蓄热式板坯连续加热炉炉底强度的分析与计算

1、IndustrialFurnace Vol.26 No.5 Sept.2004 文章编号:1001-6988(2004)05 0042 03蓄热式板坯连续加热炉炉底强度的分析与计算吕以清,孙 玮(济南钢铁股份有限公司,山东济南250000)摘 要:蓄热式加热炉炉底强度的合理选取与炉子的炉长、实际加热能力、加热质量、炉子的运行工况(燃烧负荷、炉压、检修周期、炉体寿命等)密切相关。而蓄热式加热炉炉底强度的计算目前尚无详细资料。通过济钢中板3#蓄热式加热炉设计中对炉底强度的选取,经使用与炉子实际能力基本吻合。关键词:蓄热板坯加热炉;设计;炉底强度;计算中图分类号:TF066 文献标识码: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 前言济钢中板现有2500三辊劳特开坯轧机(新上四辊初轧机技改正在实施中)与四辊精轧机双机架工艺线,年生产能力已在120万t水平。三座加热炉,1加热炉为常规燃烧形式,有效尺寸(长!宽)26.8m!3.944m,2、3炉为蓄热式加热炉,有效尺寸分别为26

5、.8m!5.104m、33.6m!5.104m。3#2 工艺条件2.1 板坯规格尺寸(mm!mm!mm):145!840!(14502200)180!1050!(14502200)200!1250!(14502200)220!1400!(16002000)2.2 燃料混合煤气,热值(18002200)!4.186kJ/m3;2.3 进、出料方式推钢机推进,出钢机将坯料托出。蓄热式加热炉于2004年3月投产,下面将3炉设计中加热能力的分析与计算作一简述。收稿日期:2004-06-15作者简介:吕以清(1953 ),男,高级工程师,主要从事轧钢加热设备的研究、设计工作.)工 业 炉 第26卷 第5

6、期 2004年9月度,炉子实际加热能力,还影响到坯料的加热质量,因3 炉子加热能力的确定3.1 常温坯加热能力的确定按轧机设计年产量120万t板,成材率94%,作业率85%,年作业时间7446h,则加热炉小时产量为:G=120!1.06!1047446=171t/h考虑专用板、低合金板性能对加热时间要求较长及单位时间产量的不均衡,炉子的加热能力应留有30%的余地,即炉子的小时产量应能达到171!1.3=222(t),当采用两座炉子运行满足生产时(因蓄热炉检修时间较长,三座炉子开二备一),每座炉子的实际加热能力为G(冷)=222/2=111t/h。3.2 热装加热能力的确定蓄热式加热炉由于平均辐

7、射温度高,没有明显的低温段,钢坯入炉后炉温便达11001200#,当入炉钢坯温度为650#时,炉气与钢坯仍有较大的热交换温度梯度。因此,蓄热式加热炉的热装加热能力可参照均热炉热装加热能力计算。有资料介绍1,对均热炉,入炉钢锭温度每提高100#时,就可以提高炉子的生产能力14%。由于均热炉炉温较之蓄热炉平均炉温略高,对蓄热炉热装能力,笔者按钢坯每百度提高12%,热装坯平均入炉温度650#计算(考虑落地因素),则加热能力可提高0.78%,即热装时炉子的加热能力应为G(热)=111!1.78=197t/h。3.3 加热能力的计算与分析G=Pf/1000t/h式中:G 加热能力,t/hP 炉底强度,k

8、g/(m2h)(即单位炉底布料面积小时出钢量)f 布料面积,m2(炉内的坯料面积,双排料为两倍料长乘以炉子有效长度,多排料时依此类推)(1)用该公式能否较准确地计算炉子能力,关键在于对炉底强度(P)值的选取。炉底强度是随条件因素变化的,即与坯料厚度(钢料厚,炉底强度小,反之则大)、钢种、燃烧形式、燃料等因素有关。然而,由于蓄热式燃烧技术近年来才广泛应用于轧钢炉窑,对蓄热式板坯加热炉炉底强度选取多大适宜,并无具体资料可查。炉底强度选取的合理与否关系到炉子的有效长2此必须慎重对待。因此,我们作了以下调查:%对设计研究单位及专家进行了咨询,专家认为,当加热中厚板坯不能做到全部热装时,应以常温坯作为计

9、算基准,其炉底强度在650700kg/(m2h)较适宜;&对国内部分板坯蓄热式加热炉炉底强度状况进行了调查,其炉底强度大部在600700kg/(m2h)。热能力T=CB式中:T 加热时间,hC 与合金量有关的系数,对低碳钢取0.10.15,对低合金钢取0.150.2B 板坯厚度,mm上式3说明,坯料在炉内的加热时间,只与钢的成分和厚度有关,而与火焰的强度无关,即要获得均匀的钢温,必须保证一定的透热时间。若板坯厚度为20cm,C按下限0.10取,则最短加热时间为T1=20!0.10=2h。笔者对钢坯加热时间进行了生产现场跟踪统计,在高产时,20cm厚常温坯从入炉到出炉用时2.10h,一般

10、低于2h钢便会夹生(;当加热低合金、专用钢时,为减小装炉时的热应力,最短加热时间一般不低于2.6h。例如,济钢中板使用中的2#蓄热式加热炉有效炉底尺寸(长!宽)26.8m!5.104m,当坯料厚度为200mm,料长2000mm时,装钢量为26.8!0.2!4!7.65=164t,需2.2h烧好,其实际加热能力为75t/h,炉底强度为700kg/(m2h)。而当一味追求提高加热能力,缩短加热时间时,便产生坯料表面氧化加剧、过烧,而心部烧不透的夹生(现象。4 3#蓄热炉炉长的计算与选取炉底强度的选取与炉子的平均辐射温压、坯料的透热时间、钢种和燃料热值有关。通过上述综合热工计算:蓄热式板坯连续加热炉

11、炉底强度的分析与计算分析,在3#蓄热炉设计中笔者将炉底强度P定为700kg/(m2h)。常温坯加热能力定为110t/h。4.1 3蓄热加热炉计算长度由此,3#蓄热加热炉的最佳有效长度应为:L=G!1000/(bp)=110!1000/(700!2!2)=39.2m4.2 3蓄热炉实际长度由于条件限制,设计中将该炉的有效尺寸定为33.6m。其理论加热能力为:G=Pf/1000=700!4!33.6/1000=94t/h因燃烧系统与炉型采用高温炉气与钢坯辐射热交换理论的优化设计,热交换效果极佳,当料厚+180mm时,仍能满足110t的设计要求,炉底强度已达818kg/(m2h),只能用提高炉温的方

12、法增加加热能力,生产中第一、第二加热段炉温在13601390#,炉尾温度12001250#,炉压较大(3050Pa),有强化加热的因素。生产实践证明:当常温坯(料厚+180mm)产量在95t/h以下时,炉况(燃烧火焰、炉气、炉压状况)较佳,钢坯加热质量更好。用上述计算方法并根据现场生产统计,将不同料厚3炉的加热能力定为:%(坯料厚度145mm,长度2000mm):热坯(,650#)205t/h;冷坯120t/h。#&(坯料厚度180mm,长度2000mm):热坯(,650#)165t/h;冷坯95t/h。(坯料厚度200mm,长度2000mm):热坯(,650#)140t/h;冷坯80

13、t/h。5 结论(1)蓄热式板坯连续加热炉炉底强度的选取,当坯料为常温坯,原料厚度在150300mm,应以坯料的透热时间为基准,炉底强度一般在600700kg/(mh)较适宜。(2)当连续热装时,蓄热连续加热炉可按经验计算加热能力。以常温坯为基准,按坯料每增加百度,加热能力提高11%12%。计算其热装能力,炉底强度在10501150kg/(mh)较适宜。(3)因蓄热连续加热炉平均辐射温压远大于传统连续加热炉,相同条件下,热装加热能力较之传统炉可提高45%55%。参考文献:1 加热炉M.北京:冶金工出版社,1986.2 钢铁厂工业炉设计参考资料(下册)M.北京:冶金工出版社,1979.3 实用轧

14、钢技术手册M.北京:冶金工业出版社,1997.22(上接第33页)总之,由于有了上述的特点,各项工艺要求得到充分的技术支持,先进周密的工艺程序,准确的操作动作,使整个转炉煤气回收过程如行云流水,自然流畅,达到近乎完美的地步。4 经验及教训任何工程项目,都可能留下遗憾和不足,OG(工程同样如此,表现在如下几点:(1)活动烟罩采用半净化水,没有采用更好的水,如软水、纯水,影响使用寿命。目前内壁形成密集的蜂窝状腐蚀孔,壁厚最薄处仅剩2.1mm。汽化冷却软水未能加药,同样影响循环软水的质量,最终影响炉口烟罩的寿命。由于马钢提出的锅炉蒸汽运行压力偏高,致使日方放弃了烟罩全部采用汽化冷却的方案。(2)烟囱点火装置没有考虑三座炉子的三个烟囱都安装,只1#炉烟囱安装了,为防止2#、3#烟囱回