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A 爐型結構的影響
爐子型式、大小,爐體各部分的構造、尺寸,爐子所用的材質,附屬設備的構造等,都屬于爐型結構方面的因素。爐型結構不僅應設計合理,而且要保證砌筑質量合格,以期延長爐子的使用壽命,縮短檢修周期。
爐型結構對生產率的影響很大,提高生產率可從以下幾方面考慮。
a 采用新爐型。加熱爐總的發(fā)展趨勢是向大型化、多段化、機械化、自動化方向發(fā)展。最初軋機能力很小,鋼錠尺寸也很小,當時連續(xù)式加熱爐很多是一段式或二段式的實底爐,到四、五十年代主要是三段式兩面加熱的爐子。近十幾年來,出現了五段、六段甚至八段式的爐子。就是二段、三段式加熱爐的爐型也有很多變化,例如加熱段配置了上下和順向、反向燒嘴,或在爐頂配制平焰燒嘴,沿爐子全長配置側燒嘴,成為只有一段的等溫直通式爐。爐子的單位生產率也由過去只有300~400kg/(m2·h),提高到今天超過l000kg/(m2·h)。每座爐子的小時產量可達350t/h以上。
爐子的機械化程度越來越高,軋鋼車間由推鋼式連續(xù)加熱爐發(fā)展到各種步進式、輥底式、環(huán)形及鏈式加熱爐等。一些異型坯過去在室狀爐內加熱,現在改在環(huán)形爐內加熱,生產率有了很大提高。
爐子的自動化是目前的發(fā)展方向,由于實現熱工自動調節(jié),可以及時正確地反映和有效地控制爐溫、爐壓等一系列熱工參數,從而可以很好地實現所希望的爐溫制度,提高爐子的產量。電子計算機的使用,可以實行爐況的最佳控制。
b 改造舊爐型。擴大爐膛,增加裝入量。在爐基不變的情況下,可以通過對爐體的改造,擴大爐膛,增加裝料量。
改進爐型和尺寸,使之更加合理。有的爐子爐型、尺寸采用通用設計,但與具體條件出入很大,如燃料不同,發(fā)熱量相差懸殊,鋼坯尺寸與設計出入較大等。有的爐子原來使用固體燃料,以后改燒重油,后來又改燒煤氣。此外,有的爐膛過高,上下壓差大,鋼坯表面上氣體溫度低;或爐頂太低,氣層厚度薄,爐墻的中間作用降低。這些都不利于熱交換。在爐子改建時,如能根據實踐經驗選擇合理的尺寸,將能加快鋼坯的加熱,從而提高爐子的生產率。
減少爐子的熱損失。通過爐體傳導的熱損失和冷卻水帶走的熱占了爐子熱負荷的1/4~1/3,不僅造成熱量損失,而且降低爐子的溫度,影響鋼坯的加熱。減少這方面的損失,可以提高爐子產量。
加熱爐爐底水管的絕熱,是節(jié)約能源,提高爐子生產率的一項重要措施。由于水管與鋼坯直接接觸,冷卻水帶走的熱一部分是有效熱,鋼坯溫度受到影響。其次鋼坯與水管接觸的地方產生水管黑印,甚至鋼坯上下面產生陰陽面,也需要延長均熱時間,這都對爐子產量有影響?,F在大力推廣耐火可塑料包扎爐底水管,僅這一項措施可以提高爐子生產率15%~20%。
近一二十年,國內外開始發(fā)展無水冷滑軌加熱爐,采用高級耐火制品或耐熱金屬作為滑軌材料。據報道,這一項目的采用可使加熱能力增加30%左右。
B 燃燒條件和供熱強度的影響
熱負荷增大以后,爐子的溫度水平提高,向鋼坯傳熱的能力加強。這一點對負荷較低的爐子,效果比較顯著。如果熱負荷已經較高,繼續(xù)提高熱負荷,增產的效果并不顯著。相反,供熱強度過大,還會引起燃料的浪費,鋼坯的燒損增加,爐體的損壞加速,所以爐子必須有一個合理的熱負荷。
連續(xù)加熱爐提高供熱強度的重要措施是增加供熱段數,擴大加熱段和提高加熱段爐溫水平,縮短預熱段使廢氣出爐溫度相應提高。
提高熱負荷的一個重要先決條件是必須保證燃料的完全燃燒,如燃料在爐內有20%不能燃燒,爐子產量將降低25%~30%。
為了提高熱負荷或改善燃燒條件,對燃燒裝置的改進應給予充分注意。有的爐子生產率不高是由于燒嘴能力不足或者燒嘴結構不完善(如霧化質量太差,混合不良),需要加以改進或更新。爐子向大型化方向發(fā)展后,爐長、爐寬增加了,如何保證爐內溫度均勻,是與爐子生產率和產品質量都有密切關系。為此出現了火焰長度可調燒嘴和平焰燒嘴,位置由端燒嘴發(fā)展到側燒嘴、爐頂燒嘴,分散了供熱點,改善了燃燒條件和傳熱條件,從而有效地提高了爐子生產率。
C 鋼料入爐條件的影響
在加熱條件一定的情況下,鋼料越厚,所需要的加熱時間越長,爐子單位生產率越低。
鋼料厚度是客觀現實條件。為了提高生產率應設法增加鋼坯的受熱面積。連續(xù)加熱爐上明顯的例子是把一面加熱的實底爐,改為具有下加熱的爐子,這樣在計算加熱時間時,相當于鋼料厚度減小了一半。除去爐底水管帶走的熱量,爐子生產率仍可提高25%~40%。
鋼料的入爐溫度對爐子生產率也有重要的影響。入爐溫度越高,加熱所需要的熱量越少,加熱時間越短,爐子生產率越高(例如已成功實現鋼坯的熱裝熱送)。但目前國外研究利用爐子廢氣噴吹預熱鋼料,即回收了熱能,又提高了加熱爐的生產率。
D 工藝條件的影響
加熱工藝也是影響爐子生產率的一個因素。在制定加熱工藝時,要考慮到選擇最合理的加熱溫度、加熱速度和溫度的均勻性。因為鋼種、鋼料斷面尺寸常有變動、加熱工藝要作相應的調整,如果加熱溫度定得太高,加熱速度太快,斷面溫度差定得太嚴,都會影響爐子生產率?,F在國外注意了降低出鋼溫度,節(jié)約能源,提高爐子生產率,實行低溫軋制。
上述影響因素都可以看作是外部條件,是可以控制或改變的因素。都是為了改善爐膛熱交換的條件,使鋼坯在單位時間內得到更多的熱量,縮短加熱時間。