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[摘 要]针对特殊钢厂小型车间加热炉煤气消耗较高的问题，制定了一系列措施，通过现场实践证明，措施可行，达到了节能降耗的目的。
[关键词]节能 蓄热式加热炉 合金钢 加热工艺
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0288-01
1 前言
轧钢工序的能源消耗约占冶金行业能源消耗的10%左右，其中轧钢加热炉又占了75～80%。目前，我国冶金行业的轧钢加热炉在产量、炉型结构、机械化、自动化水平及理论操作上与国外还存在一定的差距，炉子吨钢燃耗高、效率低，造成了能源的极大浪费因此提高加热炉效率、搞好加热炉节能工作，是降低轧钢生产成本，实现钢铁企业可持续发展的有效方法之一。
莱钢特殊钢厂小型成材车间加热炉为侧出料推钢单蓄热式三段连续加热炉，随着轧线改造和产能的不断提高，加热炉加热能力已不能满足轧线生产需要，待温时间多，换辊频繁，煤气消耗高。为进一步降低燃耗，提高加热炉生产能力，在现有设备基础上对单蓄热加热炉进行节能降耗技术应用，使加热炉生产能力达到60t/h以上，吨钢燃耗降至0.95GJ/t以下。
2 加热炉炉体改进
蓄热式加热炉采用了节能型蓄热式烧嘴，其配置了蓄热式热交换器，用来预热空气，排烟温度可降到150℃以下，实现大幅度节能。针对我厂生产和使用混合煤气的实际情况，设计采用烧嘴式单蓄热加热炉。加热炉异地改造后为单蓄热三段连续式加热炉。
2.1 加热炉结构优化
炉体炉墙结构为：308mm高铝质低水泥浇注料+232mm轻质保温砖+80硬硅酸钙绝热板+6mm钢板；吊挂顶炉顶结构为：230mm高铝质低水泥浇注料+120mm轻质浇注料；炉底为：100mm镁砂+272mm一级粘土耐火砖+272mm轻质粘土砖。滑轨采用汽化冷却方式，两根Φ121×20mm纵水管及带有T型水管支撑的8根Φ133×20mm单横水管，为了消除金属滑轨黑印的影响，除采用高70mm的耐热滑块（Cr25Ni20）外，还设有2.5m多长的实炉底均热段。燃烧产生的烟气一部分由炉尾排出进入地下烟道，最后由烟囱排放；另一部分经蓄热体被抽引到金属烟筒排放。
2.2 适当增加炉体长度
炉体长度是由总加热能力决定的，但是为了降低燃耗。提高炉子热利用率，可以适当增加炉体长度。炉体短，高温的烟气将不能得到充分的利用，废气就要带走大量的热能从烟道跑掉。因此适当延长露体可以使炉底强度降低，提高热效率。在一定的加热条件下，炉床负荷越高，热效率越低，燃料单耗越高。反之，随炉床负荷降低，废气带走的热损失将显著减少。如其它条件不变时适当延长炉体，虽然因炉底水管及炉体砌体的增加会使这部分热损失有所增加，但远远小于节约的燃料量。
一般而言，炉子每延长1米，可使钢坯温度上升25～30℃，排烟温度下降约30℃，单位热耗减少0.05～0.08。增加炉体长度主要是延长预热段的长度，降低排烟温度。设计热炉加长5800mm，适当调整了预热段长度。
2.3 加强炉体的绝热，减少炉体的散热和蓄热
（1）炉内均热段和加热段炉顶粘贴多晶莫来耐火纤维毡，炉墙外增加了护炉钢板，这样既减少了炉衬蓄热又减少了散热。由于炉体的表面积都比较大，一般小时产量为60t/h的连续加热炉，炉墙的散热表面积一般为300～400m2。设计在预热段炉墙、炉顶内表面粘贴硅酸铝耐火纤维，大大改善了炉体的整体性和和密封性，大大减少通过炉墙缝隙溢出的炉气或吸入冷空气造成的热损失，同时减少炉体散热和炉墙外表面温度，既可减少热损失，又可改善劳动环境；在加热炉所有炉墙、炉体内壁全部喷涂微纳米高温远红外节能涂料，提高炉体黑度和反射率，提高加热速度，增强换热效果，降低燃耗，达到节能降耗的目的。
（2）改进炉门
一般情况下，加热炉出钢炉门在生产过程中是常开状，只有在长时间停车时，才将其关闭。炉门常开，大量烟气涌出，不仅浪费了能源，也污染了环境。针对这种情况，技术人员经过认真研究，将炉门增加了汽缸、换向阀及连杆装置，改成了自动的气动炉门，出钢时敞开，不出钢时自动关闭，节约了能源。另外，采用铝锆质浇注料预制装钢大炉门，解决了钢质炉门高温开裂变形的缺点，提高了炉门使用寿命。
2.4 纵横水管绝热包扎，减少炉底管的热损失
为消除加热炉水管黑印。减少热损失，提高加热质量及产品质量，降低燃料消耗，加热炉普遍采用了炉底管绝热包扎技术。水冷热损失一般占加热炉总热收入的10%左右，这部分热量损失主要是由炉底纵横水管及炉用水冷部件造成的。为了减少这部分热量损失就要加强冷却水管的隔热，可将原炉底纵横水管的单层绝热包扎改为两种材料的双层包扎，可显著降低水冷带走的热量损失。目前，国内轧钢加热炉的炉底管及水冷滑轨绝热包扎方法有耐火塑料包扎，
设计将两根Φ121×20mm纵水管及带有T型水管支撑的8根Φ133×20mm单横水管绝热包扎块改为复合绝热（陶瓷纤维+浇注料）整体浇筑，锚固钉采用耐热钢制作，为了消除金属滑轨黑印的影响，提高滑道使用寿命，采用高度为70mmZG4Cr25Ni20耐热钢滑块。这一措施的采用增强水管绝热效果，减少水耗及降低汽化冷却热损失。
3 控制低燃比的燃烧
根据燃料种类及燃烧方法，正确选择空气系数值，是降低单耗的一项重要措施。空气系数增加，出炉废弃量就增加，将带走大量的热量。同时降低了理论燃烧温度，增加了钢的烧损率。所以对完全燃烧的各类加热炉，在保证燃烧的条件下要尽可能的降低空气系数。
生产中，加热工按“勤联系、勤调整、勤观察”操作，同时根据工艺要求，严格按3∶1控制风煤比，使钢坯出炉温度控制在工艺要求之内，满足了轧制要求。根据炼钢生产节奏，加强与生产调度联系，及时更换生产编号，最大限度保证热装，并提高热装温度，使热装、热送率提高到80%以上，减少了煤气消耗。
4 优化加热工艺
加强对加热工艺的优化管理，一是降低轧制温度，以减轻钢坯表面烧损。二是控制出钢节奏，在定量、定时的基础上，整炉保温，装钢架上，使钢坯全部进入炉内，待保温时严禁拆下保温罩，钢坯进入炉内不能外露，以确保热装温度和开轧温度。同时针对不同的钢种，结合铁—碳相图中组织转变特点制定了不同的加热制度。对重点品种如：GCr15、45MnV、SAE8620等，经技术人员研究、借鉴国内先进技术、结合小型车间实际情况，分别制定了合理、科学的装钢制度、加热制度、出钢制度，对其加热温度、加热时间、加热速度均有严格的要求，在满足轧制工艺和产品性能的同时，最大限度地降低煤氣消耗。
5 实施效果
节能降耗技术实施以来，经过2010年运行统计，煤气消耗由原来1.0GJ/t钢降为0.95GJ/t钢，减少煤气消耗0.05GJ/t钢以上，经济效益极为显著。
6 结束语
通过以上技术措施的研究和应用，有效促进了能耗的降低，另外，加热炉运行更加安全稳定，大大提高了加热炉使用寿命，同时，职工劳动强度降低，工作环境得到改善。事实证明，所采取的技术措施是正确的、有效的，达到了预期目的和效果。
作者简介
林洁（1986—），男，2008年6月毕业于安徽工业大学材料成型及控制工程专业，助理工程师，从事轧钢工艺技术管理工作。
[关键词]节能 蓄热式加热炉 合金钢 加热工艺
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0288-01
1 前言
轧钢工序的能源消耗约占冶金行业能源消耗的10%左右，其中轧钢加热炉又占了75～80%。目前，我国冶金行业的轧钢加热炉在产量、炉型结构、机械化、自动化水平及理论操作上与国外还存在一定的差距，炉子吨钢燃耗高、效率低，造成了能源的极大浪费因此提高加热炉效率、搞好加热炉节能工作，是降低轧钢生产成本，实现钢铁企业可持续发展的有效方法之一。
莱钢特殊钢厂小型成材车间加热炉为侧出料推钢单蓄热式三段连续加热炉，随着轧线改造和产能的不断提高，加热炉加热能力已不能满足轧线生产需要，待温时间多，换辊频繁，煤气消耗高。为进一步降低燃耗，提高加热炉生产能力，在现有设备基础上对单蓄热加热炉进行节能降耗技术应用，使加热炉生产能力达到60t/h以上，吨钢燃耗降至0.95GJ/t以下。
2 加热炉炉体改进
蓄热式加热炉采用了节能型蓄热式烧嘴，其配置了蓄热式热交换器，用来预热空气，排烟温度可降到150℃以下，实现大幅度节能。针对我厂生产和使用混合煤气的实际情况，设计采用烧嘴式单蓄热加热炉。加热炉异地改造后为单蓄热三段连续式加热炉。
2.1 加热炉结构优化
炉体炉墙结构为：308mm高铝质低水泥浇注料+232mm轻质保温砖+80硬硅酸钙绝热板+6mm钢板；吊挂顶炉顶结构为：230mm高铝质低水泥浇注料+120mm轻质浇注料；炉底为：100mm镁砂+272mm一级粘土耐火砖+272mm轻质粘土砖。滑轨采用汽化冷却方式，两根Φ121×20mm纵水管及带有T型水管支撑的8根Φ133×20mm单横水管，为了消除金属滑轨黑印的影响，除采用高70mm的耐热滑块（Cr25Ni20）外，还设有2.5m多长的实炉底均热段。燃烧产生的烟气一部分由炉尾排出进入地下烟道，最后由烟囱排放；另一部分经蓄热体被抽引到金属烟筒排放。
2.2 适当增加炉体长度
炉体长度是由总加热能力决定的，但是为了降低燃耗。提高炉子热利用率，可以适当增加炉体长度。炉体短，高温的烟气将不能得到充分的利用，废气就要带走大量的热能从烟道跑掉。因此适当延长露体可以使炉底强度降低，提高热效率。在一定的加热条件下，炉床负荷越高，热效率越低，燃料单耗越高。反之，随炉床负荷降低，废气带走的热损失将显著减少。如其它条件不变时适当延长炉体，虽然因炉底水管及炉体砌体的增加会使这部分热损失有所增加，但远远小于节约的燃料量。
一般而言，炉子每延长1米，可使钢坯温度上升25～30℃，排烟温度下降约30℃，单位热耗减少0.05～0.08。增加炉体长度主要是延长预热段的长度，降低排烟温度。设计热炉加长5800mm，适当调整了预热段长度。
2.3 加强炉体的绝热，减少炉体的散热和蓄热
（1）炉内均热段和加热段炉顶粘贴多晶莫来耐火纤维毡，炉墙外增加了护炉钢板，这样既减少了炉衬蓄热又减少了散热。由于炉体的表面积都比较大，一般小时产量为60t/h的连续加热炉，炉墙的散热表面积一般为300～400m2。设计在预热段炉墙、炉顶内表面粘贴硅酸铝耐火纤维，大大改善了炉体的整体性和和密封性，大大减少通过炉墙缝隙溢出的炉气或吸入冷空气造成的热损失，同时减少炉体散热和炉墙外表面温度，既可减少热损失，又可改善劳动环境；在加热炉所有炉墙、炉体内壁全部喷涂微纳米高温远红外节能涂料，提高炉体黑度和反射率，提高加热速度，增强换热效果，降低燃耗，达到节能降耗的目的。
（2）改进炉门
一般情况下，加热炉出钢炉门在生产过程中是常开状，只有在长时间停车时，才将其关闭。炉门常开，大量烟气涌出，不仅浪费了能源，也污染了环境。针对这种情况，技术人员经过认真研究，将炉门增加了汽缸、换向阀及连杆装置，改成了自动的气动炉门，出钢时敞开，不出钢时自动关闭，节约了能源。另外，采用铝锆质浇注料预制装钢大炉门，解决了钢质炉门高温开裂变形的缺点，提高了炉门使用寿命。
2.4 纵横水管绝热包扎，减少炉底管的热损失
为消除加热炉水管黑印。减少热损失，提高加热质量及产品质量，降低燃料消耗，加热炉普遍采用了炉底管绝热包扎技术。水冷热损失一般占加热炉总热收入的10%左右，这部分热量损失主要是由炉底纵横水管及炉用水冷部件造成的。为了减少这部分热量损失就要加强冷却水管的隔热，可将原炉底纵横水管的单层绝热包扎改为两种材料的双层包扎，可显著降低水冷带走的热量损失。目前，国内轧钢加热炉的炉底管及水冷滑轨绝热包扎方法有耐火塑料包扎，
设计将两根Φ121×20mm纵水管及带有T型水管支撑的8根Φ133×20mm单横水管绝热包扎块改为复合绝热（陶瓷纤维+浇注料）整体浇筑，锚固钉采用耐热钢制作，为了消除金属滑轨黑印的影响，提高滑道使用寿命，采用高度为70mmZG4Cr25Ni20耐热钢滑块。这一措施的采用增强水管绝热效果，减少水耗及降低汽化冷却热损失。
3 控制低燃比的燃烧
根据燃料种类及燃烧方法，正确选择空气系数值，是降低单耗的一项重要措施。空气系数增加，出炉废弃量就增加，将带走大量的热量。同时降低了理论燃烧温度，增加了钢的烧损率。所以对完全燃烧的各类加热炉，在保证燃烧的条件下要尽可能的降低空气系数。
生产中，加热工按“勤联系、勤调整、勤观察”操作，同时根据工艺要求，严格按3∶1控制风煤比，使钢坯出炉温度控制在工艺要求之内，满足了轧制要求。根据炼钢生产节奏，加强与生产调度联系，及时更换生产编号，最大限度保证热装，并提高热装温度，使热装、热送率提高到80%以上，减少了煤气消耗。
4 优化加热工艺
加强对加热工艺的优化管理，一是降低轧制温度，以减轻钢坯表面烧损。二是控制出钢节奏，在定量、定时的基础上，整炉保温，装钢架上，使钢坯全部进入炉内，待保温时严禁拆下保温罩，钢坯进入炉内不能外露，以确保热装温度和开轧温度。同时针对不同的钢种，结合铁—碳相图中组织转变特点制定了不同的加热制度。对重点品种如：GCr15、45MnV、SAE8620等，经技术人员研究、借鉴国内先进技术、结合小型车间实际情况，分别制定了合理、科学的装钢制度、加热制度、出钢制度，对其加热温度、加热时间、加热速度均有严格的要求，在满足轧制工艺和产品性能的同时，最大限度地降低煤氣消耗。
5 实施效果
节能降耗技术实施以来，经过2010年运行统计，煤气消耗由原来1.0GJ/t钢降为0.95GJ/t钢，减少煤气消耗0.05GJ/t钢以上，经济效益极为显著。
6 结束语
通过以上技术措施的研究和应用，有效促进了能耗的降低，另外，加热炉运行更加安全稳定，大大提高了加热炉使用寿命，同时，职工劳动强度降低，工作环境得到改善。事实证明，所采取的技术措施是正确的、有效的，达到了预期目的和效果。
作者简介
林洁（1986—），男，2008年6月毕业于安徽工业大学材料成型及控制工程专业，助理工程师，从事轧钢工艺技术管理工作。