一種蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐及板坯加熱工藝的制作方法
【專利摘要】一種蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐及板坯加熱工藝，屬于蓄熱式加熱爐設備及板坯加熱工藝【技術領域】，用于對板坯進行加熱。其技術方案是：它的加熱爐爐膛內有第一加熱段、第二加熱段、均熱段，每個加熱段均采用空煤氣雙蓄熱的蓄熱式燒嘴結構。第一加熱段的爐膛溫度為1150～1200℃，其供熱負荷為額定負荷的40-50%；第二加熱段的爐膛溫度保持在1250～1280℃，其供熱負荷為額定負荷的40～50%；均熱段的爐溫為1230～1250℃，其供熱負荷為額定負荷的15～20%。本發明可以降低工程投資及煤氣消耗，還能夠降低板坯的氧化燒損，提高軋鋼的成材率，具有巨大的經濟效益，燃燒產物中的NOX幾乎為零，具有極大的社會效益。
【專利說明】一種蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐及板坯加熱工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熱連軋生產線上的蓄熱式軋鋼加熱爐以及使用這種加熱爐的板坯加熱工藝，屬于蓄熱式加熱爐設備及板坯加熱工藝【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在鋼鐵企業的生產中，為適應不同品種、不同規格以及提高產量等要求，現有的熱軋寬帶鋼生產線，一般都配備兩座或兩座以上的步進梁式加熱爐，加熱爐的長度在40米左右或者更長一些，其燃燒方式目前多采用空煤氣雙蓄熱或者空氣單蓄熱、煤氣預熱等方式。由于加熱爐是熱軋生產線上最重要的設備之一，因此加熱爐必須具備以下幾個特點:
一、出爐板坯溫度控制在1150~1250°C。這是軋鋼工藝的基本要求；
二、出爐板坯的溫差<30°C，指板坯沿長度、寬度及厚度方向的溫差< 30°C，特殊高品質的鋼種(如汽車板)溫差要求≤20°C ；
三、降低板坯在加熱爐內的氧化燒損，提高軋鋼成材率；
四、降低加熱爐的煤氣消耗，降低軋鋼生產線的生產制造成本；
五、降低NOx 等污染物的排放，改善環境質量。
[0003]目前國內加熱爐的氧化燒損一般在1.2%左右，如果將氧化燒損降低0.1%，即意味著可以提高軋機的成材率0.1%左右，噸鋼可以直接創效3元以上，對于一條年產500萬噸左右的熱軋生產線來說，僅此一項，就可創效益一千多萬元以上，經濟效益非常顯著。同時，加熱爐作為一個能源消耗大戶，其能源成本對軋鋼的生產成本影響巨大。
[0004]在實際的軋鋼生產中，上面所說的工藝特點是相互制約的，如板坯的溫度均勻性是軋鋼生產的關鍵指標，為了達到出爐板坯的溫差< 30°C，目前軋鋼生產線通常的做法將板坯在加熱爐內的加熱時間和均熱時間延長到150分鐘甚至更長。
[0005]按照目前這種工藝生產方式，要提高產能，就需要增加加熱爐的長度和爐座數量，因此須增加固定投資，加熱爐的能耗也要增加，同時，板坯在加熱爐內的氧化燒損也急劇增加。根據資料統計，有些加熱爐板坯的氧化燒損達到1.4%以上，甚至更高。而對于已經建成的長度較短的加熱爐，則會出現軋制生產線的產能不匹配，軋鋼生產線的產品質量、產量等受到一定的影響。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐及板坯加熱工藝，這種加熱爐及板坯加熱工藝可以利用蓄熱式燃燒技術加熱能力大、調節范圍寬、能夠充分回收煙氣余熱等特點，在熱軋寬帶鋼生產線上蓄熱式加熱爐上予以實施，在滿足軋鋼工藝生產的同時，縮短板坯的在爐加熱時間，并降低板坯的氧化燒損、降低加熱爐的能源消耗，充分滿足熱軋生產線快節奏、高產量的生產需要。
[0007]解決上述技術問題的技術方案是:
一種蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐，它的加熱爐爐膛內沿爐長方向全部設置為加熱段，分成第一加熱段、第二加熱段、均熱段，各個加熱段分別有上下兩層加熱層，每個加熱段的加熱層均采用空煤氣雙蓄熱的蓄熱式燒嘴結構，包括空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴，蓄熱式燒嘴內安放有陶瓷蓄熱體，空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴間隔放置，空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴的前端分別有空氣噴口和煤氣噴口，空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴分別與空氣管道和煤氣管道相連接。
[0008]上述蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐，所述第一加熱段的空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴的空氣噴口和煤氣噴口為圓形，空氣噴口和煤氣噴口與板坯之間的距離為600~700mm，第二加熱段的空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴的空氣噴口和煤氣噴口為橢圓形，空氣噴口和煤氣噴口與板坯之間的距離為750~850mm，均熱段的空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴的空氣噴口和煤氣噴口為長橢圓形，空氣噴口和煤氣噴口與板坯之間的距離為800~1000mm0
[0009]上述蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐，所述加熱爐的有效長度為26~30米，加熱爐爐膛內的各個加熱段兩側的蓄熱式燒嘴分別連接有定期換向的蓄熱式燒嘴三通換向閥。
[0010]一種使用上述蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐的板坯加熱工藝，它采用以下工藝:
板坯從裝料段直接進入加熱爐本體的第一加熱段，第一加熱段的爐膛溫度為1150~
1200°C,其供熱負荷為額定負荷的40-50% ;板還從第一加熱段進入第二加熱段，第二加熱段的爐膛溫度保持在1250~1280°C，其供熱負荷為額定負荷的40~50% ;板坯從第二加熱段進入均熱段，均熱段的爐溫為1230~1250°C，比最終板坯的出爐溫度高30~50°C，板坯在均熱段內主要進行均溫過程，縮小板坯表面與中心的溫差，并最終將溫差控制到30°C之內，其供熱負荷為額定負荷的15~20%。
[0011]上述蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐的板坯加熱工藝，所述加熱爐的最大供熱負荷為額定供熱負荷的1.2倍，各個供熱段的上加熱層和下加熱層的供熱負荷的分配比為45:55。
[0012]上述蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐的板坯加熱工藝，所述板坯厚度方向的板坯的單位加熱時間為3.5~4.0分鐘/cm。
[0013]上述蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐的板坯加熱工藝，所述第一加熱段兩側的蓄熱式燒嘴和第二加熱段兩側的蓄熱式燒嘴均為兩側換向燃燒，由蓄熱式燒嘴三通換向閥定期切換，換向周期為50~60秒。
[0014]本發明的有益效果在于: 本發明利用蓄熱式燃燒技術的操作靈活、余熱回收效率高等特點，快速加熱板坯，將板坯的加熱時間縮短1/3，最短可至50分鐘出鋼，這樣在項目建設時，能夠縮短加熱爐的長度，降低加熱爐的工程投資，而且由于加熱爐的長度短，因此其設備容量小，其運行成本也相應降低。
[0015]本發明抑制了加熱爐內的高溫區，將原來加熱爐內第二加熱段的高溫區溫度降低了 50~100°C，因此，板坯的氧化燒損也大大降低。
[0016]本發明減少了 NOx等污染物的排放。NOx的生成與燃料燃燒時的溫度密切相關，如果爐膛燃燒溫度超過1350°C，則燃燒產物中的NOx將達到30mg/m3，溫度越高燃燒產物中的NOx就越多，而本工藝采用的是低溫加熱工藝，爐膛最高溫度不超過1300°C，因此，燃燒產物中的NOx幾乎為零，減少了 NOx對環境的污染，具有極大的社會效益。【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐的結構示意圖；
圖2是圖1的俯視圖；
圖3為加熱爐的左視圖。
[0018]圖中標記如下:加熱爐本體1、均熱段蓄熱式燒嘴2、第二加熱段蓄熱式燒嘴3、板坯4、第一加熱段蓄熱式燒嘴5、加熱爐水梁6、第一加熱段7、第二加熱段8、均熱段9、蓄熱式燒嘴三通換向閥10。
【具體實施方式】
[0019]本發明的蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐有如下結構:
圖中顯示，本加熱爐取消了常規加熱爐中作為熱回收段的預熱段，它的加熱爐爐膛內沿爐長方向全部設置為加熱段，分成第一加熱段7、第二加熱段8、均熱段9，各個加熱段分別有上下兩層加熱層，實現各段供熱負荷自由調節。每個加熱段都能夠單獨控制供熱量、排煙量以及各段的爐膛溫度、爐膛壓力。
[0020]圖中顯示，每個加熱段的加熱層均采用空煤氣雙蓄熱的蓄熱式燒嘴結構，包括空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴，蓄熱式燒嘴內安放有陶瓷蓄熱體，空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴間隔放置，空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴的前端分別有空氣噴口和煤氣噴口，空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴分別與空氣管道和煤氣管道相連接。
[0021]加熱爐爐膛內的各個加熱段兩側的蓄熱式燒嘴分別連接有定期換向的蓄熱式燒嘴三通換向閥10，使得各個加熱段兩側的蓄熱式燒嘴定期換向燃燒，達到均勻加熱和交替排煙的目的。`
[0022]圖中顯示，第一加熱段7的空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴的空氣噴口和煤氣噴口為圓形，空氣噴口和煤氣噴口與板坯4之間的距離為600~700mm，縮短了噴口與板坯4之間的距離，強化火焰與板坯4之間的熱輻射傳熱作用。
[0023]第二加熱段8的空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴的空氣噴口和煤氣噴口為橢圓形，空氣噴口和煤氣噴口與板坯4之間的距離為750~850mm，噴口中心線與板坯4表面之間的距離適中。
[0024]均熱段的空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴的空氣噴口和煤氣噴口為長橢圓形，空氣噴口和煤氣噴口與板坯4之間的距離為800~1000mm，噴口遠離板坯4表面，形成彌散燃燒，其目的是減少蓄熱式燒嘴燃燒時產生的高溫火焰對板坯4表面產生過熱過燒現象。
[0025]圖中顯示，本發明的加熱爐的有效長度縮短為26~30米，僅為同類型加熱爐長度的70%，降低了加熱爐的工程投資，運行成本也相應降低。
[0026]本發明的使用上述蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐的板坯加熱工藝如下:
板坯4從加熱爐本體I的裝料段進入加熱爐本體I內進行加熱，板坯4放在加熱爐水梁6上，依靠加熱爐水梁6的機械運動，完成板坯4在加熱爐本體I內的傳送過程。在板坯4在爐內前進的同時，加熱爐的燃燒系統也在對板坯4進行升溫加熱，最終等板坯4到達出鋼段之后，出鋼溫度和溫差就能夠滿足軋鋼工藝的要求。
[0027]板坯4從裝料段直接進入加熱爐本體I的第一加熱段7，第一加熱段7的爐膛溫度為1150~1200°C，其供熱負荷為額定負荷的40-50% ；板坯4從第一加熱段7進入第二加熱段8，第二加熱段8的爐膛溫度保持在1250~12800C，其供熱負荷為額定負荷的40~50%，板坯4在第二加熱段8內，除了繼續進行加熱之外，已經開始均熱過程；
板坯4從第二加熱段8進入均熱段9，均熱段9的爐溫為1230~1250°C，比最終板坯的出爐溫度高30~50°C，板坯4在均熱段9內主要進行均溫過程，縮小板坯4表面與中心的溫差，并最終將溫差控制到30°C之內，其供熱負荷為額定負荷的15~20%。
[0028]加熱爐的最大供熱負荷為額定供熱負荷的1.2倍，各個加熱段的上加熱層和下加熱層的供熱負荷的分配比為45:55，各段的供熱負荷隨加熱鋼種、規格而適時調整。
[0029]第一加熱段7兩側的蓄熱式燒嘴和第二加熱段8兩側的蓄熱式燒嘴均為兩側換向燃燒，由蓄熱式燒嘴三通換向閥10定期切換，換向周期為50~60秒。
[0030]板坯4厚度方向的板坯的單位加熱時間從4.8分鐘/cm縮短至3.5~4.0分鐘/cm,厚度為150mm的板還4最短加熱時間為50分鐘，同時保證板還4在加熱爐內的均熱時間不低于40分鐘，確保最終板坯4的加熱質量。同時，用于板坯4的最短加熱時間能夠縮短至50分鐘，所以板坯4的氧化燒損量也低于常規工藝的加熱爐，能夠控制到1.0%以下，至0.7%，因此經濟效益非常顯著。
[0031]由于加熱爐的三個加熱段均低于1350°C，沒有強化加熱，因此在蓄熱式燃燒過程中，NOx的生成量幾乎為零 ，對環境沒有污染，具有極佳的社會效益。
【權利要求】
1.一種蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐，其特征在于:它的加熱爐爐膛內沿爐長方向全部設置為加熱段，分成第一加熱段(7)、第二加熱段(8)、均熱段(9)，各個加熱段分別有上下兩層加熱層，每個加熱段的加熱層均采用空煤氣雙蓄熱的蓄熱式燒嘴結構，包括空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴，蓄熱式燒嘴內安放有陶瓷蓄熱體，空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴間隔放置，空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴的前端分別有空氣噴口和煤氣噴口，空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴分別與空氣管道和煤氣管道相連接。
2.根據權利要求1所述的蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐，其特征在于:所述第一加熱段(7)的空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴的空氣噴口和煤氣噴口為圓形，空氣噴口和煤氣噴口與板坯(4)之間的距離為600~700_，第二加熱段(8)的空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴的空氣噴口和煤氣噴口為為橢圓形，空氣噴口和煤氣噴口與板坯(4 )之間的距離為750~850mm，均熱段(9)的空氣蓄熱式燒嘴和煤氣蓄熱式燒嘴的空氣噴口和煤氣噴口為長橢圓形，空氣噴口和煤氣噴口與板坯(4)之間的距離為800~1000mm。
3.根據權利要求2所述的蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐，其特征在于:所述加熱爐的有效長度為26~30米，加熱爐爐膛內的各個加熱段兩側的蓄熱式燒嘴分別連接有定期換向的蓄熱式燒嘴三通換向閥(10)。
4.一種使用上述蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐的板坯加熱工藝，其特征在于:它采用以下工藝: 板坯(4)從裝料段直接進入加熱爐本體(1)的第一加熱段(7)，第一加熱段(7)的爐膛溫度為1150~1200°C，其供熱負荷為額定負荷的40-50% ;板坯(4)從第一加熱段(7)進入第二加熱段(8)，第二加熱段(8)的爐膛溫度保持在1250~1280°C，其供熱負荷為額定負荷的40~50% ;板坯(4)從第二加熱段(8)進入均熱段(9)，均熱段(9)的爐溫為1230~1250°C，比最終板坯的出爐溫度高30~50°C，板坯(4)在均熱段(9)內主要進行均溫過程，縮小板坯(4)表面與中心的溫差，并最終將溫差控制到30°C之內，其供熱負荷為額定負荷的15~20%o
5.根據權利要求4所述的蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐的板坯加熱工藝，其特征在于:所述加熱爐的最大供熱負荷為額定供熱負荷的1.2倍，各個供熱段的上加熱層和下加熱層的供熱負荷的分配比為45:55。
6.根據權利要求5所述的蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐的板坯加熱工藝，其特征在于:所述板還(4)厚度方向的板還(4)的單位加熱時間為3.5~4.0分鐘/cm。
7.根據權利要求6所述的蓄熱式熱軋帶鋼加熱爐的板坯加熱工藝，其特征在于:所述第一加熱段(7)兩側的蓄熱式燒嘴和第二加熱段(8)兩側的蓄熱式燒嘴均為兩側換向燃燒，由蓄熱式燒嘴三通換向閥(10)定期切換，換向周期為50~60秒。
【文檔編號】C21D9/70GK103627882SQ201310696716
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】宋嗣海, 丁國偉, 楊曉江, 于勇, 王蘭玉, 王新東, 李一棟, 張兆利, 王春峰, 魏東明, 呂耀強, 李宏軍, 胥強, 馬中杰, 張艷龍, 李春雨, 周曉紅, 王春平, 胡德紅 申請人:河北鋼鐵股份有限公司唐山分公司