CN102268532B - 利用常规步进梁式加热炉实现低温加热工艺的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用常规步进梁式加热炉实现低温加热工艺的方法，所述常规步进梁式加热炉包括沿着被加热坯料的前进方向依次设置的热回收段、预热段、加热段和均热段，该方法包括以下步骤：a)逐步关闭预热段和加热段的烧嘴，使常规步进梁式加热炉处于空炉状态，仅保留均热段烧嘴处于开启状态；b)在被加热坯料进入加热段之前，间隔开启加热段的上部烧嘴并间隔开启加热段的下部烧嘴，烧嘴前手动阀开度为15％～25％；以及c)使另一座加热炉维持≥40％额定热负荷的生产状态，确保所述共用同一煤气源的常规步进梁式加热炉所使用的高焦混合煤气的热值保持基本稳定，实现连续稳定的低温加热工艺。

Description

利用常规步进梁式加热炉实现低温加热工艺的方法

技术领域

本发明涉及一种热轧板带的低温加热方法，特别涉及一种利用常规步进梁式加热炉实现连续稳定的低温加热工艺及低温加热坯料的方法。

背景技术

目前在热轧带钢生产领域常采用步进梁式加热炉，图1是常规步进梁式加热炉的炉型结构的简化图。如图1所示，步进梁式加热炉100包括支撑并传送钢坯的支撑梁1以及沿着钢坯的前进方向依次设置的入口端2、热回收段3、预热段4、加热段5和均热段6，预热段4、加热段5和均热段6分别包括用于加热钢坯的预热段烧嘴7、加热段烧嘴8和均热段烧嘴9。预热段4的上部的预热段烧嘴7和加热段5的上部的加热段烧嘴8可以采用端部可调焰烧嘴(或平焰烧嘴)，预热段4的下部的预热段烧嘴7和加热段5的下部的加热段烧嘴8可以采用侧向可调焰烧嘴(或端部可调焰烧嘴)；可选择地，均热段的上部采用平焰烧嘴，均热段的下部采用侧向可调焰烧嘴。在图1中，预热段4、加热段5和均热段6中的箭头表示各段的上部烧嘴，下方的圆圈表示各段的下部烧嘴。

用于热轧带钢的上述常规步进梁式加热炉100是为要求加热温度为1150～1250℃的钢坯而设计建造的，其特点是：以高炉和焦炉的混合煤气为燃料，设计时混合煤气热值一般为7524±500kJ/m³；单个烧嘴的燃烧能力大(通常，平焰烧嘴的燃烧能力为110～160m³/h，可调焰烧嘴的燃烧能力为800～1400m³/h)；单炉正常生产时的热负荷大，达到45000～55000m³/h，其中额定热负荷可为50000m³/h。

某些特殊热轧板带(例如，工业纯钛板带)要求的加热温度为820～900℃，因此与上述步进梁式加热炉要求的正常钢坯加热温度1150～1250℃相比，其加热过程属于低温加热工艺。利用上述步进梁式加热炉实现该低温加热工艺具有若干技术问题。

首先，热轧带钢所需的上述常规步进梁式加热炉采用大容量烧嘴，而实现低温加热工艺时所需的热负荷只是热轧带钢工艺所需热负荷的约1/8～1/12，因而若要用上述步进梁式加热炉实现低温加热工艺，则炉温控制及火焰控制均十分困难。

其次，因低温加热工艺过程中煤气用量小，导致煤气热值波动大，甚至有时所供混合煤气全为焦炉煤气，进一步加剧现场工艺控制的难度。

最后，如果生产过程中因某种原因停轧，并且停轧时间不能确定，则导致加热炉待轧保温工艺执行困难。

发明内容

本发明提供了一种能够解决上述技术问题中的至少一个技术问题的利用常规步进梁式加热炉实现连续稳定的低温加热工艺的方法。

根据本发明的利用常规步进梁式加热炉实现低温加热工艺的方法中使用的常规步进梁式加热炉包括沿着被加热坯料的前进方向依次设置的热回收段、预热段、加热段和均热段，该方法包括以下步骤：a)逐步关闭预热段和加热段的烧嘴，使常规步进梁式加热炉处于空炉状态，仅保留均热段烧嘴处于开启状态；以及b)在被加热坯料进入加热段之前，间隔开启加热段的上部烧嘴并间隔开启加热段的下部烧嘴。

在步骤a)中，可通过控制均热段炉温来控制热回收段炉温、预热段炉温和加热段炉温。

可通过将均热段炉温控制为900～1100℃，来将热回收段炉温控制为550～650℃，预热段炉温控制为700～800℃，加热段炉温控制为800～900℃。

在步骤b)中间隔开启的加热段上部烧嘴和下部烧嘴前的阀门开度可为15～25％，并可调整间隔开启的加热段上部烧嘴和下部烧嘴的火焰，使火焰具有刚度。

在被加热坯料处于均热段期间，均热段的炉温可为830～920℃。

均热段烧嘴始终处于开启状态。

在被加热坯料经过加热段期间，在步骤b)中间隔开启的加热段上部烧嘴和下部烧嘴处于开启状态。

该方法还可包括：使所述常规步进梁式加热炉维持正常生产热轧带钢的状态下的额定热负荷的8％～13％的热负荷，使与所述常规步进梁式加热炉共用一个煤气源的另一座常规步进梁式加热炉维持不低于正常生产热轧带钢的状态下的额定热负荷的40％的热负荷，以使所述常规步进梁式加热炉所用混合煤气的热值保持基本稳定。其中，所述常规步进梁式加热炉正常生产热轧带钢的状态下的额定热负荷与所述另一座常规步进梁式加热炉正常生产热轧带钢的状态下的额定热负荷之比为0.9∶1～1.1∶1。

该方法还可包括：将加热段和均热段中的至少一段在待轧保温时的炉温调整至比正常轧制时的炉温低10～30℃。

在被加热坯料经过热回收段、预热段、加热段和均热段时，可将热回收段炉温控制在550～650℃，可将预热段炉温控制在700～800℃，可将加热段炉温控制在800～900℃，可将均热段炉温控制在830～920℃，被加热坯料出炉时的实际加热温度控制在820～900℃，实现连续稳定的低温加热工艺。

附图说明

图1是常规步进梁式加热炉的炉型结构的简化图。

图2是用于说明利用常规步进梁式加热炉低温加热坯料的方法的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图说明根据本发明实施例的利用常规步进梁式加热炉实现低温加热工艺及低温加热坯料的方法。

图2是用于说明利用常规步进梁式加热炉加热坯料的方法的示意图。根据本发明实施例的加热坯料所使用的常规步进梁式加热炉可以与在热轧带钢生产领域通常采用的步进梁式加热炉(如图1所示)相同或基本相同。参照图2，常规步进梁式加热炉200包括支撑并传送坯料11的支撑梁1以及沿着坯料11的前进方向依次设置的入口端2、热回收段3、预热段4、加热段5、均热段6和出口端13。预热段4、加热段5和均热段6分别包括用于加热坯料的预热段烧嘴7、加热段烧嘴8和均热段烧嘴9。预热段4的上部的预热段烧嘴7和加热段5的上部的加热段烧嘴8可以采用端部可调焰烧嘴(或平焰烧嘴)，预热段4的下部的预热段烧嘴7和加热段5的下部的加热段烧嘴8可以采用侧向可调焰烧嘴(或端部可调焰烧嘴)。均热段烧嘴9的上部可采用平焰烧嘴，均热段9的下部可采用侧向可调焰烧嘴(或端部反向可调焰烧嘴)。在图2中，预热段4、加热段5和均热段6中的箭头表示各段的上部烧嘴，下方的圆圈表示各段的下部烧嘴。

在根据本发明实施例的利用常规步进梁式加热炉低温加热坯料的方法中，首先，选定实施低温加热工艺的加热炉200(一般以靠近轧机的加热炉为佳)，装料端停止装料，并依次将炉内正常坯料抽出，逐步关闭预热段烧嘴7和加热段烧嘴8，使加热炉200处于空炉状态并降低炉温，仅保留均热段烧嘴9处于开启状态，从而控制热回收段3的炉温可为550～650℃，预热段4的炉温可为700～800℃，加热段5的炉温可为800～900℃，均热段6的炉温可为900～1100℃，使加热炉200达到低温加热工艺所要求的初始条件。这里，通过将均热段6的炉温控制为900～1100℃，来将热回收段炉温、预热段炉温和加热段炉温控制在上述范围内。所述空炉状态是指常规步进梁式加热炉200中没有待加热、正在加热和/或加热完毕的坯料。

之后，被加热坯料11可按计划装炉，实施低温加热工艺。具体地讲，使坯料11从入口端2进入常规步进梁式加热炉200，然后使坯料11依次经过热回收段3和预热段4。

在被加热坯料11通过预热段4并即将进入加热段5时，间隔地开启加热段5上、下部的烧嘴8。开启的烧嘴的数量可为设计数量的40～50％，间隔开启是为了确保整个加热段5的炉温均匀并实现可控的低温加热工艺。通过在加热段5的加热，使被加热坯料的温度达到820～880℃的可控范围内。

在一个实施例中，可以按照如下方式开启加热段烧嘴8：间隔打开加热段5两侧下部1#、3#、5#烧嘴(或2#、4#、6#烧嘴)，以及加热段上部的1#、3#、5#、7#号烧嘴(或2#、4#、6#、8#烧嘴)。烧嘴前手动阀开度可为15～25％，并调整火焰，使可调焰烧嘴的火焰保持一定刚度，即，使火焰基本平直。

在坯料11通过加热段5的过程中，在被加热坯料11进入加热段5之前开启的烧嘴8处于开启状态，使得坯料11在通过加热段5的过程中接收加热段烧嘴8的加热，这有利于实现连续稳定的低温加热工艺，满足批量生产的需求。另外，均热段烧嘴9始终处于开启状态，这不仅有利于实现连续稳定的低温加热工艺，而且满足加热炉各段不同的低温工艺控制需求。

因常规步进梁式加热炉200所使用的燃料可为高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气，受高炉和焦炉生产周期及加热炉用气量不稳定等因素影响，其发热值波动较大(例如达到6700～11700kJ/m³)。尤其是在加热炉200实施低温加热过程中，因用气量小，混合煤气的发热值波动更大，例如达到9900～15400kJ/m³，导致所要求的低温加热工艺控制难度增大，甚至存在潜在的不可控的安全风险。

因此，在整个低温加热工艺实施过程中，使加热炉200维持生产热轧带钢的正常生产状态下的额定热负荷(即混合煤气消耗量)的8％～13％的热负荷，同时使与加热炉200共用一个煤气源的另一座常规步进梁式加热炉维持≥40％生产热轧带钢的正常生产状态下的额定热负荷，即，使加热炉维持相当的混合煤气消耗总量，减少煤气用量波动的影响因素，从而使加热炉200所使用的混合煤气的热值保持基本稳定(例如，波动范围维持为7100～9800kJ/m³)，以确保低温加热工艺过程的稳定可控，同时也确保加热炉200所使用的大容量烧嘴在小煤气流量状态下的燃烧安全。这里，加热炉200正常生产热轧带钢的状态下的额定热负荷与所述另一座常规步进梁式加热炉正常生产热轧带钢的状态下的额定热负荷之比可为0.9∶1～1.1∶1。这里，所述另一座常规步进梁式加热炉可以与在热轧带钢生产领域通常采用步进梁式加热炉(如图1所示)相同或基本相同。在一个实施例中，如果共用一个煤气源的所述另一座常规步进梁式加热炉和加热炉200在正常生产状态(例如，用于生产热轧带钢的正常生产状态)下，所述另一座常规步进梁式加热炉与加热炉200的额定热负荷(混合煤气消耗量)均为50000m³/h，则当加热炉200执行低温加热工艺时，加热炉200可以维持大约4000～6500m³/h(更具体地，例如大约4500～5500m³/h)的热负荷，此时所述另一座常规步进梁式加热炉应维持≥40％额定热负荷(即至少约20000m³/h)。

上述保持混合煤气热值基本稳定的方法，对均热段6进一步实现连续稳定的低温加热工艺意义重大。因为被加热坯料11在经过加热炉热回收段3、预热段4和加热段5后进入均热段6时，已吸收所需热量的90～100％，其加热温度已经达到或基本达到820～880℃的目标温度范围，因此，被加热坯料11在均热段6停留期间吸热量将大幅度减少，所需要供给的煤气量也将减少。若此时混合煤气的发热值大幅度升高，将导致均热段6所需要的低温加热工艺控制十分困难，严重时将不可控。因此，上述保持混合煤气热值基本稳定的方法，对采用常规步进梁式加热炉200实现连续、稳定的低温加热工艺至关重要。此外，也只有在混合煤气热值基本稳定的前提下，当在轧线发生故障，加热炉被迫待轧保温时，操作人员才便于实施减量降温操作，实现更为合理的可控的低温加热工艺。坯料11在均热段6和/或加热段5待轧保温期间，炉温及坯料加热温度可适度降低10～30℃，可以通过减少煤气量来降温。

总之，采取上述方法后，可使常规步进梁式加热炉200的热回收段3的炉温控制在550～650℃范围内，加热时间(含装料室)≥40min；预热段4的炉温控制在700～800℃范围内，加热时间≥30min；加热段炉温控制在800～900℃范围内，加热时间25～200min；均热段炉温控制在830～920℃范围内，加热时间30～240min。加热总时间在130～700min，被加热坯料出炉时的实际加热温度可稳定控制在820～900℃的范围内，实现了在比较宽的炉温控制范围和时间控制范围内、连续稳定的低温(加热目标温度820～900℃)加热工艺。

下面结合具体示例对根据本发明实施例的利用常规步进梁式加热炉实现低温加热工艺及加热坯料的方法进行更详细的说明。

示例1-示例3选取共用一个煤气源的1#常规步进梁式加热炉和2#常规步进梁式加热炉中的1#常规步进梁式加热炉为实施低温加热工艺的加热炉。1#常规步进梁式加热炉和2#常规步进梁式加热炉在生产热轧带钢的正常生产状态下的混合煤气消耗量(即额定热负荷)均为45000～55000m³/h。在1#常规步进梁式加热炉低温加热坯料的过程中，1#常规步进梁式加热炉维持约5000m³/h的混合煤气消耗量，同时2#常规步进梁式加热炉保持约40～50％的混合煤气消耗量(即约20000～25000m³/h)，以保持1#常规步进梁式加热炉的混合煤气热值基本稳定。

示例1：

某热轧厂为生产低温加热的板带，于某日6:30开始进行生产准备，即1#炉开始空炉(即停止装钢或只出不装)，7:50关闭1#炉预热段烧嘴，8:30关闭1#炉加热段烧嘴，9:20左右1#炉空炉完毕，满足低温加热工艺初始条件。9:40开始1#炉装低温坯料37块，坯料的厚度范围为160～190mm，15:13至15:55前9块坯料出炉，16:49出炉坯料两块，因轧线处理故障至21:58坯料继续出炉轧制，至23:34坯料出炉完毕。本轮试验加热坯料共计37块，加热坯料总量达到152t。

在被加热坯料进入加热段前，间隔开启加热段下部两侧2#、4#和6#烧嘴(即左、右侧各3个烧嘴)，加热段上部间隔开启4个烧嘴(面向加热炉出料端，从左侧数分别为2#、4#、6#、8#)，烧嘴前手动阀开度为20％。

在1#炉实施低温加热过程中，2#加热炉始终保持≥20000m³/h的煤气消耗量，加热过程中1#炉的混合煤气热值波动在7030～9820kJ/m³之间，基本达到了保持混合煤气热值稳定的工艺要求。

示例1在长时间待轧期间，加热段炉温控制在800～850℃，均热段炉温控制在820～840℃之间，符合本发明的低温加热过程中的待轧保温策略。

示例1被加热坯料的加热总时间为327～702min，出炉时坯料的加热温度为840～900℃，平均871℃；模型计算的表面与中心温差为2～19℃，平均6℃。示例1的低温加热工艺满足试验要求。

示例2：

某热轧厂为生产低温加热的板带，于某日5:28 1#炉开始空炉，在此过程中依次关闭1#炉预热段和加热段烧嘴，8:48空炉完毕。9:02至9:16 1#炉装入17块低温坯料(共计52.5t)，坯料的厚度范围是110～130mm，15:32至16:02被加热的低温坯料依次出炉并顺利轧制成3～6mm厚的板带。

在被加热坯料进入加热段前，间隔开启加热段下部两侧1#、3#和5#烧嘴(即左、右侧各3个烧嘴)，加热段上部间隔开启4个烧嘴(即面向加热炉出料端，从左侧数分别为1#、3#、5#、7#烧嘴)，烧嘴前手动阀开度为15％。

在1#炉实施低温加热过程中，2#加热炉保持≥23000m³/h的煤气消耗量，加热过程中1#的混合煤气热值波动在7210～9350kJ/m³之间，达到了保持混合煤气热值稳定的工艺要求。

示例2的被加热坯料的加热总时间为390～406min，出炉时坯料的加热温度为851～860℃，平均855℃；模型计算的表面与中心温差为5～12℃，平均8℃。示例2的低温加热工艺满足低温加热工艺要求。

示例3：

示例3低温加热坯料8块(共计56.3t)，坯料的厚度范围为140～160mm，在坯料进入加热段前，间隔开启加热段下部两侧2#、4#烧嘴(即左、右侧各2个烧嘴)，加热段上部间隔开启4个烧嘴(面向加热炉出料端，从左侧数分别为1#、3#、5#、7#烧嘴)，烧嘴前手动阀开度为25％。

在坯料低温加热过程中，2#加热炉保持≥21000m³/h的煤气消耗量，加热过程中1#的混合煤气热值波动在7160～9680kJ/m³之间，达到了保持混合煤气热值稳定的工艺要求。

示例3的坯料的低温加热总时间为171～186min，出炉时坯料的加热温度为820～830℃，平均825℃；模型计算的表面与中心温差为3～10℃，平均6℃。示例3的低温加热工艺同样满足低温加热工艺要求。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims (4)

1.一种利用常规步进梁式加热炉实现低温加热工艺的方法，所述常规步进梁式加热炉包括沿着被加热坯料的前进方向依次设置的热回收段、预热段、加热段和均热段，其特征在于所述方法包括以下步骤：

a)逐步关闭预热段和加热段的烧嘴，使常规步进梁式加热炉处于空炉状态，仅保留均热段烧嘴处于开启状态，通过将均热段炉温控制为900～1100℃，来将热回收段炉温控制为550～650℃，预热段炉温控制为700～800℃，加热段炉温控制为800～900℃；以及

b)在被加热坯料进入加热段之前，间隔开启加热段的上部烧嘴并间隔开启加热段的下部烧嘴，

其中，在被加热坯料经过热回收段、预热段、加热段和均热段时，将热回收段炉温控制在550～650℃，将预热段炉温控制在700～800℃，将加热段炉温控制在800～900℃，将均热段炉温控制在830～920℃，被加热坯料出炉时的实际加热温度控制在820～900℃，均热段烧嘴始终处于开启状态；

使所述常规步进梁式加热炉维持正常生产热轧带钢的状态下的额定热负荷的8％～13％的热负荷，使与所述常规步进梁式加热炉共用一个煤气源的另一座常规步进梁式加热炉维持不低于正常生产热轧带钢的状态下的额定热负荷的40％的热负荷，其中，所述常规步进梁式加热炉正常生产热轧带钢的状态下的额定热负荷与所述另一座常规步进梁式加热炉正常生产热轧带钢的状态下的额定热负荷之比为0.9∶1～1.1∶1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中间隔开启的加热段上部烧嘴和下部烧嘴前的阀门开度为15～25％，并调整间隔开启的加热段上部烧嘴和下部烧嘴的火焰，使火焰具有刚度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在被加热坯料经过加热段期间，在步骤b)中间隔开启的加热段上部烧嘴和下部烧嘴处于开启状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将加热段和均热段中的至少一段在待轧保温时的炉温调整至比正常轧制时的炉温低10～30℃。

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