1、IndustrialFurnace Vol.26 No.5 Sept.2004 文章編號:1001-6988(2004)05 0042 03蓄熱式板坯連續加熱爐爐底強度的分析與計算呂以清,孫 瑋(濟南鋼鐵股份有限公司,山東濟南250000)摘 要:蓄熱式加熱爐爐底強度的合理選取與爐子的爐長、實際加熱能力、加熱質量、爐子的運行工況(燃燒負荷、爐壓、檢修周期、爐體壽命等)密切相關。而蓄熱式加熱爐爐底強度的計算目前尚無詳細資料。通過濟鋼中板3#蓄熱式加熱爐設計中對爐底強度的選取,經使用與爐子實際能力基本吻合。關鍵詞:蓄熱板坯加熱爐;設計;爐底強度;計算中圖分類號:TF066 文獻標識碼:AAnaly

2、sitionandCalculationontheHearthIntensityoftheContinuousRegenerativeBilletReheatingFurnaceL Yi qing,SUNWei(JinanIronandSteedCo.,Ltd.,Jinan250000,China)Abstract:Therationalselectionofthehearthintensityforregenerativeheatingfurnaceisrelatedtothefurnacelength,actualheatingcapacity,heatingqualityandopera

3、tionstationofthefurnace(inflammationload,furnacepressure,overhaulingperiodandthelifeofthefurnacebody).However,uptonowthereisn tanydataabouthearthintensityofregenerativeheatingfurnace.Inthispapertheselectionofhearthintensityisdescribedinthede signofNo.3regenerativeheatingfurnaceinmediumplateplantofJi

4、nanIrom&SteelCo.,ltd.Itisprovedtobei denticalwiththefurnaceactualcapacityinthepracticaloperation.Keywords:Regeneratiuebilletreheatingfurnace;Design;Hearthintensity;count1 前言濟鋼中板現有2500三輥勞特開坯軋機(新上四輥初軋機技改正在實施中)與四輥精軋機雙機架工藝線,年生產能力已在120萬t水平。三座加熱爐,1加熱爐為常規燃燒形式,有效尺寸(長!寬)26.8m!3.944m,2、3爐為蓄熱式加熱爐,有效尺寸分別為26

5、.8m!5.104m、33.6m!5.104m。3#2 工藝條件2.1 板坯規格尺寸(mm!mm!mm):145!840!(14502200)180!1050!(14502200)200!1250!(14502200)220!1400!(16002000)2.2 燃料混合煤氣,熱值(18002200)!4.186kJ/m3;2.3 進、出料方式推鋼機推進,出鋼機將坯料托出。蓄熱式加熱爐于2004年3月投產,下面將3爐設計中加熱能力的分析與計算作一簡述。收稿日期:2004-06-15作者簡介:呂以清(1953 ),男,高級工程師,主要從事軋鋼加熱設備的研究、設計工作.)工 業 爐 第26卷 第5

6、期 2004年9月度,爐子實際加熱能力,還影響到坯料的加熱質量,因3 爐子加熱能力的確定3.1 常溫坯加熱能力的確定按軋機設計年產量120萬t板,成材率94%,作業率85%,年作業時間7446h,則加熱爐小時產量為:G=120!1.06!1047446=171t/h考慮專用板、低合金板性能對加熱時間要求較長及單位時間產量的不均衡,爐子的加熱能力應留有30%的余地,即爐子的小時產量應能達到171!1.3=222(t),當采用兩座爐子運行滿足生產時(因蓄熱爐檢修時間較長,三座爐子開二備一),每座爐子的實際加熱能力為G(冷)=222/2=111t/h。3.2 熱裝加熱能力的確定蓄熱式加熱爐由于平均輻

7、射溫度高,沒有明顯的低溫段,鋼坯入爐后爐溫便達11001200#,當入爐鋼坯溫度為650#時,爐氣與鋼坯仍有較大的熱交換溫度梯度。因此,蓄熱式加熱爐的熱裝加熱能力可參照均熱爐熱裝加熱能力計算。有資料介紹1,對均熱爐,入爐鋼錠溫度每提高100#時,就可以提高爐子的生產能力14%。由于均熱爐爐溫較之蓄熱爐平均爐溫略高,對蓄熱爐熱裝能力,筆者按鋼坯每百度提高12%,熱裝坯平均入爐溫度650#計算(考慮落地因素),則加熱能力可提高0.78%,即熱裝時爐子的加熱能力應為G(熱)=111!1.78=197t/h。3.3 加熱能力的計算與分析G=Pf/1000t/h式中:G 加熱能力,t/hP 爐底強度,k

8、g/(m2h)(即單位爐底布料面積小時出鋼量)f 布料面積,m2(爐內的坯料面積,雙排料為兩倍料長乘以爐子有效長度,多排料時依此類推)(1)用該公式能否較準確地計算爐子能力,關鍵在于對爐底強度(P)值的選取。爐底強度是隨條件因素變化的,即與坯料厚度(鋼料厚,爐底強度小,反之則大)、鋼種、燃燒形式、燃料等因素有關。然而,由于蓄熱式燃燒技術近年來才廣泛應用于軋鋼爐窯,對蓄熱式板坯加熱爐爐底強度選取多大適宜,并無具體資料可查。爐底強度選取的合理與否關系到爐子的有效長2此必須慎重對待。因此,我們作了以下調查:%對設計研究單位及專家進行了咨詢,專家認為,當加熱中厚板坯不能做到全部熱裝時,應以常溫坯作為計

9、算基準,其爐底強度在650700kg/(m2h)較適宜;&對國內部分板坯蓄熱式加熱爐爐底強度狀況進行了調查,其爐底強度大部在600700kg/(m2h)。熱能力T=CB式中:T 加熱時間,hC 與合金量有關的系數,對低碳鋼取0.10.15,對低合金鋼取0.150.2B 板坯厚度,mm上式3說明,坯料在爐內的加熱時間,只與鋼的成分和厚度有關,而與火焰的強度無關,即要獲得均勻的鋼溫,必須保證一定的透熱時間。若板坯厚度為20cm,C按下限0.10取,則最短加熱時間為T1=20!0.10=2h。筆者對鋼坯加熱時間進行了生產現場跟蹤統計,在高產時,20cm厚常溫坯從入爐到出爐用時2.10h,一般

10、低于2h鋼便會夾生(;當加熱低合金、專用鋼時,為減小裝爐時的熱應力,最短加熱時間一般不低于2.6h。例如,濟鋼中板使用中的2#蓄熱式加熱爐有效爐底尺寸(長!寬)26.8m!5.104m,當坯料厚度為200mm,料長2000mm時,裝鋼量為26.8!0.2!4!7.65=164t,需2.2h燒好,其實際加熱能力為75t/h,爐底強度為700kg/(m2h)。而當一味追求提高加熱能力,縮短加熱時間時,便產生坯料表面氧化加劇、過燒,而心部燒不透的夾生(現象。4 3#蓄熱爐爐長的計算與選取爐底強度的選取與爐子的平均輻射溫壓、坯料的透熱時間、鋼種和燃料熱值有關。通過上述綜合熱工計算:蓄熱式板坯連續加熱爐

11、爐底強度的分析與計算分析,在3#蓄熱爐設計中筆者將爐底強度P定為700kg/(m2h)。常溫坯加熱能力定為110t/h。4.1 3蓄熱加熱爐計算長度由此,3#蓄熱加熱爐的最佳有效長度應為:L=G!1000/(bp)=110!1000/(700!2!2)=39.2m4.2 3蓄熱爐實際長度由于條件限制,設計中將該爐的有效尺寸定為33.6m。其理論加熱能力為:G=Pf/1000=700!4!33.6/1000=94t/h因燃燒系統與爐型采用高溫爐氣與鋼坯輻射熱交換理論的優化設計,熱交換效果極佳,當料厚+180mm時,仍能滿足110t的設計要求,爐底強度已達818kg/(m2h),只能用提高爐溫的方

12、法增加加熱能力,生產中第一、第二加熱段爐溫在13601390#,爐尾溫度12001250#,爐壓較大(3050Pa),有強化加熱的因素。生產實踐證明:當常溫坯(料厚+180mm)產量在95t/h以下時,爐況(燃燒火焰、爐氣、爐壓狀況)較佳,鋼坯加熱質量更好。用上述計算方法并根據現場生產統計,將不同料厚3爐的加熱能力定為:%(坯料厚度145mm,長度2000mm):熱坯(,650#)205t/h;冷坯120t/h。#&(坯料厚度180mm,長度2000mm):熱坯(,650#)165t/h;冷坯95t/h。(坯料厚度200mm,長度2000mm):熱坯(,650#)140t/h;冷坯80

13、t/h。5 結論(1)蓄熱式板坯連續加熱爐爐底強度的選取,當坯料為常溫坯,原料厚度在150300mm,應以坯料的透熱時間為基準,爐底強度一般在600700kg/(mh)較適宜。(2)當連續熱裝時,蓄熱連續加熱爐可按經驗計算加熱能力。以常溫坯為基準,按坯料每增加百度,加熱能力提高11%12%。計算其熱裝能力,爐底強度在10501150kg/(mh)較適宜。(3)因蓄熱連續加熱爐平均輻射溫壓遠大于傳統連續加熱爐,相同條件下,熱裝加熱能力較之傳統爐可提高45%55%。參考文獻:1 加熱爐M.北京:冶金工出版社,1986.2 鋼鐵廠工業爐設計參考資料(下冊)M.北京:冶金工出版社,1979.3 實用軋

14、鋼技術手冊M.北京:冶金工業出版社,1997.22(上接第33頁)總之,由于有了上述的特點,各項工藝要求得到充分的技術支持,先進周密的工藝程序,準確的操作動作,使整個轉爐煤氣回收過程如行云流水,自然流暢,達到近乎完美的地步。4 經驗及教訓任何工程項目,都可能留下遺憾和不足,OG(工程同樣如此,表現在如下幾點:(1)活動煙罩采用半凈化水,沒有采用更好的水,如軟水、純水,影響使用壽命。目前內壁形成密集的蜂窩狀腐蝕孔,壁厚最薄處僅剩2.1mm。汽化冷卻軟水未能加藥,同樣影響循環軟水的質量,最終影響爐口煙罩的壽命。由于馬鋼提出的鍋爐蒸汽運行壓力偏高,致使日方放棄了煙罩全部采用汽化冷卻的方案。(2)煙囪點火裝置沒有考慮三座爐子的三個煙囪都安裝,只1#爐煙囪安裝了,為防止2#、3#煙囪回