步进梁式加热炉的优化改造

吕同军，陈建磊

（山东莱钢股份有限公司，山东 莱芜 271104）

山东莱钢股份有限公司棒材厂中小型车间的步进梁式三段连续加热炉是从意大利DANIELI公司全套引进的设备，于1995年投产。额定生产能力为120t/h，额定燃耗为1.0GJ/t，加热温度小于1 300℃，燃料采用高焦炉混合煤气，炉膛尺寸为24.5m×10.8m，炉膛有效尺寸为22.8m×10.08m。该加热炉的主体框架采用双层框架结构，共有四根步进梁，四根固定梁（均热段五根）。燃烧系统的主要烧嘴：顶部为平焰烧嘴，下均热为调焰烧嘴，下加热为长焰烧嘴。配有行程为1.55m可调的缓冲挡板，气密性能好，具有很好的保温特性，能够加热多类钢种，尤其在轧制高温钢时，具有其他炉子所不能比拟的优点。出料系统采用入出炉辊道，入炉侧配有额定推力为20kN的对齐推钢机一台。

一、运行现状及存在的问题

1.换热器使用寿命短，尤其是空气换热器，大约1年就会出现钢管腐蚀和积灰严重的现象，并由此造成炉压不稳定和温度波动大，风压原设计为10kPa，但实际只能达到7～8kPa。

2.下加热空煤气管道为方箱形状，设计不合理，提供燃料压力不足，而且检修不方便。

3.滑块耐磨损能力差，特别是出料端滑块易磨损变形，并因此造成出钢过程中步进梁升至高位时容易翻钢，并对出炉辊道造成损坏。而且翻钢后易造成步距不稳、钢坯连出，打乱正常的轧制节奏，导致轧线堆钢，增加了中间轧废情况的发生。

4.刮渣板抗磨损能力低，容易脱落，并造成水封槽堵塞，挤压下加热空煤气管道，影响步进梁动作。

5.水封槽加水缓慢，水压比较小，冲刷氧化铁皮不彻底。

二、优化改造方案

1.更换换热器材质。将空气换热器热风端前六排材质由原来的普通钢管更换为Cr25Ni20材质，其余四排管子材质为1Cr18Ni9Ti，冷风端管子材质为20钢渗铝。由于Cr25Ni20材质耐热温度达到850℃，抗拉强度为580MPa,延伸率为54%，具有抗高温、耐腐蚀、传热系数大、换热效果好的特点，使用寿命为普通材质的2～3倍，用在热风端能充分发挥其优势。这种部分改进设计，既考虑了换热器的工作特性，又使换热器的整体造价不至过高。

2.更换下加热的空煤气方箱。原有下加热煤气管道设计形状为方形管道，提供燃料压力不足，特别是在停炉吹扫过程中吹扫不方便、不彻底。经过改造，将原有下加热空煤气管道的形状由方箱改为圆管，其优点有：焊接方便可靠，易于安装和维修；节省空间，便于日常设备点检；提供燃料压力充足，可以很好地保证煤气的燃烧，提高加热能力。

3.更换滑块材质。在入出料两端，将滑块的材质由原来的Co20更换为Co50，使耐高温特性提升一倍，并有较强的耐磨损特性，使用寿命为Co20的两倍。由于滑块的材质中含Cr和Ni的成分较高，与梁头焊接容易产生热裂纹，因此对滑块的焊接需要采取特殊焊接工艺，应使用A407焊条，采用直流、短弧焊接，焊接电流为130～135A，焊前不预热，尽可能用较小的线能量进行焊接，层间温度控制在150℃以下，焊接时水梁内要通水，一般母材的熔化量应控制在整个焊缝断面面积的35%以下。

4.改变刮渣板的焊接方式。主要是改变刮渣板的焊接位置和结构，在每两个密封箱之间增加四根立筋与炉底框架连接，同时立筋之间加焊横筋，使原有刮渣板紧靠密封箱焊接，适当减少刮渣板的宽度，距密封箱焊接留有5～10mm的空间，避免步进梁在动作过程中，因刮渣板脱落而挤压密封箱，造成炉内压力过高。经过改造后的刮渣板，焊接牢固，抗磨损能力显著提高，刮氧化铁皮比较彻底。

5.改变水封槽加水供水方式。原水封槽加水、供水方式为中部供水，水压比较小，对氧化铁皮冲刷不彻底（见图1）。经过改造，将水封槽供水方式由原来的底部供水改为顶部加弯头供水，加大对氧化铁皮的冲力，同时在排水段将四根水封槽加一个横管，分别由一个DN150闸阀控制底部排水，横管平时始终控制一定流量开启，让水流循环对氧化铁皮冲刷更彻底。图2为水封槽加水方式改进后的示意图。

三、改造效果

经过上述改造后，该加热炉运行稳定，燃烧条件和加热效果得到显著的改善和提高，炉压稳定，炉温易于控制，而且出料顺畅，滑块无变形，炉底水封槽刮渣板运行10个月也无脱落，氧化铁皮清理更彻底，无堵塞现象，这些有利的综合因素最终也促使加热炉的生产效率显著提高，使产能得到进一步提升。同时，由于加热质量的提升，使煤气消耗由原来的1.05GJ/t降低到0.99GJ/t，同时排烟温度的降低对改善环境也起到了积极作用。

图1 改进前水封槽加水示意图

图2 改进后水封槽加水示意图