CN201634740U - 不锈钢钢坯轧前串联式加热炉 - Google Patents

Abstract

一种不锈钢钢坯轧前串联式加热炉，包括预热炉以及与所述预热炉通过串联机构连接的加热炉，从预热炉的炉尾到炉头从700℃～1150℃依次布置有预热炉预热段、预热炉第一加热段、预热炉第二加热段和预热炉均热段，从加热炉的炉尾到炉头从1180℃～1320℃依次布置有加热炉回收段、加热炉预热段、加热炉加热段和加热炉均热段。本实用新型通过在加热炉前串联一座预热炉，达到了控制板坯的低温加热速度和轧前心表温差的效果，可用于不锈钢钢坯轧制工序中，有效地提高不锈钢加热质量和生产能力，对于企业节能减排、改善环境也具有重要的指导意义。

Description

不锈钢钢坯轧前串联式加热炉

技术领域：

本实用新型属于不锈钢加工处理领域，具体涉及一种不锈钢钢坯轧前串联式加热炉。

背景技术：

不锈钢的生产主要是表面质量的控制，在用连铸机生产钢坯之后要将钢坯冷却到常温后进行表面指令检查和表面缺陷修磨，因此，不锈钢在轧钢加热前一般是冷装的。常规方案是在不锈钢轧前于一座加热炉中进行加热。

在不锈钢轧前加热的过程中，低温缓慢加热和断面温度的均匀性是影响轧制质量的重要因素：钢坯在加热炉中加热时，由于在炉内受到辐射和对流传热，炉内的热量首先由炉气传给物料表面，然后再由物料表面往物料内部传递。不锈钢在低温时导热系数低，因此造成物料表面的热量往内部传递的速度缓慢。如果加热炉膛的温度快速提高，物料表面与其心部的温度偏差随之迅速加大，同时，由于不锈钢线膨胀系数较大，出现物料表面的膨胀比心部大地多(心表温差大)的情况，导致物料心部和表面膨胀的不均造成物料断面上较大的内应力。物料在低于550℃时塑性较差，当内应力超过物料的强度极限时，物料内部就会产生裂纹。此外，当物料加热后断面上温差较大时，板坯在轧制过程中就会出现变形不均的板带缺陷及板坯轧制困难的问题，造成板坯的质量问题，严重情况下会使轧制无法进行。因此，不锈钢钢坯在轧制前加热时，必须降低钢坯在550℃以下的加热速度、提高钢坯断面温度的均匀性。

当采用常规加热炉加热不锈钢钢坯时，由于不锈钢出炉温度较高，而钢坯在低温加热时又要求缓慢加热，故在加热时针对钢坯内部热阻较大的实际情况，为达到钢坯轧制前的温度均匀性，一般钢坯在加热炉内的加热时间比较长，约为碳钢加热时间的1.5倍左右。加热炉的炉尾温度一般在800-900℃，因此钢坯在加热的过程中在低温段就很难实现缓慢加热。在实际生产过程中，为了控制钢坯加热温度的均匀性，一般采取了延长加热时间的方法，但加热时间的延长降低了加热炉的产量，同时较长时间的保温使炉尾温度更高，更不利于钢坯在低温时的缓慢加热，这就给钢坯在轧制前加热的加热质量控制带来了较大的困难。

总的来说，在不锈钢轧前加热方案中要解决的问题可归纳如下：

(1)不锈钢在低温加热阶段升温速度较慢，如果在低温段快速加热，则势必造成板坯的心表温差过大，从而造成板坯内部的裂纹甚至开裂；

(2)由于不锈钢在高温加热阶段升温速度与碳钢相当，为了提高不锈钢的表面质量，降低表面的氧化烧损，则要求快速加热；

(3)由于不锈钢板坯在出炉前要求有较高的温度，这就要求炉子的加热段和均热段有较强的供热能力；

(4)不锈钢在轧制过程中有较大的变形抗力，如果板坯的心表温差过大，则在轧制过程中，由于心表变形不均，容易产生轧制过程中的各种板形缺陷，使轧制过程无法进行，这就要求根据不同的不锈钢制定不同的加热曲线，从而保证板坯在炉内的正常加热；

(5)根据板带轧机在轧制过程中头尾温降较大，且炉内长坯交错布料和短坯双排布料轧制特点，特别是在轧机换辊或设备故障停轧的情况下，炉内热负荷的降低，保证炉内烧咀火焰的长度和沿炉宽方向的温度均匀性，对于保证板坯沿长度方向的温度均匀性具有重要影响

实用新型内容：

为了解决不锈钢钢坯加热过程中的上述问题，本实用新型提供了一种不锈钢钢坯轧前串联式加热炉，其通过在加热炉前串联一座预热炉来达到控制板坯的低温加热速度和轧前心表温差的目的。

本实用新型采用以下技术方案：

一种不锈钢钢坯轧前串联式加热炉，包括预热炉以及与所述预热炉通过串联机构连接的加热炉，其中，从所述预热炉的炉尾到炉头从700℃～1150℃依次布置有预热炉预热段、预热炉第一加热段、预热炉第二加热段和预热炉均热段，从所述加热炉的炉尾到炉头从1180℃～1320℃依次布置有加热炉回收段、加热炉预热段、加热炉加热段和加热炉均热段。

其中，在所述预热炉第二加热段和均热段的顶部设有平焰烧嘴；在所述预热炉预热段的上部和下部、预热炉第一加热段的上部和下部，以及预热炉第二加热段的下部中设有调焰烧嘴；在所述预热炉均热段的下部设有高速烧嘴。

在所述加热炉加热段中设有侧烧嘴或平焰烧嘴；在所述加热炉均热段的顶部设有平焰烧嘴；在所述加热炉回收段的上部和下部、加热炉预热段的上部和下部，以及加热炉加热段的下部中设有调焰烧嘴；在所述加热炉均热段的下部设有加热炉高速烧嘴。

所述预热炉预热段的温度控制在700-750℃；所述预热炉第一加热段的温度控制在950-970℃；所述预热炉第二加热段上部的温度控制在1020-1050℃；所述预热炉第二加热段下部的温度控制在1000-1030℃；所述预热炉均热段上部的温度控制在1120-1150℃；所述预热炉均热段下部的温度控制在1100-1130℃。

在所述预热炉中设置空煤气双预热的高效插件金属换热器，用于将空气预热到500℃，将煤气预热到250℃。

所述加热炉回收段的温度控制在1180-1200℃，所述加热炉预热段的温度控制在1230-1250℃，所述加热炉加热段上部的温度控制在1300-1320℃，所述加热炉加热段下部的温度控制在1280-1300℃，所述加热炉均热段上部的温度控制在1270-1290℃，所述加热炉均热段下部的温度控制在1250-1270℃。

所述预热炉和加热炉的炉衬为采用低水泥浇注料进行整体浇注而形成的工作层，并且所述预热炉和加热炉的炉顶、炉墙为复合绝热层结构。

所述预热炉炉头的出料端与所述加热炉炉尾的进料端通过串联机构连接。所述串联机构连接为辊道。

采用了上述技术方案后，本实用新型优点如下：

(1)利用预热炉燃烧纯高炉煤气，可将板坯温度由常温升高到950℃，然后再进入常规加热炉进行精细加热，这充分利用了常规加热炉燃烧高热值煤气，具有温度调整灵活、控制准确、能确保板坯加热质量的优点，不但使常规加热炉的生产优点得到了充分的发挥，同时又使企业的高热值煤气得到了一定的节约。

(2)预热炉方案充分利用了高炉煤气热值较低、理论燃烧温度低的特点，在板坯低温的升温阶段能准确控制板坯的升温速度，充分保证了不锈钢(特别是马氏体和200系列不锈钢)等特殊钢板坯的低温加热要求。

(3)预热炉方案的炉温较低，可直接利用燃烧单一高炉煤气的常规式燃烧技术，避开了蓄热式炉型的一些缺点。

(4)通过设置不同类型的烧嘴，使板坯出炉温度的准确性沿长度、厚度方向的断面温差能得到有效的控制，从而能充分保证板坯的加热质量，能充分适应轧机对板坯加热温度分布的要。

(5)通过在预热炉、加热炉中设置多段式炉型结构，达到控制板坯低温加热速度和板坯轧制前心表温差的目的。

(6)不锈钢轧前加热采用预热炉，可在原有加热炉生产能力不足，企业高热值煤气匮乏，低热值煤气富裕，同时又要解决好加热不锈钢板坯带来的特殊问题，而采用的一种最合适的炉型结构，并与原有燃烧高热值煤气的加热炉串联使用，实现原有加热炉全部热装的方式，系统提高原有加热的生产能力，对于企业节能减排、改善环境具有重要的指导意义。

附图说明：

图1是串联式炉的结构示意图

附图标记说明：

100：预热炉；200：加热炉；11：预热炉预热段；12：预热炉第一加热段；13：预热炉第二加热段；14：预热炉均热段；21：加热炉回收段；22：加热炉预热段；23：加热炉加热段；24：加热炉均热段；A1：预热炉平焰烧嘴；A2：预热炉调焰烧嘴；A3：预热炉高速烧嘴；B1：加热炉平焰烧嘴；B2：加热炉调焰烧嘴；B3：加热炉高速烧嘴。

具体实施方式：

如图2所示，本实用新型所提出的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉主要是由预热炉100与加热炉200串联构成的。

预热炉100用于实现钢坯在低温阶段的缓慢加热以及控制部分高温阶段中的加热，其依次顺序包括多个段：预热炉预热段11、预热炉第一加热段12、预热炉第二加热段13和预热炉均热段14。其中，预热炉预热段11布置在预热炉100的炉尾处，预热炉均热段14布置在预热炉100的炉头处，并且预热炉第一加热段12布置在预热炉预热段11与预热炉第二加热段13之间，预热炉第二加热段13布置在预热炉第一加热段12与预热炉均热段14之间。

预热炉100中的上述各段具有不同的功能和配置；预热炉预热段11用于在低温阶段缓慢加热钢坯，其上部和下部设有预热炉调焰烧嘴A2，该段温度控制在700-750℃；预热炉第一加热段12用于在低温阶段进一步调节温度，其上部和下部设有预热炉调焰烧嘴A2，该段温度控制在950-970℃；预热炉第二加热段13用于在较高的温度阶段加热钢坯并调节温度，其上部的炉顶设有预热炉平焰烧嘴A1且上部温度控制在1020-1050℃，而其下部设有预热炉调焰烧嘴A2且下部温度控制在1000-1030℃；预热炉均热段14用于控制加温速度和板坯的心表温差，其上部的炉顶设有预热炉平焰烧嘴A1且上部温度控制在1120-1150℃，而其下部设有预热炉高速烧嘴A3且下部温度控制在1100-1130℃。

加热炉200用于实现钢坯在高温阶段的快速加热并对加热速度、均匀性等进行控制，其依次顺序包括多个段：加热炉回收段21、加热炉预热段22、加热炉加热段23、加热炉均热段24。其中，加热炉回收段21布置在加热炉200的炉尾处，加热炉均热段24布置在加热炉200的炉头处，并且加热炉预热段22布置在加热炉回收段21与加热炉加热段23之间，加热炉加热段23布置在加热炉预热段22与加热炉均热段24之间。

加热炉200中的上述各段也具有不同的功能和配置：加热炉回收段21用于初步加热从预热炉送入的钢坯，其上部和下部设有加热炉调焰烧嘴B2，该段温度控制在1180-1200℃；加热炉预热段22用于在高温阶段加热钢坯并调节温度，其上部和下部设有预热炉调焰烧嘴B2，另外还设有加热炉平焰烧嘴B1(一般设在炉顶)和/或加热炉侧烧嘴(图中未示出)，该段温度控制在1230-1250℃；加热炉加热段23用于进一步加热钢坯并调节温度，其上部的炉顶设有加热炉平焰烧嘴B1且上部温度控制在1300-1320℃，而其下部设有加热炉调焰烧嘴B2且下部温度控制在1280-1300℃；加热炉均热段24用于控制加温速度和板坯的心表温差，其上部的炉顶设有加热炉平焰烧嘴B1且上部温度控制在1270-1290℃，而其下部设有加热炉高速烧嘴B3且下部温度控制在1250-1270℃。

在本实施例的预热炉100中，主要通过燃烧高炉煤气来进行加热。高炉煤气常规式燃烧技术在国内应用较少，为节能减排，减少炉子排出废气中的可燃成份及氮氧化物的含量，对于高炉煤气烧嘴具有特殊的要求。上述预热炉平焰烧嘴A1可以采用双旋流高炉煤气可调型平焰烧嘴，由于采用了一次风稳焰技术，该平焰烧嘴可达到较大的调节比和良好的火焰稳定性，同时可以实现低空气过剩系数平焰燃烧。另外，上述预热炉调焰烧嘴A2可以采用带中心风的低NOx型高炉煤气轴向调焰烧嘴，该调焰烧嘴采用二次燃烧原理，将空气分两次供入，同时利用二次风不均匀分布来组织燃气和空气的混合，避免了出现燃烧局部高温并缩短了燃烧产物在高温区内的停留时间，从而达到降低氮氧化物生成量的目的。并且，该调焰烧嘴还设有始终保持一定压力的中心风，使其具有较大的调节比(1∶10)和良好的火焰稳定性，尤其在调焰烧嘴额定热负荷小能力情况下仍可保持火焰一定的刚性和长度。

另外，在本实施例中还可进一步采取以下节能技术措施：

(1)预热炉100和加热炉200采用基础自动化控制系统和仪表控制系统，使得在满足轧机产量的情况下板坯出炉温度接近目标值、板坯断面温差最小，并且氧化烧损和脱碳最少。

(2)在预热炉100中采用空煤气双预热的高效插件金属换热器，将空气预热到500℃，煤气预热到250℃，最大限度地利用烟气余热，大幅度降低燃料消耗。

(3)预热炉100和加热炉200炉衬采用低水泥浇注料进行整体浇注工作层，炉顶、炉墙采用复合绝热层结构来完善炉体绝热和减少炉体散热。

(4)配备热工自动化控制系统，确保合理的炉温、空燃比和炉压等控制，使热损失减少到最小。

(5)在预热炉100中设有较长的热回收段并且灵活控制预热段100中的烧嘴开闭，使装料端炉温低，以便适应不锈钢低温时缓慢加热工艺的要求，并避免不锈钢板坯入炉后因升温速度太快而产生裂纹。

(6)在加热炉200中装料时采用长行程装机，正常热装生产时可将钢坯直接装入炉内5米多的位置，留出放置3块1600mm宽度板坯的空位，在连铸板坯热送热装时能提供适当的缓冲时间以满足轧机解决短时故障或换辊的需要。

(7)在预热炉预热段11中，将从预热炉炉尾排出的烟气与入炉的冷钢坯进行热交换，在降低了排烟温度的同时加热了冷钢坯。

另外，处于对板坯进行热送热装时缓冲功能的考虑，预热炉100内的布料既可双排布料，也可单排布料，且可进行冷热板坯混装。对于热装坯料，采用长行程装钢机行将坯料装到第四个坯料位(空出三个装料位)，实现预热炉的缓冲功能。

本实施例的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉可采用这样的串联机构：位于预热炉100炉头的预热炉出料端通过辊道与位于加热炉200炉尾的加热炉进料端连接，当板坯运送到预热炉出料端并且温度达到目标温度时，出钢机将加热好的板坯从炉内托出放至出炉辊道上，然后送往加热炉200进行继续加热。

利用本实施例的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉可用以下步骤对不锈钢板坯进行轧前加热：板坯首先进入预热炉100，从预热炉100的炉尾运送到炉头，并在此过程中对板坯进行逐渐加热的预热处理；当该板坯运送到预热炉100出料端并且温度达到目标预热温度时，利用上述串联机构将其运送到加热炉200中，并且将该板坯从加热炉200的炉尾运送到炉头，在此过程中对已经过预热处理的该板坯进行进一步加热；当板坯加热至目标出炉温度后，通过加热炉200的出料端将板坯送往轧线进行轧制。

本实用新型所提出的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉所适用的钢种有：不锈钢304、304L、316、316L；430、420、409L、410L；E01(J4)、E02(D11)，可采用表1所示的参数进行加热处理。

表1不锈钢钢坯轧前串联式加热炉的若干参数

当然，本实用新型的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉中采用的具体结构(如串联机构等)和参数不限于以上内容，而是可以由本领域技术人员在权利要求所限定的范围内进行修改。

综上所述，本实用新型所提出的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉解决了不锈钢板坯在轧制前采用一座加热炉加热时，所产生的板坯低温加热速度较难控制、板坯轧制前心表温差过大的所所的板坯轧制缺陷：通过在常规加热炉前串联一座板坯预热炉，使板坯在低温和高温加热时分别在两个炉子中进行，且板坯在预热炉和加热炉中出炉前均设有均热段，从而能够在有效提高加热炉加热能力的前提下，达到控制板坯低温加热速度和板坯轧制前心表温差的目的，并且温度调整灵活性大。因此，本实用新型的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉可以有效地提高不锈钢加热质量和产量。

Claims (9)

1.一种不锈钢钢坯轧前串联式加热炉，其特征在于：包括预热炉以及与所述预热炉通过串联机构连接的加热炉，其中，从所述预热炉的炉尾到炉头从700℃～1150℃依次布置有预热炉预热段、预热炉第一加热段、预热炉第二加热段和预热炉均热段，从所述加热炉的炉尾到炉头从1180℃～1320℃依次布置有加热炉回收段、加热炉预热段、加热炉加热段和加热炉均热段。

2.根据权利要求1所述的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉，其特征在于，在所述预热炉第二加热段和均热段的顶部设有平焰烧嘴；

在所述预热炉预热段的上部和下部、预热炉第一加热段的上部和下部，以及预热炉第二加热段的下部中设有调焰烧嘴；

在所述预热炉均热段的下部设有高速烧嘴。

3.根据权利要求1或2所述的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉，其特征在于，在所述加热炉加热段中设有侧烧嘴或平焰烧嘴；

在所述加热炉均热段的顶部设有平焰烧嘴；

在所述加热炉回收段的上部和下部、加热炉预热段的上部和下部，以及加热炉加热段的下部中设有调焰烧嘴；

在所述加热炉均热段的下部设有加热炉高速烧嘴。

4.如权利要求1或2所述的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉，其特征在于，所述预热炉预热段的温度控制在700-750℃；所述预热炉第一加热段的温度控制在950-970℃；所述预热炉第二加热段上部的温度控制在1020-1050℃；所述预热炉第二加热段下部的温度控制在1000-1030℃；所述预热炉均热段上部的温度控制在1120-1150℃；所述预热炉均热段下部的温度控制在1100-1130℃。

5.如权利要求4所述的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉，其特征在于，在所述预热炉中设置空煤气双预热的高效插件金属换热器，用于将空气预热到500℃，将煤气预热到250℃。

6.如权利要求3所述的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉，其特征在于，所述加热炉回收段的温度控制在1180-1200℃，所述加热炉预热段的温度控制在1230-1250℃，所述加热炉加热段上部的温度控制在1300-1320℃，所述加热炉加热段下部的温度控制在1280-1300℃，所述加热炉均热段上部的温度控制在1270-1290℃，所述加热炉均热段下部的温度控制在1250-1270℃。

7.如权利要求1或2所述的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉，其特征在于，所述预热炉和加热炉的炉衬为采用低水泥浇注料进行整体浇注而形成的工作层，并且所述预热炉和加热炉的炉顶、炉墙为复合绝热层结构。

8.如权利要求1或2所述的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉，其特征在于，所述预热炉炉头的出料端与所述加热炉炉尾的进料端通过串联机构连接。

9.如权利要求8所述的不锈钢钢坯轧前串联式加热炉，其特征在于，所述串联机构连接为辊道。

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