CN101886159B - 钢坯加热的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢坯加热的方法和装置，将钢坯置于料托上，转动料架将钢坯置于炉膛，在流态化状态下进行加热，以三氧化二铝小球为流化介质。方案之一为，用辐射管加热，流化气体为氮气。氮气通过流化气体喷口、炉膛、出气口、蓄热器和循环风机进行循环。方案之二为，燃料气和空气进入炉膛内燃烧加热，产生的烟气作流化气体。烟气分别经空气蓄热器和燃料气蓄热器到排放系统排放，空气和燃料气分别经蓄热器预热后进入炉膛流化。本发明利用流态化传热加热钢坯，传导、对流和辐射三种传热方式同时存在，传热效率高，加热速度快，节省热量。辐射管加热或炉膛内燃烧加热，两种方式可以灵活选择。

Description

钢坯加热的方法和装置

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，涉及钢坯加热方法和加热装置，具体涉及一种在流态化状态下加热钢坯的方法和加热装置。

背景技术

在轧钢生产过程中需要把各种钢坯、钢材加热到给定的温度并保持一定的时间。钢坯加热是轧钢生产线上的重要环节，担负着为轧制工序提供加热质量合格钢坯的任务。钢坯加热是通过加热炉内热交换过程进行的，炉内热交换过程以传导、辐射和对流传热方式传给被加热钢坯。传导为温度不同的物体直接接触传热，由于自由电子的运动或分子运动而发生的热交换。辐射传热是热量以热射线方式传给钢坯，对流传热是炉气与钢材表面接触时的热交换过程。现有技术的钢坯加热大都采用明火焰加热的方法，传热效率低，钢坯烧损高，而且为单层布料，占地面积大。

申请号为200710115641.1的发明专利申请公开了一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法。“带钢坯在加热炉内加热，加热过程包括预热段、加热段和均热段，在加热过程中采用微正压、弱氧化性气氛加热带钢坯”。该专利申请的方法缩短了加热时间，减少了钢坯在高温区域的停留时间，可使钢坯表面的脱碳层深度控制在较浅的范围内，并提高了金属的回收率。但弱氧化气氛下加热容易腐蚀钢坯，影响被加工钢坯的质量。申请号为87209615的发明专利披露“一种用于工件热处理加热的潜热式流态化节能多用型加热炉。潜热式流态化节能多用型加热炉是由炉壳、分布器和三氧化铝砂浴组成的流态化炉膛、吸尘封闭炉口组件等主要部件构成，利用流态化下三氧化铝砂的绝缘性和导热性，将电加热器直接潜入砂浴内，使产生的热量全部被砂浴吸收，从而具备加热的传导、对流、辐射三大条件，热效率高”。但该技术方案成本高不适合钢坯加热过程。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种流态化钢坯加热方法，以提高加热效率，节省能源，同时可以扩大钢坯加热规模。本发明的另一目的是提供两种流态化钢坯加热装置。

本发明提供的钢坯加热的方法为，将钢坯置于料托上，转动料架将钢坯置于炉膛，根据工艺要求的温度进行加热。在流态化状态下进行加热，所述流化气体为氮气或烟气，所述流化介质为三氧化二铝小球、钢制小球、硅铝小球或石墨小球。

一种方案为，加热为辐射管加热，燃料和助燃气体在辐射管内燃烧加热辐射管，流化气体为氮气，氮气通过流化气体喷口、炉膛、出气口、蓄热器和循环风机进行循环。燃料为煤气、天然气、液化石油气。

另一种方案为，用燃料气和空气通过流化气体喷口进入炉膛内燃烧加热，产生的烟气作流化气体；烟气经出气口离开炉体分别经空气蓄热器和燃料气蓄热器到排放系统排放，空气经空气蓄热器预热后到流化气体喷口，燃料气经燃料气蓄热器预热后到流化气体喷口。

本发明提供的钢坯加热装置，主要由炉体、炉膛、料架、出料仓和料口组成，料架为转动式结构。装置还设有氮气储罐和蓄热器，炉膛内设有辐射管、流化气体喷口和出气口。辐射管立式或横卧式安装，辐射管与空气管路、燃料气管路和废气管路连接。蓄热器的一端与氮气循环机连接，另一端一路通过三通阀连接到流化气体喷口，另一路通过三通阀连接到出气口。

辐射管为蓄热式辐射管。炉体、蓄热器和氮气管路外部装有保温层，炉膛装有耐磨和耐高温衬里。

本发明提供的另一种钢坯加热装置，主要由炉体、炉膛、料架、出料仓和料口组成，料架为转动式结构。装置还设有空气蓄热器和燃料气蓄热器，炉膛设有流化气体喷口和出气口。出气口分别通过三通阀与空气蓄热器和燃料气蓄热器连接。空气蓄热器通过三通阀连接到流化气体喷口，另一端一路通过三通阀与鼓风机连接，另一路与排放系统连接。燃料气蓄热器通过三通阀连接到流化气体喷口，另一端一路通过三通阀与燃料气管路连接，另一路与排放系统连接。

炉体、燃料气蓄热器、空气蓄热器、烟气管路、燃料气管路和空气管路外部装有保温层，炉膛内装有耐磨和耐高温衬里。

钢坯加热装置腔体内设有1～20个料架，每个料架设有1～20层料托。炉膛内设有旋风分离器，旋风分离器的出口与出气口连接。

本发明钢坯在流态化状态下进行加热，加热过程中传导、对流和辐射三种方式同时存在，传热效率高，加热速度快，节省热量。加热炉膛内可设置多个料架，每个料架有多层料托，扩大钢坯加热生产规模，提高处理能力。使用辐射管加热或炉膛内燃烧加热，两种方式可以灵活选择。使用辐射管加热时以氮气为流化介质，通过蓄热器和氮气循环机进行循环，有利于节省流化气体，减少钢坯烧损。使用燃料气在炉膛内燃烧加热时，烟气作流化气体，节省操作费用。烟气通过燃料气蓄热器和空气蓄热器将热量传递给燃料气和助燃空气，充分利用烟气的余热，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明流态化钢坯加热装置的流程示意图；

图2为本发明另一方案的流程示意图。

其中：

1-炉体、2-出料仓、4-料口、5-辐射管、7-料架、8-钢坯、9-出气口、10(a、b、)-蓄热器、11-氮气循环机、12(a、b)-空气蓄热器、13(a、b、c、d、e、f、g、h)-三通阀、14-燃料气蓄热器、15-流化气体喷口、17-鼓风机、18-流化介质、19——炉膛、20-阀门、21-料托、22-旋风分离器、23-氮气储罐。

具体实施方式

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1

本发明钢坯加热装置如图1所示，由炉体1、料架7、炉膛19、出料仓2、料口4、氮气循环机11、氮气储罐23和两台蓄热器(10a、10b)组成。炉膛内设有辐射管5、流化气体喷口15、出气口9和旋风分离器22，旋风分离器的气体出口与出气口连接。辐射管为蓄热式辐射管，立式安装，辐射管与空气管路、燃料气管路和废气排放管路连接，辐射管所用的燃料为煤气。蓄热器的一端分别与氮气循环机11连接，另一端分为两路，一路通过三通阀13b与出气口连接，另一路通过三通阀13a连接到炉体的流化气体喷口15。炉体、蓄热器和氮气管路的外部装有保温层。炉膛内装有耐磨和耐高温衬里。氮气储罐23连接到氮气循环机，连接管路设有阀门20。炉膛内设有5排料架，每个料架设有8层料托21，料托上有固定设施，料架为转动式结构。流化气体喷口设在炉膛的底部，喷口的数量根据工艺要求设定。

本实施例以三氧化二铝小球为流化介质18，以氮气为流化气体，在流态化状态下用蓄热式辐射管辐射加热钢坯。钢坯加热过程为，在料口4处将钢坯8置于料架7的料托21上固定好，转动料架的履带，再向下一层料托装入钢坯，直至装完钢坯。打开空气管路、燃料气管路阀门，向辐射管5通入空气和燃料气进行燃烧加热。同时，通过流化气体喷口15喷入氮气，氮气吹起炉膛内的三氧化二铝小球不断翻滚实现流化，控制好喷口压力，使三氧化二铝小球沸腾到炉膛80％～90％的高度。氮气经旋风分离器22、出气口9和三通阀13b到蓄热器10a放出热量，然后经氮气循环机11、蓄热器10b和三通阀13a到流化气体喷口15喷入氮气流化。运行一段时间后换向，离开出气口的氮气经三通阀13b到蓄热器10b放出热量，经氮气循环机11到蓄热器10a预热后经三通阀13a到流化气体喷口。两个蓄热器交替工作，换向间隔时间根据工艺设定，通过三通阀13a、13b动作自动换向操作。加热钢坯的温度和时间根据工艺要求设定，本发明不作具体要求。加热到设定温度并且恒温均质后，打开出料仓的料口4，转动料架7卸出各层料托的钢坯，同时装入新的钢坯，完成钢坯进出料过程。流化氮气不足时打开阀门20由氮气储罐向系统补充氮气。

实施例2

本发明另一实施方案如图2所示，由炉体1、料架7、炉膛19、出料仓2、料口4、鼓风机17、两台空气蓄热器和两台燃料气蓄热器组成。炉膛内设有流化气体喷口15、出气9和旋风分离器22，旋风分离器的出口与出气口连接。烟气出气口9分为两路，一路通过三通阀13d分别与空气蓄热器12a、12b连接，另一路通过三通阀13e与燃料气蓄热器14a、14b连接。在此端，两台空气蓄热器通过三通阀13c连接到炉体底部的流化气体喷口15；两台燃料气蓄热器通过三通阀13f连接到炉体底部的流化气体喷口，此时流化气体喷口用作燃料和助燃空气喷嘴。两台空气蓄热器的另一端分为两路，一路通过三通阀13g连接到鼓风机17，另一路连接到排放系统，连接管路设有阀门20。两台燃料气蓄热器的另一端分为两路，一路通过三通阀13h与燃料气管路连接，另一路连接到排放系统，连接管路设有阀门20。炉膛内设有5排料架，每个料架设有8层料托21，料托上有固定设施，料架为转动式结构。

本实施例以三氧化二铝小球为流化介质，以燃料气燃烧加热，产生的烟气作流化气体。钢坯加热的过程为，将钢坯8置于料架7的料托21上，用固定设施固定钢坯，转动履带装满各层料托。由鼓风机17鼓风，空气分时经空气蓄热器12a、12b到流化气体喷口15，燃料气分时经燃料气蓄热器14a、14b至流化气体喷口燃烧，产生的烟气向上吹起流化介质三氧化二铝小球18向上作流化运动，然后烟气经旋风分离器22、出气口9、空气蓄热器和燃料气蓄热器到排放系统。具体为，烟气一路经三通阀13d到空气蓄热器12a，预热空气蓄热器中的蓄热体，然后到排放系统排放，此时空气经三通阀13g、空气蓄热器12b和三通阀13c到流化气体喷口，空气蓄热器12b至排放系统的阀门关闭。工作一段时间后换向，烟气三通阀13d到空气蓄热器12b，预热空气蓄热器12b中的蓄热体，然后到排放系统排放，此时空气经三通阀13g、空气蓄热器12a和三通阀13c到流化气体喷口，空气蓄热器12a的蓄热体放出热量预热空气，空气蓄热器12a至排放系统的阀门关闭。烟气的另一路经三通阀13e到燃料气蓄热器14a，预热燃料气蓄热器中的蓄热体，然后到排放系统排放，此时燃料气经三通阀13h、燃料气蓄热器14b和三通阀13f到流化气体喷口，燃料气蓄热器14b至排放系统的阀门关闭。工作一段时间后换向，烟气经三通阀13e到燃料气蓄热器14b，预热燃料气蓄热器14b中的蓄热体，然后到排放系统排放，此时燃料气经三通阀13h、燃料气蓄热器14a和三通阀13f到流化气体喷口，燃料气蓄热器14a的蓄热体放出热量预热燃料气，燃料气蓄热器14a至排放系统的阀门关闭。换向间隔时间根据工艺设定，通过控制三通阀13c、13d、13e、13f、13g、13h和各路阀门20的动作自动换向。其它过程与实施例1相同，不再赘述。

Claims (6)

1.一种钢坯加热的方法，将钢坯置于料托(21)上，转动料架(7)将钢坯置于炉膛(19)，根据工艺要求的温度进行加热，其特征是：在流态化状态下进行加热，流化气体为氮气，流化介质为三氧化二铝小球、钢制小球、硅铝小球或石墨小球；所述加热为辐射管加热，燃料和助燃气体在辐射管内燃烧加热辐射管，氮气通过流化气体喷口(15)、炉膛(19)、出气口(9)、蓄热器(10a、10b)、氮气循环机(11)进行循环。

2.根据权利要求1所述的钢坯加热的方法，其特征是：所述燃料为煤气、天然气或液化石油气。

3.一种实现权利要求1所述钢坯加热的方法的装置，主要由炉体(1)、炉膛(19)、料架(7)、出料仓(2)和料口(4)组成，所述料架为转动式结构，其特征是：所述装置还设有氮气储罐(23)和蓄热器(10a、10b)，所述炉膛内设有辐射管(5)、流化气体喷口(15)和出气口(9)，辐射管立式或横卧式安装，辐射管与空气管路、燃料管路和废气管路连接；蓄热器的一端与氮气循环机(11)连接，另一端一路通过三通阀(13a)连接到流化气体喷口，另一路通过三通阀(13b)连接到出气口(9)。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征是：所述辐射管为蓄热式辐射管，炉体、蓄热器和氮气管路外部装有保温层，炉膛装有耐磨和耐高温衬里。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征是：所述加热装置腔体内设有1～20个料架，每个料架设有1～20个料托。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征是：所述炉膛内设有旋风分离器(22)，旋风分离器的出口与出气口(9)连接。

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