寶鋼薄壁輻射管開發(fā)實(shí)踐

關(guān)運(yùn)澤

(寶山鋼鐵股份有限公司研究院,上海　201900)

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寶鋼薄壁輻射管開發(fā)實(shí)踐

關(guān)運(yùn)澤

(寶山鋼鐵股份有限公司研究院,上海201900)

介紹了寶鋼薄壁輻射管開發(fā)的由來、開發(fā)過程以及后續(xù)推廣實(shí)踐。寶鋼開發(fā)的首根薄壁輻射管大生產(chǎn)應(yīng)用結(jié)果表明,輻射管燒嘴負(fù)荷60%工況下,薄壁輻射管在立式連續(xù)熱鍍鋅爐上可較厚壁輻射管節(jié)能近5%。該薄壁輻射管已安全運(yùn)行超過5年,達(dá)到傳統(tǒng)厚壁輻射管相近壽命,并且在繼續(xù)服役,有望創(chuàng)造更高的壽命記錄。寶鋼后續(xù)在其他臥式連續(xù)熱鍍鋅爐和連續(xù)退火/熱鍍鋅兩用爐上推廣應(yīng)用薄壁輻射管。

薄壁輻射管; 節(jié)能; 壽命

1　開發(fā)背景

冷軋板帶軋后熱處理工藝中普遍用到保護(hù)氣氛熱處理,在大型鋼鐵企業(yè)中,汽車板和家電板的生產(chǎn)均使用連續(xù)熱處理機(jī)組,每條機(jī)組中都配置了大量的輻射管來完成退火加熱工藝。在目前的輻射管市場上,廣泛應(yīng)用的是傳統(tǒng)厚壁鑄造式輻射管,其型式有W型、U型以及單P型等,即用離心鑄造和砂型靜態(tài)鑄造分別鑄出直管段和彎頭段,再通過焊接完成組型。傳統(tǒng)厚壁輻射管制造后,直管壁厚一般為8 mm,彎頭部分15～20 mm,單體質(zhì)量通常達(dá)到600 kg;在800～900 ℃高溫長期使用過程中,在其本身質(zhì)量帶來的應(yīng)力及熱應(yīng)力綜合作用下,厚壁輻射管經(jīng)常發(fā)生扭曲變形乃至開裂失效現(xiàn)象;在社會(huì)對(duì)高強(qiáng)鋼板的強(qiáng)烈需求刺激下,要求連續(xù)熱處理機(jī)組能迅速切換爐溫,快速生產(chǎn)各種規(guī)格、各種種類的高強(qiáng)鋼板;在鋼鐵企業(yè)效益下滑、追求低成本競爭力而國家對(duì)鋼企熱設(shè)備能效環(huán)保的嚴(yán)苛要求下,連續(xù)熱處理機(jī)組要能夠快速升溫、降溫,減少過渡料的使用,提高爐子熱效率,減少污染物排放,滿足綠色制造和柔性制造的轉(zhuǎn)型要求。

基于此,國內(nèi)外鋼企紛紛開發(fā)應(yīng)用薄壁輻射管,即用3 mm厚合金板帶卷焊制作而成的鈑金體代替?zhèn)鹘y(tǒng)鑄造輻射管體,達(dá)到大幅降低輻射管質(zhì)量(僅150 kg左右)、方便現(xiàn)場更換安裝并有效減小輻射管高溫下工作應(yīng)力,延長輻射管使用壽命,達(dá)到綜合使用性能最優(yōu)的目的,這種薄壁化改進(jìn)在不改變輻射管系統(tǒng)其他配置的前提下,可以用較小的改造獲得相對(duì)可靠的收益,使鋼企生產(chǎn)現(xiàn)場能夠接受并逐漸推廣使用這種能環(huán)技術(shù)。

2　薄壁輻射管的開發(fā)

寶鋼于2011年初醞釀開發(fā)薄壁輻射管。根據(jù)國內(nèi)外資料檢索,輻射管薄壁化普遍采用3 mm薄板,而在實(shí)際工程實(shí)踐中采用的材質(zhì)多為Inconel 601鎳基合金板,通過將冷軋固溶態(tài)合金薄板卷取、沖壓、焊接制作成輻射管薄壁管體。我們尊重前人工業(yè)應(yīng)用的選擇,也選用了Inconel 601材質(zhì)作為薄壁輻射管選材,并經(jīng)過反復(fù)的市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)了這種材質(zhì)的少量現(xiàn)貨,通過將幾張單板剪裁之后湊足了一個(gè)輻射管的板材用量。通過卷取、滾圓、沖壓、拼焊、系統(tǒng)組型、焊縫檢驗(yàn)、熱電偶敷設(shè)等多道工序最終制造出一根大生產(chǎn)試驗(yàn)用薄壁輻射管,于2011年5月20日在某廠2#熱鍍鋅線上安裝上線。薄壁輻射管的制造不同于傳統(tǒng)厚壁輻射管,難點(diǎn)有:①適應(yīng)不同產(chǎn)品生產(chǎn)線的經(jīng)過大生產(chǎn)檢驗(yàn)安全可靠板材材質(zhì)的選擇;②選定材質(zhì)的材料加工特性的摸索適應(yīng);③原來輻射管結(jié)構(gòu)的適當(dāng)優(yōu)化。

寶鋼開發(fā)的首根薄壁輻射管上線機(jī)組為立式熱鍍鋅機(jī)組,該薄壁輻射管處于第二區(qū),同步在相鄰位置安裝1支厚壁輻射管用于與之比較。該爐輻射管采用混合煤氣(熱值7 660 kJ/m3)為燃料。

實(shí)際大生產(chǎn)工業(yè)線上應(yīng)用的寶鋼首根薄壁輻射管,為了獲得節(jié)能率數(shù)據(jù),采用了和同工況的厚壁輻射管對(duì)比的方法。調(diào)節(jié)對(duì)比用厚薄兩根輻射管燒嘴功率到60%負(fù)荷左右,在同樣的燃燒狀態(tài)下,檢測(cè)輻射管煙氣出口溫度,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1。

表1　厚薄兩輻射管實(shí)測(cè)參數(shù)對(duì)比

設(shè)輻射管穩(wěn)態(tài)時(shí)瞬時(shí)流量為Am3/h,取煙氣比熱容為1.239 kJ/(kg· ℃),密度為1.309 kg/m3,混合煤氣熱值取7 660 kJ/m3,煙氣量計(jì)為煤氣量的3倍,則節(jié)能率為:

[1.239×1.309A×3×(573.9-497.8)]/

(7660A)=4.8%

可以看出,當(dāng)厚薄兩根輻射管輸入爐內(nèi)熱量接近一致情況下,經(jīng)過爐內(nèi)的燃燒放熱加熱帶鋼以后,薄壁輻射管的煙氣出口溫度比厚壁相應(yīng)低約80 K,也就是說,薄壁輻射管投入爐內(nèi)的有效熱量多于厚壁輻射管,因此根據(jù)煙氣比熱容及煙氣量計(jì)算得到薄壁輻射管比厚壁節(jié)能率約5%。圖1為薄厚壁輻射管同工況對(duì)比下的煙氣出口測(cè)點(diǎn)圖。

該薄壁輻射管上線之后,在多年的連續(xù)運(yùn)行當(dāng)中,均未發(fā)生影響帶鋼運(yùn)行以及產(chǎn)品質(zhì)量的事故或缺陷;在定期的輻射管捉漏檢查中也均未發(fā)現(xiàn)有泄漏點(diǎn),每年定修入爐人工檢視,其狀態(tài)均良好,沒有顯見變形。

3　寶鋼后續(xù)其他薄壁輻射管推廣應(yīng)用

在繼寶鋼首根薄壁輻射管取得節(jié)能效果測(cè)定并安然渡過2年使用期后,現(xiàn)場逐步消除了其安全顧慮,靜候其服役年限的考核結(jié)果。為了更廣泛地考察薄壁輻射管在不同機(jī)組中的服役表現(xiàn),尤其是故障率與變形風(fēng)險(xiǎn),寶鋼后續(xù)在另外3條臥式熱鍍鋅、連退/熱鍍鋅兩用機(jī)組中又分別應(yīng)用了2根Inconel 601材質(zhì)臥式W型薄壁輻射管、4根Inconel 601材質(zhì)立式W型薄壁輻射管和1根其他材質(zhì)臥式W型薄壁輻射管。截至目前,最長的薄壁輻射管應(yīng)用時(shí)長超過5年,已經(jīng)接近傳統(tǒng)厚壁輻射管使用壽命,將繼續(xù)在線服役,給出更加具備性價(jià)比的服役表現(xiàn)。至于更大范圍地推廣使用薄壁輻射管,可先選取大生產(chǎn)機(jī)組裝有流量計(jì)量的某個(gè)區(qū)整體更換,在相同的時(shí)間期限內(nèi)對(duì)比更換前后厚壁、薄壁輻射管的燃?xì)庀牧坎町悺U氣出口溫度差異、帶鋼加熱溫度差異等,并且考察持續(xù)運(yùn)行期間批量在線薄壁輻射管對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、工藝操作的影響等,當(dāng)這些工業(yè)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累完成之后,其大規(guī)模的應(yīng)用當(dāng)水到渠成。

4　結(jié)語

寶鋼首根薄壁輻射管的開發(fā)應(yīng)用,以及后續(xù)其他機(jī)組薄壁輻射管的推廣應(yīng)用證明,取得薄壁輻射管相對(duì)厚壁輻射管具有減重節(jié)能、服役壽命相近并且有可能繼續(xù)優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)。鑒于薄壁輻射管的優(yōu)良性能,有望適應(yīng)生產(chǎn)高強(qiáng)鋼板時(shí)熱負(fù)荷要求快速多變的需求,創(chuàng)造出低成本競爭優(yōu)勢(shì)。

專利信息

截?cái)嗍Ｓ嗟念A(yù)制混凝土管樁再生連接方法

專利號(hào)：ZL201610052756.X

專利權(quán)人：寶山鋼鐵股份有限公司

設(shè)計(jì)人：王懷忠田青超

截?cái)嗍Ｓ嗟念A(yù)制混凝土管樁再生連接方法，包括如下步驟：①取一段截?cái)嗍Ｓ嗟幕炷凉軜蹲鳛榈谝粯抖纹椒旁诩庸龅厣稀＂谌∫欢紊形春附映尚偷闹笨p鋼管作為連接鋼卷套在第一樁段截?cái)喽嗣嫱鈧?cè)。③在第一樁段待連接的截?cái)喽嗣嫔檄h(huán)向設(shè)置環(huán)形充填物，充填物的縱向長度小于第一樁段的徑向厚度，其環(huán)形外直徑不大于第一樁段的外直徑。④取另一段截?cái)嗍Ｓ嗟幕炷凉軜蹲鳛榈诙抖纹椒旁诩庸龅厣希瑢⒌诙抖未B接的截?cái)嗝嬉欢颂自谶B接鋼卷內(nèi)，頂緊充填物。⑤將連接鋼卷收緊并包覆第一、第二樁段，然后焊接鋼卷直焊縫，將該鋼卷加工成鋼管；最終利用鋼管和充填物將第一、第二樁段連接成為一節(jié)再生混凝土管樁。

一種管線用鎳基合金復(fù)合鋼板及其制造方法

專利號(hào)：ZL201610052976.2

專利權(quán)人：寶山鋼鐵股份有限公司

設(shè)計(jì)人：梁曉軍馬天軍焦四海

丁建華王寶森李占杰

張慶峰 閆博

本發(fā)明公開了一種管線用鎳基合金復(fù)合鋼板，其具有一層鎳基合金層和一層碳鋼層；碳鋼層的化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為wC：0.01%～0.20%；wSi：0.10%～0.5%；wMn：0.5%～2.0%；以及0

(寶山鋼鐵股份有限公司規(guī)劃與科技部供稿)

Development and application of thin gauge radiant tube in Baostee

lGUAN Yunze

(Research Institute,Baoshan Iron & Steel Co.,Ltd.,Shanghai 201900, China)

The background,development and dissemination of thin gauge radiant tube in Baosteel are introduced.The industrial production practice shows that the thin gauge radiant tube can achieve 5% energy-saving ratio compared with the conventional thick gauge radiant tube (at 60% heating power).The first thin gauge radiant tube has already reached more than 5 years life span in a vertical hot-dip galvanizing furnace.Baosteel has continuously applied several thin gauge radiant tubes in other horizontal hot-dip galvanizing furnaces and continuous annealing furnace/hot-dip galvanizing furnace.

thin gauge radiant tube; energy saving; life span

TG155.1

B

1008-0716(2016)05-0027-03

10.3969/j.issn.1008-0716.2016.05.006

2016-07-07)

關(guān)運(yùn)澤高級(jí)工程師1974年生2002年畢業(yè)于北京科技大學(xué)

現(xiàn)從事能源環(huán)境研究電話26648746

E-mailguanyz@baosteel.com