【正文】 加熱質(zhì)量，節(jié)約能源。 ? 爐子采用先進(jìn)的基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和過(guò)程控制計(jì)算機(jī)，板坯從裝爐輥道到出爐輥道并送往軋機(jī)前的生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，爐子各熱工參數(shù)的監(jiān)控采用 PLC控制系統(tǒng)。 步進(jìn)梁驅(qū)動(dòng)裝置采用滾輪斜臺(tái)面液壓驅(qū)動(dòng)方式，確保運(yùn)行平穩(wěn)、可靠、承載大與跑偏量小。 ? 在水冷支承梁上，對(duì)不同的溫度段設(shè)置不同高度與不同材質(zhì)的耐熱墊塊，以消除板坯與支承梁接觸處的黑印，并縮小板坯接觸處和兩個(gè)支承梁中間的表面溫差。 ? 按照冷熱坯料的尺寸厚度及不同鋼種的要求，采取最佳數(shù)量的溫度控制區(qū)及相應(yīng)的爐型曲線。 ? 步進(jìn)機(jī)械采用分段傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，為多鋼種燒鋼提供更大的靈活性。 針對(duì)多工藝特性在爐子設(shè)計(jì)上采取的技術(shù)決策 ? 設(shè)計(jì)兩座上下加熱的步進(jìn)梁式加熱爐，以提高傳熱效率。 ? 結(jié)合產(chǎn)品大綱內(nèi)容，奧氏體、鐵素體不銹鋼及碳鋼的板坯加熱曲線可簡(jiǎn)單描述為高、較高、低三種溫度控制特點(diǎn)，因此 要求爐子的控制系統(tǒng)的響應(yīng)必須具備預(yù)測(cè)性、準(zhǔn)確性與快速性。 ? 在產(chǎn)品規(guī)格轉(zhuǎn)換中將不可避免地存在著不銹鋼和碳素鋼的同爐混裝；在坯料裝爐工藝上有冷裝、熱裝與直接熱裝的多種板坯入爐模式，因此要求爐子具有很大的靈活性。 10℃ ； ? 板坯表面與中心溫度差：碳鋼 ≤ 30℃ ， 不銹鋼 ≤ 25℃ ； ? 板坯黑印溫差 ≤ 20℃ （ RT2曲線 ） ； ? 板坯長(zhǎng)度方向溫差：碳鋼 ≤ 30℃ 、 不銹鋼 ≤ 25℃ （ RT2曲線 ） ； ? 氧化燒損率 ≤ %； ? 爐子單位熱耗 ≤ 1300kJ/kg； ? 環(huán)保 PPM≤ 100（ O2%=11%） 。 ? 由此可見(jiàn) ， 兩座步進(jìn)式加熱爐都必須具備坯料冷裝入爐加熱與直接熱裝入爐加熱的功能 ， 當(dāng)兩座爐子的其中一座作為 DHCR爐時(shí) ，另一座爐子可作為加熱碳鋼冷坯或鐵素體不銹鋼冷坯之用 ， 反之亦然 。 板坯裝爐制度 ? 直接熱裝（ ≥ 750℃ ）； ? 熱裝（ ≥ 500℃ ）； ? 溫裝（ ～ 300℃ ）； ? 冷裝（ 20℃ ）； 加熱爐之間的生產(chǎn)匹配模式要求 ? 由于碳鋼軋制工藝上采用的是分品種集中批量軋制和混合軋制兩種方法 ， 因此當(dāng) 62% 的碳鋼實(shí)現(xiàn)單爐 DHCR工藝時(shí) ， 其與軋線不足部分必須以下線的碳鋼或鐵素體不銹鋼冷坯裝入另外一個(gè)爐子補(bǔ)充 。 ? 加熱爐裝出料的輥道中心距為 48米 ， 要求在此條件范圍內(nèi)確定 CCR、DHCR的爐子有效長(zhǎng)度 。 燃料及其低發(fā)熱值 ? 燃料 :天然氣； ? 低發(fā)熱值 :。 板坯規(guī)格及尺寸公差： ? 不銹鋼連鑄坯： ? 厚度： 180、 200mm（ 標(biāo)準(zhǔn)坯 200mm） ； ? 寬度： 750～ 1600mm； ? 長(zhǎng)度： 8000～ 13600mm（ 標(biāo)準(zhǔn)坯 11000mm） 、 短尺： 4800～ 6500mm； ? 板坯質(zhì)量： max 30t、 短尺坯最重不超過(guò) 15t； ? 碳素鋼連鑄坯： ? 厚度： 150、 200、 外供坯 2 250mm（ 標(biāo)準(zhǔn)坯 200mm） ； ? 寬度： 750～ 1650mm； ? 長(zhǎng)度： 8000～ 13600mm（ 標(biāo)準(zhǔn)坯 12500mm） 、 短尺： 4800～ 6500mm； ? 板坯質(zhì)量： max 30t 、 短尺坯最重不超過(guò) 15t； ? 尺寸公差： ? 厚度： ?5mm； ? 寬度： ?15mm； ? 長(zhǎng)度： ?30mm。 加熱爐項(xiàng)目設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想： 2 項(xiàng)目原始條件 帶鋼產(chǎn)品的主要規(guī)格、鋼種及坯料條件 產(chǎn)品的主要規(guī)格： ? 不銹鋼： ? 帶鋼厚度： ～ ； ? 帶鋼寬度： 750～ 1600mm； ? 最大卷重： max30t； ? 材質(zhì)： 300、 400系列鋼種，除此之外還可能生產(chǎn)少量其它鋼種，如超奧氏體、超馬氏體、雙相鋼等等。由此要求爐子設(shè)備配置上必須具備滿足多工藝特性切換的靈活性；同時(shí)還要求爐子的各項(xiàng)控制在精度上更準(zhǔn)確、在響應(yīng)時(shí)間上更快速。 ? 項(xiàng)目還要求碳鋼的直接熱裝比以及各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)必須達(dá)到目前國(guó)際先進(jìn)水平 。感謝各位科協(xié)同仁的光臨指導(dǎo) 一鋼不銹鋼工程指揮部 熱軋項(xiàng)目組 2022年 4月 現(xiàn)代化步進(jìn)梁式板坯加熱爐的多工藝特性 實(shí)現(xiàn)途徑及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響 關(guān)鍵詞： 步進(jìn)梁式爐、多工藝特性、高效率；節(jié)能 寶鋼集團(tuán)一鋼公司不銹鋼工程指揮部 熱軋項(xiàng)目組 莊惟琦 主要內(nèi)容： 1 前言 2 項(xiàng)目原始條件 3 多工藝特性與技術(shù)決策 4 加熱爐的主要參數(shù)確定 5 加熱爐本體設(shè)計(jì) 6 技術(shù)性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)與多工藝特性實(shí)現(xiàn)的保證 7 結(jié)論與建議 1 前言 ? 寶鋼集團(tuán)一鋼公司目前正在新建一條不銹鋼熱連軋板卷生產(chǎn)線 ， 年目標(biāo)計(jì)劃生產(chǎn)不銹鋼熱軋板卷 t/a、 生產(chǎn)普碳鋼熱軋板卷 t/a， 合計(jì) t/a。 ? 按項(xiàng)目要求 ， 用于軋前加熱的步進(jìn)梁式板坯加熱爐其設(shè)計(jì)能力應(yīng)滿足熱軋生產(chǎn)能力的需要 ，同時(shí)應(yīng)盡可能以年產(chǎn) 300萬(wàn) t/a的水平預(yù)留能力 。 由項(xiàng)目的總體目標(biāo)可知，對(duì)用于軋前加熱的步進(jìn)梁式板坯加熱爐而言，其加熱工藝上存在著在同一座爐子上既要加熱不銹鋼、又要加熱碳鋼的多品種、多工藝特性；其坯料入爐上存在著既有熱裝，又有冷裝的不同裝爐模式。 因此，為確保本項(xiàng)目的整體先進(jìn)性和可靠性，我們有必要對(duì)不銹鋼熱軋板卷生產(chǎn)線的首道生產(chǎn)工序的主體設(shè)備 ——步進(jìn)梁式板坯加熱爐的多工藝特性進(jìn)行充分的研究，以達(dá)到既滿足不銹鋼的加熱質(zhì)量要求、又滿足碳鋼的加熱產(chǎn)量要求；同時(shí)還應(yīng)根據(jù)軋鋼工藝的總體要求，確立出符合高產(chǎn)、低耗、高效的步進(jìn)梁式加熱爐設(shè)計(jì)方案，以使得產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量、生產(chǎn)成本和各項(xiàng)消耗指標(biāo)、勞動(dòng)生產(chǎn)率達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 ? 碳素鋼及低合金鋼： ? 帶鋼厚度： ～ ； ? 帶鋼寬度： 750～ 1630 mm； ? 最大卷重： max30t； ? 材質(zhì)：主要有低碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、高耐候性結(jié)構(gòu)鋼、焊接結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼以及高強(qiáng)度鋼、雙相鋼等等。 ? 側(cè)彎：（月牙彎）長(zhǎng)坯 40mm、短坯 20mm； ? 撓曲度：長(zhǎng)坯 40mm、短坯 20mm。 加熱爐數(shù)量及 DHCR指標(biāo) ? 項(xiàng)目要求以年加熱板坯量 ， 盡可能以配置兩座步進(jìn)梁式加熱爐滿足生產(chǎn)能力為前提 ， 并同時(shí)要求預(yù)留年加熱 300萬(wàn)噸板坯能力 。 ? 要求碳鋼 DHCR比為 62%。 ? 奧氏體不銹鋼采用雙爐 CCR集中批量軋制工藝 。 ? 碳鋼： 1200℃ ； ? 奧氏體不銹鋼： 1220～ 1270℃ ； ? 鐵素體不銹鋼： 1100℃ ； 板坯加熱溫度要求 板坯加熱質(zhì)量、單位熱耗指標(biāo)及環(huán)保要求 ? 板坯出爐溫差 ≤ 177。 3 多工藝特性與技術(shù)決策 項(xiàng)目的多工藝特性與難度特征 ? 爐子設(shè)計(jì)必須以滿足高附加值的不銹鋼加熱質(zhì)量要求為主要依據(jù)，但同時(shí)必須兼顧碳鋼的產(chǎn)量及熱裝比的要求。 ? 本項(xiàng)目明確二座加熱爐必須滿足年加熱板坯 ，其中含 72萬(wàn)噸的不銹鋼板坯；因此爐子的運(yùn)行穩(wěn)定性必須確保。 ? 不銹鋼加熱過(guò)程中其氧化鐵皮的生成是客觀存在的，但必須確保其生成量為最小、并可去除的。 ? 配備板坯長(zhǎng)行程裝鋼機(jī)，以保證連鑄連軋的合理緩沖時(shí)間。 ? 根據(jù)鋼種加熱制度的要求，增加獨(dú)立供熱區(qū)，提高加熱的靈活性，并有效控制爐尾排煙溫度，達(dá)到節(jié)能爐型的生產(chǎn)指標(biāo)。 ? 選擇合理的支承梁配置，減少板坯加熱過(guò)程中形成的水管黑印。 滿足多工藝特性的爐子自動(dòng)化程度與控制水平 ? 步進(jìn)機(jī)構(gòu)采用節(jié)能型的液壓系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn) “ 輕托輕放 ” 。 ? 爐內(nèi)板坯定位檢測(cè)采用激光裝置；爐內(nèi)監(jiān)控采用高溫工業(yè)電視；可對(duì)板坯在爐內(nèi)的全過(guò)程情況進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)視、跟蹤。 ? 加熱爐采用帶有軋制節(jié)奏控制及燃燒模型控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 加熱爐設(shè)計(jì)上采取的主要節(jié)能措施 ? 按照爐子加熱冷坯料的鋼種及尺寸厚度，合理確定爐子長(zhǎng)度，并合理配置不供熱的預(yù)熱段，以充分利用高溫段煙氣預(yù)熱入爐的坯料，降低排煙溫度。 ? 采用耐熱墊塊并將支承梁交錯(cuò)布置，以減少水管黑印，達(dá)到不因減少板坯斷面溫差而延長(zhǎng)均熱時(shí)間的效果，從而減少燃料消耗。 ? 爐體砌筑采用可塑料、低水泥高溫澆注料整體搗制的復(fù)合爐襯，以強(qiáng)化絕熱，減少熱損失。 ? 配備完善的熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)，確保嚴(yán)格的空燃比和合理的爐壓控制等。 ? 以目標(biāo)計(jì)劃產(chǎn)量計(jì)算爐子能力的條件： 加熱爐能力的確定 熱軋廠年目標(biāo)生產(chǎn)熱軋板卷總量為 t/a，則年需加熱板坯量為 t,如將其中的 72萬(wàn) t不銹鋼板坯折算為碳鋼板坯，則其年加熱碳鋼板坯當(dāng)量為 t；爐子年工作時(shí)間為 6800h。 加熱爐的平均加熱產(chǎn)量及額定小時(shí)產(chǎn)量： ? 爐子的平均加熱產(chǎn)量： 3102022/6800=(t/h)； ? η 為 ： (t/h)； ? η 為 ： (t/h)。為確定最經(jīng)濟(jì)的爐子參數(shù)，首先應(yīng)通過(guò)不同生產(chǎn)條件下的爐子小時(shí)產(chǎn)量與有效爐底強(qiáng)度之間關(guān)系的計(jì)算分析，來(lái)確定合適的爐子能力、爐子座數(shù)，以滿足上與連鑄銜接最優(yōu)，下與軋機(jī)匹配最佳的生產(chǎn)組織條件。 爐子有效長(zhǎng)度與加熱能力驗(yàn)算分析 a. 有效爐底強(qiáng)度的選取 計(jì)算爐子有效長(zhǎng)度的一個(gè)很重要的參數(shù)是對(duì)有效爐底強(qiáng)度（ P值）的選取，一般當(dāng)爐子布料長(zhǎng)度在 12米以上，而坯料為冷裝入爐的前提條件下，對(duì)以加熱高碳鋼和高合金鋼為主的步進(jìn)梁式爐，其 P值宜在 500～ 550kg/m2 而原則上連軋廠宜以節(jié)能爐型的 P值的下限確定合理的有效爐長(zhǎng)，但考慮到爐子使用高熱值天然氣燃料，其燃料條件較好，因此平均有效爐底強(qiáng)度取用在 550～ 650kg/m2 當(dāng)在加熱普碳鋼時(shí)，其 P值還可提高 10%左右，事實(shí)上這種強(qiáng)化加熱的結(jié)果是爐子的小時(shí)產(chǎn)量雖然有所提高，但單位熱耗也相應(yīng)上升了 5%左右，同時(shí)氧化燒損率也將相應(yīng)提高，而板坯加熱均勻性則將明顯下降，因此在實(shí)際生產(chǎn)中一般不宜推薦。在此前提條件下選用不同的有效爐