浅谈宽厚板加热炉单炉生产实践

摘要:在钢铁业持续低迷的背景下,节能降耗是企业的生存之本。某宽厚板厂通过调整和优化加热工艺,独创了一些关键共性技术,解决了生产中存在的问题,实现了一炉对一机的生产模式。单炉生产的实践,极大地降低了生产成本,提高了企业的经济效益。

关键词:宽厚板加热炉;关键共性技术;单炉生产;加热工艺

钢铁企业目前面临资源短缺、能源消耗高、污染物排放超标的困境。采用资源节约,能源高效利用和超低排放、甚至零排放的清洁发展方式是钢铁企业实现可持续发展的前提。2010年,某钢企年产量200万t的5m宽厚板厂建成投产。轧机采用双机架布置,配套建设2座步进梁式加热炉并预留一座推钢式加热炉。投产以来,均采用2座炉子同时生产的模式,平均小时产量为260t/h,钢坯平均在炉时间为310min。经过3年多的节能降耗攻关,该厂通过调整和优化加热工艺,独创了一些关键共性技术,实现了一炉对一机的生产模式,炉子的单耗指标逐年改善。特别是单炉生产的实践,进一步降低了炉子的燃料消耗和动力消耗,改善了炉子的各项技术经济指标,极大地降低了生产成本,提高了企业的经济效益。2013年5月到2014年4月炉子的单耗指标见表1。

1单炉生产的可行性分析

单炉生产旨在降低整个工序的生产成本,而不是单纯降低加热工序成本。因此,单炉生产条件下,炉子的产量应达到双炉生产的水平。在双炉生产条件下,轧钢工序的产量瓶颈在剪切工序,皇冠娱乐,而单炉生产时,瓶颈则为加热炉,因此应想方设法提高单炉的小时产量。炉子的技术性能见表2。从表2可知,炉子的额定产量为230t/h,接近双炉生产时的平均产量260t/h。而采用单炉生产,炉子的炉底强度必须提高到685kg/(h•m2)。单炉每小时出钢块数达20块,平均装炉块数为22块,板坯的在炉时间为132min,才能达到产量要求。如果采用冷坯装炉达到同样的产量要求,则标准坯的加热速度达5min/cm,即使采用强化加热,牺牲炉子的使用寿命也难达到要求,因此单炉生产的前提是实现炉子的热装和直装。而采用铸坯直装会造成边裂、星裂或探伤不合是中厚板热装生产工艺的难点,也是国内中厚板企业热装和直装率不高的主要原因。文献[1]指出星状裂纹的产生与钢种、结晶器的水冷、保护渣性能、钢水含铜和结晶器操作等有关。文献[2]指出铸坯入炉温度、加热时间、加热温度对星状裂纹产生影响。统计结果显示,加热时间超过4h星状裂纹率明显上升;入炉温度在600~700℃,星状裂纹比例偏高,冷送坯星状裂纹率明显低于热送坯,而中厚板直装的入炉温度正好在这个温度区间。文献[3]指出,送坯制度、铸机设备精度、钢中氮含量及钢水纯净度、二冷制度对边部裂纹有显著影响。该厂在2013年10月开始的热装和直装试验时出现了大量的星状裂纹;在冬季生产时,探伤不合的比例较大;钢板的边部裂纹制约了轧机作业率的提高,这些因素是制约单炉生产的关键因素。

2单炉生产的关键、共性技术的应用

2.1星状裂纹控制(1)做好结晶器的维护和操作,稳定结晶器液面;控制好拉速,减少钢水温度的波动。(2)做好结晶器冷却水的日常管理,保证给水温度在30℃左右,气温高时,打开冷却塔风机,气温低时,采用通入蒸汽的方法加温。(3)对于星状裂纹倾向大的钢种,通过加保温罩进行钢坯缓冷。(4)在铸坯下线辊道对铸坯进行打水激冷,抑制晶界裂纹的产生。

2.2边部裂纹的控制(1)为了避免在直装过程中碳氮化物的析出,必须确保连铸坯在连铸和热轧的输送过程中,其表面温度始终高于r3或始终低于r1,而实际生产过程中铸坯热送温度很难始终高于r3。采用铸坯表面淬火是避免热送产生边部裂纹的有效措施。经过表面淬火,铸坯表面温度可以冷却到300℃以下,铸坯在加热后,形成细小的晶粒尺寸,避免了热轧时,由于碳氮化物的析出,造成奥氏体晶粒边界延展性的显著降低。(2)采用大倒角结晶器。连铸板坯角部横裂纹是连铸板坯较常见的表面质量缺陷,含铌、钒、钛、铝的低合金钢角部横裂纹几率非常高,一旦出现铸坯角部横裂纹必须进行切角或倒角才能去除,导致成材率降低或非计划率增加,同时也影响了热装生产。由于铸坯边部在加热过程中加热速度较快,在高温区的时间较长,导致边角的晶粒粗大,加剧了边部裂纹的扩展。大倒角结晶器生产的板坯无常规板坯的直角部分,且新形成的角部度数大于125°,正常浇注条件下板坯角部温度能够比原直角部分升高50℃以上,使板坯表面避开了极易出现横裂纹的温度区间,角部受力状况也大大改善,板坯在经过容易产生横裂纹的区域时综合应力明显降低,板坯直角部发生横裂纹的几率明显减少。(3)控制好铸坯加热温度和在炉时间。单炉生产时,有些班组为了抢产量,通过提高炉温来实现高产,造成铸坯边部过烧。