步進梁式加熱爐的優化改造

呂同軍，陳建磊

（山東萊鋼股份有限公司，山東 萊蕪 271104）

山東萊鋼股份有限公司棒材廠中小型車間的步進梁式三段連續加熱爐是從意大利DANIELI公司全套引進的設備，于1995年投產。額定生產能力為120t/h，額定燃耗為1.0GJ/t，加熱溫度小于1 300℃，燃料采用高焦爐混合煤氣，爐膛尺寸為24.5m×10.8m，爐膛有效尺寸為22.8m×10.08m。該加熱爐的主體框架采用雙層框架結構，共有四根步進梁，四根固定梁（均熱段五根）。燃燒系統的主要燒嘴：頂部為平焰燒嘴，下均熱為調焰燒嘴，下加熱為長焰燒嘴。配有行程為1.55m可調的緩沖擋板，氣密性能好，具有很好的保溫特性，能夠加熱多類鋼種，尤其在軋制高溫鋼時，具有其他爐子所不能比擬的優點。出料系統采用入出爐輥道，入爐側配有額定推力為20kN的對齊推鋼機一臺。

一、運行現狀及存在的問題

1.換熱器使用壽命短，尤其是空氣換熱器，大約1年就會出現鋼管腐蝕和積灰嚴重的現象，并由此造成爐壓不穩定和溫度波動大，風壓原設計為10kPa，但實際只能達到7～8kPa。

2.下加熱空煤氣管道為方箱形狀，設計不合理，提供燃料壓力不足，而且檢修不方便。

3.滑塊耐磨損能力差，特別是出料端滑塊易磨損變形，并因此造成出鋼過程中步進梁升至高位時容易翻鋼，并對出爐輥道造成損壞。而且翻鋼后易造成步距不穩、鋼坯連出，打亂正常的軋制節奏，導致軋線堆鋼，增加了中間軋廢情況的發生。

4.刮渣板抗磨損能力低，容易脫落，并造成水封槽堵塞，擠壓下加熱空煤氣管道，影響步進梁動作。

5.水封槽加水緩慢，水壓比較小，沖刷氧化鐵皮不徹底。

二、優化改造方案

1.更換換熱器材質。將空氣換熱器熱風端前六排材質由原來的普通鋼管更換為Cr25Ni20材質，其余四排管子材質為1Cr18Ni9Ti，冷風端管子材質為20鋼滲鋁。由于Cr25Ni20材質耐熱溫度達到850℃，抗拉強度為580MPa,延伸率為54%，具有抗高溫、耐腐蝕、傳熱系數大、換熱效果好的特點，使用壽命為普通材質的2～3倍，用在熱風端能充分發揮其優勢。這種部分改進設計，既考慮了換熱器的工作特性，又使換熱器的整體造價不至過高。

2.更換下加熱的空煤氣方箱。原有下加熱煤氣管道設計形狀為方形管道，提供燃料壓力不足，特別是在停爐吹掃過程中吹掃不方便、不徹底。經過改造，將原有下加熱空煤氣管道的形狀由方箱改為圓管，其優點有：焊接方便可靠，易于安裝和維修；節省空間，便于日常設備點檢；提供燃料壓力充足，可以很好地保證煤氣的燃燒，提高加熱能力。

3.更換滑塊材質。在入出料兩端，將滑塊的材質由原來的Co20更換為Co50，使耐高溫特性提升一倍，并有較強的耐磨損特性，使用壽命為Co20的兩倍。由于滑塊的材質中含Cr和Ni的成分較高，與梁頭焊接容易產生熱裂紋，因此對滑塊的焊接需要采取特殊焊接工藝，應使用A407焊條，采用直流、短弧焊接，焊接電流為130～135A，焊前不預熱，盡可能用較小的線能量進行焊接，層間溫度控制在150℃以下，焊接時水梁內要通水，一般母材的熔化量應控制在整個焊縫斷面面積的35%以下。

4.改變刮渣板的焊接方式。主要是改變刮渣板的焊接位置和結構，在每兩個密封箱之間增加四根立筋與爐底框架連接，同時立筋之間加焊橫筋，使原有刮渣板緊靠密封箱焊接，適當減少刮渣板的寬度，距密封箱焊接留有5～10mm的空間，避免步進梁在動作過程中，因刮渣板脫落而擠壓密封箱，造成爐內壓力過高。經過改造后的刮渣板，焊接牢固，抗磨損能力顯著提高，刮氧化鐵皮比較徹底。

5.改變水封槽加水供水方式。原水封槽加水、供水方式為中部供水，水壓比較小，對氧化鐵皮沖刷不徹底（見圖1）。經過改造，將水封槽供水方式由原來的底部供水改為頂部加彎頭供水，加大對氧化鐵皮的沖力，同時在排水段將四根水封槽加一個橫管，分別由一個DN150閘閥控制底部排水，橫管平時始終控制一定流量開啟，讓水流循環對氧化鐵皮沖刷更徹底。圖2為水封槽加水方式改進后的示意圖。

三、改造效果

經過上述改造后，該加熱爐運行穩定，燃燒條件和加熱效果得到顯著的改善和提高，爐壓穩定，爐溫易于控制，而且出料順暢，滑塊無變形，爐底水封槽刮渣板運行10個月也無脫落，氧化鐵皮清理更徹底，無堵塞現象，這些有利的綜合因素最終也促使加熱爐的生產效率顯著提高，使產能得到進一步提升。同時，由于加熱質量的提升，使煤氣消耗由原來的1.05GJ/t降低到0.99GJ/t，同時排煙溫度的降低對改善環境也起到了積極作用。

圖1 改進前水封槽加水示意圖

圖2 改進后水封槽加水示意圖