韶钢热送热装高温快轧新工艺的研究与应用

2007 年 8 月 ·第 24 卷 ·第 4 期 August 2007 　Vol. 24 　No. 4 　　　　　　 轧 　　钢 STEEL ROLL IN G　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 韶钢热送热装高温快轧新工艺的研究与应用 罗 国 民 (广东松山职业技术学院 , 广东 　曲江 　512126) 摘 　要 : 介绍了韶关钢铁股份有限公司三轧厂将连铸坯热送热装技术与蓄热式加热炉加热技术有机地结合 , 采用高温快轧工艺 , 不仅使企业实现了节能降耗 , 而且提高了生产率和产品质量。 关键词 : 加热炉 ; 蓄热式 ; 热送热装 ; 新工艺 中图分类号 : T G307 　　文献标识码 : B 　　文章编号 : 1003 - 9996 (2007) 04 - 0071 - 02 Research and Application of High Temperature and Quick Roll ing Technology in Shaoguan Iron and Steel Co1 L UO Guo2min ( Guangdong Songshan Institute , Qujiang 512126 , China) Abstract : The high temperature and quick rolling technology was applied based on the hot delivery and hot charging process combining with regenerative reheating technique in Shaoguan Iron and Steel Co1 The energy can be saved and consumption can be decreased by this technology1 Key words : reheating furnace ; regenerative ; hot delivery and hot charging ; new technology 收稿日期 : 2006 - 12 - 26 　　　　收修改稿日期 : 2007 - 03 - 05 作者简介 : 罗国民 (1969 - ) , 男 (汉族) , 湖南益阳人 , 高级师 , 广东松山职业技术学院产、学、研办公室 主任 , 硕士 , 主要从事高温空气燃烧技术的应用研究。 　　韶关钢铁股份有限公司三轧厂在 2 号加 热炉时 , 决定采用蓄热式换热技术以实现高温空 气燃烧 , 力求达到“高温、高产、高效”。为了 充分发挥和挖掘高温空气燃烧技术的优势 , 将钢 坯热送热装技术与蓄热式加热炉加热技术相结 合 , 形成高温快轧工艺。 1 　蓄热式加热炉热送热装加热工艺分析 采用连铸坯热装轧制 (简称 CC2HCR) 工 艺时 , 由于连铸坯本身温度较高 , 所以不能采用 传统的加热工艺 , 否则不仅不能达到节能、增 产、降耗效果 , 还会增加氧化烧损 , 导致晶粒粗 大 , 甚至过热或过烧。另一方面 , 由于连铸坯温 度高 , 因此可以不考虑热应力对加热速度的限 制 , 可采用快速加热工艺。 高温快轧工艺 , 即钢坯一进加热炉即进行高 温加热 , 将加热炉炉尾加热段炉温设定在 1000 ～1200 ℃, 均热段炉温设定在 1200～1250 ℃, 使被加热钢坯在最大可能的辐射温度下进行快速 加热 , 达到较高的钢压炉底强度 (800kg/ m2 · h) , 从而可大幅度缩短钢坯加热时间和炉子长 度 , 同时可进一步降低氧化烧损率和提高加热质 量。钢坯入炉温度越高 , 与炉尾加热段炉膛温度 越接近 , 钢坯的加热速度和加热质量越好。 在蓄热式加热炉中加热冷装连铸坯 , 虽炉尾 加热段可提供较大的供热量 , 但由于冷连铸坯吸 热较大 , 炉尾加热段温度难以提高 , 因而只能增 加钢坯的加热时间 , 这会导致均热时间减少 , 影 响产量和加热质量。同时 , 燃烧低热值煤气时 , 炉尾加热段温度低 , 通过蓄热室加热后的煤气和 空气温度也低 , 这又会影响燃料的安全燃烧。 另外 , 蓄热式加热炉为侧排烟 , 对钢坯的对流 传热减少 , 辐射传热增加 , 因而提高炉尾加热段炉 温 , 提高辐射温压是提高加热速度的重要手段。 2 　热送热装实施 根据韶钢三轧厂实际情况 , 加热炉生产先考虑 冷坯和热坯混装。转炉厂热坯按整炉热送至三轧厂 ·17· © 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 时尽量及时进炉 , 以提高热装温度和热装率。 由于冷坯和热坯混装的需要 , 加热炉采用双 排料 (提高盘重时可采用长坯单排料) 的布钢方 式 , 从布料方式上满足部分热送热装的要求。待 条件成熟时实现生产全过程的热送热装 , 充分利 用连铸坯的显热 , 可进一步降低加热炉的燃耗和 生产成本。 由于 2 号加热炉采用双排料进料 , 在中间设 置挡板 , 东西各安装一台简易液压排齐机用于对 齐坯料并调整坯料位置。2 号加热炉采用端进料 方式 , 仍采用原齿条式进钢机 , 考虑摩擦系数的 改变 , 适当加大了电机功率。 211 　加热工艺 由于 2 号加热炉改用高效蓄热式热交换技 术 , 加热炉没有预热段 , 钢坯一进炉即进行高温 加热 , 因此钢坯入炉温度应尽量高 , 这不仅可保 证加热炉的加热能力和高效率 , 也可以减轻钢坯 因进炉温差产生的温差应力对加热质量的影响。 热送热装的钢坯入炉温度在 600 ℃以上时 , 炉尾加热段炉膛温度可达 1150 ℃以上 , 加热速 度可大大加快 , 小时产量大幅提高 , 尤其是生产 大规模产品时 , 加热能力不再是薄弱环节 , 轧机 可实现高温快轧 , 稳定高产。出炉钢坯温度为 1100 ℃时 , 炉尾加热段炉温可控制在 1150～ 1200 ℃, 均热段炉温可控制在 1200～ 1250 ℃, 此时加热速度最快 , 加热质量最好 , 氧化烧损最 小 , 单位能耗最低。 212 　热装连铸坯的轧制 由于采用 CC2HCR 工艺的连铸坯热装温度 低于 A r1 温度 , 钢坯加热时也有相变过程使组织 得到细化 , 因此与 CC2CCR 工艺相比 , 钢材性 能并不差。另外 , 轧制时为了利用再结晶细化晶 粒 , 普碳钢的粗轧温度应在 1100 ℃左右。由于 一些微量合金元素可使钢的再结晶温度提高 , 因 此如果轧制微合金钢可适当提高粗轧温度 , 增强 再结晶细化晶粒的作用 , 改善钢材的低温韧性。 3 　工艺对比分析 为了进一步证明蓄热式加热炉 + 热送热装的 高温快轧新工艺是用连铸坯生产的一种最佳组 合 , 现对蓄热式加热炉和非蓄热式加热炉的冷装 与热装 4 种生产工艺进行对比分析。 以韶钢三轧厂 2 号加热炉蓄热式改造前后为 例 , 改造前其为传统三段式加热炉 , 炉长 38m , 有近 20m 的预热段。热装时有 2 种加热工艺 , 一是减少加热段供热量 , 均热段供热量不变 , 加 热时间基本不变 , 节能效果较好 ; 二是加快加热 速度 , 热装时不减少加热段供热量 , 加热段和均 热段温度提高 , 甚至达 1300 ℃以上 , 从而也使 预热段温度提高。虽然这样可使加热时间缩短 , 但会使排烟热损失增加 , 节能效果减弱。 蓄热式改造后为侧排烟的二段式加热炉 , 炉长 21m , 没有预热段。冷装时 , 钢坯与炉内温 差大 , 加热速度不能过快 , 并且加热段供热量受 到限制 , 加热段炉温一般在 700～1000 ℃。加热 时间未比传统三段式加热炉大幅缩短 , 顺产时加 热炉仍为限制性环节 , 反而由于炉子短 , 钢坯在 高温区的时间有所加长 , 不利于提高加热质量 , 也不利于炉温控制 , 蓄热式加热炉的节能效果不 能充分体现。蓄热式加热炉热装时加热段炉温可 达 1000 ℃以上 , 加热时间可大幅缩短 , 顺产时 可缩短 30 %以上。 从节能和环保角度分析 , 非蓄热式加热炉冷 装时能源消耗最大 , 平均单位能耗为 218 GJ / t , 全热装时可节能 10 %～15 % , 50 %热装时可节 能 5 %～8 % , 平均单位能耗为 215 GJ / t 。蓄热式 加热炉冷装时由于采用蓄热式余热回收 , 单位能 耗可大幅降低 , 平均单位能耗为 118 GJ / t , 而热 装时的节能效果更明显 , 全热装时可节能 20 % ～25 % , 50 %热装时可节能 10 %左右。 4 　经济效益 如果采用热坯就能实现高温快轧 , 能高节奏 高水平的组织生产 , 加热炉炉温和加热能力也能 充分保证 , 加热能力受高炉煤气压力的影响明显 比用冷坯时减少。由于热坯可实现高温快轧 , 因 此钢坯加热时间缩短 , 氧化烧损大大减少。并 且 , 因热坯进炉加热质量明显改善 , 故减少了轧 制废品和轧机故障。每年节约燃料和减少氧化烧 损即可获得经济效益 126 万元。 5 　结语 将连铸坯热送热装技术和蓄热式加热炉加热 技术有机地结合 , 形成高温快轧新工艺 , 可使这 两种节能新技术达到最佳效果 , 具有进一步提高 质量和降低能耗的作用。对于不同钢种 , 高温快 轧有不同意义 , 尤其是对于高合金钢的轧制 , 温 差热应力带来的裂纹缺陷将能有效克服。通过制 定合理的加热工艺 , 加热质量可得到有效保证。 ·27· 轧 　　钢　　　　　　　　　　　　　　　2007 年 8 月出版 　 © 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net