CN108444297B

CN108444297B - 一种轧钢加热炉炉内气氛调整方法

Info

Publication number: CN108444297B
Application number: CN201810147728.5A
Authority: CN
Inventors: 张天赋; 丛志宇; 马光宇; 孙守斌; 徐伟; 艾铖珅; 贾振; 刘常鹏; 王东山; 李卫东
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: CN108444297A

Abstract

本发明涉及一种轧钢加热炉炉内气氛调整方法，首先设定轧钢加热炉的空燃比及各段内气氛，炉内气氛通过设置在预热段的残氧仪进行监测，残氧值在1.6％～3.0％范围内时，空燃比不调整；残氧值＜1.6％时，增加加热段的空气量，空燃比按0.05的增量进行递增；残氧值＞3.0％时，降低加热段的空气量，空燃比按0.03的减量进行递减；每次调整后延时，如不满足残氧值要求则继续调整，直到满足为止。本发明针对现有以高炉、焦炉和转炉混合煤气为燃料的轧钢加热炉，加热炉煤气热值波动大，炉内气氛控制难度大的问题，提供一种轧钢加热炉炉内气氛调整方法，能够改善轧钢加热炉炉内气氛控制精度，提高能源效率，降低加热钢坯氧化烧损。

Description

一种轧钢加热炉炉内气氛调整方法

技术领域

本发明涉及加热炉技术领域，尤其涉及一种轧钢加热炉炉内气氛调整方法。

背景技术

加热炉炉内气氛是轧钢加热炉最重要的工艺参数之一，加热炉炉内气氛主要取决于空气过剩系数。合理的空气过剩系数对加热炉能源利用效率和加热工艺具有决定性的作用。空气过剩系数过大，将降低燃料的理论燃烧温度，增加烟气量，降低燃料的利用效率；空气过剩系数过小，不能保证燃料完全燃烧，造成能源浪费，尤其是将可燃气体中的有毒成分如CO直接排放，既污染环境，又容易发生事故。

专利号为CN201510249033.4的中国专利公开了“一种加热炉气氛场控制系统”，包括取样阀、预处理器、气体密度计、气氛场控制器、系统计算机以及氧化锆分析仪，该系统能够实时检测加热炉炉内每一个加热段的氧含量，根据炉内气氛精确控制燃烧需氧量，从而减少燃气消耗并降低氧化烧损，从而使各燃烧段炉内气氛达到最佳状态。该技术方案在加热炉气氛检测上能够发挥积极作用，但轧钢加热炉炉内气氛控制的一个难点是煤气热值波动较大，虽然该技术方案能够确定加热炉各加热段的实际气氛，但无法实现精确控制，原因有两点：一、煤气热值处于波动状态，同体积煤气消耗的空气不为定值；二、若对助燃空气进行实时调整，必然带来空气调节阀的频繁波动，必然缩短阀门使用寿命。

专利号为CN201110191974.9的中国专利公开了“一种加热炉气氛场调控方法”，通过布置在加热炉不同区段的火焰图像中提取辐射能信号，结合不同区段气氛场检测，计算合理的风/燃比，减少因不合宜炉内气氛场导致的钢材和炉管氧化烧损，防止不同班次产品质量参差不齐，从而营造炉内合适的气氛场，降低温度测量误差，实现加热炉的运行优化和节能减排。该技术方案的明显缺陷是采用辐射信号进行参数控制，加热炉作为火焰炉受炉气中火焰中的杂质、炉内氧化铁皮、钢坯表面特征及炉墙状况的影响，辐射信号受到的干扰大，但仍然无法实现炉膛气氛的有效控制。

加热炉加热坯料过程中,尤其是以高炉、焦炉和转炉混合煤气为燃料的加热炉，由于炉内燃烧气体直接与坯料接触,炉气与坯料表面的铁原子和碳原子发生反应，产生氧化烧损。空气过剩系数大，炉气中的残余氧气量就大，氧化烧损也随之增加，必然降低钢坯的成材率。氧化烧损过大，将缩短加热炉清渣周期，增加加热炉维护成本，严重时甚至造成生产事故。轧钢加热炉煤气热值的波动加大了加热炉的气氛控制难度。

发明内容

本发明针对现有以高炉、焦炉和转炉混合煤气为燃料的轧钢加热炉，加热炉煤气热值波动大，炉内气氛控制难度大的问题，提供一种轧钢加热炉炉内气氛调整方法，能够改善轧钢加热炉炉内气氛控制精度，提高能源效率，降低加热钢坯氧化烧损。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种轧钢加热炉炉内气氛调整方法，所述轧钢加热炉是包含预热段、加热段及均热段的三段式加热炉，或设有多个加热段的多段式加热炉；其中对多段式加热炉中的多个加热段视为一个加热段；预热段不供热；加热炉煤气为高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的混合煤气，气氛调整具体包括如下步骤：

1)轧钢加热炉空燃比设定方式为：轧钢加热炉的均热段炉内气氛设置为还原性气氛，即燃料过剩；加热段内气氛设置为氧化性气氛，即空气过剩；预热段内气氛设置为弱氧化气氛，整个加热炉最终的气氛为弱氧化气氛；所述弱氧化气氛为残氧值为1.6％～3.0％的炉膛气氛；

2)轧钢加热炉总空燃比目标设定值为1.95～2.05:0.95～1.05，各段空燃比下限为 1.6：1，上限为2.6:1；

3)轧钢加热炉的最终炉内气氛通过设置在预热段的残氧仪进行监测，残氧值在1.6％～ 3.0％范围内时，空燃比不调整；

4)当残氧值＜1.6％时，增加加热段的空气量，空燃比按0.05的增量进行递增，且每次递增设定后延时25～30秒；延时结束后，若残氧值在1.6％～3.0％范围内，则保持该设定值不变；若残氧值仍然低于1.6％，则空燃比继续按0.05的增量递增，直至残氧值在1.6％～3.0％的范围内为止；

5)当残氧值＞3.0％时，降低加热段的空气量，空燃比按0.03的减量进行递减，且每次递减设定后延时25～30秒；延时结束后，若残氧值在1.6％～3.0％的范围内，则设定值不变；若残氧值仍然高于3.0％，则空燃比继续按0.03的减量递减，直至残氧值在1.6% ～3.0% 的范围内为止。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述一种轧钢加热炉炉内气氛控制方法，能够最大程度的避免煤气热值波动对各加热炉段气氛的冲击，同时又保证了煤气的充分燃烧，从而能够有效降低加热炉煤气消耗，降低加热炉钢坯的氧化烧损。

附图说明

图1是本发明所述轧钢加热炉的结构示意图。

图中：1.轧钢加热炉 2.残氧仪 3.预热段 4.加热段 5.均热段

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

本发明所述一种轧钢加热炉炉内气氛调整方法，如图1所示，所述轧钢加热炉是包含预热段3、加热段4及均热段5的三段式加热炉，或设有多个加热段的多段式加热炉；其中对多段式加热炉中的多个加热段视为一个加热段4；预热段3不供热；加热炉煤气为高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的混合煤气，气氛调整具体包括如下步骤：

1)轧钢加热炉1空燃比设定方式为：轧钢加热炉1的均热段5炉内气氛设置为还原性气氛，即燃料过剩；加热段4内气氛设置为氧化性气氛，即空气过剩；预热段3内气氛设置为弱氧化气氛，整个加热炉最终的气氛为弱氧化气氛；所述弱氧化气氛为残氧值为 1.6％～3.0％的炉膛气氛；

2)轧钢加热炉1总空燃比目标设定值为1.95～2.05:0.95～1.05，各段空燃比下限为1.6：1，上限为2.6:1；

3)轧钢加热炉1的最终炉内气氛通过设置在预热段3的残氧仪2进行监测，残氧值在1.6％～3.0％范围内时，空燃比不调整；

4)当残氧值＜1.6％时，增加加热段4的空气量，空燃比按0.05的增量进行递增，且每次递增设定后延时25～30秒；延时结束后，若残氧值在1.6％～3.0％范围内，则保持该设定值不变；若残氧值仍然低于1.6％，则空燃比继续按0.05的增量递增，直至残氧值在1.6％～3.0％的范围内为止；

5)当残氧值＞3.0％时，降低加热段4的空气量，空燃比按0.03的减量进行递减，且每次递减设定后延时25～30秒；延时结束后，若残氧值在1.6％～3.0％的范围内，则设定值不变；若残氧值仍然高于3.0％，则空燃比继续按0.03的减量递减，直至残氧值在1.6% ～3.0% 的范围内为止。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

以某厂热轧带钢生产线为例，该生产线现有轧钢加热炉3座，燃料为高炉、焦炉和转炉混合煤气，采用本发明所述方法对轧钢加热炉炉内气氛进行控制。在每座轧钢加热炉1的预热段3分别安装残氧仪2，加热炉气氛调整参考残氧仪所检测残氧值进行，以下是6 种工况下的炉内气氛调整实例：

【实施例1】

均热段5气氛设定为还原性气氛，空燃比参数设定为1.6:1，加热段4气氛设定为氧化性气氛，空燃比参数设定为2.6:1。

残氧仪2显示初始残氧值为1.6％，某一时刻由于煤气热值波动，残氧仪2显示残氧值为1.40％，按0.05的减量调整加热段4的空燃比，延时30秒后，残氧仪2显示残氧值为1.50％，再次增加加热段4的空燃比0.05后，残氧值为1.7％，满足残氧值在1.6% ～3.0 %范围内的要求，因此不再调整。

【实施例2】

残氧仪2显示初始残氧值为1.6％，某一时刻由于煤气热值波动，残氧仪2显示残氧值为3.10％，按0.03的减量调整加热段4的空燃比，延时30秒后，残氧仪2显示残氧值为2.7％，满足残氧值在1.6% ～3.0% 范围内的要求，因此不再调整。

【实施例3】

均热段5气氛设定为还原性气氛，空燃比参数设定为1.8:1，加热段4气氛设定为氧化性气氛，空燃比参数设定为2.3:1。

残氧仪2显示初始残氧值为3.0％，某一时刻由于煤气热值波动，残氧仪2显示残氧值为1.30％，按0.05的增量调整加热段4的空燃比，延时30秒后，残氧仪2显示残氧值为1.40％，再次增加加热段4的空燃比0.05，延时30秒后后，残氧值为1.6％；再次增加加热段4的空燃比0.05,，延时30秒后，残氧值为1.9，满足残氧值在1.6% ～3.0% 范围内的要求，因此不再调整。

【实施例4】

残氧仪2显示初始残氧值为2.5％，某一时刻由于煤气热值波动，残氧仪2显示残氧值为3.30％，按0.03的减量调整加热段4的空燃比，延时30秒后，残氧仪2显示残氧值为3.10％，再次减少加热段空燃比0.03后，残氧值为2.7％，满足残氧值在1.6% ～3.0% 范围内的要求，因此不再调整。

【实施例5】

均热段5气氛设定为还原性气氛，空燃比参数设定为1.9:1，加热段4气氛设定为氧化性气氛，空燃比参数设定为2.2:1。

残氧仪2显示初始残氧值为2.5％，某一时刻由于煤气热值波动，残氧仪2显示残氧值为1.30％，按0.05的增量调整加热段4的空燃比，延时30秒后，残氧仪2显示残氧值为1.40％；再次增加加热段4的空燃比0.05，延时30秒后，残氧值为1.50％；再次增加加热段4的空燃比0.05％，延时30秒后，残氧值为2.2％，满足残氧值在1.6% ～3.0% 范围内的要求，因此不再调整。

【实施例6】

残氧仪2显示初始残氧值为2.5％，某一时刻由于煤气热值波动，残氧仪2显示残氧值为3.30％，按0.03的减量调整加热段4的空燃比，延时30秒后，残氧仪2显示残氧值为3.30％；再次减少加热段4的空燃比0.03，延时30秒后，残氧值为3.20％；再次减少加热段4的空燃比0.03，延时30秒后，残氧值为2.9％，满足残氧值在1.6% ～3.0% 范围内的要求，因此不再调整。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种轧钢加热炉炉内气氛调整方法，其特征在于，所述轧钢加热炉是包含预热段、加热段及均热段的三段式加热炉，或设有多个加热段的多段式加热炉；其中对多段式加热炉中的多个加热段视为一个加热段；预热段不供热；加热炉煤气为高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的混合煤气；具体包括如下步骤：

2)轧钢加热炉总空燃比目标设定值为1.95～2.05:0.95～1.05，各段空燃比下限为1.6：1，上限为2.6:1；

3)轧钢加热炉的最终炉内气氛通过设置在预热段的残氧仪进行监测，残氧值在1.6％～3.0％范围内时，空燃比不调整；

5)当残氧值＞3.0％时，降低加热段的空气量，空燃比按0.03的减量进行递减，且每次递减设定后延时25～30秒；延时结束后，若残氧值在1.6％～3.0％的范围内，则设定值不变；若残氧值仍然高于3.0％，则空燃比继续按0.03的减量递减，直至残氧值在1.6% ～3.0%的范围内为止。