岳祥

（石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東肥城 271612）

隨著科技的發(fā)展，生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，軋鋼工序也在不斷完善。而在棒線材熱軋車間，加熱爐作為重點(diǎn)工序，對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品的成材率、燒損、切損、煤耗等指標(biāo)有著極其重要的影響。從最早的推鋼加熱爐，到后來常規(guī)加熱爐、單蓄熱加熱爐，直到目前在棒線材車間廣泛使用的雙蓄熱步進(jìn)梁式加熱爐，加熱工藝、加熱鋼種在不斷完善與改進(jìn)。直到近年來，超寬加熱爐的理念漸漸被提出，根據(jù)該理念，入爐鋼坯越長(zhǎng)，生產(chǎn)切損越低，定尺規(guī)格越多，對(duì)生產(chǎn)有不可替代的深遠(yuǎn)影響。但是，在增加鋼坯長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，加熱質(zhì)量成為不可忽視的一個(gè)難關(guān)，如何在保證加熱質(zhì)量及加熱均勻性的基礎(chǔ)上入爐較長(zhǎng)定尺鋼坯成為該技術(shù)的關(guān)鍵。

通過多方考慮及論證，石橫特鋼集團(tuán)公司棒線材車間所選加熱爐爐型尺寸最終定為長(zhǎng)34 米，內(nèi)寬17.4米，可最大裝入16.8m長(zhǎng)坯料，在國(guó)內(nèi)屬首例。

在論證選型過程中，綜合考慮加熱工藝以及爐體穩(wěn)定性等問題，總體選擇思路為安全穩(wěn)定的爐體框架、高效的燃燒系統(tǒng)、可靠穩(wěn)定的汽化冷卻等幾方面。

1 爐體框架設(shè)計(jì)

超寬加熱爐的應(yīng)用，首要面對(duì)的問題是爐體框架的穩(wěn)定性，17.4m 內(nèi)寬，18.4m 以上的外部寬度，導(dǎo)致爐頂大梁及爐底機(jī)械將面對(duì)更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，意味著需要面對(duì)技術(shù)突破及技術(shù)創(chuàng)新的雙重壓力。針對(duì)此種情況，經(jīng)過反復(fù)論證，在此超寬加熱爐的爐體框架上實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)的應(yīng)用：

針對(duì)爐頂大梁，江蘇某鋼廠同類16 米鋼坯的爐型上，采取的是大型工字鋼設(shè)計(jì)，工字鋼的高度選型超過了1米，接近1米2。在借鑒的基礎(chǔ)上，考慮實(shí)際情況，經(jīng)過反復(fù)計(jì)算論證，在超寬加熱爐上最終采用的是桁架設(shè)計(jì)，而最終的運(yùn)行情況也反映出了桁架選型的正確性。

針對(duì)爐底機(jī)械，采用的是三層框架設(shè)計(jì)，即平移框架兩層，提升框架一層。提升動(dòng)力采取的是四臺(tái)提升液壓缸同步運(yùn)行的方式，安裝兩套位移傳感器，比對(duì)測(cè)量運(yùn)行參數(shù)。平移動(dòng)力采取中部單缸運(yùn)行模式，避免了端部集中受力的隱患。

2 蓄熱燃燒系統(tǒng)

蓄熱燃燒系統(tǒng)是加熱爐運(yùn)行的核心，設(shè)計(jì)加熱爐運(yùn)行參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，針對(duì)超寬加熱爐，在蓄熱燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上采取了如下創(chuàng)新性新技術(shù)：

采用低氮燃燒技術(shù)。加熱爐燒嘴創(chuàng)造性的采用空-煤-煤-空布局的上下式燒嘴，形成彌散燃燒的方式，使空氣在外圍，煤氣在內(nèi)測(cè)，有效減少鋼坯與氧氣的接觸，降低氧化燒損，同時(shí)降低了燃燒火焰高溫區(qū)內(nèi)的氧氣含量，抑制氮氧化物的生成，形成良性的燃燒環(huán)境。此外，利用無限多股自由射流原理，燒嘴磚設(shè)計(jì)為獨(dú)特的多孔射流板型式，使得燒嘴內(nèi)部氣流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的均勻性較傳統(tǒng)的大口徑噴口磚大大提高，蓄熱體有效利用率提高至90%以上，常規(guī)的蓄熱體利用率僅60～70%。

采用激光檢測(cè)技術(shù)。在加熱爐上使用了激光氣氛檢測(cè)技術(shù)，即加熱爐的每個(gè)燃燒段設(shè)置一套激光分析檢測(cè)儀，包含氧含量檢測(cè)系統(tǒng)與CO 含量檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)該段的氧含量與CO 含量，并將爐內(nèi)燃燒情況顯示在終端畫面上，對(duì)操作工的精準(zhǔn)控制提供了判斷的依據(jù)。

采用威廉姆遜紅外測(cè)溫技術(shù)。為確保燃燒控制精細(xì)化，在加熱爐每段安裝了威廉姆遜紅外波長(zhǎng)高溫計(jì)，實(shí)施測(cè)量爐內(nèi)鋼坯溫度，確保鋼坯出爐即合格。

采用創(chuàng)新性波浪形爐頂技術(shù)。在綜合既往成熟經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在此超寬加熱量上創(chuàng)新性的采取了波浪形爐頂技術(shù)，即將爐內(nèi)爐頂內(nèi)襯由常規(guī)平爐頂設(shè)計(jì)施工為波浪形爐頂，通過固定傾角設(shè)計(jì)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)定向輻射的目的，提高爐內(nèi)熱輻射效率，同時(shí)此種技術(shù)大大降低了運(yùn)行成本費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了加熱爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

采用CEMS 煙氣檢測(cè)技術(shù)。隨著近年來環(huán)保技術(shù)的收緊，此技術(shù)也日漸推廣，并逐漸替代原有氧化鋯分析儀。相比以往，此技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測(cè)NOx、CO、SO2以及氧氣的含量，側(cè)面反映爐內(nèi)燃燒的完全程度，為操作工精細(xì)化操作提供依據(jù)。

3 汽化冷卻系統(tǒng)

汽化冷卻系統(tǒng)是加熱爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的保障，相比燃燒技術(shù)以及爐體框架技術(shù)上的突破，汽化冷卻技術(shù)更多的沿用了目前的成熟經(jīng)驗(yàn)，以安全穩(wěn)定為主。

（1）在水梁布局上，因其特殊性，綜合考慮采用的是“6 動(dòng)7 定”布局，因爐長(zhǎng)達(dá)到34 米以上，因此借鑒了國(guó)內(nèi)其它板帶加熱爐以及型鋼加熱爐的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，采用了水梁分段的設(shè)計(jì)理念。此種水梁設(shè)計(jì)，將大大降低每單獨(dú)段水梁的熱膨脹長(zhǎng)度，同時(shí)避免建設(shè)安裝時(shí)的預(yù)拉彎難度，提高安裝質(zhì)量。

（2）針對(duì)水梁支管采取溫度檢測(cè)，利用目前貼片式溫度檢測(cè)計(jì)的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，在加熱爐汽化支管回水段進(jìn)行安裝。此技術(shù)具有兩大優(yōu)點(diǎn)，一是此溫度計(jì)為貼近安裝，避免汽化冷卻系統(tǒng)管道直接開孔，減少漏氣隱患，提高設(shè)備運(yùn)行安全性；二是能夠測(cè)量回水溫度，在具備汽化流量監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，增加溫度檢測(cè)，雙向檢測(cè)保證了汽化冷卻系統(tǒng)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性，避免水梁堵塞等事故的發(fā)生。

（3）為提高熱效率，降低鋼坯加熱黑印，此次汽化冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力1.6MPa，實(shí)際運(yùn)行壓力1.3MPa，相比以往常規(guī)棒線材加熱爐0.6～0.9MPa 的運(yùn)行壓力，有了大幅度提升，提升汽化運(yùn)行壓力的同時(shí)，一方面大幅度降低了汽化循環(huán)熱損失；一方面提高了加熱質(zhì)量，減少了鋼坯黑印的產(chǎn)生，提高了加熱爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

同時(shí)，利用煙氣余熱，對(duì)加熱爐軟化水箱給水進(jìn)行換熱提溫，將給水溫度提到50～60℃左右，以提高蒸汽回收量，增加生產(chǎn)收益，蒸汽與給水溫度關(guān)系表1如下所示：

4 運(yùn)行情況

在加熱爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面，加熱爐能耗在冷裝加熱情況下，能夠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)不高于0.9GJ/t的單耗，氧化燒損不高于0.5%，加熱產(chǎn)量、加熱溫度均實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)。

在加熱爐安全運(yùn)行方面，加熱爐運(yùn)行2 年來，噸鋼維修費(fèi)用不超0.2 元，稍大型設(shè)備如懸臂輥、換向閥、調(diào)節(jié)閥、水泵等檢修率為0，整體故障時(shí)間為0，實(shí)現(xiàn)了加熱爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的期望。

在加熱爐環(huán)保運(yùn)行方面，通過外部委托檢測(cè)單位對(duì)加熱爐廢氣的檢測(cè)數(shù)值來看，NOx、SO2的檢測(cè)含量均低于50mg/m3，優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。而激光分析儀、紅外溫度檢測(cè)儀、CEMS 等各種先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備的投用，更是確保了氧含量穩(wěn)定控制在1～3%，CO 含量穩(wěn)定在500ppm以下，實(shí)現(xiàn)了蓄熱燃燒的精細(xì)化控制。

5 結(jié)語

加熱爐是熱軋車間的首道工序，更是執(zhí)行加熱工藝的核心設(shè)備，因此加熱爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為車間正常生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。超寬加熱爐的研究與應(yīng)用，大幅度提升了車間生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)學(xué)與多樣性。在生產(chǎn)上，超長(zhǎng)鋼坯的應(yīng)用，大幅度降低了切頭產(chǎn)生的同時(shí)提高了產(chǎn)品成材率，而多種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，更是實(shí)現(xiàn)了加熱爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與安全運(yùn)行，相信此次超寬棒線材加熱爐的成功應(yīng)用，將為行業(yè)帶來新的理念及思路。