CN104017981B - 一种蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺 - Google Patents

Abstract

一种蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺，属于蓄热式加热炉的板坯加热工艺技术领域，用于对薄连铸板坯进行快速加热。其技术方案是：将辊底加热炉的各个功能段划分成为第一加热段、第二加热段、第三加热段、板坯横移段和保温段，每个段都采用蓄热式燃烧技术，并将第一加热段的温度提高至1230℃，为主要加热段，第二加热段的温度提高至1210℃，为辅助加热段，其它各段的温度也升高至1190℃，完成均热过程，最终的出钢温度为1180±5℃。本发明能够提高辊底加热炉的加热速度和均热能力，实现板坯在辊底加热炉内的快速升温和均温过程，保证轧机实现双线生产厚度在1.0～1.4mm的产品，同时能源利用率高，节能效果显著。

Description

一种蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺

技术领域

本发明涉及一种在连铸连轧生产线上利用蓄热式辊底加热炉实现连铸板坯快速加热的生产工艺，属于蓄热式加热炉的板坯加热工艺技术领域。

背景技术

薄板坯连铸连轧生产线的最大优势是能够生产厚度≤1.8mm以下薄规格的带钢产品，与常规的热轧宽带钢生产线相比，生产成本低，具有明显的经济优势。

在轧机生产薄规格产品时，轧机对板坯出炉温度及均匀性的要求非常高，一般来说，在生产2.0mm左右的带钢时，板坯的出炉温度≤1150℃即能够满足轧机要求，但是如果轧机在生产1.4mm甚至1.0mm规格的产品时，由于在轧制过程中坯料的速度快，温降大，轧制负荷高，通常要求板坯的出炉温度在1170～1180℃以上，轧机才能稳定生产，尤其是板坯的温度均匀性，必须满足≤10℃的要求，否则轧机的甩尾、堆钢等事故会成倍增加。

而现有薄板坯连铸连轧生产线上的辊底式加热炉，以补热为目的，其工艺特点是：靠近连铸的辊底加热炉第一加热段的炉温在1270～1280℃，在板坯入炉后，加热炉能够将钢坯直接加热至1150℃，在其余各段，加热炉的炉温在1160℃左右，板坯在炉内主要进行均热保温，保证轧机的坯料。

当轧机生产厚度1.0～1.4mm以下的薄规格产品时，现有辊底加热炉温度设置的及加热方式存在以下几个问题：

1．辊底加热炉第一加热段的炉温会超过1300℃，超过了辊底加热炉的额定供热负荷，由于辊底加热炉内宽只有两米，在狭窄的炉膛内，煤气的大量供给，会出现不完全燃烧，存在安全隐患，并降低煤气的有效利用率；

2．随着供热负荷的增加，火焰长度也会相应增加，通常辊底加热炉烧嘴中心线的高度距离板坯上表面只有0.4米，长火焰会灼伤板坯的表面，造成过热、过烧等质量缺陷，并大量增加板坯的氧化烧损；

3．由于第一加热段板坯温度过高，板坯在加热过程中会形成较大的温差，因此需要增加板坯的均热过程，从而减少了生产线的缓冲时间；

4．板坯在第一加热段完成加热后，由于其它各个供热段的炉膛温度低于实际的需求值，因此，板坯会在其它各段降温，也会降低加热炉的热效率；

5．薄板坯连铸连轧生产线都是两台连铸机、两座辊底加热炉配备一套轧线，由于两座连铸机生产时的拉速、板坯出炉温度各不相同，很容易造成出炉时两座加热炉的板坯温度不均，因此现有的生产工艺在生产超薄带钢产品时，往往采取的是单线生产，即一台连铸机、一座加热炉生产，另一台连铸机和加热炉备用，以降低产量的方式保证产品的质量。

总之，现有的辊底加热炉及其加热工艺难以满足薄板坯连铸连轧生产线连续稳定生产薄规格产品的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺，该工艺能够提高连铸板坯的出炉温度及温度的均匀性，实现连铸连轧生产线对薄规格产品的稳定生产，保证产品质量和提高产品的产量，同时降低加热炉的能耗。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺，辊底加热炉内的加热功能段分别为第一加热段、第二加热段、第三加热段、板坯横移段和保温段，在各个功能段内分别安装有多组蓄热式烧嘴和热电偶，在板坯产品厚度1.0～1.4mm以下规格时，采用以下工艺参数进行：

（1）两流连铸机的拉速为4.5～5m/min，入炉板坯温度900℃，板坯最终出炉温度要求在1180℃±5℃，两流板坯温度相同，板坯总的在炉时间为15-36分钟，板坯在辊底加热炉内的传送速度控制在40～60m/min；

（2）第一加热段的炉膛温度控制在1230～1240℃，第一加热段内的板坯的运行速度为4.5～5m/min，板坯在第一加热段内的运行时间在6～8分钟；

（3）第二加热段炉膛温度控制在1210～1220℃，板坯在第二加热段内以4.5～5m/min的低速或者20～30m/min的中速运行，板坯在第二加热段内的运行时间为2～10分钟；

（4）第三加热段炉膛温度控制在1180～1200℃，板坯在第三加热段内均匀摆动，摆动速度为5m/min，板坯的均热时间为5～15分钟；

（5）保温段的炉膛温度控制在1190～1210℃，炉膛保持微正压，板坯在保温段内的停留时间为2～3分钟。

上述蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺，在板坯进入辊底加热炉的第一加热段后，第一加热段的煤气调节阀和空气调节阀的开度最大至70%，一般控制在50%，蓄热式烧嘴的排烟温度控制在130℃，烟气调节阀的开度最大可至100%，保持炉膛压力为10pa微正压，热电偶检测温度超出设定上限10℃时，要减少第一加热段的供热量，降低供热负荷，当板坯运行到第一加热段末端时，板坯表面温度为1200℃。

上述蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺，板坯进入第二加热段后，第二加热段的煤气调节阀、空气调节阀的开度保持在30～50%，烟气调节阀的开度为50～100%，炉膛压力继续保持在10pa微正压。

上述蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺，辊底加热炉中70～80%的烟气通过引风机排出，其余的烟气通过副烟道排出，辊底加热炉的炉膛压力通过调节设置在引风机管道上的烟气调节阀开度来实现。

上述蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺，在板坯入炉温度、拉速发生变化时，由辊底加热炉的燃烧系统自动调整各段蓄热式烧嘴的换向间隔时间以及煤气和空气流量来调整供热负荷，而烧嘴火焰的长度维持不变。

本发明的有益之处在于：

本发明利用蓄热式辊底加热炉的优势，提供一种板坯在蓄热式辊底加热炉内的快速加热工艺，这种工艺能够将辊底加热炉各个功能段的炉膛温度提高至1190℃以上，并能够灵活的控制辊底加热炉各个燃烧段蓄热式烧嘴的工作状态，确保板坯的出炉温度和温差符合轧钢工艺要求，实现两流连铸同时减薄的生产要求，提高生产线的经济效益。

本发明所提供的生产工艺利用蓄热式技术的节能优势，在提高板坯出炉温度的同时，辊底加热炉的能源消耗、氧化烧损等并没有随之快速增长，能源利用率高，节能效果显著。

本发明所提供的板坯快速加热生产工艺，操作简单，使用安全可靠，经济效益和社会效益十分显著。

附图说明

图1是本发明的板坯加热生产线结构示意图；

图2是蓄热式辊底加热炉的结构示意图；

图3是蓄热式辊底加热炉的气体管路连接示意图。

图中的标记如下：连铸机1、第一加热段2、第二加热段3、第三加热段4、板坯横移段5、保温段6、轧机7、蓄热式烧嘴8、板坯9、炉辊10、煤气调节阀11、空气鼓风机12、引风机13、烟气调节阀14、空气调节阀15、热电偶16、炉膛17。

具体实施方式

本发明使用的蓄热式辊底加热炉，所用的煤气为转炉、焦炉或者高炉与焦炉的混合煤气，煤气热值在2400～3000x4.186KJ/Nm³，蓄热方式为空气单蓄热，煤气不预热，理论空燃比为2.4～3：1，与煤气的热值相关联，空气过剩系数为1.05。

图中显示，本发明的蓄热式辊底加热炉，位于薄板坯连铸连轧生产线上的连铸机1和轧机7两个工序之间，沿着板坯9前进方向，将蓄热式辊底加热炉的各个功能段划分成为第一加热段2、第二加热段3、第三加热段4、板坯横移段5和保温段6，两流连铸机1的板坯9进入辊底加热炉后，在三个加热段内加热，并经板坯横移段5汇总到保温段6，送往轧机7生产。

图中显示，在辊底加热炉的每个功能段，根据供热负荷的不同，均设置了多组蓄热式烧嘴8，通过调节各个燃烧段蓄热式烧嘴8的供热负荷来调节各个燃烧段的炉温，以实现板坯9快速加热的目的。

图中显示，在辊底加热炉的每个功能段上，分别在炉顶设置若干个测温用的热电偶16，其作用是测量辊底加热炉各个功能段的实际炉膛17的温度。

辊底加热炉生成的燃烧产物中70～80%的烟气通过引风机13排出，其余的烟气通过副烟道排出，而加热炉的炉膛压力通过调节设置在引风机13管道上的烟气调节阀14的开度来实现，保证在加热炉的供热负荷发生变化时，能够随时调节，加热炉出口位置的炉压为微正压（10Pa左右）。

辊底加热炉实现了燃烧自动控制，在板坯9入炉温度、拉速发生变化时，由加热炉的燃烧系统自动调整各段蓄热式烧嘴8的换向间隔时间以及通过煤气调节阀11、空气调节阀15对煤气和空气流量进行调整，实现对供热负荷的调整，而烧嘴火焰的长度维持不变。

本发明的具体实施过程如下：

轧机7在生产产品厚度≤1.4mm以下规格时，两流连铸机1的拉速在4.5～5m/min，入炉板坯9温度900℃，板坯9最终出炉温度要求在1180℃±5℃，两流板坯温度相同，板坯总的在炉时间约为15～36分钟，板坯9在辊底加热炉内的传送速度控制在40～60m/min。

先设定辊底加热炉各个功能段的温度、炉膛压力等工艺参数，其中第一加热段2的温度设定到1230℃，第二加热段3设定到1210℃，其余第三加热段4、板坯横移段5和保温段6的温度设定在1190℃，炉膛压力设定在10pa，所有的蓄热式烧嘴8都投入正常运行，而各个功能段的煤气调节阀11、空气调节阀的开度在20～30%，烟气调节阀14的开度在30～50%，蓄热式烧嘴8的排烟温度控制在130℃。

炉辊10的速度设定：第一加热段2内的炉辊10速度设定与连铸机1的拉速同步，为4.5～5m/min，在板坯9没有入炉之前，其余各功能段的炉辊10在低速4.5～5m/min运行，为待坯状态。

在板坯9进入辊底加热炉的第一加热段2之后，通过炉膛温度的自动设定，第一加热段2将炉膛温度继续保持在1230～1240℃，并自动按比例增加煤气和空气的流量，同时第一加热段2的煤气调节阀11和空气调节阀15的开度会自动增加，最大至70%，一般控制在50%，燃烧所用的空气由鼓风机12供应，在燃烧时，蓄热式烧嘴8的排烟温度控制在130℃，烟气由引风机13抽走，然后排放，烟气调节阀14的开度最大可至100%，从而保持炉膛压力为微正压10pa，所有炉膛温度均由热电偶16检测，当热电偶16检测温度超出设定上限10℃时，要减少第一加热段2的供热量，降低供热负荷。当板坯9运行到第一加热段2末端时，板坯9表面温度会达到1200℃，板坯9在第一加热段2所吸收的热量占需热量的70～80%以上，如果继续增加第一加热段2的温度，则可能出现板坯9过热或者过烧的现象，造成产品质量事故。

板坯9在第一加热段2完成加热后，则进入第二加热段3，此时板坯9的尾部也已经进入辊底加热炉，能够自由运行。第二加热段3的温度保持在1210～1220℃，第二段煤气调节阀11、空气调节阀15的开度保持在30～50%，烟气调节阀14的开度增加到50～100%，炉膛压力继续保持在微正压，板坯9在第二加热段3所吸收的热量占板坯9需热量的20～30%，利用炉温与板坯9之间的温差，强化板坯9从表面向中心的传热，并使板坯9表面的温度和炉膛17的中心温度趋于一致。

板坯9在第二加热段3以低速（4.5～5m/min）或者中速（20～30m/min）运行，依据板坯9在第一加热段2时炉温的变化情况，如果板坯9在第一加热段2内运行时，炉温变化频繁，或者煤气调节阀11的开度超过50%以上，则板坯9在第二加热段3内将以低速运行，否则板坯9以中速通过第二加热段3。同时相邻蓄热式烧嘴8的间隔时间也可进行调整，可从2秒调整至10秒，保证同组蓄热式烧嘴8火焰的强度，确保板坯9的最终加热效果。

在第三加热段4和板坯横移段5中，板坯9主要进行均热过程，板坯9的均热时间约为5～15分钟，目的是使板坯9表面与板坯9中心、板坯9宽度方向以及板坯9长度方向的温差≤10℃，在板坯9的均热过程中，板坯9将以高速（40～60m/min）至等待位，并在第三加热段4、板坯横移段5内均匀摆动，摆动速度为5m/min，辊底加热炉的第三加热段4、板坯横移段5的炉膛温度保持在1180～1200℃，并实现自动控制，保持炉膛17的微正压。如果炉温变化剧烈，则意味着板坯9温度不均，必须继续适当延长均热时间。

板坯9在最终进入保温段6后，主要消除两线板坯9的温差，使两线板坯9的温度趋于一致，通过调整保温段6供热的方式，将保温段6的炉温控制在1190～1210℃，炉膛17保持微正压，而蓄热式烧嘴8在燃烧过程中，火焰要有强度，板坯9在保温段6内的停留时间为2～3分钟，在板坯9停留期间，供热恒定，炉温不再发生变化时，就认为板坯9的温度已经达到设定的1180℃±5℃，具备了出钢条件。

根据轧机7生产品种，辊底加热炉的各个功能段调整目标出钢温度，使之能够适应工艺生产要求，其实现的方法是各个功能段的设定温度，尤其是在板坯9均热期间，炉温与目标设定温度之间的温差控制在10～15℃，均热时间在7～17分钟。

轧机7在生产厚度≤1.4mm以下的超薄带钢时，板坯9的出钢温度及温差必须符合轧钢的工艺要求，否则就会频繁出现轧机7的甩尾、堆钢等事故，对生产影响极大，因此必须是在板坯9的温度达到标准后，才能出钢生产，而不是根据连铸和轧机的生产节奏来组织生产。

轧机7发生事故不能出钢时，则降低各功能段的温度，温度控制方式将各个功能段的设定温度降低10～20℃，在临出钢前5～10分钟，重新恢复至设定温度。

本发明在蓄热式辊底加热炉的各个功能段上采用快速加热工艺，可以提高辊底加热炉的加热和均热能力，能够实现双线生产超薄带钢，从而大幅度提高超薄热带生产线的经济效益。

Claims (5)

1.一种蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺，其特征在于：辊底加热炉内的加热功能段分别为第一加热段（2）、第二加热段（3）、第三加热段（4）、板坯横移段（5）和保温段（6），在各个功能段内分别安装有多组蓄热式烧嘴（8）和热电偶（16），在板坯（9）产品厚度1.0～1.4mm之间的规格时，采用以下工艺参数进行：

A、两流连铸机（1）的拉速为4.5～5m/min，入炉板坯（9）温度900℃，板坯（9）最终出炉温度要求在1180℃±5℃，两流板坯温度相同，板坯（9）总的在炉时间为15～36分钟，板坯（9）在辊底加热炉内的传送速度控制在40～60m/min；

B、第一加热段（2）的炉膛温度控制在1230～1240℃，第一加热段（2）内的板坯（9）的运行速度为4.5～5m/min，板坯（9）在第一加热段（2）内的运行时间在6～8分钟；

C、第二加热段（3）炉膛温度控制在1210～1220℃，板坯（9）在第二加热段（3）内以4.5～5m/min的低速或者20～30m/min的中速运行，板坯（9）在第二加热段（3）内的运行时间为2～10分钟；

D、第三加热段（4）炉膛温度控制在1180～1200℃，板坯（9）在第三加热段（4）内均匀摆动，摆动速度为5m/min，板坯（9）的均热时间为5～15分钟；

E、保温段（6）的炉膛温度控制在1190～1210℃，炉膛（17）保持微正压，板坯（9）在保温段（6）内的停留时间为2～3分钟。

2.根据权利要求1所述的蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺，其特征在于：在板坯（9）进入辊底加热炉的第一加热段（2）后，第一加热段（2）的煤气调节阀（11）和空气调节阀（15）的开度最大至70%，蓄热式烧嘴（8）的排烟温度控制在130℃，烟气调节阀（14）的开度最大可至100%，保持炉膛压力为10pa微正压，热电偶（16）检测温度超出设定上限10℃时，要减少第一加热段（2）的供热量，降低供热负荷，当板坯（9）运行到第一加热段（2）末端时，板坯（9）表面温度为1200℃。

3.根据权利要求1所述的蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺，其特征在于：板坯（9）进入第二加热段（3）后，第二加热段（3）的煤气调节阀（11）、空气调节阀（15）的开度保持在30～50%，烟气调节阀（14）的开度为50～100%，炉膛压力继续保持在10Pa微正压。

4.根据权利要求1所述的蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺，其特征在于：辊底加热炉中70～80%的烟气通过引风机（13）排出，其余的烟气通过副烟道排出，辊底加热炉的炉膛压力通过调节设置在引风机管道上的烟气调节阀（14）开度来实现。

5.根据权利要求1所述的蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺，其特征在于：在板坯（9）入炉温度、拉速发生变化时，由辊底加热炉的燃烧系统自动调整各段蓄热式烧嘴（8）的换向间隔时间以及煤气和空气流量来调整供热负荷，而烧嘴火焰的长度维持不变。