李安州
河钢集团邯钢公司邯宝热轧厂，河北 邯郸 056000
摘要：随着科学技术的发展，旧有设备或技术的淘汰，如何有效的进行企业的技术改造是一个带有普遍性意义的问题。当今计算机工控、PLC的不断更新，控制精度不断提高，热轧带钢厂甚至大量的轧钢厂都面临着设备改造。改造后的设备虽然不能达到新建轧钢厂设备的技术水平，但是能够让轧机轧制出更多不同规格的产品，产品的质量提高，大大地提高生产效率，给厂家带来效益。基于此，本文主要对带钢步进梁式加热炉节能技术的应用进行分析探讨。
关键词：带钢步进梁式加热炉；节能技术；应用
引言
河钢集团邯钢公司热轧厂2250mm热轧带钢车间于2008年正式建成投产，原料由炼钢厂连铸机成坯后送往轧钢车间。加热炉为由法国斯坦因设计，为空气预热式，端进、端出上下供热步进梁式加热炉。炉子于2007年开始建设，2008年6月正式投入连续运行。其有效炉长54850mm，生产能力375t/h，燃烧高焦混合煤气，烟囱自然排烟，排烟温度200度。此加热炉无论设计、材料应用还是生产工艺流程的设计，都从节能降耗方面作了充分地考虑，应用了当时国际上较成熟的节能先进技术。
1 节能技术的应用
1.1 采用热装热送新工艺
冶金企业是能源消耗大户，各工序几乎都有热能消耗。如果在上一道工序中保存其余热，在下一工序中加以利用，可以明显地降低该工序的能源消耗。钢坯的热送热装技术是工艺装备、自动控制等方面的综合技术。邯钢热轧轧钢车间和炼钢连铸车间由辊道相接，连铸坯生产后的温度达到700℃以上，采用最短的工艺流程及时将热坯送到加热炉前是保证热装温度的关键，完善可靠的热坯下线、热坯的清理及适当的缓冲是保证热送率的基础。带钢坯热送热装工艺线本着以上原则，将装炉辊道与板坯库辊道直接相连结。板坯库设置热坯临时垛位，设置小卷扬机，以保证带钢停轧时，热坯及时下线。在装炉辊道的另一端设置了冷坯上料台架。为保证有缺陷钢坯及时入炉，设置了钢坯清理辊道及台架，和连铸机配合使用，可为热送生产提供20t左右的缓冲能力。热送热装工艺流程如图所示。带钢坯热送热装工艺的顺利实现，使钢坯的热装率达到45%～60%，热装温度在500～750℃之间，取得了一定的效果。
1.2 降低钢坯加热温度
在不影响轧钢要求的前提下，适当降低钢坯加热出炉温度，可以明显地减少燃料的消耗量，取得较大的经济效益。虽然加热温度的降低，要增加电耗，但是单位燃耗与钢坯加热温度之间呈抛物线关系。在一般轧钢加热温度范围内，温度平均每降低10℃，燃料节约率为2.1%。另外单位电耗与钢坯加热温度之间呈直线关系。直线的斜率很小，温度平均每降低10℃，电能增长为0.8%〔1〕。为此研究对部分钢种适当降低轧制温度，经过试验确定以原加热温度的下限轧钢，控制在1180℃左右，经过一段时间的连续运行完全符合轧制要求，取得了明显的节能效果。表1为改进前、后相关项的比较。
表1 改进前后技术参数比较
1.3 对助燃空气进行预热
对空气进行预热，充分利用烟气的余热是节能的一项重要措施。据统计，空气预热温度每提高100℃，可节能5%。带钢加热炉采用烟囱上排烟，炉尾排烟温度一般在800℃左右，最大烟气量为3万m3/h。据此选用的预热器为烟道内预设管状预热器。它由三组组成，为双行程预热器，高温组由耐热钢制作，低温组由普碳钢制作，每根换热管内设有s型插入件，加强了热量传递，提高了综合传热系数。空气预热温度可达500℃，生产过程中一般控制在400～500℃之间，以保护预热器。
1.4 选用高级组合式耐火材料，提高保温性能
加热炉工作层及烟道采用浇注料整体浇注，整体性好，寿命长。
加热炉本体的炉衬为三层复合材料，烟道为双层复合材料，水梁管为双层绝热包扎，保温性能好，散热损失小。炉顶由可塑浇注料、耐火纤维毡、无石棉硅钙板组成。侧墙由低水泥粘土浇注料、轻质漂珠砖(0.6)、无石棉硅钙板组成。炉底为镁质抗渣浇注料、轻质漂珠砖(0.6)、无石棉硅钙板。水冷梁由耐火纤维毡、自流浇注料组成。整个炉衬材料结构合理，热损失小。炉体表面温度可达到表2中的规定值。
表2 炉子外表面温度℃
1.5 采用高效节能型燃烧器
燃烧器是工业炉的心脏设备，它提供工业炉所需要的热能，其性能的好坏直接影响到燃料的消耗量的多少。热轧带钢步进式加热炉配置了三种不同功率燃烧器，其中预热段烧嘴8个。燃烧时能沿浇咀砖及周围耐火材料表面进行，燃烧速度快，燃烧完全，使炉温均匀便于温度控制，提高炉子的传热强度，降低了炉膛高度，不但提高了钢坯加热均匀性，而且节能显著。加热段烧咀为可调焰烧咀，其中下加热12个，上加热12个。可调焰烧咀可根据生产需要调成长焰或短焰，有效控制炉内的燃烧状况。为防止出料炉门吸冷风，保证板坯温度均匀性，设置了均热段，配置了12个双焰(短、长焰)烧咀，在生产时可根据实际情况调节烧嘴燃烧情况进行加热，非生产时间可调成长焰起火封烧咀的作用。这几种烧咀的应用不但提高了钢坯加热质量，而且有效地降低了煤气消耗。
设置炉顶、炉底隔墙，对炉顶进行分段，可减少各区的辐射干扰，稳定各区的炉温和炉压，降低烟气温度，减少冷风吸入，提高热量利用率。
1.6 计算机控制烧钢
在加热炉生产过程中，改善加热质量，降低燃耗和减少氧化烧损的关键是合理加热制度的动态实时决策。本系统加热过程自动控制可实现以下功能:
(1)对炉膛温度、炉膛压力、煤气压力和流量、热风温度、冷却水压力和温度等参数的检测和控制。
(2)实现了煤气热值跟踪。系统能够跟随煤气热值波动自动设定各段的空燃比，实现了燃烧自动控制，并根据热值的波动能提前预测，及时调整。采用的双交叉限幅控制，动态响应快，控制精度高，防止了生产中的冒火和大风量现象。
(3)该系统能在线完成钢坯的温度预测和最终钢温计算，将全炉钢温用直观的图形和有关数据显示在画页上，并根据钢温计算决策炉温，修正炉温的实际设定值。
(4)钢坯的自动跟踪模型能够根据钢坯加热模型和钢坯跟踪及在炉时间，计算氧化烧损并显示在画页上。由于本计算机系统实现了在线燃烧调节，保证了燃料的充分燃烧，并能根据外部指令及时准确地停降温，因而有效地降低了煤气消耗。
1.7 变频调速技术的应用
变频调速技术是通过改变电动机定子电源频率来改变电动机转速，相应地改变风机的转速和工况，使其工况适应加热炉运行的变化， 采用变频调速技术的节电效果明显。 由于轴功率 P 与转速 n 的立方成正比，即功率与转速 n 成 3 次方的关系下降，转速降低后运行风机降耗作用明显。 风机采用变频调速技术，控制电机转速在额定值的 65%左右，在满足加热炉供风条件下调节电机转数，节电率可达 30%，节电经济效益显著。
2 结语
经过多年来的运行，该步进式加热炉使用效果良好，加热质量明显提高。全年煤气消耗只有1.08GJ/t，好的月份达到0.9GJ/t，比应用该技术前的1.36GJ/t燃料消耗明显下降，为河钢经济效益的提高作出了贡献。
参考文献：
[1]王秉铨.工业炉设计手册[M].3版.北京：机械工业出版社，2010.
[2]武文裴，陈伟鹏，刘中强，等.冶金加热炉设计与实例[M].北京：化学工业出版社，2008.
[3]胡银平．加热炉水冷却改汽化冷却的意义及可行性分析[J]．节能，2013,32（12）：35-37．