提高热轧加热炉生产能力研究

提高热轧加热炉生产能力研究 朱 乐 （ 攀 钢钒 热轧板厂 ） 摘 要 ：针对热轧轧机能力提高后，加热炉生产能力满足不了轧线需求的现状，通过提高加热炉区域设备运行速度和优化板坯加热工艺两个方面提高加热炉生产能力，使得热轧加热炉生产能力明显提高，同时降低了加热炉能耗。 关键词 ： 热轧； 加热炉 ； 生产能力 ；运行 速度 ；加热温度 0 引 言 热轧板厂于 2007 年底对粗轧 机进行了改造，轧线工艺制度由此发生了根本性的变化，轧机生产能力得到了明显的提高。为了充分发挥 力粗轧机的能力，针对热轧板坯加热炉的实际 情况，需 要 在现有基础上从设备、工艺两方面入手进一步提高加热炉生产能力，以满足轧线生产的需求。 1 加热炉生产工艺 及 主要性能 加热炉生产时，板坯由加热炉上料运输辊道，送至炉门装料口，按布料图进行定位，在确定炉内有足够空间后，装料炉门打开，装钢机开始动作将钢坯装入炉内。炉内板坯通过步进梁的运动，经过炉子充分加热，得到出钢指令后出钢机开始动作，炉门全开后，托起钢坯出炉，准确将钢坯放在出炉辊道中心线上，再由出炉辊道输送到粗轧机轧制。热轧加热炉主要技术性能见表 1。 要提高加热炉小时生产能力，必须从两个方面考虑，一是加 热炉的供热能力；二是加热炉设备运行速度。加热炉经过几年的运行，目前设备运行已趋于稳定，根据现有设备运行速度，通过分析对比板坯最短在炉时间与板坯在炉内运行时间，可以找出设备运行速度方面可以进行改进的地方。另一方面加热炉供热能力已经固定，可以通过优化加热工艺制度提高加热炉生产能力。 表 1 加热炉主要性能 炉体主要尺寸 / m 炉子生产能力 /（ t h 1） 出炉温度 / 煤气单耗 / （ t 1） 全长 有效炉长 全宽 炉宽 装出料辊道中心线距 额定 最大 65 280 1 200 1 250 1 38 注：加热钢种为低碳钢、低合金钢、管线钢、 、梁板钢、船体用钢板、耐候钢等 2 改进加热炉区域设备运行速度 前设备运行时间测试 经过测试，加热炉装、出炉设备运行时间如表 2 所示。 根据表 2 测定的设备运行时间，通过公式（ 1）可计算板坯在炉内运行的最短时间，从而得出了与板坯最短在炉时间的对比表，见表 3。 t 总 t 步 + 31t 出 + t 装 W Z+31K C+ Y G （ S/B） Z+31 S/（ 50） C+ S/（ 50） G （ 1） 式中， W 为步进梁运行步数 ； S 为板坯M 距激光检测的距离 ； B 为步进梁运行步长 ；Z 为步进梁运行周期 ； K 为出钢机运行次数；50 为板坯间隙； Y 为 装钢机运行次数 ； 炉板坯平均宽度 ； G 为装钢机运行一次所需时间 。 表 2 各设备运行所需时间测试 次 数 装钢机完成一次装钢所需时间 /s 步进梁运行一个周期所需时间 /s 出钢机完成一次出钢所需时间 /s 步进梁平移一次的步长/ 64 52 49 509 2 62 51 52 510 3 66 54 51 510 4 67 51 48 511 5 61 52 50 511 平均 64 52 50 510 表 3 板坯在炉内运行的最短时间与板坯最短在炉时间对比 典型钢种 板坯规格 /坯最短在炉时间 /坯在炉内运行的最短时间/ 080 120 140 080 120 140 080 130 140 080 130 140 从表 3可以看出，一块板坯进入加热炉，从炉尾到达炉头所需时间为 140 板坯加热所需的最短时间为 120 130 板坯最短在炉时间满足生产要求时，板坯还到达不了出炉位置。 热炉生产计算小时能力 根据公式（ 2），可推算出当前设备条件下装、出炉不同规格的板坯的最大小时产量，见表 4。 50350E （ 2） 式 中 ， D 为 距激光检测点距离 S 的板坯单重 。 从表 4 可以看出，加热炉平均小时产量不能满足生产的需求。可通过降低板坯在炉内运行时间，即减小装、出炉钢机及步进梁运行时间，同时增加步进梁运行步长来提高加热炉小时产量。 表 4 加热炉最大生产能力推算 板坯单重 /t 出炉板坯平均宽度 /炉板坯平均宽度 /时产量 /(th 1) 计算值 折算后（取 系数） 16 1080 1080 2 750 750 0 1300 1300 6 1080 750 2 750 1300 0 1300 750 6 1080 1300 2 750 1080 0 1300 1080 均值 设备功能分析、改进 钢机、步进梁、出钢机运行时间改进分析 钢机运行时间改进分析 统计装钢机 测运行时间和速度如表 5 所示。 表 5 装钢机运行时间及运行速度 动作 时间 /s 速度 /(m s 1) 抬升 14 前进 16 降 12 返回 22 计 64 同时在装炉过程中装钢机与步进梁有连锁，步进梁与装钢机的连锁条件为：装钢机装入板坯后，步进梁必须等到装钢机下降到位并返回到后极限，发出指令允许步进梁动作。实际生产中，造成步进梁激活等待时间过长，影响装、出钢节奏。为保证设备正常、平稳运行，因此装钢机运行时间改进主要是改进装钢机后退时运行速度和改进装钢机和步进梁的连锁关系。 装钢空位信号 改进分析 实际生产中，步进梁在高位运行到前极限时，步进梁运行程序已计算出加热炉内有装钢空位 。 根据装钢机和步进梁的运行时间参数可以看出，步进梁开始下降到返回原点共 需 24 s，而装钢机从推正板坯到前进到位共 需 24 29 s。因此，将步进梁步长信号，由原来从激活位置开始运行一个周期后返回到原点发出，改为步进梁上升前进到位时发出，这样就可以提前计算出板坯在炉内所走的步数，确定装钢空位位置，一旦有装钢空位，装钢空位信号就可以发出，从而缩短装钢机的激活等待时间，而步进梁下降返回到位与装钢机推正板坯抬升前进不会造成两设备 的动作干扰。 出钢机运行时间改进分析 实际测试 表明 ，出钢机运行时前进、抬升、后退、下降的时间分别为 14、 8、 14、14 s。而且出钢机必须下降到下极限出炉辊道才能动作。减少出钢机运行时间可以减少后退时间、改变出钢机与辊道的连锁关系。 步进梁运行时间、步长改进 从公式 （ 2） 可以看出，缩短步进梁运行周期和增加步进梁运行步长都可以提高小时产量。而且在步进梁检修、调试中发现适当调整步进梁运行参数对步进梁运行平稳性没有影响。 改进实施 装钢机运行时间改进 将步进梁主 程序第 14 条装钢机后极限点取消 ， 程序如图 1 所 示 。将装钢机后退速度由 1.2 m/s 提高至 1.4 m/s。改进后，每块板坯装入时间可缩短 10 15 s。 装钢空位改进 将步进梁主程序第 12 条处新增一条程序，如图 2 所示。将装钢机行程计算程序 12条中， 改为 。一旦有装钢空位信号，装钢机即可向前将板坯校正推进。在程序中，将装钢机校正推进与步进梁连锁信号取消。 改进后，每块板坯装入等待时间可缩短 12 s。 图 1 装钢机激活指令程序改点简 图 图 2 步进梁主程序新增程序简图 钢机运行时间改进 加快出钢机后退时间，从原来的 14 s 缩短至 10 s。改变出钢机与辊道的连锁关系，当出钢机下降 100 ，即板坯放在辊道上后，出炉辊道开始运转，缩短板坯出炉时间 8 s。改进后每块板坯出炉时间缩短 12 s。 步进梁步长和运行时间改进 在改进了装钢机与步进梁连锁、装钢空12 1 原程序点） 新 改程序点 12 SF B 位之后，对步进梁步长、步进梁运行时间进行了调整，调整之后，步进梁运行步长由 510 至 550 行时间由原来的 52 50 s，见表 6。 表 6 各设备改进前、后运行状况 装钢机运行时间 /s 出钢机运行时间 / s 步进梁运行时间 / s 步进梁运行步长 / 进前 64 50 52 510 改进后 52 38 48 550 改进后加热炉小时产量 在设备功能改进后 再次 对加热炉节奏进行了推算，其生产能力得到较大提高，见表 7。 对比表 4 可以看出加热炉小时生产能力提高了约 33 t/h。 表 7 设备改进后生产能力推算 板坯单重 /t 出炉板坯平均宽度 /炉板坯平均宽度 /时产量 /(t h 1） 计算值 折算后（取 系数） 16 1080 1080 2 750 750 0 1300 1300 6 1080 750 2 750 1300 0 1300 750 6 1080 1300 2 750 1080 0 1300 1080 均 热工制度 改进 在加热炉供热能力一定的情况下要提高加热炉生产能力，可通过优化板坯加热热工制度实现。 2007 年热轧 机改造完成后，轧机能力增强，可适当降低板坯出炉温度。优化后的加热目标温度，见表 8。 表 8 优化后的加热目标温度 规程 成品钢质 板坯规格 /（ 现行加热工艺 目标温度 / 优化后加热目 标温度 / 低碳铝镇静钢专用技术操作规程等 )、 )及热轧 商品卷 200(750 949) 1200 1190 200(950 1099) 1205 1195 200(1100 1249) 1210 1200 200(1250 1350) 1220 1210 00(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1215 1205 200(1100 1249) 1220 1210 规程 成品钢质 板坯规格 /（ 现行加热工艺 目标温度 / 优化后加热目 标温度 / 200(1250 1350) 1230 1220 超深冲冷轧钢板和钢带专用技 术操作规程 00(750 949) 1205 1195 200(950 1099) 1210 1200 200(1100 1249) 1220 1210 200(1250 1350) 1230 1220 汽车结构用热轧钢板和钢带专用技术操作规程 33038000(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1220 1210 200(1100 1249) 1230 1220 200(1250 1350) 1240 1230 高耐候结构用热轧钢板和钢带专用技术操作规程 295 00(750 949) 1215 1205 200(950 1099) 1225 1215 200(1100 1249) 1235 1225 200(1250 1350) 1245 1235 汽车梁用热轧钢板和钢带专用技术操作规程 370L 440L 9560L 200(750 949) 1230 1220 200(950 1099) 1235 1225 200(1100 1249) 1240 1230 200(1250 1350) 1245 1235 管线用热轧钢板和钢带专用技术操作规程 245、 240、 、 00(750 949) 1205 1200 200(950 1099) 1210 1205 200(1100 1249) 1220 1215 200(1250 1350) 1225 1220 焊接气瓶用热轧钢板和钢带专用技术操作规程 00(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1220 1210 200(1100 1249) 1230 1220 200(1250 1350) 1240 1230 普碳、优碳热轧钢板和钢带专用技术操作规程等 J/195 235 10、 20 400、 00(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1220 1210 200(1100 1249) 1230 1220 200(1250 1350) 1240 1230 一般结构用热轧 00(750 949) 1210 1200 规程 成品钢质 板坯规格 /（ 现行加热工艺 目标温度 / 优化后加热目 标温度 / 钢板和钢带专用技术规程 00(950 1099) 1215 1205 200(1100 1249) 1220 1210 200(1250 1350) 1230 1220 一般结构用热轧钢板和钢带专用技术规程 00(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1220 1210 200(1100 1249) 1230 1220 200(1250 1350) 1240 1230 结构用热镀锌钢卷专用技术操作规程 25028000(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1220 1210 200(1100 1249) 1230 1220 200(1250 1350) 1240 1230 包装带及结构用用技术操作规程 00(750 949) 1210 1200 200(950 1099) 1220 1210 200(1100 1249) 1230 1215 200(1250 1350) 1240 1225 管用热轧钢板和钢带专用技术操作规程 55 200(750 949) 1200 1190 200(950 1099) 1210 1200 200(1100 1249) 1220 1210 200(1250 1350) 1230 1220 铁道货车用高强耐腐热轧钢板和钢带专用技术操作规程 45000(750 949) 1230 1210 200(950 1099) 1230 1220 200(1100 1249) 1240 1225 200(1250 1350) 1240 1230 ) ) ) X(H)、 ) 200(750 949) 1210 1195 200(950 1099) 1220 1205 200(1100 1249) 1230 1215 200(1250 1350) 1240 1225 新工艺下，降低板