鋼坯加熱溫度不均的原因分析及改善措施

( 武漢鋼鐵有限公司，湖北 武漢 430083)

1 鋼坯加熱溫度不均的表現(xiàn)

鋼坯在爐內的加熱目的就是使坯料出爐RT2溫度達到工藝要求范圍，且鋼坯同板溫差盡可能地均勻。但是，現(xiàn)有的軋鋼加熱爐由于工況條件限制，很難將坯料各點溫度加熱到一致。生產過程中鋼坯加熱溫度表現(xiàn)如下：

1.1 鋼坯頭尾溫差較大

同坯料溫度頭部高尾部低，或頭部低尾部高，鋼坯出爐溫度均勻性較差，鋼坯頭尾同板溫差大，鋼坯出爐后RT2曲線如圖1所示。

圖1 鋼坯出爐后頭尾溫度差示意圖

1.2 鋼坯水管黑印嚴重

鋼坯在爐內加熱后沿長度方向形成與所接觸步進梁數(shù)量相一致的幾個低溫區(qū)間段，俗稱水管黑印，鋼坯出爐后由于水管黑印的產生，進而影響沿長度方向上的溫度均勻分布，如圖2所示。

圖2 鋼坯出爐后水管黑印示意圖

2 鋼坯加熱溫度不均的原因分析

2.1 南北兩側燃燒介質通道堵塞嚴重，導致南北兩側燃燒介質偏流情況嚴重

在生產過程中，每次停爐檢修后均發(fā)現(xiàn)部分燒嘴直流風出口處有不明物體堵塞，經過多次檢查分析發(fā)現(xiàn)：此堵塞物產生的主要原因是：由于加熱爐空氣管道內層硅隔板在使用一段時間后容易破損，之后被空氣吹入到燒嘴內部，堵塞了直流風出口，阻止了直流風的進入，影響了南北兩側空氣流量的平均分配，在同樣的閥門開度下，兩側空、煤氣流量大小不一致，南北兩側燒嘴的燃燒狀況不一樣，而且兩側燒嘴火焰的形狀、剛度和鋪展性較差，南北側燒嘴火焰長短差別很大，導致南北兩側溫差較大，南側溫度顯示較北側溫度低，如圖3、圖4所示。

圖3 加熱爐南北兩側燒嘴火焰長度對比

圖4 烘爐過程中由于南北兩側燒嘴空氣偏流導致南北兩側溫差較大

2.2 電偶溫度檢測失真，造成燃燒控制不穩(wěn)定，且誤導加熱操作人員的操作調整

在實際生產過程中，爐頂距離爐底距離較高，每次爐子檢修完畢后，檢修人員很難對爐頂測溫電偶的插入深度進行實際的測量確認，只能通過目視大概地估計計電偶插入深度是否達到要求的插入深度值，致使爐頂電偶插入深度準確性很難滿足要求，爐頂電偶測量的溫度準確性達不到要求。而且7段電偶安裝位置靠近出料爐門距離較近，在爐門開啟過程中由于冷風的吸入，改變了爐門口處溫度場，降低了此處溫度值大小，進而引起了7段電偶檢測溫度值的波動。上述兩個因素導致電偶溫度檢測失真后進而影響燃燒控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，經常處于頻繁的波動狀態(tài)，鋼坯加熱溫度均勻性以及加熱質量都很難得到保證。

2.3 鋼坯到達出料端接通后，活動梁、固定梁同時與鋼坯接觸，且接觸時間過長，加重了鋼坯水管黑印的嚴重程度

加熱爐步進梁由固定梁和活動梁組成，鋼坯與水梁接觸后，在加熱過程中鋼坯與水梁接觸部位就會產生大家所熟知的水管黑印。在攻關改進前，某廠步進梁周期行走動作控制思路為(見圖5)：由于該廠加熱爐爐內水梁間距較大，為防止板坯在高溫狀態(tài)下停留時間過長而導致變形，采取了活動梁與固定梁處于同一水平線上的方式將鋼坯同時托住。這種控制方式存在一定的弊端：即當鋼坯達到出料端，激光檢測到鋼坯接通后，活動梁會繼續(xù)動作后退到下限原點位后再上升到中位與固定梁處于同一水平線上將鋼坯托住，當活動梁與固定梁同時處于中位期間，鋼坯同時與活動梁與固定梁接觸，增大了鋼坯同時與水梁接觸的面積，而且還導致鋼坯與活動梁和步進梁接觸的交替地進行替的進行加熱，在較大程度上加重了水管黑印。

圖5 改進前步進梁行走周期示意圖

3 提高鋼坯出爐溫度均勻性改進措施

3.1 減少加熱爐南北兩側燃燒介質偏流現(xiàn)象，改善燒嘴的燃燒狀況

根據(jù)現(xiàn)場實際情況(見圖6、圖7)，對燒嘴喇叭口處的堆積物進行清理，疏通火焰流通通道，確保了燒嘴火焰的現(xiàn)狀、剛度和鋪展性：①每次點火前逐個對燒嘴進行觀察確認，當發(fā)現(xiàn)某個燒嘴火焰的形狀、剛度及鋪展性較差后，下次此修爐過程中就單獨將此燒嘴進行拆除，清理燒嘴內部堵塞物；②定期對燒嘴前空氣支管內雜物和破損的硅隔板進行清理；③在檢修期間制定專門的特殊工具，專人負責清理燒嘴直流風出口處的堵塞物。

圖6 燒嘴喇叭口雜物堆積后的實物圖

圖7 燒嘴直流風出口堵塞情況

3.2 增加活動梁自動踏步功能

當活動梁將鋼坯搬運到出料端，激光檢測到鋼坯接通后，鋼坯處于等待位置的時候，對活動梁進行自動踏步。步進梁自動踏步示意圖如圖8所示。步進梁上安置的鞍座產生的黑印溫差在加熱爐上是不能完全消除的，只能盡可能地縮小。通常采用步進梁原地自動上升、下降的踏步的方式，讓坯料在活動梁與固定梁放置的時間基本接近，當活動梁處于中位和下限位期間，鋼坯只與固定梁接觸，當活動梁處于中位和上限為期間，鋼坯只與活動梁接觸。在這個過程中，通過合理的分配步進梁、活動梁與鋼坯交替接觸的時間，鋼坯與固定梁和活動梁接觸的部位就可以進行交替的加熱，這樣就很好地減輕鋼坯與固定梁和活動梁接觸的部位產生的水管黑印。

3.3 提高電偶檢測精度，確保溫度檢測的準確性

(1)設計新增電偶安裝卡緊裝置：根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在安裝電偶之前根據(jù)電偶的插入深度設計制作了一個電偶安裝卡緊裝置 (裝置示意圖如圖9所示),在插入電偶之前將此裝置對準爐頂電偶孔，電偶插入爐內，當頂住了此模具的底部之后，將電偶固定即可達到設定的插入深度。通過此方法改進后，每次修爐完畢后爐頂電偶安裝方便，插入深度能夠得到有效的保證，電偶測溫準確性得到明顯的提高，安裝過程中勞動強度明顯下降，有效地提高鋼坯加熱質量。

圖8 步進梁自動踏步示意圖

圖9 電偶安裝卡緊裝示意圖

(2)對靠近爐門口位置處電偶進行移位，避免爐門開啟過程中溫度場變化帶來的檢測誤差：結合加熱爐現(xiàn)場實際情況，將7段電偶安裝位置向五段方向移動了1 600 mm的距離,如圖10所示，從而避免了當爐門開啟時因冷風吸入，靠近爐門口處的溫度場發(fā)生變化后引起的7段電偶檢測溫度值波動，確保了燃燒控制系統(tǒng)和爐內熱平衡的穩(wěn)定性。

圖10 七段電偶安裝位置移動前后示意圖

4 結 論

鋼坯加熱溫度均勻性的好壞對帶鋼的厚度精度、凸度精度及寬度精度等質量指標起到決定性作用，本文通過結合現(xiàn)場實際生產和設備缺陷，通過疏通燃燒介質通道，減少偏流；新增踏步功能，減少水管黑印程度；提高電偶檢測精度等措施，逐步改善鋼坯爐內加熱溫度均勻性，為軋線穩(wěn)定運行生產創(chuàng)造有利條件。