以較大程度的降低。

1 現(xiàn)狀分析

采用蓄熱燃燒步進(jìn)梁式板坯連續(xù)加熱爐，是根據(jù)訂單計(jì)劃控制鋼坯的加熱方式及其加熱質(zhì)量，進(jìn)入加熱爐的鋼坯類型及其厚度是會(huì)不斷發(fā)生變化的，因此鋼坯的加熱結(jié)果常會(huì)出現(xiàn)加熱不均勻、加熱過度、加熱不夠等問題，對(duì)鋼坯的加熱效果有著重要的影響。

（1）加熱爐加熱方式。鋼坯在加熱爐中的加熱過程可分為三個(gè)步驟：①預(yù)熱段。鋼坯在此階段置于加熱爐設(shè)備的尾部，鋼坯獲得的加熱能源主要是燃料產(chǎn)生的余熱。②加熱段。鋼坯在此階段置于加熱爐設(shè)備的中部，加熱爐快速加熱鋼坯，使鋼坯加熱到目標(biāo)溫度，這時(shí)候的鋼坯的內(nèi)部溫度仍不夠高，達(dá)不到鋼坯軋制要求，仍需要持續(xù)加熱鋼坯，使鋼坯內(nèi)部溫度滿足軋制溫度。③均熱段。此階段的目的是為了升高鋼坯內(nèi)部溫度，均勻鋼坯的溫度，并使鋼坯保持在要求的溫度范圍內(nèi)，鋼坯經(jīng)過均熱階段的加熱處理后，鋼坯的表面溫度和內(nèi)部溫度都滿足了相應(yīng)的溫度要求，滿足預(yù)定的軋制溫度后，才可以繼續(xù)下一道生產(chǎn)工序。

（2）加熱質(zhì)量控制。①合理控制鋼坯加熱時(shí)間及加熱溫度。控制鋼坯加熱溫度的依據(jù)主要是Fe-C相圖和鋼坯自身的化學(xué)構(gòu)成，不但要保證鋼坯達(dá)到軋制溫度，而且要保證鋼坯的相變情況滿足最佳狀態(tài)，一般情況下加熱溫度控制：預(yù)熱階段控制溫度在900℃，初加熱階段控制溫度在1100℃至1200℃，二次加熱階段控制溫度在1200℃至1280℃，均熱階段控制溫度在1200℃至1260℃。要根據(jù)鋼坯原料的厚度控制合理的加熱時(shí)間，一般情況下是在1.0 min/mm至1.1 min/mm之間。鋼坯軋制初始溫度需要高于1050攝氏度。②合理調(diào)整空燃比。在加熱爐內(nèi)空氣與煤氣燃料在燃燒之前的混合比例即為空燃比。空燃比對(duì)鋼坯的加熱質(zhì)量問題和煤氣燃料的消耗量有著決定性的影響?？杖急热羰翘?，加熱爐內(nèi)混合氣中氧氣比例較大，盡管會(huì)使煤氣燃料的燃燒更加充分，但多余的氧氣會(huì)對(duì)鋼坯發(fā)生氧化作用，會(huì)使鋼坯生成厚度較大的氧化鐵皮，從而降低鋼坯的表面質(zhì)量，降低鋼板的成材率；空燃比太小，雖然能提高鋼板的成材率，但也有弊端，煤氣燃料的燃燒不夠充分，導(dǎo)致煤氣消耗過多，提高了燃料成本，而且不完全燃燒的煤氣會(huì)污染大氣環(huán)境?？杖急鹊睦硐霠顟B(tài)的理論值是2.5。當(dāng)煤氣熱值有較大的波動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)空燃?xì)膺M(jìn)行合理的調(diào)整。依據(jù)我鋼鐵廠實(shí)際的生產(chǎn)情況，采用的空燃比值在2.0至3.2之間，要防止鋼坯遭受較為嚴(yán)重的氧化作用，保證鋼坯達(dá)到加熱質(zhì)量要求，調(diào)節(jié)空燃比使煤氣盡可能的充分燃燒，從而降低能源損耗。

2 采用的主要節(jié)能技術(shù)

加熱爐設(shè)備的產(chǎn)量巨大，其消耗的能量也是巨大的，有著極大的改進(jìn)能源節(jié)約的潛力，是所有鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)都非常重視的問題。我國(guó)鋼鐵行業(yè)已經(jīng)歷了多年的發(fā)展和改進(jìn)，許多大型加熱爐設(shè)備正需要進(jìn)行改造，而能源節(jié)約設(shè)計(jì)正是加熱爐設(shè)備的重點(diǎn)改造任務(wù)。對(duì)于這些需要進(jìn)行改造的加熱爐設(shè)備，不能只是應(yīng)用傳統(tǒng)的技術(shù)，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用與融入先進(jìn)的技術(shù)成果，以下對(duì)加熱爐設(shè)備的技術(shù)設(shè)計(jì)方面、運(yùn)行管理方面等進(jìn)行節(jié)能改造的分析探討。

（1）正確地組織燃料燃燒。對(duì)加熱爐內(nèi)燃料的燃燒進(jìn)行正確的組織，確保燃料能進(jìn)行充分的燃燒。燃料進(jìn)入加熱爐內(nèi)后如果可以立即進(jìn)行充分的燃燒，能較快的提高加熱爐溫度，提高加熱爐的生產(chǎn)效率，減少加熱爐的燃料單耗，不但能增加生產(chǎn)量，而且能起到節(jié)約能源的作用。從生產(chǎn)操作方面分析，正確組織燃料的燃燒，不但要掌握燃料的性能，還要控制好風(fēng)的溫度和壓力，把握好燒嘴的使用操作及其調(diào)節(jié)控制，在控制好這些因素的基礎(chǔ)上，燃料與空氣的混合比例是決定燃料能否燃燒充分、能源節(jié)約問題的關(guān)鍵因素。

（2）合理控制熱負(fù)荷。在對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)，要依據(jù)加熱爐內(nèi)生產(chǎn)情況的變化對(duì)熱負(fù)荷進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，使加熱爐調(diào)控在最好的單耗水平，有利于鋼坯加熱效果、加熱爐使用壽命及其能源消耗情況。在低產(chǎn)量或非正常生產(chǎn)時(shí)，要注意控制好加熱爐各階段的燃料分配。在產(chǎn)量較大時(shí)，加熱爐要遵循預(yù)熱階段、加熱階段、均熱階段的操作；當(dāng)加熱爐產(chǎn)量減少時(shí)，可相應(yīng)減少加熱階段的熱量供應(yīng)。

（3）合理制定加熱升溫曲線和控制出鋼溫。依據(jù)鋼坯的軋制節(jié)奏合理控制加熱爐的溫度，每個(gè)鋼坯都有較為確切的軋制節(jié)奏。坯料進(jìn)入加熱爐后即能確定坯料在加熱爐各階段應(yīng)當(dāng)停留的時(shí)間。對(duì)于厚度較小、難軋制的坯料，軋制坯料所需時(shí)間不短，為確保坯料的加熱效果，常應(yīng)用低溫控制和低流量控制，空氣燃料混合比例應(yīng)當(dāng)以加熱階段和均熱階段為主。對(duì)于厚度較大、容易軋制的坯料，軋制坯料所需時(shí)間不長(zhǎng)，加熱能力稍顯不夠，需要加熱一段時(shí)間。

（4）合理控制、調(diào)節(jié)加熱爐溫度。對(duì)加熱爐的溫度要進(jìn)行合理的把控，在生產(chǎn)操作發(fā)生變化時(shí)要對(duì)加熱爐溫度進(jìn)行及時(shí)的調(diào)節(jié)。制定加熱爐設(shè)備的爐溫制度要依據(jù)鋼坯的性能參數(shù)及其材料性質(zhì)，制定預(yù)熱階段、加熱階段、均熱階段的溫度要依據(jù)鋼的加熱特性來確定，坯料的加熱時(shí)間要依據(jù)坯料的規(guī)格、加熱爐內(nèi)的溫度分布等情況進(jìn)行確定。對(duì)于碳含量不高、加熱性能良好的鋼材類型，加熱溫度要求較高。鋼的碳含量升高，鋼對(duì)溫度也會(huì)更加敏感，鋼所需要的加熱溫度也會(huì)降低。加熱爐內(nèi)溫度過高，加熱爐的燃料供給過量了，加熱爐設(shè)備的熱量損失也會(huì)增多，而且廢氣的溫度也升高，熱量損失增多，加熱爐的熱效率因此降低，單位熱量消耗升高，加熱爐溫度過高也會(huì)影響其使用壽命。加熱爐溫度過高會(huì)影響鋼的生產(chǎn)質(zhì)量，如鋼會(huì)出現(xiàn)損壞問題、加熱過度問題、脫碳問題等。

（5）加熱爐壓力控制。加熱爐壓力的控制對(duì)加熱爐的加熱效果有重要影響，加熱爐壓力的大小及壓力分布直接影響著加熱爐內(nèi)火焰的形狀與分布、溫度大小的分布以及加熱爐內(nèi)氣氛，加熱爐壓力影響著加熱鋼坯的速度、鋼坯的加熱質(zhì)量問題以及燃料的燃燒情況等。當(dāng)加熱爐處于負(fù)壓狀態(tài)時(shí)，設(shè)備會(huì)通過空洞從外界吸入冷空氣，這些冷空氣會(huì)造成煙氣量的增多，影響加熱爐內(nèi)對(duì)鋼坯的傳熱效果，降低了鋼坯的溫度和加熱爐的溫度，使鋼坯的加熱時(shí)間增長(zhǎng)，導(dǎo)致燃料的損耗增加。當(dāng)加熱爐處于正壓狀態(tài)時(shí)，高溫氣體會(huì)溢出爐外，加熱爐周邊溫度會(huì)因此升高，破壞勞動(dòng)環(huán)境，工人的操作難度增大，而且溫度過高影響加熱爐的使用壽命，增大燃料的損耗，甚至帶來不安全問題。加熱爐內(nèi)的壓力需要控制在合理范圍內(nèi)，才能確保鋼坯的加熱質(zhì)量問題、減少鋼坯的燒損問題，以及降低燃料的損耗。

（6）升高預(yù)熱空氣溫度，減少熱風(fēng)的散發(fā)排放。生產(chǎn)過程中要嚴(yán)格根據(jù)規(guī)范進(jìn)行操作，避免燃?xì)鉀]有充分燃燒后進(jìn)入煙道中，并在換熱器位置燃燒，如此會(huì)對(duì)換熱器造成損傷影響其使用年限，一般金屬換熱器的使用年限是在三年至五年之間。要煙道進(jìn)行定期的檢修，煙道里的附著物不但對(duì)換熱器的正常使用有影響，而且會(huì)降低換熱器設(shè)備的使用年限。3 結(jié)語

在長(zhǎng)時(shí)間的鋼材生產(chǎn)實(shí)踐中，積累了大量的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行不斷的技術(shù)研究與探索，在保證鋼坯滿足加熱質(zhì)量規(guī)定的基礎(chǔ)上，合理應(yīng)用先進(jìn)的降低能耗技術(shù)，改善了鋼坯表面燒損問題和氧化問題。加熱爐設(shè)備的能源節(jié)約設(shè)計(jì)是較為系統(tǒng)的工程，涉及多方面的工作和問題，需要解決較多的技術(shù)問題，我們應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，綜合分析各方面因素，科學(xué)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，進(jìn)行不斷深入的研究與創(chuàng)新，才能更科學(xué)的改進(jìn)加熱爐的節(jié)能技術(shù)。