浅谈宽厚板加热炉单炉生产实践范文

摘要:在钢铁业持续低迷的背景下，节能降耗是企业的生存之本。某宽厚板厂通过调整和优化加热工艺，独创了一些关键共性技术，解决了生产中存在的问题，实现了一炉对一机的生产模式。单炉生产的实践，极大地降低了生产成本，提高了企业的经济效益。

关键词:宽厚板加热炉;关键共性技术;单炉生产;加热工艺

钢铁企业目前面临资源短缺、能源消耗高、污染物排放超标的困境。采用资源节约，能源高效利用和超低排放、甚至零排放的清洁发展方式是钢铁企业实现可持续发展的前提。2010年，某钢企年产量200万t的5m宽厚板厂建成投产。轧机采用双机架布置，配套建设2座步进梁式加热炉并预留一座推钢式加热炉。投产以来，均采用2座炉子同时生产的模式，平均小时产量为260t/h，钢坯平均在炉时间为310min。经过3年多的节能降耗攻关，该厂通过调整和优化加热工艺，独创了一些关键共性技术，实现了一炉对一机的生产模式，炉子的单耗指标逐年改善。特别是单炉生产的实践，进一步降低了炉子的燃料消耗和动力消耗，改善了炉子的各项技术经济指标，极大地降低了生产成本，提高了企业的经济效益。2013年5月到2014年4月炉子的单耗指标见表1。

1单炉生产的可行性分析

单炉生产旨在降低整个工序的生产成本，而不是单纯降低加热工序成本。因此，单炉生产条件下，炉子的产量应达到双炉生产的水平。在双炉生产条件下，轧钢工序的产量瓶颈在剪切工序，而单炉生产时，瓶颈则为加热炉，因此应想方设法提高单炉的小时产量。炉子的技术性能见表2。从表2可知，炉子的额定产量为230t/h，接近双炉生产时的平均产量260t/h。而采用单炉生产，炉子的炉底强度必须提高到685kg/(h•m2)。单炉每小时出钢块数达20块，平均装炉块数为22块，板坯的在炉时间为132min，才能达到产量要求。如果采用冷坯装炉达到同样的产量要求，则标准坯的加热速度达5min/cm，即使采用强化加热，牺牲炉子的使用寿命也难达到要求，因此单炉生产的前提是实现炉子的热装和直装。而采用铸坯直装会造成边裂、星裂或探伤不合是中厚板热装生产工艺的难点，也是国内中厚板企业热装和直装率不高的主要原因。文献［1］指出星状裂纹的产生与钢种、结晶器的水冷、保护渣性能、钢水含铜和结晶器操作等有关。文献［2］指出铸坯入炉温度、加热时间、加热温度对星状裂纹产生影响。统计结果显示，加热时间超过4h星状裂纹率明显上升;入炉温度在600～700℃，星状裂纹比例偏高，冷送坯星状裂纹率明显低于热送坯，而中厚板直装的入炉温度正好在这个温度区间。文献［3］指出，送坯制度、铸机设备精度、钢中氮含量及钢水纯净度、二冷制度对边部裂纹有显著影响。该厂在2013年10月开始的热装和直装试验时出现了大量的星状裂纹;在冬季生产时，探伤不合的比例较大;钢板的边部裂纹制约了轧机作业率的提高，这些因素是制约单炉生产的关键因素。

2单炉生产的关键、共性技术的应用

2.1星状裂纹控制(1)做好结晶器的维护和操作，稳定结晶器液面;控制好拉速，减少钢水温度的波动。(2)做好结晶器冷却水的日常管理，保证给水温度在30℃左右，气温高时，打开冷却塔风机，气温低时，采用通入蒸汽的方法加温。(3)对于星状裂纹倾向大的钢种，通过加保温罩进行钢坯缓冷。(4)在铸坯下线辊道对铸坯进行打水激冷，抑制晶界裂纹的产生。

2.2边部裂纹的控制(1)为了避免在直装过程中碳氮化物的析出，必须确保连铸坯在连铸和热轧的输送过程中，其表面温度始终高于r3或始终低于r1，而实际生产过程中铸坯热送温度很难始终高于r3。采用铸坯表面淬火是避免热送产生边部裂纹的有效措施。经过表面淬火，铸坯表面温度可以冷却到300℃以下，铸坯在加热后，形成细小的晶粒尺寸，避免了热轧时，由于碳氮化物的析出，造成奥氏体晶粒边界延展性的显著降低。(2)采用大倒角结晶器。连铸板坯角部横裂纹是连铸板坯较常见的表面质量缺陷，含铌、钒、钛、铝的低合金钢角部横裂纹几率非常高，一旦出现铸坯角部横裂纹必须进行切角或倒角才能去除，导致成材率降低或非计划率增加，同时也影响了热装生产。由于铸坯边部在加热过程中加热速度较快，在高温区的时间较长，导致边角的晶粒粗大，加剧了边部裂纹的扩展。大倒角结晶器生产的板坯无常规板坯的直角部分，且新形成的角部度数大于125°，正常浇注条件下板坯角部温度能够比原直角部分升高50℃以上，使板坯表面避开了极易出现横裂纹的温度区间，角部受力状况也大大改善，板坯在经过容易产生横裂纹的区域时综合应力明显降低，板坯直角部发生横裂纹的几率明显减少。(3)控制好铸坯加热温度和在炉时间。单炉生产时，有些班组为了抢产量，通过提高炉温来实现高产，造成铸坯边部过烧。

2.3探伤合格率的控制(1)对有探伤要求的钢种，采用合理的冶炼工艺，如确保精炼进真空时间和真空度、成分的精准控制、做好保护浇注等。(2)不能及时入炉的钢坯采用加保温罩缓冷析氢，减轻白点缺陷的影响。(3)在冷床上安装保温设施，起到缓冷析氢的效果。实验结果表明，对钢板进行保温缓冷比对钢坯加盖缓冷的去氢效果明显。

2.4适应冷装、热装和直装的加热制度的调整与优化(1)铸坯冷装中厚板的生产特点，决定了其热装率不可能无限提高。根据实际的生产情况，热装、直装率稳定在85%的水平，还有15%左右的铸坯必须采用冷装工艺。冷装加热制度见表3。而单炉生产时，冷装对产量的影响很大。因此在编制生产计划时应重点关注冷坯计划的编排。如利用每天的换辊、周修和月修时间安排冷装计划;利用轧制钢锭的时间安排冷装计划;在热装中插入薄规格的冷坯;当有些钢种要求的在炉时间较长，加热温度较高时，跟随其后可插入适量的冷坯。利用这些措施，可消化掉冷坯库存。(2)铸坯热装对于铸坯装炉温度400℃左右的热坯，采用热装工艺。步进炉共60m长，分4个供热区，可适当提高一加热段、二加热段和三加热段的炉温，提高铸坯在炉内加热阶段的平均辐射温压，达到快速加热的目的。热装的加热制度见表4。(3)铸坯直装利用连铸机与轧线相临的有利条件，开展好铸坯直装。辊道直装项目改造完后，直装率将达到75%，直装入炉温度达到680℃左右。直装的加热制度见表5。

3单炉生产的技术经济指标及效益分析

3.1技术经济指标2013年11月25日到12月10日，进行了为期半个月的单炉生产试验，出现了批量的板坯质量问题，如边裂、星裂和探伤不合等。从2013年12月11日到2014年元月7日，采用了一系列关键共性技术，完成了所有的配套改造，达到了理想效果。单炉生产与双炉生产技术指标对比见表6。该厂通过采用热装和直装，提高剪切线效率，抓好精益生产，采用单炉生产的产量比双炉生产时产量更高，板坯在炉时间缩小了55.6%，出炉温度降低37℃，热装和直装率升高到85%，热装温度升高77℃，炉子单耗降低0.15GJ/t。

3.2经济效益分析(1)降低炉子燃耗通过提高热装率、热装温度，适当降低出炉温度，炉子单耗降低0.15GJ/t，煤气单价为40元/GJ，吨钢节约6元。(2)降低电耗单炉生产时，可减少1台410kW的助燃风机，停用5×132kW液压泵组，停用1台220kW净环水泵，装机容量减少1300kW，电耗吨钢可降低2.4元。(3)减少氧化烧损，提高成材率钢坯实现直装和热装，在炉时间减少，钢坯氧化烧损大大降低，成材率升高0.7%，吨钢降低成本8.4元。(4)减少了炉子的节能改造时的停产损失该厂已启动了炉子的汽化冷却及烟气余热利用改造，产生的蒸汽并网发电。如果不实行单炉生产，完成两个炉子的改造，将影响4个月的产量，损失巨大，对全公司的生产平衡产生较大影响，全厂的成本指标也难以完成。

4结论

中厚板线的单炉生产取得了巨大的成功，开发了一系列关键共性技术，提高了炼钢、轧钢的生产管理水平，节约了能源，降低了生产成本，提高了企业的经济效益。

参考文献

［1］杨建洲.Q460C钢星状裂纹产生原因探析［J］．连铸，2009，(2):36－37.

［2］董光军.钢板边部小纵裂纹控制与探讨［J］．连铸，2010，(2):44－46.

［3］牟桂海.连铸板坯倒角结晶器的应用实践［J］．中国重型装备，2014，11(4):39－40.

作者：张强国 单位：湖南华菱湘钢有限公司