降低軋鋼氧化燒損率的研究

徐 蘋

(攀枝花鋼城集團有限公司，四川 攀枝花 617000)

攀枝花某軋鋼廠每年軋制螺紋鋼45萬噸以上，由于采用連續推鋼蓄熱式煤氣加熱爐，在軋制過程中存在煤氣質量不穩定、加熱爐區域設備及軋線繁雜等問題，導致2015年軋制生產過程中燒損率居高不下，平均為1.2%左右，嚴重影響了加熱爐的產量和加熱鋼坯的質量，給加熱爐的正常生產帶來了影響。

為此，專門成立了降低軋鋼加熱爐燒損率的攻關小組，以尋求降低軋鋼燒損率的最佳解決方案。小組通過對軋鋼的實際生產情況調查研究分析后，提出了監控加熱煤氣的成分和熱值、優化加熱溫度區間、加強對關鍵設備的重點管理、提高操作人員水平減少誤操作對生產的影響等措施。通過一年來的生產實踐，目前軋鋼加熱爐內燒損率已由最初的1.2%降低到了1.09%，降低了0.11%，達到了預期目的。

1 試驗

1.1 原因調查

通過現場實地觀察及以往生產數據的分析得出影響加熱爐內鋼坯燒損率的主要影響因素有以下幾方面：

1.1.1混合煤氣熱值不穩定

軋鋼加熱爐采用高焦混合煤氣作為燃料，但由于受到供應單位攀鋼的限制，其混合煤氣的熱值極不穩定，且燃氣的成分也不穩定，導致空燃比的調節很困難，有時會出現含氧量過剩，從而增加了氧化燒損。該高焦混合煤氣中含有CO2、O2、SO2、CO等成分，它們與鋼的化學反應各不相同。其中氧化性最強的是O2，其次是SO2、CO2，而氧化鐵皮的生成過程，也就是鋼與這些物質發生反應的過程。若煤氣不穩定將會對生產控制造成不利影響。[1]

1.1.2軋線要求高溫軋制

在操作過程中，為了方便操作及有利后續生產，對爐內鋼坯進行高溫加熱(存在質量過剩)，導致加熱時間和爐內停留時間較長，氧化燒損嚴重。

1.1.3引風機、鼓風機、軋線主體設備

在軋制過程中，存在引風機、鼓風機和軋線主體設備中的關鍵設備故障，將會導致煤氣燃燒不完全，達不到熱量的充分釋放；煙氣的熱值沒有得到充分的利用；加熱爐反復的升溫、降溫，也使鋼坯反復被加熱、被降溫，增加了鋼坯的氧化燒損。

1.2 試驗研究

1.2.1煤氣監控儀

為了能及時了解混合煤氣的成分情況，確保燃燒充分，我們在煤氣混合站出口安裝了煤氣成分檢測儀。該儀器能夠實時反映出混合煤氣的主要成分情況，然后根據檢測的煤氣主要成分對其熱值進行預測和氧氣攝入量的計算，以保證煤氣熱值的最大利用率。

該措施的實施，可確保在混合煤氣熱值波動的情況下，能夠靈活地調整加熱制度，使爐內溫度波動控制在±30 ℃范圍內，滿足加熱要求。

1.2.2加熱溫度對鋼坯氧化的影響[2-3]

鋼坯氧化速度與加熱溫度之間存在一定的聯系，一般鋼坯氧化的速度隨著溫度的升高而加快。為了研究其對應關系，我們以鋼坯加熱溫度與單位時間內鋼坯氧化燒損量作為參數，通過試驗研究其對應關系如圖1所示。

圖1 加熱溫度與燒損量之間的關系圖

通過試驗研究可知，鋼坯在650 ℃以下時基本上不生成氧化鐵皮；當其溫度超過760 ℃時氧化鐵皮厚度就達到了可以測量的程度；當爐內溫度超過800 ℃時，氧化鐵皮厚度就明顯增加。

1.2.3加熱時間對鋼坯氧化燒損的影響

為了研究加熱時間對鋼坯氧化程度的影響，我們以含碳量小于0.25%的低碳鋼為試驗對象，研究其在1000 ℃下燒損量與時間的對應關系。研究結果表明：鋼坯在爐內時間為120～140 min時，氧化鐵皮厚度在2.3～2.8 mm；當加熱時間在180～240 min時，氧化鐵皮厚度可達到4 mm以上。由此可見，加熱時間越長，氧化燒損量就越多。故在實際生產加熱過程中要嚴格控制鋼坯在高溫區的停留時間。

2 改進措施

2.1 安裝煤氣檢測儀

在煤氣混合站出口安裝煤氣檢測儀，通過不定時檢測煤氣成分，然后通過電腦計算出熱值，并及時反饋給煤氣操作工對煤氣流量和鼓風量進行調節，確保煤氣充分燃燒，減少煤氣中的氧化氣氛對鋼坯的燒損氧化。

2.2 軋制溫度工藝的優化

根據生產過程中加熱溫度、加熱時間對鋼坯燒損的影響研究結果，確定了新的鋼坯加熱工藝制度如下：加熱一段的溫度控制在950～1050 ℃之間，加熱二段的溫度控制在1050～1150 ℃，均熱段溫度控制在了1080 ℃左右。鋼坯出爐溫度較改進前降低了50 ℃，不僅有利于降低噸鋼燃氣消化，減少氧化燒損鋼坯，而且不影響鋼坯正常軋制。

2.3 對關鍵設備的控制措施[4]

為了保證關鍵設備在軋制過程中能夠正常運行，降低故障率，我們根據現場實際情況制定了以下措施：

(1)開機前重點對鼓風機和引風機的性能進行了校核，對易損的部件做好備品儲存，出現故障能夠及時更換。此舉保證了鼓風機和引風機的作業率，使之正常運行率達到了100%，也確保了煙氣余熱的充分利用，在降低噸鋼單耗的同時降低了氧化燒損率。

(2)針對軋線主體設備故障頻繁的情況，采取處理故障時對鋼坯進行保守加熱，對加熱溫度進行適當調整，減少鋼坯急升溫、急降溫的次數，有效控制了鋼坯的加熱時間，降低了氧化燒損率。同時要求故障處理人員及時準確了解和處理故障，縮短故障處理時間。

3 經濟效果

按照該軋鋼廠每年軋制鋼坯45萬噸，平均燒損率由1.2%降低為1.09%，按同期成品螺紋鋼售價為2800元/噸，氧化鐵皮銷售價格為400元/噸計算：

每年可增加產量效益為：45萬噸×(1.2%-1.09%)×2800元/噸=138.6萬元

減少氧化鐵皮收益為：

45萬噸×(1.2%-1.09%)×400元/噸=19.8萬元

結合上述數據，由于降低燒損率而創造的利潤為：138.6-19.8=118.8萬元/年。

4 結論

(1)本文通對鋼坯軋制過程中燒損率較高的原因調查分析后，提出了增設混合煤氣檢測監控儀、優化爐內加熱工藝、加強關鍵設備的管理控制措施，最終使鋼坯燒損率由1.2%降低到1.09%，達到了預期效果。

(2)按照該軋鋼廠每年45萬噸鋼坯計算，每年可新增利潤118.8萬元，經濟效益明顯。