步進(jìn)梁式加熱爐的優(yōu)化改造

呂同軍，陳建磊

（山東萊鋼股份有限公司，山東 萊蕪 271104）

山東萊鋼股份有限公司棒材廠中小型車間的步進(jìn)梁式三段連續(xù)加熱爐是從意大利DANIELI公司全套引進(jìn)的設(shè)備，于1995年投產(chǎn)。額定生產(chǎn)能力為120t/h，額定燃耗為1.0GJ/t，加熱溫度小于1 300℃，燃料采用高焦?fàn)t混合煤氣，爐膛尺寸為24.5m×10.8m，爐膛有效尺寸為22.8m×10.08m。該加熱爐的主體框架采用雙層框架結(jié)構(gòu)，共有四根步進(jìn)梁，四根固定梁（均熱段五根）。燃燒系統(tǒng)的主要燒嘴：頂部為平焰燒嘴，下均熱為調(diào)焰燒嘴，下加熱為長焰燒嘴。配有行程為1.55m可調(diào)的緩沖擋板，氣密性能好，具有很好的保溫特性，能夠加熱多類鋼種，尤其在軋制高溫鋼時(shí)，具有其他爐子所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。出料系統(tǒng)采用入出爐輥道，入爐側(cè)配有額定推力為20kN的對齊推鋼機(jī)一臺(tái)。

一、運(yùn)行現(xiàn)狀及存在的問題

1.換熱器使用壽命短，尤其是空氣換熱器，大約1年就會(huì)出現(xiàn)鋼管腐蝕和積灰嚴(yán)重的現(xiàn)象，并由此造成爐壓不穩(wěn)定和溫度波動(dòng)大，風(fēng)壓原設(shè)計(jì)為10kPa，但實(shí)際只能達(dá)到7～8kPa。

2.下加熱空煤氣管道為方箱形狀，設(shè)計(jì)不合理，提供燃料壓力不足，而且檢修不方便。

3.滑塊耐磨損能力差，特別是出料端滑塊易磨損變形，并因此造成出鋼過程中步進(jìn)梁升至高位時(shí)容易翻鋼，并對出爐輥道造成損壞。而且翻鋼后易造成步距不穩(wěn)、鋼坯連出，打亂正常的軋制節(jié)奏，導(dǎo)致軋線堆鋼，增加了中間軋廢情況的發(fā)生。

4.刮渣板抗磨損能力低，容易脫落，并造成水封槽堵塞，擠壓下加熱空煤氣管道，影響步進(jìn)梁動(dòng)作。

5.水封槽加水緩慢，水壓比較小，沖刷氧化鐵皮不徹底。

二、優(yōu)化改造方案

1.更換換熱器材質(zhì)。將空氣換熱器熱風(fēng)端前六排材質(zhì)由原來的普通鋼管更換為Cr25Ni20材質(zhì)，其余四排管子材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，冷風(fēng)端管子材質(zhì)為20鋼滲鋁。由于Cr25Ni20材質(zhì)耐熱溫度達(dá)到850℃，抗拉強(qiáng)度為580MPa,延伸率為54%，具有抗高溫、耐腐蝕、傳熱系數(shù)大、換熱效果好的特點(diǎn)，使用壽命為普通材質(zhì)的2～3倍，用在熱風(fēng)端能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。這種部分改進(jìn)設(shè)計(jì)，既考慮了換熱器的工作特性，又使換熱器的整體造價(jià)不至過高。

2.更換下加熱的空煤氣方箱。原有下加熱煤氣管道設(shè)計(jì)形狀為方形管道，提供燃料壓力不足，特別是在停爐吹掃過程中吹掃不方便、不徹底。經(jīng)過改造，將原有下加熱空煤氣管道的形狀由方箱改為圓管，其優(yōu)點(diǎn)有：焊接方便可靠，易于安裝和維修；節(jié)省空間，便于日常設(shè)備點(diǎn)檢；提供燃料壓力充足，可以很好地保證煤氣的燃燒，提高加熱能力。

3.更換滑塊材質(zhì)。在入出料兩端，將滑塊的材質(zhì)由原來的Co20更換為Co50，使耐高溫特性提升一倍，并有較強(qiáng)的耐磨損特性，使用壽命為Co20的兩倍。由于滑塊的材質(zhì)中含Cr和Ni的成分較高，與梁頭焊接容易產(chǎn)生熱裂紋，因此對滑塊的焊接需要采取特殊焊接工藝，應(yīng)使用A407焊條，采用直流、短弧焊接，焊接電流為130～135A，焊前不預(yù)熱，盡可能用較小的線能量進(jìn)行焊接，層間溫度控制在150℃以下，焊接時(shí)水梁內(nèi)要通水，一般母材的熔化量應(yīng)控制在整個(gè)焊縫斷面面積的35%以下。

4.改變刮渣板的焊接方式。主要是改變刮渣板的焊接位置和結(jié)構(gòu)，在每兩個(gè)密封箱之間增加四根立筋與爐底框架連接，同時(shí)立筋之間加焊橫筋，使原有刮渣板緊靠密封箱焊接，適當(dāng)減少刮渣板的寬度，距密封箱焊接留有5～10mm的空間，避免步進(jìn)梁在動(dòng)作過程中，因刮渣板脫落而擠壓密封箱，造成爐內(nèi)壓力過高。經(jīng)過改造后的刮渣板，焊接牢固，抗磨損能力顯著提高，刮氧化鐵皮比較徹底。

5.改變水封槽加水供水方式。原水封槽加水、供水方式為中部供水，水壓比較小，對氧化鐵皮沖刷不徹底（見圖1）。經(jīng)過改造，將水封槽供水方式由原來的底部供水改為頂部加彎頭供水，加大對氧化鐵皮的沖力，同時(shí)在排水段將四根水封槽加一個(gè)橫管，分別由一個(gè)DN150閘閥控制底部排水，橫管平時(shí)始終控制一定流量開啟，讓水流循環(huán)對氧化鐵皮沖刷更徹底。圖2為水封槽加水方式改進(jìn)后的示意圖。

三、改造效果

經(jīng)過上述改造后，該加熱爐運(yùn)行穩(wěn)定，燃燒條件和加熱效果得到顯著的改善和提高，爐壓穩(wěn)定，爐溫易于控制，而且出料順暢，滑塊無變形，爐底水封槽刮渣板運(yùn)行10個(gè)月也無脫落，氧化鐵皮清理更徹底，無堵塞現(xiàn)象，這些有利的綜合因素最終也促使加熱爐的生產(chǎn)效率顯著提高，使產(chǎn)能得到進(jìn)一步提升。同時(shí)，由于加熱質(zhì)量的提升，使煤氣消耗由原來的1.05GJ/t降低到0.99GJ/t，同時(shí)排煙溫度的降低對改善環(huán)境也起到了積極作用。

圖1 改進(jìn)前水封槽加水示意圖

圖2 改進(jìn)后水封槽加水示意圖