降低加热炉氧化烧损的研究

降低 板坯 加热炉 烧损

第28卷　第6期2006年12月四川冶金SichuanMetallurgyVol.28　No.6December,2006

降低加热炉氧化烧损的研究

罗宝军

(【摘　要】　通过调查分析板坯加热工艺,,,使板坯氧化烧损得到了有效控制。

【关键词】　加热炉　氧化　　UCEOXIDIZINGBURNING

LOSSOFHEATINGFURNACE

LuoBaojun

(TheHotRolledStripPlantofNewSteel&VanadiumCompanyPanzhihuaIronandSteelCo.)

[Abstract]　Throughinvestigateandanalysebilletreheatingtechnics,findthefactorwhichinfluencethebilletoxidizingburningloss,andthroughadoptedsometechnicmeasure,Reducedtheoxidzingbur2inglossofthebilletavailably.

[Keywords]　heatingfurnace,oxidizing,temperatureoutoffurnace,timeinsidefurnace,ambiencein2sidefurnace

1　前言

善加热炉气氛控制等手段,使板坯加热更趋合理。板坯氧化烧损率由2005年的1144%降低到目前的11355%,创造了显著的经济效益。同时,本研究成

板坯在高温加热过程中,其表层金属容易与加热炉炉气中的氧化性气体O2、CO2、H2O、SO2等发生氧化反应,从而导致板坯氧化烧损。板坯氧化烧损的主要危害有:

(1)造成大量金属损失,板坯氧化烧损造成成材率的降低。

(2)板坯烧损严重,说明炉温控制、燃烧组织等方面存在着较大问题,势必造成煤气消耗的上升。(3)加热炉停炉清渣次数多。板坯氧化烧损高将造成炉底上涨过快,停炉次数频繁,影响产量。

(4)影响板坯加热质量。板坯氧化严重,影响氧化铁皮的去除,除鳞不尽造成轧制过程中氧化铁皮压入,影响轧制状态和板卷的表面质量。

板坯氧化烧损率是热轧板厂的一项重要指标之一,是根据全厂氧化铁皮外运量计算出来的,代表着热轧板厂全线综合的氧化烧损率。在改进加热工艺方面通过改进板坯在炉时间、调整板坯出炉温度、改

果的推广应用有利于热轧带钢表面氧化铁皮压入缺陷的控制,以及减少加热炉内均热段积渣量和延长加热炉运行周期,具有较好的社会效益。2　板坯氧化影响因素及原因分析

影响板坯氧化的主要因素有:加热时间、加热温度、炉内气氛。氧化烧损量随温度升高而剧烈增加,尤其是在800℃以上时更为迅速。加热时间与氧化烧损成正比,即在同等条件下,加热时间越长,钢的氧化烧损越多。

2.1　部分钢种出炉温度高

进行工艺优化之前,为了保证轧线生产顺行和保护轧机的目的,板坯出炉温度都控制得较高,尤其是占热轧板厂总产量近2/3的冷轧料,其出炉温度控制要求见表1所示。

用这一要求进行加热控制,板坯需要的在炉时

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30

四川冶金　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第28卷

间和炉膛温度都需要较高,在执行板坯加热温度制度时执行中上限。在这样的条件下,精轧开轧温度在1020°C以上。

表1

钢种

热轧板厂的煤气热值为1800±70Kcal/Nm3,根据攀钢煤气成分情况,相应的空煤比应该为118∶

1,才能确保炉膛内层弱氧化性气氛。而在实际的控制过程中的空煤比见表3,从表中可以看出:炉膛内的空气供入量超过了正常值,,10%以上。

3

冷轧料出炉目标温度控制表

板坯规格

200×(750-949)200×(950-1099)200×(1100-1249)200(1250-1350)200×(750-949)200×(950-1099)200×()750)950-1099)×(1100-1249)200×(1250-1350)200×(750-949)200×(950-1099)200×(1100-1249)200(1250-1350)

成品厚度出炉目标温度(°C)

12001210122012301190

2.1200122012101220123012401200

>2.5

121012201230

Q195LC08AL08ALA、08ALB

STW22(SPHC)STW23(SPHD)STW24(SPHE)

≤2.5

1.81.9∶1

加热段

2.0∶12.1∶1预热段

2.1∶12.2∶1

(3)下部烧嘴火焰刚度不够。通过肉眼观察,可

STW22(T-1)STW22(T-2)STW22ZSTW23ZSTW24ZSTW25IF

以发现下部可调焰烧嘴火焰上浮较为严重,造成了炉区短路。一方面,影响了钢坯和炉气的热交换;另

一方面,板坯加热过程中,火焰直接接触板坯下表面,造成下表面局部高温,从而进一步是氧化加剧。3　改进措施

3.1　板坯出炉目标温度优化

≤2.5

2.2　板坯在炉时间不合理

对板坯出炉目标温度进行了优化,变化比较大的是低碳铝镇静钢和超深冲钢。优化后的出炉目标温度见表4。

出炉目标温度优化后,我们跟踪了这两类钢的轧制情况:低碳铝镇静钢的精轧开轧温度从原来的1020±30℃降到了1000±30℃,深冲钢的精轧开轧

板坯在炉加热时间指板坯在炉内加热到轧制要求温度时所必须的最短时间。影响板坯在炉加热时

间的因素主要有:(1)轧制节奏:产量高时,轧制节奏快,板坯在炉加热时间就短。(2)板坯规格尺寸:板坯厚度越厚,宽度越宽,要求加热时间越长。(3)板坯热装量和热装温度:板坯热装量大和热装温度高,所需要的加热时间就短等等。而我厂在板坯加热过程中,板坯在炉时间大部分在180分钟以上,有的长达240分钟以上。

2.3　炉膛气氛控制不合理

(1)通过测试炉头炉压,我们发现加热炉炉头吸

温度从原来的1040±30℃降到了1010±30℃。从

冷轧料出炉温度和精轧轧制力对比情况来看(见表5),出炉温度优化后,精轧机的轧制压力在允许范围

内,从表中可以看出F1轧制力远远小于最高轧制力2800吨的限制。从产品质量的跟踪情况来看,开轧温度降低后,没有影响产品的性能,带钢表面氧化铁皮压入缺陷却大大降低。

3.2　板坯加热在炉时间的优化

板坯在炉时间对板坯加热质量和板坯氧化烧损的影响都非常大。而板坯在炉时间根据板坯入炉温度、板坯出炉目标温度要求、板坯宽度的不同而要求不同。在不影响板坯加热质量的前提下,降低板坯最短在炉时间,具体的优化见表6。优化板坯最短在炉时间后,对板坯加热质量进行了跟踪,通过统计

-32

冷风的情况比较严重,表2为测试情况。炉头吸风一方面使得均热段特别是下部段氧化性气氛加剧;另一方面,炉头吸风会造成板坯下表面氧化铁皮遇冷风产生收缩,从而使下表面氧化铁皮脱落掉入炉底,氧化铁皮脱落后,板坯失去了抵挡氧化的一个屏障,使下表面的氧化进一步加剧。

表2

实测值画面显示值

-42

炉头炉压情况表

1#加热炉

-34

-21

2#加热炉-3-531

3-5月份生产的板坯共计35000余块的加热质量)数据:板坯出炉目标温度命中率(温度偏差±15℃

为9615%;板坯表面和中心温差合格率(表面和中

)达到了9513%。优化板坯最短在炉心温差<25℃

(2)炉内各段空煤比不合理

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31

时间后,板坯的加热质量没有受到影响,说明优化是合理的。

表4　优化后的冷轧料加热目标温度与现行工艺制度加热目标温度对比

钢种

08ALSTW22(SPHC)

STW23(SPHD)STW24(SPHE)RYC、RYESTW22(T-1)STW22(T-2)STW22Z、STW23Z

(-STW24Z、St04Z、St05ZDX53D+(A)ZDX54D+(A)Z

St16SC3、SC2PSC2、PSC3IF2、IF3、IF4

200(750-949)200×(950-1099)200×(1100-1249)200×(1250-1350)200×(750-949)200×(950-1099)200×(1100-1249)200×(1250-1350)

>2.5

1205

12101215122512351210121512251235

-5-5-5-5-10-10-10-10

1220

1235

-15

板坯规格

(mm)200×(750-949)200×(950-1099)

200×(1100-1249)200×(1250-1350)200×(750-949)200×(950-1099)200×(1100-1249)

成品厚度

(mm)

)加热目标温度(℃

优化后

11951205优化前

1210121512151225

差值

-15-10-10-10-20-15-15

≤2.5

5

≤2.5

1210122012301200121012151225

表5　

钢卷号

60702500100

6070250030060702500400607025005006070250060060702500700607025008006070250090060702501000607025011006070250120060702501400

冷轧料出炉温度和精轧轧制力对比情况表

宽度

()108010801080108010801080108010801080108010801080

钢种

ST12ST12ST12ST12ST12ST12ST12ST12ST12ST12ST12ST12

轧制厚度

()2.52.52.52.52.52.52.52.52.52.52.52.52.5

出炉目标温度

()

1205120512051205120512051205120512051205120512051205

出炉温度()

1208.412061207.71206.11198.51204.11202.71205.11201.312061200.61197.31203.65

精轧开轧温度

()

990.3979.011008.22990.39996.381004.62998.62981.781011.74990.63982.57991.9993.85

平均

F1轧制压力

()1739189817721849182217311787184117171803177117821748

表6

板坯入炉温出炉目标温度(°C)度(°C)300≤1240<300≤1240

<300<300300-400300-400300-400300-400400-600400-600

>1240>1240≤1240≤1240>1240>1240≤1240≤1240

最短在炉加热时间表

板坯宽度

()

<1150≥1150<1150≥1150<1150≥1150<1150≥1150<1150≥1150

优化后最短优化幅度

()在炉时间(min)

130.0

145.0145.0160.0125.0140.0140.0155.0120.0135.0

----------15151520101015201010

板坯入炉温出炉目标温度(°C)度(°C)

400-600400-600600-800600-800600-800600-800>800>800>800>800

>1240>1240≤1240≤1240>1240>1240≤1240≤1240>1240>1240

板坯宽度

()<1150≥1150<1150≥1150<1150≥1150<1150≥1150<1150≥1150

优化后最短

在炉时间(min)

135.0140.0110.0125.0125.0140.0100.0115.0115.0130.0

优化幅度

()-15-20-10-10-15-20-10-10-15-20

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四川冶金　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第28卷

另一方面,在板坯在炉时间因为轧线故障或加

热炉故障造成板坯在炉时间过长,则通过加热炉待轧制度进行规范,避免板坯长时间高保温,从而最大限度降低板坯氧化烧损。

3.3　加热炉供热制度优化加热炉温度制度是靠供热制度来实现的。因此,要实现降低板坯在炉时间这一目标,必须在加热炉各段热负荷分配上做较大的改进。板坯在进行加热时,板坯加热情况决定于两个情况:首先,供给热流的多少,,对流与辐射的能力和炉温,:

[/板坯/)](1)Q1=C0ε—式中　——T气———(K);

T板坯———板坯表面温度(K)。

化,具体情况见表7。

表7

项目

预上预下加上加下均下加热炉热负荷分配制度优化情况表

优化前热负荷分配(%)

18.117.221.323.67.11.9优化后热负荷分配(%)

21.420.317.121.57.9011.9100

3.4　加热炉炉膛气氛控制优化

(1)确定合理的空煤比。首先,严格根据热值进

其次是确定被加热板坯接收热流的能力,它决定于被加热板坯的原始温度,导热能力,透热深度和

给定的加热温度,见式(2):

(2)Q2=λ(T气-T金)/Sλ—);式中　——导热系数(W/m℃

T气———炉气温度(K);

T板坯———板坯表面温度(K);S———渗透深度(m)。

行空煤比的设定,利用炉尾残氧检测仪掌握加热炉

整体燃烧控制状况,并加强调整。通过以上措施使各段空气过剩系数控制在以下范围:均热段0195～1105、加热段1105～1115、预热段1105～1115,特别是均热段下部的过剩空气系数一定要小于1,这样做一旦炉头吸冷风,多余的氧可以和煤气进行混和燃烧,降低均热段自由氧的含量。确保炉尾残氧量控制在015～310%之间,从而保持了加热炉的微弱氧化性气氛,有效抑制了氧化烧损。

(2)调整侧烧嘴中心风量和两次风形式,确保火焰刚度。针对部分烧嘴火焰上浮的情况,增大中心风的用量,用中心风提高火焰刚度,同时根据情况增大漩流风减少直流风,适当缩短下部烧嘴的火焰长度,从而可以确保火焰刚度。4　应用效果及效益分析

从以上分析可以看出:加热炉在加热板坯过程

中,炉膛温度和板坯表面温度差距越大,板坯的接收热流能力越强,因而板坯最大的接收热流的的能力是在刚开始加热时,这时板坯的温度最低,如果供给足够的热流,可以在短时间内提高板坯表面温度。从而达到缩短板坯在炉时间、提高产能的目的。基于以上考虑我们对加热炉热负荷分配制度进行了优

表8

时间

2005.72005.82005.92005.102005.112005.12

通过以上技术措施的工业性应用,有效地控制了板坯氧化,2006年1～7月份以来板坯氧化烧损率见表8。

2006年1～7月份和2005年下半年热装烧损对比表原料量(t)

2701682500002308002288001764001985001354666225773.9218415.7224146.9214969.8193045.1252847.1228641.21557840

热装量(t)

12171611472592850974687451167831569086126184.71140872.18114086.27106290.1195896.37132867.02137587.1853783

)热装温度(℃

550

567562558567558560573594576559552576618580

热装率(%)

45.05645.8940.2342.642.22434.17242.0156.08664.49750.89549.94449.67552.54860.17654.81

氧化烧损率(%)

1.341.461.601.381.331.531.4401.481.171.381.451.441.281.3041.355

改进前

平均值

2006.12006.22006.32006.42006.52006.62006.7

改进后

平均值

降低 板坯 加热炉 烧损

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33

4.1　经济效益

(1)提高成材率带来的经济效益

采取上述措施后,板坯的氧化铁皮生成量得到较好控制,板坯氧化烧损率由2005年的1.440%降低到2006年1～6月份的11367%。如果按热轧板的平均销售价格3500元/t,氧化铁皮回收价格150元/t,轧制成本250元/吨,2006年热轧量260万t/a计算,则创经济效益:

B1=氧化烧损减少量×吨钢创利×产量

=(1.440%-1.355%)×(3500150250)×260=685万元

(2)标温度、减少板坯在炉时间等措施,不仅有利于提高

板坯炉生氧化铁皮去除率,而且有利于减少二次和三次氧化铁皮的缺陷量。

(2)有利于提高加热炉小修周期:板坯在加热过而加剧,氧化铁皮在高温段()开始,,从,,有利于减少炉内均热段积渣量,延,加热炉小修周期达10个月以上。5　结论

后,出炉板坯带走的物理热下降,就可以减少煤气的供入量,从而达到降低煤气单耗的目的。通过以上措施,煤气单耗从2005年的1123GJ/t降到了2006年1～7月份的1120GJ/t,按2006年热轧量260万吨/t,混和煤气20元/GJ计算,则创经济效益:

B2=煤气单耗降低量×煤气单价×产量

=(1.23-1.20)×20×260=156万元

(3)总的经济效益为:B=B1+B2=841万元4.2　社会效益

(1)有利于带钢表面氧化铁皮压入缺陷的控制:

降低板坯氧化烧损研究成果为攀钢公司创造了

显著的经济效益。有利于热轧带钢表面氧化铁皮压入缺陷的控制,以及减少加热炉内均热段积渣量和延长加热炉运行周期,具有较好的社会效益。同时攀钢热轧加热炉氧化烧损指标达到了国内同行先进水平。

参考文献

1.阳伟凌.板坯步进梁加热炉及相关技术.热连轧信息快递,2001.9.3

2.高家锐.关于工业加热炉发展方向的再讨论.工业炉,1997.2.33.陈鸿复.冶金炉热工与构造.北京科技大学,4.V.B.金兹伯格.板带轧制工艺学.

炉生氧化铁皮去除不良通常是板坯加热温度偏高的结果。因此,通过抑制板坯氧化的降低板坯出炉目(上接第25页)

收稿日期:2006.8.28

根据需方在使用与管理方面的需要,供方可对软件进行适当的修改或补充。3　效果检验

□统计本台磨床各班的磨削量和磨削根数;

□统计各个机架磨削量和磨削根数;□统计单个轧辊磨削量和磨削次数;

□统计本台磨床上磨削过的大于和小于某一数值范围的磨削量和磨削根数;

□现存轧辊及其直径、最近磨削日期等。e.查询功能□查询数据库中单个轧辊的磨削加工记录和检测记录(以时间为序);

□查询某一磨削量数值范围轧辊的磨削加工记录(以轧辊号、时间为序,范围为常量);

□查询属于某一直径范围的轧辊(以轧辊号、时间为排序,其中范围为常量,直径为变量)。

f.统计查询结果和检测结果等均能打印输出。

自2005年10月投入使用以来,轧辊涡流检测设备共检查出因烧伤而出现的裂纹轧辊27支,表面存在的轧辊4支,表面存在气泡的轧辊3支,通过使用轧辊检测设备后,明显减少了因轧辊结疤,飞皮,折叠而产生的协议品,合格率由投产的99125%提高到99152%,增加了合格量1620吨,减少了不必要的质量异议和经济损失。

参考文献

1.邵泽波主编.无损检测技术.化学工业出版社出版发行,2003

收稿日期:2006.7.31

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/u8yj.html