步进式加热炉的设计 《工业加热》第 卷 年第 期 34 概 述 本钢热连轧厂原有三座推钢式加热炉和一座步进式 加热炉，为了提高产品产量，降低消耗，满足热连轧年 产 450万 t产品的要求，并在不影响生产的前提下，又新 建了一座 5＃步进梁式加热炉。 2003～ 2004年一次点炉成功，总施工时间为 13个 月。点火烘炉保温 20 天后，于 2005年 1 月出第一块红 钢，达到一次热负荷生产成功。 步进梁式加热炉具有的先进特征 本钢热连轧厂 5＃加热炉设计产量 250 t/h，其主要性 能参数如下： 炉子用途 板坯轧制前...

　　《工业加热》第 卷 年第 期 34 概 述 本钢热连轧厂原有三座推钢式加热炉和一座步进式 加热炉，为了提高产品产量，降低消耗，满足热连轧年 产 450万 t产品的要求，并在不影响生产的前提下，又新 建了一座 5＃步进梁式加热炉。 2003～ 2004年一次点炉成功，总施工时间为 13个 月。点火烘炉保温 20 天后，于 2005年 1 月出第一块红 钢，达到一次热负荷生产成功。 步进梁式加热炉具有的先进特征 本钢热连轧厂 5＃加热炉

　　产量 250 t/h，其主要性 能参数如下： 炉子用途 板坯轧制前加热 加热钢种 低碳钢、优质碳素结构钢、 低合金钢、管线钢 最大有效炉底面积/m2 44.6 × 9.84＝438.9 板坯规格 连铸坯尺寸/mm 厚度 210，230，250 宽度 800～ 1 600 长度 3 500～ 4 400（双排），

　　板坯/mm 230 × 1 200 × 8 500 板坯最大质量/t 每块 24 板坯装炉温度/℃ 常温（占年加热量的 40％）， 550（占年加热量的 60％） 板坯出炉温度/℃ 1 200～ 1 250 产量/t·h 额定 250（加热标准坯时） 最大 261（加热 9 000 mm长坯冷料时） 混合煤气发热值/kJ·m3 7 527 混合煤气消耗量/m3·h 1 全炉最大 56 600，经常 49 300 煤气压力 kPa 8 助燃空气量/m3·h 1 95 000 最大 109 200 助燃空气预热温度/℃ 590 预热器型式 高效管状预热器（双行程） 炉底强度（冷装料）/ kg·（m2·h） 1 660 单位热耗/kJ·kg 1 1 485 最大烟气量/m3·h 1 157 000 炉子散热量/kJ·s 1 3 500 步进机械行程/mm 升 100，降 100，共 200，平移 500 水梁立柱冷却方式 强制循环，汽化冷却 炉型结构先进合理，具有以下特征： （1）符合热装工艺江南·体育(JN SPORTS)官方网站，能够实现顺快装炉。5＃与 4＃加 热炉共用一条装炉辊道，这条装炉辊道直接与本钢炼钢 厂连铸车间相连，连铸坯直接由炼钢厂连铸机拉出运送 到热轧厂，连铸坯装炉温度可达 600～ 800℃。 （2）炉型结构选定及烧嘴配置合理 5＃步进梁式加热 炉示意见图 1。 炉子本体共分六段，即进料门厅、热回收段、预热 段、第一加热段、第二加热段、均热段，其中最长段为 热回收段 (长 14 100 mm)，这种延长的热回收段，更有 利于热量的回收，降低废气温度，增加坯料传热。均热 段采用平焰烧嘴，很适应坯料的均热；靠出料端第一排 采用双焰烧嘴，这种新型烧嘴可将火焰调为平焰状、球 加热设备 步进式加热炉的设计 黄作为，刘铁男 （本溪钢铁集团公司，辽宁 本溪 117000） 摘要：重点介绍了本钢热连轧厂 5＃步进梁式加热炉在设计当中采用先进的工艺、设备和技术，并提供了各种备件、材料在加热炉 上使用的实际效果。对今后同类厂矿设计、建设制造、施工以及使用加热炉具有一定的指导作用。 关键词：步进式加热炉；汽化冷却；水冷黑印 中图分类号：TF062憲 文献标识码：A 文章编号：1002-1639(2005)04-0034-03 HUANG Zuo-wei，LIU Tien-nan （Benxi Steel Group Co. Ltd., Benxi 117000, China） In brief: In this passage you will get knowledge mainly about No. 5 step-by-step furnace equipped in The Hot Rolling Mill of BX Steel Co. in the aspect of the advanced technique, equipment and know-how. Meanwhile the passage also illustrates the practical conclusion of the materials and spare-parts mounted and used in the furnace, which provides a instructional guideline for the similar projects in design, manufecture, engineering construction and operation afterwards. step-by-step heating furnace；vaporization cooling；watercooled black-print 收稿日期：2005-04-06；修回日期：2005-06-09 作者简介：黄作为（1970- ），男，硕士学位，热能工程师，从事 设备管理工作. Abstract: Key words: Design of Step-by-step Heating Furnace 《工业加热》第 卷 年第 期《工业加热》第 卷 35 形状和直柱状，更有利于炉头钢的加热，及时满足轧制 温度的要求。均热段下部采用煤气可调焰烧嘴，这种烧 嘴火焰形状和长度可根据需要进行调节。加热段上部采 用轴向烧嘴供热，加热段下部采用侧烧嘴供热。经现场 实际观测，炉内温度均匀、火焰形状较好，完全可以满 足烧钢的要求。 加热设备 图 1 5＃步进梁式加热炉示意图 （3） 炉底步进机械。炉底步进机械采用全液压传动 双轮斜台面式。其运行轨迹如图 2 [步进机构位置 (时 间) -速度曲线] 所示。为限制机械、液压冲击和振动对 步进梁及板坯产生不良的影响，对步进梁的升降和平移 运动的加速、减速和速度进行了准确有效的控制。步进 梁按装料端和出料端侧分为两段，升降运动时加热炉步 进梁的装料端和出料端可单独升降，也可同时升降；平 移运动时，两段步进梁同时动作 (由一只液压缸驱动)。 平移和升降不同时动作。 图 2 步进机构位置（时间）-速度曲线示意图 当需要进料端或出料端的步进梁单独运送板坯时，将 该段的升降液压缸供油，使步进梁上升或下降，另一段 的升降液压缸不供油，使其保持原位不动，再通过平移 液压缸驱动平移框架运动，即可实现该段步进梁单独运 送板坯的动作。若需要进、出料端的两段步进梁同时运 送板坯，则需将两段的升降液压缸同时供油 (同时动作) 来实现。 该液压系统由以下部分组成：驱动液压缸、液 压动力装置、液压控制阀台、液压中间配管。 工艺操作由电控系统 PLC控制完成，有三种操作方 式：即手动、半自动和自动。为防止钢坯在活动梁运行 过程中的叠加跑偏，在升降框架和水平框架两侧分别安 装了导向轮。经调试检验，该炉最大跑偏量只有 10～ 15 mm，是国内步进梁式加热炉中跑偏最小的。本钢步进梁 式加热炉步进机械采用液压斜台面形式，设备简单，炉 子下面空间宽敞，便于设备安装、调试及检修维护。 （4）水封槽及刮渣机构。水封槽的作用是对活动立 柱通过的炉底开孔进行密封。通过炉底开孔掉入水封槽 内的氧化铁皮及小块耐火材料等杂物，借助刮渣机构，依 靠步进梁的步进运动将渣刮向装料端，通过皮带机使之 落入地坑内的渣斗内，再定期吊走。水封槽对应于平移 框架，也分为两段。 （5）步进梁配置。为了减少水冷黑印，加热段和均 热段水梁配置布置为交错形式，炉底水梁设活动梁 4根， 固定梁 4 ～ 5 根，活动梁和固定梁均采用双管结构，立 柱则采用单管或双管结构，水梁与柱管连接采用焊接结 构。直接支撑板坯的耐热垫块在炉子的均热段与第一加 热段采用了 ISCo-40 耐热钢，第二加热段和预热段采用 了 ISCo-20耐热钢，热回收段采用 Cr25Ni20TiRe (稀土) 合金钢。耐热钢垫块与水梁的连接采用了骑卡形式，便 于检修更换。 （6）先进的汽化冷却装置 炉底水梁和立柱等采用汽化冷却工艺，其优点是 节能，节水效果突出。一台 250 t / h的步进梁式加热炉如 果采用水冷却需要循环水 1 000～ 1 200 m3 / h。而用汽 化冷却只需要 15～ 20 t/h，汽化冷却产生的蒸汽完全可 以回收，用于加热炉和采暖等。汽化冷却的循环原理：本 钢步进梁式加热炉采用的是强制循环方式汽化冷却装置， 其循环原理如下列公式所示 ＝ · p（ s－ q） 式中： 为汽包高度（位能），m； 为循环泵压力（动 能）MPa；（ s－ q）为汽水混合的重度差，kg/m3。 工作原理：汽包中的水由热水循环泵送入分配联箱， 《工业加热》第 卷 年第 期 36 分从分配联箱进入入口步进装置 (包括柔性组件、上下联 箱、阀门等) 后，再送入冷却构件 (活动梁及立柱)，然 后从冷却构件引至出口步进装置 (包括柔性组件、上下联 箱、阀门等)，经上升管回到汽包。另一部分从分配联箱 引出经固定冷却构件 (固定梁及立柱) 后回到汽包。水在 梁和立柱中吸收热量成为汽水混合物，汽水混合物在汽 包中分离为蒸汽和水，水再重复上述的循环。停电时可 由柴油泵快速启动，向受热部分供水，保证炉子安全运行。 汽化冷却的关键环节。5＃步进梁式加热炉采用汽 化冷却的关键设备是旋转接头，旋转接头是专利技术，双 道密封，旋转几万次不泄漏，运行十分可靠，价格比国 外低廉。在大型步进加热炉上采用汽化冷却，并选用国 产件、自行设计，本钢尚属先例。 （7）组装件的炉体钢结构。5＃加热炉钢结构分炉底 钢结构、装出料端钢结构、炉顶钢结构、侧墙钢结构、烟 道钢结构和炉顶平台等。钢结构设计全部采用螺栓定位、 现场组装。这种预组装方式，提高了制造等级标准和质 量，缩短了建设工期。5＃加热炉几千吨的钢结构件安装 工期仅用了 3 个月；两座 80 m 高的烟囱安装只用了 25 天，打破了本钢施工史上的记录。 （8）在换热系统中采用了带插入件和保护管组的 2行 程高效金属管状换热器，可以将助燃空气预热到 550℃。 为防止事故状态换热器损坏，还设计了一台稀释风机，以 备事故状态向烟道内输送冷风、保护换热器。在烟气系 统中采用了无水冷耐热钢 (1Crl8Ni9Ti) 旋转闸板。该闸 板不存在漏水事故、轻便、灵活、可靠、检修维护量甚 少。另外在煤气总管上采用了旋转的眼镜阀，替代了过 去的水封及盲板作业，这种结构操作简单、运行可靠。 （9）科学合理设计各部分耐火材料，采用先进捣打 设备。根据炉子各部位的工况条件并考虑炉体各部位同 寿命的原则，在砌筑方面采用了可塑耐火材料捣打炉顶，， 炉体侧墙采用低水泥浇注料，水梁立柱采用自流浇注料 浇注，烟道部分采用粘土质浇注料。两座 80 m高的烟囱 也采用了轻质浇注料捣打喷涂。这些耐火材料经现场观 察，使用效果良好。 （10）自动化水平较高。在活动梁分段处和出炉端第 一块钢坯的前沿位置设置了激光检测设备和工业电视，操 作工可以随时观察到炉内板坯移动状态和燃烧状况，也 实现了板坯自动定位。同时，推钢机、活动梁和前后炉 门、出钢机全部采用联锁控制，操作者只需按一次按钮， 即可实现自动出钢。 运行情况 运行情况 使用观察到步进机械系统运行平稳、机械误差较小； 水梁立柱打压时一次成功无泄漏，运转正常，汽化冷却系 统运转正常，循环泵密封垫经攻关后已经解决，旋转接头 无泄漏、运转良好；煤气系统经打压合格、运转良好；液 压站系统经调试、攻关、运转良好；PLC电控系统和 DCS 系统运行正常；炉内燃烧状况良好，燃烧正常。 保证值完成情况 经测试，合同规定的各项保证值都达到了要求，其 中: 设计时板坯在炉内跑偏量保证值≤30 mm，实际≤10 mm；设计时板坯温度

　　面与中心温差 35 ℃，实际 32.2 ℃，水管黑印温差，即 3＃粗轧机最终道次后水管黑印检 测板坯在 19 ℃以下。而实际≤11.2 ℃；设计单位热耗 （1 485 ±5%）kJ/ kg，实际 1 509 kJ / kg；产量保证指标: 250 t / h，(加热标准坯尺寸 8 500 × 1 200 × 230)，实际 256.96 t/h；氧化烧损率≤0.7％，实际 0.69%。 调试及使用过程中应注意的问题 调试 步进机械的调试，活动梁的行程: 上升、下降、前 进、后退逐一测量水梁立柱与密封箱的尺寸距离，以防 试车时，由于间距不够，碰坏水梁立柱；试车时定好前 后极限，点动试车；采用一块假板坯从炉尾装入至炉头 测试板坯在炉内跑偏值；煤气管路系统要按照冶金规程 标准进行严格的打压试验，合格后方可使用；汽化冷却 要完成煮炉、加药工作，并进行严密性打压试压，合格 后方可使用，要定好安全阀位置，保证安全；前后机械 设备，推出钢机、炉门、辊道、以及烟道闸板的调试；助 燃风机，液压站，热工仪表的调试；PLC电控系统和 DCS 系统、以及工业电视的调试等。 使用过程中应注意的问题 步进机械系统要定期检查维护。斜台面上油垢要定 期清洗加油，保持清洁光滑；汽化冷却，即水梁立柱、分 配联箱等要定期排污；煤气管道要定期排放冷凝水；严 格执行升降温

　　；炉 内铁皮堆积严重时，要定期清除。 结 语 本钢 5＃步进梁式加热炉炉型结构先进合理，选件选 材优质得当，具有先进的设备技术及引进 (专利) 技术。 有特定规整的连铸坯作为原料，优质的高、焦炉混合煤 气，热装工艺先进，自动化水平较高，是一座高质量、低 消耗、先进的大型步进梁式加热炉。 加热设备

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