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摘要： 工业炉窑是工业生产中能源消耗的大户，这是由于它的构造以及具体用途决定的。对步进式加热炉在生产过程中的相关节能措施进行分析和探讨。
关键词： 步进式加热；生产节能；技术改造
中图分类号：TG1文献标识码：A文章编号：1671—7597（2011）0110088－01
步进式加热炉是指依靠步进梁有顺序的运动，使料坯在炉内逐步的从炉尾移动到出料端，使钢坯达到规定温度后出炉的炉型[1-2]。步进式加热炉主要是对弯曲料坯、圆棒以及细长料坯等料坯实施加热，由于步进式加热炉具有诸如较好的加热质量、灵活更换坯料品种、较低的氧化烧损以及较高的机械化程度等许多优点，所以它在轧钢厂坯料加热中得了广泛的应用，并成为替换传统推钢式加热炉的最佳炉型。尽管步进式加热炉具有这么多的优点，但是它的节能空间还是非常大的。笔者结合生产实际，对生产过程中步进式加热炉的节能措施进行分析和探讨。
1 步进式加热炉的热平衡参数
炉子加热性能的重要参数之一就是热平衡参数，它是反应炉子性能的重要指标之一，也是操作和设计的重点，更是生产过程中进行技能改造的主要依据。
步进式加热炉热平衡是由热量的各收入项和支出项组成，从热力学第二定律可知，步进式加热炉热平衡热量收入项的总和与热量支出项的总和，在数值上必须相等。这可以由热工测定和计算来精确求得。步进式加热炉热平衡的常用计算方法：对连续式炉，其热平衡中的各项是用单位时间的热量收入和支出的千焦数来确定[3]。
在生产实践中，炉子的热量收入与热量支出都可以通过工程热力学与传热学进行测定，并对热量收入与热量支出的各项具体数值进行分析和细致地审核，并根据数值的大小来确定这些数值是否在合理的范围内，据此可以找出节能的方向与途径。
2 合理控制空气燃料配比
通过对空气燃料配比的合理化控制，能够显著的提高燃料的利用率。以中型加热炉为例，它所使用的燃料是高焦炉混合煤气，加热炉所产生的热值在7556kJ/m3-8379kJ/m3之间波动（造成这种现象的主要原因是煤气因配送企业的生产波动）。我们从燃烧理论出发，合理控制空气燃料配比，在最大程度上降低烟气带走的能量，可以很好地达到节约燃料消耗、降低企业生产成本的效果。
空气系数对燃料节约率η的关系表达式：
在上述公式中：
步进式加热炉的烧钢系统可以依据上述公式中各个参数通过自动化仪表进行监测并反馈于烧钢系统显示屏，由人工调节燃料与空气的瞬时流量来应对煤气的热值波动，从而调节最佳温度来满足轧钢要求并保证燃料利用的最优化。
3 应用新工艺与新材料
3.1 应用钢坯热送热装工艺。钢坯的热送热装工艺兴起于近几年，该工艺就是高温连铸坯经热送辊道直接推进到（步进式）加热炉中，因为钢坯没有经过冷却的环节并且直接就被送到加热炉中，所以钢坯本身所具有的热量在最大程度减少了消耗，因此再次对它进行加热的时候会比较迅速。通常情况下，采用钢坯热送热装工艺之后，钢坯在进入加热炉之前的温度通常会在700℃以上，所以，在生产实践中的节能效果非常显著。
3.2 应用多晶莫来石纤维。在生产实践中，步进式加热炉通常会出现这样的问题，即由于长时间使用而出现的炉壁裂缝会将炉子的热量传递到炉墙的钢结构上面，因而导致钢结构受热变形，严重影响加热炉的使用。为了能够有效地解决这种问题，我们可以通过应用多晶莫来石纤维的措施来达到防止热量流失的目的。多晶莫来石纤维具有非常优良的耐高温性能，实践也证明此法的节能效果非常显著。
1）加热炉的加热性能有效提高。与传统的加热炉相比较，它没有带来因为采用重质耐火材料而导致的炉温升降缓慢等问题，采用此材料之后的加热炉的加热性能有效提高，这是因为新材料热敏感性相对于传统材料说更高，因而可以大幅度缩短钢坯由待轧保温到升温开轧之间的时间。
2）炉壁黑度得到有效提高。多晶莫来石耐火纤维材料的黑度为0.95,比传统炉壁黑度提高10%,从而可提高炉子的加热能力和加热速度,达到高产降耗目的[4]。
3）炉体使用寿命有效延长。在重质耐火材料上面附着多晶莫来石纤维，炉子界面的温度能够因此显著降低，并且重质耐火材料所承受的温度会在原有炉温的基础上降低80℃-100℃左右，基质位置的原始结合强度会因此得到有效的强化。另外，温度缓冲的效果也十分明显，即当炉子温度变化较快甚至急剧变化的时候，加热炉的炉体温度也会有较大的缓冲范围，不会因为温度急剧变化引起的热震而造成炉体的损伤。因此，炉体的使用寿命会因为基质强度增加以及抗热震性能得到有效地延长。
4）外部散热降低。多晶莫来石纤维具有较小的体积密度以及较差的导热能力，因此它的绝热作用非常显著，可以有效降低炉体向外散热。
5）炉子加热质量得到提高。在应用多晶莫来石纤维之后，加热炉在对钢坯进行加热的时候，其加热质量能够得到非常有效的提高，钢坯内外的温差以及钢坯通条的温差通产低于30℃，烧损也相对较小。
6）工况得到有效地改善。由于多晶莫来石纤维具有非常优良的耐高温性能。炉体表面的温度会因此降低，炉子的热工因此得到有效地改善。
7）加热炉的热敏性提高。利用多晶莫来石纤维作为炉子的内衬，蓄热量有效降低，加热炉因此具有非常高的热敏性能，对与自动控制程度较高的炉子，完全可以应付炉子温度频繁变化，实现炉温的快速调整，是加热炉始终处于最佳的燃烧状况。
4 回收利用加热炉余热
步进式加热炉烟气带走的热损失占相当大的比重，对其进行余热回收，是提高加热炉的热效率、节约能源的重要途径。
加热炉余热利用的主要形式有：余热锅炉、空气煤气双预热、空气预热器后再安装余热锅炉或热交换器等。余热锅炉主要利用加热炉的余热产生蒸汽，供生产和生活使用[5]。
参考文献：
[1]王锡淮、李少远、席裕庚，步进式加热炉炉温建模与优化仿真系统设计[J].系统仿真学报，2001（13）：361～363.
[2]刘向军、杜冰雁、潘小兵，步进式加热炉内流动与传热过程的数值模拟[J].北京科技大学学报，2005（27）：287～290.
[3]张晶涛、钱晓龙、龚伟等，步进式加热炉燃烧控制的新方法[J].控制与决策，2001（16）：269～272.
[4]董君祥、盛诩智、张志伟，步进式加热炉燃烧控制系统[J].武汉科技大学学报（自然科学版），2002（25）：337～339.
[5]荆其臻、孙福民、王贵宾、王珍，大型步进梁式板坯加热炉的设计与节能技术的应用[J].钢铁.1998，33（12），56～58.
关键词： 步进式加热；生产节能；技术改造
中图分类号：TG1文献标识码：A文章编号：1671—7597（2011）0110088－01
步进式加热炉是指依靠步进梁有顺序的运动，使料坯在炉内逐步的从炉尾移动到出料端，使钢坯达到规定温度后出炉的炉型[1-2]。步进式加热炉主要是对弯曲料坯、圆棒以及细长料坯等料坯实施加热，由于步进式加热炉具有诸如较好的加热质量、灵活更换坯料品种、较低的氧化烧损以及较高的机械化程度等许多优点，所以它在轧钢厂坯料加热中得了广泛的应用，并成为替换传统推钢式加热炉的最佳炉型。尽管步进式加热炉具有这么多的优点，但是它的节能空间还是非常大的。笔者结合生产实际，对生产过程中步进式加热炉的节能措施进行分析和探讨。
1 步进式加热炉的热平衡参数
炉子加热性能的重要参数之一就是热平衡参数，它是反应炉子性能的重要指标之一，也是操作和设计的重点，更是生产过程中进行技能改造的主要依据。
步进式加热炉热平衡是由热量的各收入项和支出项组成，从热力学第二定律可知，步进式加热炉热平衡热量收入项的总和与热量支出项的总和，在数值上必须相等。这可以由热工测定和计算来精确求得。步进式加热炉热平衡的常用计算方法：对连续式炉，其热平衡中的各项是用单位时间的热量收入和支出的千焦数来确定[3]。
在生产实践中，炉子的热量收入与热量支出都可以通过工程热力学与传热学进行测定，并对热量收入与热量支出的各项具体数值进行分析和细致地审核，并根据数值的大小来确定这些数值是否在合理的范围内，据此可以找出节能的方向与途径。
2 合理控制空气燃料配比
通过对空气燃料配比的合理化控制，能够显著的提高燃料的利用率。以中型加热炉为例，它所使用的燃料是高焦炉混合煤气，加热炉所产生的热值在7556kJ/m3-8379kJ/m3之间波动（造成这种现象的主要原因是煤气因配送企业的生产波动）。我们从燃烧理论出发，合理控制空气燃料配比，在最大程度上降低烟气带走的能量，可以很好地达到节约燃料消耗、降低企业生产成本的效果。
空气系数对燃料节约率η的关系表达式：
在上述公式中：
步进式加热炉的烧钢系统可以依据上述公式中各个参数通过自动化仪表进行监测并反馈于烧钢系统显示屏，由人工调节燃料与空气的瞬时流量来应对煤气的热值波动，从而调节最佳温度来满足轧钢要求并保证燃料利用的最优化。
3 应用新工艺与新材料
3.1 应用钢坯热送热装工艺。钢坯的热送热装工艺兴起于近几年，该工艺就是高温连铸坯经热送辊道直接推进到（步进式）加热炉中，因为钢坯没有经过冷却的环节并且直接就被送到加热炉中，所以钢坯本身所具有的热量在最大程度减少了消耗，因此再次对它进行加热的时候会比较迅速。通常情况下，采用钢坯热送热装工艺之后，钢坯在进入加热炉之前的温度通常会在700℃以上，所以，在生产实践中的节能效果非常显著。
3.2 应用多晶莫来石纤维。在生产实践中，步进式加热炉通常会出现这样的问题，即由于长时间使用而出现的炉壁裂缝会将炉子的热量传递到炉墙的钢结构上面，因而导致钢结构受热变形，严重影响加热炉的使用。为了能够有效地解决这种问题，我们可以通过应用多晶莫来石纤维的措施来达到防止热量流失的目的。多晶莫来石纤维具有非常优良的耐高温性能，实践也证明此法的节能效果非常显著。
1）加热炉的加热性能有效提高。与传统的加热炉相比较，它没有带来因为采用重质耐火材料而导致的炉温升降缓慢等问题，采用此材料之后的加热炉的加热性能有效提高，这是因为新材料热敏感性相对于传统材料说更高，因而可以大幅度缩短钢坯由待轧保温到升温开轧之间的时间。
2）炉壁黑度得到有效提高。多晶莫来石耐火纤维材料的黑度为0.95,比传统炉壁黑度提高10%,从而可提高炉子的加热能力和加热速度,达到高产降耗目的[4]。
3）炉体使用寿命有效延长。在重质耐火材料上面附着多晶莫来石纤维，炉子界面的温度能够因此显著降低，并且重质耐火材料所承受的温度会在原有炉温的基础上降低80℃-100℃左右，基质位置的原始结合强度会因此得到有效的强化。另外，温度缓冲的效果也十分明显，即当炉子温度变化较快甚至急剧变化的时候，加热炉的炉体温度也会有较大的缓冲范围，不会因为温度急剧变化引起的热震而造成炉体的损伤。因此，炉体的使用寿命会因为基质强度增加以及抗热震性能得到有效地延长。
4）外部散热降低。多晶莫来石纤维具有较小的体积密度以及较差的导热能力，因此它的绝热作用非常显著，可以有效降低炉体向外散热。
5）炉子加热质量得到提高。在应用多晶莫来石纤维之后，加热炉在对钢坯进行加热的时候，其加热质量能够得到非常有效的提高，钢坯内外的温差以及钢坯通条的温差通产低于30℃，烧损也相对较小。
6）工况得到有效地改善。由于多晶莫来石纤维具有非常优良的耐高温性能。炉体表面的温度会因此降低，炉子的热工因此得到有效地改善。
7）加热炉的热敏性提高。利用多晶莫来石纤维作为炉子的内衬，蓄热量有效降低，加热炉因此具有非常高的热敏性能，对与自动控制程度较高的炉子，完全可以应付炉子温度频繁变化，实现炉温的快速调整，是加热炉始终处于最佳的燃烧状况。
4 回收利用加热炉余热
步进式加热炉烟气带走的热损失占相当大的比重，对其进行余热回收，是提高加热炉的热效率、节约能源的重要途径。
加热炉余热利用的主要形式有：余热锅炉、空气煤气双预热、空气预热器后再安装余热锅炉或热交换器等。余热锅炉主要利用加热炉的余热产生蒸汽，供生产和生活使用[5]。
参考文献：
[1]王锡淮、李少远、席裕庚，步进式加热炉炉温建模与优化仿真系统设计[J].系统仿真学报，2001（13）：361～363.
[2]刘向军、杜冰雁、潘小兵，步进式加热炉内流动与传热过程的数值模拟[J].北京科技大学学报，2005（27）：287～290.
[3]张晶涛、钱晓龙、龚伟等，步进式加热炉燃烧控制的新方法[J].控制与决策，2001（16）：269～272.
[4]董君祥、盛诩智、张志伟，步进式加热炉燃烧控制系统[J].武汉科技大学学报（自然科学版），2002（25）：337～339.
[5]荆其臻、孙福民、王贵宾、王珍，大型步进梁式板坯加热炉的设计与节能技术的应用[J].钢铁.1998，33（12），56～58.