國內(nèi)外加熱爐及加熱技術研究情況

1、國內(nèi)外加熱爐及加熱技術研究情況國內(nèi)外加熱爐及加熱技術研究情況 時時 間：間：20122012年年0303月月1前前 言言v近年來，冶金、機械、石油、化工等行業(yè)越近年來，冶金、機械、石油、化工等行業(yè)越來越重視加熱爐生產(chǎn)，對爐子設備、控制技術、來越重視加熱爐生產(chǎn)，對爐子設備、控制技術、燃燒技術、加熱工藝、加熱質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保以及燃燒技術、加熱工藝、加熱質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保以及爐區(qū)生產(chǎn)組織等多方面進行了深入研究和推廣應爐區(qū)生產(chǎn)組織等多方面進行了深入研究和推廣應用，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。用，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。 加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1332加熱數(shù)學模型及控制研究加熱數(shù)學模型及控

2、制研究 燃燒技術的研究燃燒技術的研究 主要內(nèi)容主要內(nèi)容4加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)量控制研究 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel主要內(nèi)容主要內(nèi)容爐子生產(chǎn)組織爐子生產(chǎn)組織爐子節(jié)能和環(huán)保爐子節(jié)能和環(huán)保65751.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.1爐型種類爐型種類 工藝用途 恒溫爐、間斷變溫爐和連續(xù)變溫爐等 熱 源結(jié)構(gòu)形式熱工制度操作方式線材、板材、型材加熱爐等 煤氣爐、油爐、煤爐、電爐、感應加熱爐、微波加熱爐等 室式、臺車式、井式、步進式、連續(xù)式等 61.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.2鋼坯加熱

3、爐鋼坯加熱爐蓄熱式加熱爐常規(guī)式加熱爐步進梁式預熱爐鋼坯加熱爐組合式加熱爐1.2.1步進梁式預熱爐步進梁式預熱爐51.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 用途u利用了高爐煤氣熱值較低的特點，在鋼坯低溫的升溫階段能準確控制鋼坯的升溫速度，充分保證了不銹鋼等特殊鋼鋼坯的低溫加熱要求 u熱送熱裝料的緩沖地帶61.2.2常規(guī)式加熱爐常規(guī)式加熱爐 1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.2.3蓄熱式加熱爐蓄熱式加熱爐Ironmaking Plant of

4、 PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.2.4蓄熱式加熱爐的分類蓄熱式加熱爐的分類按預熱方式按預熱方式單預熱單預熱雙預熱雙預熱高熱值燃料高熱值燃料低熱值燃料低熱值燃料1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.2.4蓄熱式加熱爐的分類蓄熱式加熱爐的分類按結(jié)構(gòu)型式蓄熱體外置箱式結(jié)構(gòu)蓄熱體內(nèi)置坑道結(jié)構(gòu)蓄 熱 燒 嘴 結(jié) 構(gòu)采用分散換向時，換向閥的數(shù)量不宜太多，不要布置在高溫區(qū)域，尤其是爐頂，否則使用過程中換向閥的維護工作量太大，建議一個換向閥控

5、制4個燒嘴加熱工藝要求比較高的爐子，建議采用燒嘴式1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.2.5組合式加熱爐組合式加熱爐蓄熱式燃燒蓄熱式燃燒常 規(guī) 燃 燒常 規(guī) 燃 燒組合式加熱爐 高熱值煤氣用量不足高熱值煤氣用量不足而低熱值煤氣過剩而低熱值煤氣過剩（爐尾）（爐尾）（爐頭）（爐頭）Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.3加

6、熱爐設計需考慮的幾個問題加熱爐設計需考慮的幾個問題 （1）鋼坯加熱“黑印”問題 錯位梁錯位梁 直線梁溫差4050 錯位梁溫差降低1520 全熱滑道全熱滑道 高度80mm 100mm 旋轉(zhuǎn)式步進梁旋轉(zhuǎn)式步進梁(底底) 組 合 式 結(jié) 構(gòu)組 合 式 結(jié) 構(gòu) 預熱段和加熱段梁式結(jié)構(gòu)均熱段或高溫段底式結(jié)構(gòu)棒線材生產(chǎn)線 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.3加熱爐設計需考慮的幾個問題加熱爐設計需考慮的幾個問題 （2）水梁支承立柱的穩(wěn)定性 水梁水梁立柱立柱縱向橫向桁架結(jié)構(gòu)各自獨立穩(wěn)定性

7、穩(wěn)定性Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel冷卻形式冷卻形式1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.3加熱爐設計需考慮的幾個問題加熱爐設計需考慮的幾個問題 （3）水冷系統(tǒng) 出水溫度出水溫度45，進出水溫度差，進出水溫度差T=15 維修次數(shù)多一般規(guī)則一般規(guī)則一次投資高開路循環(huán)閉路循環(huán)水質(zhì)要求高冷水冷卻冷水冷卻熱水冷卻熱水冷卻汽化冷卻汽化冷卻水質(zhì)要求高需水處理小型爐子Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究

8、（3）滑道（墊塊） 1.3加熱爐設計需考慮的幾個問題加熱爐設計需考慮的幾個問題 冷滑軌半熱滑軌熱滑軌滑軌滑軌頂部溫度常用墊塊墊塊矩型梯形截面形狀優(yōu)先Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel(4)1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.3加熱爐設計需考慮的幾個問題加熱爐設計需考慮的幾個問題 （4）滑（墊）塊的高度 高度太低黑印削除難頂部溫度太高材 質(zhì) 要 求 高端面開裂和塌腰國內(nèi)：國內(nèi)：80120mm國外：國外：150mm高度太高Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant

9、 of PZH Steel1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 （1）水冷梁柱包扎 主要問題工作條件非常差，長期受機械震動，承重運動，溫度梯度大，高溫及急冷急熱，容易出現(xiàn)開裂、剝落等現(xiàn)象。水冷梁柱外層耐火澆注料厚度較薄、外形不規(guī)則，施工難度大，質(zhì)量不易保證(3個月2年不等）。Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 包扎料易損機理 （1）耐火材料性能(例如抗折強度和熱震穩(wěn)定性)不理想（2）錨固鉤設

10、計不合理（如有的采用“L”型錨固鉤，或錨固鉤太長）（3）錨固件焊接質(zhì)量較差，不夠牢固或長度、密度、形狀不符合要求（4）纖維毯沒壓實或鐵茲沒有纏緊，露在纖維毯外的錨固件較短（5）施工時模具支設不牢固，澆注體發(fā)生偏心（6）筋管澆注料修補時，筋管表面清理不于凈（7）檢修工期緊，烘爐沒有嚴格指定曲線進行（8）生產(chǎn)初期生產(chǎn)強度過大（9）生產(chǎn)廠追求產(chǎn)量，加熱爐超負荷運行Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 改進措施 （1）模具的制作與支設 （2）施

11、工前的確認 u依照澆注體形狀制作好異型鋼模具u模具支設定位準確，牢固可靠u模具支設和拆除應簡便 u模具應具有通用性和耐用性 待修部位、錨固件焊接 、雜物、圖紙要求 、澆注料等等 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 （3）精細化施工 u爐筋管錨固件焊接驗收（焊接牢固 、有效長度 、焊接數(shù)量 、通水試漏 、刷瀝青漆 u纖維毯包扎工藝（纖維毯不松動，露出纖維毯錨固件的長度是否符合要求 u自流澆注料施工工藝 （減少脹縫板數(shù)量，將脹縫均設在三通

12、處，立柱在三通下設一個，水梁在三通兩邊各設一個，局部修補時脹縫設于新舊料結(jié)合處 ）u烘爐 ：嚴格按照耐材廠家提供的烘爐曲線 u生產(chǎn) ：初期生產(chǎn)強度不宜過大 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 （2）水梁滑（墊）塊 材質(zhì)研究和使用 預熱段爐溫較低鈷基合金( Co20、 Co40、 Co50)使用壽命、效果、成本加熱段均熱段爐溫較高鉻、鎳合金（ZGCr25Ni20Ironmaking Plant of PZH SteelIronmakin

13、g Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 在焊接時從梁中間向兩端施焊，以達到減少變形的目的。 水梁彎曲變形墊塊焊接后，造成水梁較大彎曲變形現(xiàn)象措施原因耐熱墊塊集中在水梁一側(cè)焊接水梁開裂 現(xiàn)象措施原因加熱段和預熱段交界管段，兩滑塊之間處于或靠近滑塊端部，呈母指狀，幾乎對稱于滑塊而展開的裂紋溫度較高且溫差也較大耐熱滑塊的熱膨脹系數(shù)遠大于管子 、爐溫變化幅度稍大而相對較頻繁采 用 騎 卡 件 形 式Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.

14、加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 “黑印”嚴重 現(xiàn)象措施原因鋼坯接觸滑塊部位較其它地方形成明顯的存在局部低溫區(qū) u滑軌大多采用實體結(jié)構(gòu)，合金滑塊直接焊于爐筋管上u滑塊沒有任何阻熱措施，高度低矮，被水管冷卻速度快u滑塊的排列方式不合理，加熱效率低u盡可能增加滑塊的高度u滑塊由單列密排改為雙列大間距錯位排列u使用新型耐熱滑塊Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 水梁漏水 現(xiàn)象原因加熱爐活動梁高溫段，多

15、出現(xiàn)于雙立柱活動梁兩側(cè)。 u高溫段中間活動梁的標高存在較大誤差（10mm）u距焊縫邊緣5 rnm左右的水梁母材因疲勞產(chǎn)生裂紋Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 鈷合金墊塊裂紋 現(xiàn)象措施原因固定梁和活動梁末端墊塊出現(xiàn)裂紋，裂紋發(fā)生在末端1/ 3位置，從墊塊頂部直達焊縫，裂紋最寬處達4mm 坯料擺放在墊塊的末端,墊塊受縱向力（坯料靜載荷和活動梁托起/放下坯料時動載荷），該力對活動梁和固定梁墊塊的頻繁的沖擊，產(chǎn)生疲勞裂紋，并發(fā)生擴展u調(diào)整裝

16、出鋼位或步距u減少坯料與墊塊的接觸速度u提高墊塊的強度u對原墊塊的尺寸進行修改 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 （3）新型耐熱滑塊 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 （3）新型耐熱滑塊 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Pl

17、ant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 （4）水冷滑道（塊）結(jié)瘤 鋼坯劃傷滑軌結(jié)瘤產(chǎn)品結(jié)疤瘤A：如棗核狀相連，硬而脆，中心有柔而軟的鐵芯，較松散，與滑軌粘著力較差，部分還原成鐵 。瘤B：象滴的燭淚，光滑堅硬，牢牢地焊接在滑軌上，較堅實，完全還原成鐵 原因氧化鐵和滑塊之間不具親合性，但爐內(nèi)一旦呈還原性氣氛時氧化鐵便在高溫下還原成鐵。Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維

18、護 （5）燃燒器 燃燒器燃燒器平焰燒嘴 調(diào)焰燒嘴 低NOX燒嘴 蓄熱式燒嘴 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 （5）蓄熱體損壞 陶瓷小球蜂窩體應用較多蓄熱體蓄熱體蜂窩孔堵塞、蜂窩蓄熱體粘渣、孔壁熔蝕、通孔破裂、蜂窩蓄熱體崩塌、蓄熱體錯位等 現(xiàn)象Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和

19、維護 （6）水封槽內(nèi)刮渣板變形損壞 現(xiàn)象措施原因刮渣板機構(gòu)使用變形而將水封槽本體刮漏u 設計不合理，結(jié)構(gòu)本體存在弱點；u 槽內(nèi)雜物使刮渣板變形；u 冷卻不到受熱變形；u 操作維護不規(guī)范使用壽命降低。u加熱檢查維護；u保證冷卻效果，調(diào)整水封槽低水位報警點、放水前爐溫要降到規(guī)定溫度；u防止異物落入；u對刮渣板結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，如直角改為鈍角等。Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 （7）加熱爐爐膛爆燃 爆燃的原因u爐膛內(nèi)或煙道內(nèi)有一定濃度的

20、可燃物和助燃空氣積存；u積存的燃料和空氣混合物具有易爆性；u具有足夠的點火能源(例如爐內(nèi)有明火)。 危險工況u燃料、空氣突然中斷，造成爐膛內(nèi)瞬時失去火焰；u在多個燒嘴正常運行時，一個或者幾個燒嘴突然失去火焰；u整個爐膛熄火，而后再次點火；u點火烘爐初期。原則性防止措施u點火源要有足夠的能量；u盡量縮短未點燃的燃料進入爐膛的時間（量）；u對已進入爐膛的未燃的可燃混合物，要盡快給予放散。 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel1.1.加熱爐設備研究加熱爐設備研究 1.4爐子設備運行和維護爐子設備運行和維護 （7）其它技術

21、 u紅外無損探測技術應用在加熱爐的點檢維護作業(yè)中；u加熱爐水梁、立柱采用加熱保溫狀態(tài)下的焊接工藝施工（如：馬鋼）；u使用多閥板轉(zhuǎn)動的（百葉窗）形式煙道閘板，使爐壓調(diào)節(jié)更靈活，更精確 （如：山東萊蕪）；u通過在換熱器后、煙道內(nèi)、排煙管以及爐子各段測試煙氣中NOX的含量來判定爐溫均勻性等Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel2.2.加熱數(shù)學模型及控制研究加熱數(shù)學模型及控制研究 數(shù)?？刂撇呗詳?shù)模研究內(nèi)容數(shù)模建立方式零維模型、一維模型、二維模型、三維模型（1）以爐內(nèi)傳熱機理數(shù)學模型為基礎的離線分析 （2）以簡化的爐內(nèi)傳熱數(shù)學

22、模型為基礎，其最終目標是實現(xiàn)爐內(nèi)的優(yōu)化加熱控制 燃燒模型、爐內(nèi)氣體流動模型、爐內(nèi)傳熱模型、鋼坯加熱模型等 研究模型基于鋼種（鋼質(zhì)、規(guī)格、長度）和軋制規(guī)格變化的加基于鋼種（鋼質(zhì)、規(guī)格、長度）和軋制規(guī)格變化的加熱制度熱制度Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel3.3.燃燒技術的研究燃燒技術的研究 3.1傳統(tǒng)燃燒技術傳統(tǒng)燃燒技術燃料與氧化劑混合階段混合后的燃料和氧化劑加熱并著火階段完成燃燒化學反應階段第一階段第二階段第三階段空燃混合情況擴散燃燒紊流燃燒流動形態(tài)層流燃燒預混燃燒Ironmaking Plant of PZH

23、SteelIronmaking Plant of PZH Steel3.3.燃燒技術的研究燃燒技術的研究 3.2高溫低氧空氣燃燒技術（高溫低氧空氣燃燒技術（HTAC） （1）優(yōu)點）優(yōu)點u 蓄熱燃燒技術把高爐煤氣用于軋蓄熱燃燒技術把高爐煤氣用于軋鋼加熱爐鋼加熱爐 u 提高了燃料的燃燒溫度提高了燃料的燃燒溫度u 實現(xiàn)廢氣的低實現(xiàn)廢氣的低NOX和低溫排放和低溫排放Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel3.2高溫低氧空氣燃燒技術（高溫低氧空氣燃燒技術（HTAC） 3.3.燃燒技術的研究燃燒技術的研究 （2）存在問題）存在問題

24、u排 煙 溫 度 u節(jié) 能 效 率 文獻講述高達4070%，實際比具有換熱裝置的常規(guī)爐高15 30% u爐壓和爐溫 u使 用 壽 命 維 護 費 用 u電耗煤 氣 損 失 安裝引風機增加耗，煤氣閥門關閉不嚴，換向過程會造成約25%比例的煤氣損失爐膛溫度較均勻，但頻繁換向也造成爐溫和爐壓波動，甚至爐壓偏高 蓄熱體堵塞、破損嚴重，維護成本高，小球1年，蜂窩體612月。 排煙溫度過低，煙氣中SO2與水結(jié)合，造成管道的酸腐蝕，另一方面造成尾部排煙流量增加，發(fā)揮不出蓄熱系統(tǒng)的作用。 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel3.3

25、.燃燒技術的研究燃燒技術的研究 3.2高溫低氧空氣燃燒技術（高溫低氧空氣燃燒技術（HTAC） 蓄熱式與傳統(tǒng)加熱爐的對比蓄熱式與傳統(tǒng)加熱爐的對比（1）加熱能力比較）加熱能力比較對常溫鋼坯兩類爐子的爐低強度并無多大區(qū)別，蓄熱式加熱爐熱裝加熱能力較大。u傳統(tǒng)加熱爐上、下爐膛熱負荷易于調(diào)節(jié)，爐況調(diào)節(jié)響應快，燒嘴調(diào)節(jié)比大。u預熱段的預熱作用發(fā)揮較好，對于升溫速度要求高的鋼坯，加熱質(zhì)量要更有保證。（2）加熱質(zhì)量對比）加熱質(zhì)量對比Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel3.3.燃燒技術的研究燃燒技術的研究 （3）加熱爐的熱效率比較）

26、加熱爐的熱效率比較 3.2高溫低氧空氣燃燒技術（高溫低氧空氣燃燒技術（HTAC） （4）運行成本與造價）運行成本與造價 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel3.3.燃燒技術的研究燃燒技術的研究 3.3富氧燃燒技術富氧燃燒技術 指供給燃燒用的氣體中氧氣的體積分數(shù)21%時的燃燒。 （1）定義）定義（2）富氧對燃燒技術的影響）富氧對燃燒技術的影響 u大大減少燃燒產(chǎn)物生成量，從而提高燃燒溫度；大大減少燃燒產(chǎn)物生成量，從而提高燃燒溫度；u由于氧含量增加，加熱劇燃燒反應，提高了燃燒速度；由于氧含量增加，加熱劇燃燒反應，提高了燃

27、燒速度；u降低燃料燃點，有助于燃料燃燒提高火焰強度；降低燃料燃點，有助于燃料燃燒提高火焰強度；u燃燒產(chǎn)物的輻射能力提高，加強了加熱爐傳熱；燃燒產(chǎn)物的輻射能力提高，加強了加熱爐傳熱；u燃料燃燒火焰變短，可能造成爐內(nèi)局部溫度高而燒壞鋼坯。燃料燃燒火焰變短，可能造成爐內(nèi)局部溫度高而燒壞鋼坯。 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel3.3.燃燒技術的研究燃燒技術的研究 3.3富氧燃燒技術富氧燃燒技術 （3）對加熱爐生產(chǎn)影響）對加熱爐生產(chǎn)影響 u富氧率對產(chǎn)量的影響富氧率對產(chǎn)量的影響 u富氧率對能耗的影響富氧率對能耗的影響 u富

28、氧率對成本的影響富氧率對成本的影響 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel3.3.燃燒技術的研究燃燒技術的研究 3.4脈沖燃燒技術脈沖燃燒技術 通過控制燒嘴的燃燒時間，來調(diào)節(jié)供入爐膛的煤氣量，實現(xiàn)爐膛溫度的控制 （1）定義）定義將流量調(diào)節(jié)改為時間調(diào)節(jié)，不再改變?nèi)剂虾椭伎諝獾牧髁?，而是改變?nèi)紵臅r間，旨在采用數(shù)字量控制，從本質(zhì)上改進加熱控制模式。 (2)基本思路基本思路(3)技術特點技術特點 u減少了因頻繁換向造成的管路煤氣損失減少了因頻繁換向造成的管路煤氣損失,大大降低能耗。大大降低能耗。u通過對燒嘴工作狀態(tài)的組合

29、，有利于爐內(nèi)溫度控制，提高爐內(nèi)溫度均勻性。通過對燒嘴工作狀態(tài)的組合，有利于爐內(nèi)溫度控制，提高爐內(nèi)溫度均勻性。u助燃空氣與燃料流量成固定的比例，可實現(xiàn)燃燒氣氛的精確控制助燃空氣與燃料流量成固定的比例，可實現(xiàn)燃燒氣氛的精確控制 。u通過調(diào)整兩種狀態(tài)的時間比進行溫度調(diào)節(jié)，低溫控制時仍能保證燒嘴在最佳燃燒狀態(tài)。通過調(diào)整兩種狀態(tài)的時間比進行溫度調(diào)節(jié)，低溫控制時仍能保證燒嘴在最佳燃燒狀態(tài)。u系統(tǒng)簡單可靠，故障率低，設備造價低系統(tǒng)簡單可靠，故障率低，設備造價低 。u爐前空氣和煤氣管網(wǎng)壓力波動較大爐前空氣和煤氣管網(wǎng)壓力波動較大 。441、研究背景、目的和意義、研究背景、目的和意義4.1加熱工藝存在的主要問題加

30、熱工藝存在的主要問題（1）現(xiàn)有的加熱鋼種多，成份范圍大，包括中、低、高碳鋼和合金鋼，未進一步細化分類，因此充分反映各鋼種加熱過程本身性能特點之間的差別未能充分反映，不利于控制鑄坯加熱質(zhì)量。（2）現(xiàn)有加熱制度未能很好反映出鑄坯規(guī)格、長度及裝爐溫度對加熱速度和加熱時間的影響。（3）軋制產(chǎn)品規(guī)格復雜，同一鋼質(zhì)和規(guī)格的鑄坯可軋制多種規(guī)格產(chǎn)品，需要與之相適應的鑄坯加熱制度。4.4.加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)量控制研究 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel453、課題任務和研究內(nèi)容、課題任務和研究內(nèi)容4.2鋼的加熱要求

31、鋼的加熱要求（1）加熱溫度必須達到軋制工藝規(guī)定的溫度，不產(chǎn)生過熱和過燒；（2）加熱溫度均勻，溫差在允許的范圍內(nèi)，滿足軋制需求；（3）盡量減少鋼加熱時的氧化與脫碳；（4）加熱工序是軋鋼生產(chǎn)中的最大能源消耗用戶，因此，在制訂合理的加熱制度時，必須考慮節(jié)能減排問題。4.4.加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)量控制研究 461、研究背景、目的和意義、研究背景、目的和意義4.3產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量軋材裂紋缺陷YQ450NQR1鋼軋材表面拉裂缺陷鑄坯穿孔加熱溫度不均4.4.加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)量控制研究 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant

32、of PZH Steel4.4.加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)量控制研究 4.4對含銅鋼的加熱對含銅鋼的加熱 銅對鋼的不利影響主要是造成鋼的熱脆，影響鋼材的表面質(zhì)量。錫、砷、銻 加劇加劇Cu0.35%“銅脆”鎳、鉬 改善改善加熱制度的關鍵(1)盡量減弱高溫區(qū)（1100以上）爐膛內(nèi)的氧化性氣氛，以減輕鋼基體的氧化程度；(2)高溫快燒，即在高溫段（至少在1100以上）盡量減少鋼坯的停留時間，相對延長低于 1100鋼坯加熱時間。 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel4.4.加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)量控制研究

33、 4.5鋼的氧化鋼的氧化 T570 T570 氧化鐵皮由里及外：氧化鐵皮由里及外：FeO、Fe3O4、Fe2O3性質(zhì)發(fā)粘細膩有光澤、松脆、易脫落低碳鋼67%紅色致密254.4.加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)量控制研究 4.5鋼的氧化鋼的氧化鋼氧化的危害鋼氧化的危害（1）減少金屬收得率；）減少金屬收得率；（2）影響產(chǎn)品表面質(zhì)量（尤）影響產(chǎn)品表面質(zhì)量（尤其是含其是含Cr鋼，氧化鐵皮粘鋼，氧化鐵皮粘性強，除鱗和軋制過程中性強，除鱗和軋制過程中均不易脫落）。均不易脫落）。如40Cr、27CrMnTi、42CrMo大規(guī)格產(chǎn)品 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaki

34、ng Plant of PZH Steel4.6鋼的脫碳鋼的脫碳4.4.加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)量控制研究 （1）脫碳原理 Fe3C+H2O3Fe+CO+H2Fe3C+2H23Fe+CH4Fe3C+CO23Fe+2CO2Fe3C+O26Fe+2CO （2）脫碳對鋼的影響 （1）高碳鋼特別是重軌若發(fā)生嚴重脫碳則對鋼材性能會產(chǎn)生重大影響。（2）武漢科技大學在研究重軌結(jié)疤過程中認為鋼坯加熱產(chǎn)生脫碳是在軋制過程中形成結(jié)疤的重要因素之一。Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel4.4.加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)

35、量控制研究 4.6鋼的脫碳鋼的脫碳（3）影響脫碳因素 加熱溫度鞍鋼認為鞍鋼認為，在空氣介質(zhì)中，溫度對鋼坯脫碳的影響比氣氛的影響大得多。在10201140之間，隨著鋼坯溫度的增加，脫碳層深度增加；在11401150 左右，出現(xiàn)峰值；在11501260之間，隨鋼坯溫度的增加，脫碳層深度減小；在1220以后，減小的幅度較小，曲線趨于平坦。 含碳量為0. 7%的重軌在1150 附近存在脫碳峰值，在1220 1260之間脫碳層變化不大。 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel4.4.加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)量控制研究

36、 4.6鋼的脫碳鋼的脫碳武漢科技大學武漢科技大學通過對U71Mn 60 kg/m重軌脫碳行為的研究研究，認為溫度越高，表層碳原子的移動速度越快，散失的碳原子越多，表層碳含量越少 ，加熱時間一定，加熱溫度越高，脫碳層越厚 。上海大學上海大學在研究60Si2Mn的脫碳行為時認為在某一高溫存在一個最大脫碳層。高溫時由于氧化加劇膨脹，使氧化層變的疏松容易脫落，從而進一步加劇了氧化反應，使脫碳層急劇下降。 寶鋼寶鋼在研究60S i2Mn脫碳時認為鋼材在空氣中加熱起始氧化溫度為500，起始脫碳溫度為800 850。 Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant

37、 of PZH Steel4.4.加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)量控制研究 4.6鋼的脫碳鋼的脫碳加熱時間隨保溫時間的增加，脫碳層深度總趨勢是逐漸增加，且隨保溫時間的延長脫碳層增加速度緩慢。 武漢科技大學武漢科技大學通過對U71Mn 60 kg/m重軌脫碳行為的研究，認為加熱時間對重軌脫碳的影響為 ：Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel加熱氣氛4.4.加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)量控制研究 4.6鋼的脫碳鋼的脫碳對于爐氣對鋼脫碳影響，有兩種相反的觀點，一種認為氧化氣氛促進脫碳，還原性氣氛防止脫碳，另一觀點

38、則認為還原性氣氛造成脫碳，氧化性氣氛防止脫碳。 第一種觀點根據(jù)脫碳反應過程的可逆性得出的結(jié)論Ironmaking Plant of PZH SteelIronmaking Plant of PZH Steel4.4.加熱工藝及質(zhì)量控制研究加熱工藝及質(zhì)量控制研究 4.6鋼的脫碳鋼的脫碳一般情況下，火焰爐內(nèi)的爐氣對易脫碳鋼來說都是飽和性脫碳氣分，即使在敞焰無氧化加熱爐中，仍不能避免鋼的表面脫碳。實踐證明，最小實踐證明，最小的脫碳層是在氧化性氣氛下得到的，但在氧化氣氛下加熱的燒損大。的脫碳層是在氧化性氣氛下得到的，但在氧化氣氛下加熱的燒損大。氧氧化性氣氛比中性氣氛脫碳層小，加熱段和均熱段的空氣系數(shù)均應控制在化性氣氛比中性氣氛脫碳層小，加熱段和均熱段的空氣系數(shù)均應控制在大于大于1. 0，其中重軌鋼應在，其中重軌鋼應在1.21.30 第二種觀點 依據(jù)是氧化性氣氛產(chǎn)生的氧化層阻止碳的向外擴散，同時認為由于鋼的氧化作用將脫碳層氧化掉對減少鋼的脫