CN104152668B - 降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置，包括设置在除鳞装置(1)和加热炉(3)之间的钢坯出炉温度检测元件(2)、设置在轧钢加热炉(3)均热段的均热段参数检测元件(4)、设置在轧钢加热炉(3)二加热段的二加热段参数检测元件(5)、设置在轧钢加热炉(3)一加热段的一加热段参数检测元件(6)、设置在轧钢加热炉(3)炉尾的炉尾烟气参数检测元件(14)、信号发射器(8)、信号接收器(15)、及监控机(16)。本发明还提供了一种降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的方法，通过优化控制燃烧空燃比、炉温、炉压及出钢温度，最终实现轧钢加热炉高效节能和降低钢坯氧化烧损的目标。

Description

降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置及其方法

技术领域

本发明属于炼钢节能技术领域，特别涉及一种降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置及其方法。

背景技术

轧钢加热炉能耗占轧钢系统工序能耗的60～70％，是轧钢系统节能的重点。随着近年钢铁产品质量的要求不断提高，轧钢加热环节越来越重要，其中氧化烧损是轧钢加热过程不可避免的问题。钢坯氧化的危害主要表现在：1、造成金属损失，降低成材率；2、烧损严重说明燃烧不佳造成煤气消耗过量；3、引起一系列不良后果，如脱碳、气泡显露等问题，严重影响钢坯的轧制质量；4、增加停炉清渣次数，影响产量。形成氧化烧损的机理是炉气中的氧原子通过钢坯表面向内部扩散，铁离子则由内部向外部扩散，当两元素在一定加热温度和炉内气氛等条件下，发生化学反应生成铁氧化物。

影响钢坯氧化烧损因素很多，如炉膛加热温度、钢坯加热时间、钢坯出炉温度和炉内氧气氛等，其中氧化烧损量随加热温度的升高而急剧增加，尤其是800℃以上更为迅速，其次加热时间与氧化烧损量成正比，针对钢坯氧化烧损问题，国内许多学者提出了许多降低钢坯氧化烧损的措施，如钢坯表面涂层的方法，如钢坯热装热送的方法等，尽管这些方法在一定程度上缓解了氧化烧损的生成量，但还是很有限，在实际生产中，还需要进一步降低轧钢加热炉钢坯的氧化烧损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置及其方法，以实现既能降低钢坯氧化烧损又能达到高效节能的目标。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置，包括设置在除鳞装置和加热炉之间的钢坯出炉温度检测元件、设置在轧钢加热炉均热段的均热段参数检测元件、设置在轧钢加热炉二加热段的二加热段参数检测元件、设置在轧钢加热炉一加热段的一加热段参数检测元件、设置在轧钢加热炉炉尾的炉尾烟气参数检测元件、信号发射器、信号接收器、及与信号接收器连接的监控机，所述钢坯出炉温度检测元件、均热段参数检测元件、二加热段参数检测元件、一加热段参数检测元件和炉尾烟气参数检测元件分别与信号发射器连接，所述信号发射器将所述各检测元件检测的数据信号通过所述信号接收器传输给监控机，监控机通过所述各检测元件控制钢坯出炉温度及加热炉各段的炉温和炉压、煤气和助燃空气流量、残氧和空燃比、及炉尾烟气残氧，以降低钢坯的氧化烧损。

进一步地，所述均热段参数检测元件、二加热段参数检测元件、一加热段参数检测元件和炉尾烟气参数检测元件均包括炉温检测元件、炉压检测元件和炉气参数检测元件。

进一步地，所述炉气参数检测元件包括残氧参数检测元件。

进一步地，所述信号发射器与信号接收器之间的数据信号传输为无线或蓝牙传输。

本发明还提供了一种降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的方法，包括如下措施：

1)通过均热段参数检测元件、二加热段参数检测元件、一加热段参数检测元件和炉尾烟气参数检测元件，由监控机显示并分段控制加热炉的均热段、二加热段、一加热段和预热段各段的炉温、煤气和助燃空气流量、残氧和空燃比、及炉尾烟气残氧；

2)通过监控机分别控制均热段、二加热段、一加热段和预热段各段的炉压；

3)热装热送入炉钢坯，通过钢坯出炉温度检测元件以低限设定出炉钢坯温度。

进一步地，所述炉尾烟气残氧和炉内各段残氧以体积百分比控制为不高于3％。

进一步地，所述预热段炉温控制为不高于900℃，一加热、二加热和均热段的炉温控制为不高于1250℃。

进一步地，所述均热段、二加热段、一加热段和预热段各段的炉压控制为10～30Pa。

进一步地，所述入炉钢坯热装热送的温度不低于400℃，所述出炉钢坯的温度不高于1230℃。

本发明提供的一种降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置及其方法，具有如下优点：

1、在加热炉的均热段、二加热段、一加热段和炉尾分别设置参数检测元件，通过加热炉各段的残氧及炉尾烟气残氧的检测，调节煤气和助燃空气流量，精确调节空燃比，保证高温加热段煤气的完全燃烧，提高燃烧效率，减少过剩空气带出的热量损失，使煤气燃烧完全高效，节约钢坯的在加热炉内的加热时间，从而降低钢坯氧化烧损。

2、通过对加热炉各段的炉温和炉压分段合理控制，能够有效保证轧钢加热炉的加热效率，从而保证钢坯加热稳定性，降低烧损。

3、以低限出炉温度控制钢坯的出炉温度，既能满足钢坯轧钢的质量要求，又能达到降低轧钢加热炉燃耗和烧损的目标。

4、入炉钢坯采用热装热送技术，不仅能够提高钢坯的入炉温度，而且能够大大减少钢坯在炉的加热时间，从而大大减少钢坯的氧化烧损并大大降低轧钢的工序能耗。

附图说明

图1为本发明实施例提供的降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损装置的布置总图。

图2为本发明实施例提供的降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损方法的控制流程框图。

图中，1、除鳞装置，2、出炉钢坯温度检测元件，3、加热炉，4、均热段参数检测元件，5、二加热段参数检测元件，6、一加热段参数检测元件，7、入炉钢坯，8、信号发射器，9、均热段，10、二加热段，11、一加热段，12、预热段，13、冷却水梁、14、炉尾烟气参数检测元件，15、信号接收器，16、监控机。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置，包括设置在除鳞装置1和轧钢加热炉3之间的钢坯出炉温度检测元件2、设置在加热炉3均热段9的均热段参数检测元件4、设置在加热炉3二加热段10的二加热段参数检测元件5、设置在加热炉3一加热段11的一加热段参数检测元件6、设置在加热炉3炉尾的炉尾烟气参数检测元件14、信号发射器8、信号接收器15、及与信号接收器15连接的监控机16。钢坯出炉温度检测元件2、均热段参数检测元件4、二加热段参数检测元件5、一加热段参数检测元件6和炉尾烟气参数检测元件14分别与信号发射器8连接，信号发射器8能将钢坯出炉温度检测元件2、均热段参数检测元件4、二加热段参数检测元件5、一加热段参数检测元件6和炉尾烟气参数检测元件14检测的数据信号传输给信号接收器15，信号接收器15再将这些数据信号传输给监控机16，并且监控机16能够通过上述的各个检测元件控制钢坯出炉温度及加热炉3各段的炉温和炉压、煤气和助燃空气流量、残氧和空燃比、及炉尾烟气残氧，以降低钢坯的氧化烧损。

其中，均热段参数检测元件4、二加热段参数检测元件5、一加热段参数检测元件6和炉尾烟气参数检测元件14包括炉温检测元件、炉压检测元件和炉气参数检测元件。

其中，炉气参数检测元件包括残氧参数检测元件。

其中，信号发射器8与信号接收器15之间的数据信号传输为无线或蓝牙传输。

本发明还提供了一种降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的方法，包括如下控制措施：

1)通过与信号发射器8连接的均热段参数检测元件4、二加热段参数检测元件5、一加热段参数检测元件6和炉尾烟气参数检测元件14，在监控机16上显示并分段控制加热炉3的均热段9、二加热段10、一加热段11和预热段12各段的炉温、煤气和助燃空气流量、炉尾烟气残氧、炉内各段残氧和空燃比；将炉尾烟气残氧和炉内各段残氧以体积百分比计控制为不高于3％；控制预热段12的炉温不高于900℃，控制一加热11、二加热10和均热段9的炉温不高于1250℃。

2)通过均热段参数检测元件4、二加热段参数检测元件5、一加热段参数检测元件6和炉尾烟气参数检测元件14，利用监控机16分别调整均热段9、二加热段10、一加热段11和预热段12各段上的烟道闸板开度和风机阀门开度，从而分别控制均热段9、二加热段10、一加热段11和预热段12各段的炉压；将均热段9、二加热段10、一加热段11和预热段12各段的炉压控制在10～30Pa。

3)热装热送入炉钢坯7，通过钢坯出炉温度检测元件2以低限设定出炉钢坯温度，控制入炉钢坯7热装热送的温度不低于400℃，将出炉钢坯的温度控制为不高于1230℃。

本发明提供的降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的方法具体实施如下：

参见图2，设定加热炉3的预热段12的炉温不高于900℃，均热段9、二加热10和一加热11的炉温均不高于1250℃，将出炉钢坯温度检测元件2检测的钢坯出炉温度，均热段参数检测元件4、二加热段参数检测元件5和一加热段参数检测元件6检测的各段炉温、各段炉压和残氧等参数，以及炉尾烟气参数检测元件14检测的烟气温度和烟气残氧参数，经数据线送入信号发射器8，信号发射器8以无线或蓝牙的形式将信号发出，数据信号经信号接收器15接收送入监控机16，将入炉钢坯7热装热送轧钢加热炉3后，置于冷却水梁13上面加热。

检测炉尾烟气残氧体积百分比是否超过3％，如超出3％，则通过监控机16发出指令给炉尾烟气参数检测元件14，减少炉尾助燃空气流量；或者如果炉内钢坯是加速升温则通过监控机16发出指令给均热段参数检测元件4、二加热段参数检测元件5和一加热段参数检测元件6，增加均热段9、二加热段10和一加热段11相应各段的煤气流量，将烟气残氧降至3％以内。分段检测均热段9、二加热段10和一加热段11各段的残氧体积比例是否超出3％，如超出3％，则分别调整其相应段的空燃比，从而实现空燃比的优化调节以降低残氧比。对于不同种类煤气的空燃比控制范围如表1所示。

设定均热段9、二加热段10、一加热段11和预热段12各段炉压的范围为10-30Pa，如炉压超出该范围，则通过监控机16关小煤气阀门，或开大烟气调节阀，将炉内各段的炉压降至10-30Pa以内。最后将钢坯出炉温度设置范围调整为最低出钢温度要求，即通过监控机16将监测的钢坯出炉温度降至1230℃以内。对于加热炉3各段的各个控制参数范围及入炉和出炉温度控制如表2所示。

表1不同煤气种类空燃比控制范围

煤气种类	高炉煤气	混合煤气	焦炉煤气	天然气
					空燃比	0.6～0.68	1～4	4.3～4.7	10～11

表2加热炉内外相关控制参数范围

本发明提供的降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损装置及其方法，从钢坯入炉到出炉，综合采用节能降烧损措施，结合二级模型实现燃烧空燃比、炉温、炉压优化控制，合理化出钢温度，最终实现轧钢加热炉高效节能和降低钢坯氧化烧损的目标。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置，其特征在于：包括设置在除鳞装置(1)和加热炉(3)之间用于低限设定热装热送入炉钢坯的出炉温度的钢坯出炉温度检测元件(2)、设置在均热段(9)的均热段参数检测元件(4)、设置在二加热段(10)的二加热段参数检测元件(5)、设置在一加热段(11)的一加热段参数检测元件(6)、设置在轧钢加热炉(3)炉尾的炉尾烟气参数检测元件(14)、信号发射器(8)、信号接收器(15)、及与信号接收器(15)连接的监控机(16)，所述信号发射器(8)与信号接收器(15)之间的数据信号传输为无线或蓝牙传输，所述检测元件(2、4、5、6、14)分别与信号发射器(8)连接，所述信号发射器(8)将所述检测元件(2、4、5、6、14)检测的数据信号通过所述信号接收器(15)传输给监控机(16)，监控机(16)通过所述检测元件(2、4、5、6、14)显示并分段控制热装热送入炉钢坯(7)的出炉温度及加热炉(3)的均热段(9)、二加热段(10)、一加热段(11)和预热段(12)各段的炉压和炉温、煤气和助燃空气流量、残氧和空燃比、及炉尾烟气残氧，以降低钢坯的氧化烧损。

2.根据权利要求1所述的降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置，其特征在于：所述均热段参数检测元件(4)、二加热段参数检测元件(5)、一加热段参数检测元件(6)和炉尾烟气参数检测元件(14)均包括炉温检测元件、炉压检测元件和炉气参数检测元件。

3.根据权利要求2所述的降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置，其特征在于：所述炉气参数检测元件包括残氧参数检测元件。

4.一种降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的方法，其特征在于，包括如下措施：

1)通过均热段参数检测元件(4)、二加热段参数检测元件(5)、一加热段参数检测元件(6)和炉尾烟气参数检测元件(14)，由监控机(16)显示并分段控制加热炉(3)的均热段(9)、二加热段(10)、一加热段(11)和预热段(12)各段的炉温、煤气和助燃空气流量、残氧和空燃比、及炉尾烟气残氧；

2)通过监控机(16)分别控制均热段(9)、二加热段(10)、一加热段(11)和预热段(12)各段的炉压；

3)热装热送入炉钢坯(7)，通过钢坯出炉温度检测元件(2)低限设定出炉钢坯温度。

5.根据权利要求4所述的降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的方法，其特征在于：所述炉尾烟气残氧和炉内各段残氧以体积百分比控制为不高于

3％。

6.根据权利要求4所述的降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的方法，其特征在于：所述预热段(12)炉温控制为不高于900℃，一加热(11)、二加热(10)和均热段(9)的炉温控制为不高于1250℃。

7.根据权利要求4所述的降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的方法，其特征在于：所述均热段(9)、二加热段(10)、一加热段(11)和预热段(12)各段的炉压控制为10～30Pa。

8.根据权利要求4所述的降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的方法，其特征在于：所述入炉钢坯(7)热装热送的温度不低于400℃，所述出炉钢坯的温度不高于1230℃。