步進式加熱爐爐底的改造及應用

張佳慶，張永亮，侯建民，張亞平，李 超

（山東泰山鋼鐵集團有限公司 熱軋部，山東 濟南271100）

1 前 言

加熱爐作為軋鋼系統的首要環節，主要作用是將煉鋼生產的鋼坯按工藝要求進行加熱，為軋線生產提供合格的鋼坯。板坯在加熱爐內加熱的過程中，特別是在高溫區容易產生大量氧化鐵皮，板坯在爐內抬升平移過程中，碰撞和摩擦使產生的氧化鐵皮脫落存積于爐底。泰鋼950 mm 軋線，步進式加熱爐于2006年投入使用，原爐底為平爐底，日常生產中加熱爐加熱溫度較高，板坯在加熱過程中，爐膛中產生的氧化鐵皮較多。板坯在爐內運行過程中，產生的氧化鐵皮在換向過程中或震動時，從坯料下層上脫落到爐底，氧化鐵皮堆積較快。清渣周期最多6 個月，清渣工作降低了爐子的作業率，影響產量，縮短了爐子壽命。還需花費大量的人力物力，增加了操作人員的勞動強度。由于氧化鐵皮的爐內沉積高度高于下層燒嘴，下層火焰無法延伸到爐膛中間，板坯的加熱受到影響，坯料的溫度不均勻，溫差大，嚴重影響板坯的整體性能，容易造成產品質量問題。尤其是蓄熱室加熱爐中，氧化鐵皮堆積過高，在換向時，氧化鐵皮吸入燒嘴，造成蓄熱體堵塞，造成蓄熱能力下降，爐體受損，影響產能，造成損失。根據泰鋼加熱爐的現場實際情況研究分析，加熱段及均熱段氧化鐵皮堆積是影響加熱能力、爐內氧化鐵皮清理周期等的主要因素。

2 改造前存在的主要問題

改造前加熱爐內底部是平的，此種平底式加熱爐主要存在4方面的主要缺點：

1）爐內氧化鐵皮的大量沉積。改造前使用5個月后爐內氧化鐵皮的堆積高度基本達到水梁高度。

2）對蓄熱體造成堵塞。蓄熱式平底加熱爐中，隨著爐內氧化鐵皮沉積，在加熱爐換向排煙過程中，氧化鐵皮會吸入蓄熱體，造成蓄熱體堵塞，致使蓄熱體蓄熱能力下降，影響提溫，造成能耗損失。

3）對產品質量造成影響。加熱爐使用后期，由于氧化鐵皮的爐內沉積高于下層燒嘴，下層火焰無法向爐膛中間延伸，板坯的加熱受到影響，造成板坯的加熱溫度不均勻，在粗軋工序出現容易出現翹頭及扣頭現象，對下游的生產控制造成不利影響。加熱不均還容易造成成品帶鋼局部出現裂紋、性能下降等缺陷。

4）清理氧化鐵皮需花費大量的人力物力，增大了操作人員的勞動強度，增加了維修費用。爐內人工清渣現場，溫度高，空間小，作業環境差，機械設備無法使用，只能人工清理，因清渣時爐內溫度高，每十幾分鐘就要倒換一次，清理難度及勞動強度較大。每不到半年一次的加熱爐內氧化鐵皮清理，一直以來是制約軋線生產的瓶頸環節。

3 解決措施

結合多年的工作經驗和加熱爐的實際情況，經多方學習和考察論證，可將爐底改造為漏斗形狀，能自動卸渣的V型爐底，對爐內產生的氧化鐵皮能夠自動卸渣，可以解決爐內大量存積氧化鐵皮的問題，達到在線清理氧化鐵皮的目的。

1）滿足安裝尺寸。根據設計尺寸和要求，加熱爐改造還存在多方面的局限性，如改造V型落渣口頂部不能高于下層燒嘴高度，以免影響下層燒嘴的正常燃燒。V型落渣裝置的高度最低為700 mm，但加熱爐爐底距離下層燒嘴的高度僅有560 mm。為了保證增加本裝置不高于下層燒嘴，需減去爐底六層保溫磚的上兩層，每層磚的高度為126 mm，減去爐底兩層磚后，爐底表面距離下層燒嘴的高度為812 mm，滿足了安裝此V型落渣裝置的高度。

2）安裝角度符合要求。根據加熱爐內氧化鐵皮的堆積角度，和爐底的結構，按照氧化鐵皮堆積安息角55°設計成58°斜坡爐底，由耐火材料制作成V型落渣口，各個V型落渣口根據活動梁窗口位置交替布置。

3）解決刮渣需求。因滑落至爐底水封槽內的氧化鐵皮的量增加，需對爐底刮渣系統進行改造，需增加刮渣板密度，解決落入水封槽內的氧化鐵皮增加的問題。

4 應用成效

自2020年6月份改造完成，投入使用至今一直正常運行，通過改造成效顯著。

1）通過改造提高了加熱爐的加熱能力。加熱爐的加熱能力由原來的245 t/h提高到280 t/h以上，滿足了軋線升級改造后快節奏生產的需求。

2）減少了爐內氧化的沉積。通過改造，達到了在線清理氧化鐵皮的目的，減少了爐內氧化的沉積，同時延長了氧化鐵皮的清理周期，爐內氧化鐵皮由原來的6個月清理1次，延長到了現在的10個月以上清理1次，大大降低了清理氧化鐵皮的費用。

3）蓄熱體及耐材的使用壽命延長。該項目實施后爐內氧化鐵皮的存積量大大減少，蓄熱體及耐材的使用壽命由原來6 個月延長到了現在的10 個月以上。

4）提升了產品質量。該項目實施后板坯的頭尾及上下表面溫差明顯改善，在粗軋出現敲頭及扣頭現象明顯減少，由原來的13.7%降到現在的5.6%，對下游的生產穩定創造了條件，爐內氧化鐵皮沉積量減少，板坯上下表面及頭尾及中間溫差明顯改善，成品帶鋼缺陷及性能下降明顯降低。

5）煤氣消耗顯著降低。通過改造，氧化鐵皮堵塞蓄熱體現象明顯改善，提升了蓄熱體的蓄熱能力，降低了煤氣消耗，改造前和改造后煤氣消耗統計對比見圖1。通過比較，可以看出改造后煤氣消耗顯著降低。

圖1 改造前和改造后煤氣消耗統計對比

6）氧化燒損明顯降低。改造后加熱效果得到了改善，氧化燒損明顯降低，提高了帶鋼的成材率。

5 結 語

通過該項目的實施，使系統產能得到有效釋放，延長了氧化鐵皮的清理周期，提升了產品質量，降低了能源消耗及維修費用。爐底改造后至今已運行10 個多月，各項指標都能較好的完成，證明V型爐底在軋鋼系統步進式加熱爐的改造及應用，達到了預期效果。

改造后創造了可觀的經濟效益，財務數據統計，去除爐底改造投入的190萬元，改造后6個月合計創效789.2萬元，同時為軋線的產量、質量的提升創造了條件。