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摘要：主要介绍宣钢宣钢精品高速线材技术改造工程加热炉的设计、技术特点。
关键词：精品高速线材加热炉设计
1 前言
宣钢公司为了淘汰落后的轧钢生产线，同时使公司总体工序布局更为合理，拟易地建设精品高速线材生产线1套（双线）及配套的公辅设施。生产产品为光圆盘条525 mm，螺纹盘条616 mm；生产的钢种为：碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢、合金结构钢、冷镦钢、焊条钢、轴承钢、弹簧钢和钢帘线用钢等。
车间由两个主轧线相互独立的全连续式高速线材生产线组成，分别称为一线和二线。其中一线以生产精品线材为主，设计年产光圆盘条和螺纹盘条共50万t，二线以生产普通线材为主，设计年产光圆盘条和螺纹盘条共60万t。
每条生产线设1座150t/h的步进梁式加热炉、全连续式线材轧机1套，主轧机共30架，其中精轧机以8+4形式布置，最高终轧速度为112m/s。
2加热炉简介及其性能参数
2.1 设计条件及要求
经过宣钢公司煤气平衡及详细论证,以高炉、焦炉、转炉混合煤气为燃料，为保证加热合金结构钢的加热质量，采用先进的常规燃料燃烧技术。坯料为165×165×10000mm，2083kg/支。加热钢种为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢、合金结构钢、冷镦钢、焊条钢、轴承钢、弹簧钢和钢帘线等。
2.2 设计主要工艺设备、技术参数
2.2.1 炉型结构及炉温制度
加热炉的炉型为侧进侧出步进梁式连续加热炉，沿炉长方向分为预热段、一加热段、二加热段和均热段。加热炉炉顶为全平顶可塑料捣打吊挂结构，预热段和一加热段、二加热段和均热段之间无明显火压，以减少局部温度过高现象。在炉内低温段设4根固定梁，4根活动梁，高温段设5根固定梁，4根活动梁。
由于蓄热式加热炉的炉体保温性能差，在必要的传统保温设计上，增加采用了炉体内保温措施，即在炉体内衬开发应用了多晶莫来石纤维，以降低炉体表面温升。
为保证炉温控制，加热炉采用八段式炉温制度，每个供热段均采用上下控制。为保证钢坯头尾温差，均热段上加热分左右两段控制。
2.2.3 加热炉设计技术性能参数
炉型：上、下加热的步进梁式加热炉
炉子用途：钢坯轧制前加热
钢坯规格：165×165×10000 mm ；150×150×10000 mm
钢种： 优质碳素钢、低合金钢
钢坯装炉温度：冷装：室温；热装：500-800℃，热装率50%
钢坯出炉温度：1000～1200℃
炉子额定产量：150t/h（标准坯165×165×10000 mm，冷装）
单位炉底过钢面积产量：549kg/m 2.h
燃料及发热值：高焦转炉混合煤气，1800×4.18 kJ/Nm3
单位热耗：1.17 GJ/t（标准坯165×165×10000mm，出钢温度1100℃）
额定燃料消耗量：23300Nm 3/h
额定空气消耗量(α=1.1)：43150Nm 3/h
额定烟气量(α=1.1)：17.21Nm 3/s
烧嘴型式： 平焰和直焰
空气预热温度： ～ 500℃
煤氣预热温度： ～ 250℃
布料方式： 单排
步进机械型式： 双层框架斜坡双滚轮式
步进梁行程： 升降200mm（上、下各100mm），平移240~300mm
步进周期： 35秒
冷却水耗量： 间接水60t/h
直接水30t/h
冷却水压力： 0.4MPa
3 加热炉的特点技术
3.1采用炉内悬臂辊道侧进侧出，以减少散热损失、改善操作环境和实现紧凑布置。炉内单排布料。
3.2采用对齐推钢机将炉内装料悬臂辊道上的坯料推正定位。
3.3均热段上部及加热段上部供热采用炉顶平焰烧嘴。平焰烧嘴具有温度场均匀，辐射强度大，加热速度快，易于维持炉底正压的特点。
3.4均热段下部采用直焰烧嘴轴向供热，以保证钢坯长度方向的温度均匀性。
3.5加热段下和预热段加热全部采用长火焰烧嘴侧向供热，火焰长度可达到炉子中心线，以保证炉宽方向的温度均匀性。当炉子低产或有热装时，可关闭炉子尾部部分烧嘴。
3.6各段之间采用炉顶压下和下部隔墙分割。其作用是：增加炉气阻力，形成涡流区，以稳定供热段的加热温度；同时可防止相邻炉段炉气间的高温辐射，炉温控制更准确。
3.7合理配置炉子两侧操作及检修炉门，结构设计做到开启灵活，关闭严密，减少炉气外溢和冷风吸入的热损失。
3.8炉体砌筑采用复合炉衬，强化绝热，减少炉子热损失，不但节能，而且提高炉子使用寿命。
3.9采用大跨距支撑梁立柱以及双圆管纵梁结构，合理布置支撑梁和立柱，尽量减少水冷构件的表面积，同时对支撑梁和立柱采用耐火纤维毯和自流浇注料双层绝热包扎，以减少水冷吸热和冷却水耗量。
3.10采用实用、可靠的干出渣装置。少量通过立柱管开孔落入水封槽内的氧化铁皮，在步进梁上升和前进的过程中，通过安装在裙式水封刀下部以及其间的刮渣板自动刮向装料端，水封槽和刮渣板在装料端方向上是逐渐向上倾斜的，槽内的氧化铁皮高于水面后形成干渣排至炉底后人工收集。
3.11在供热的分配上，各供热段配有足够的供热量（尤其是下加热的供热能力还要适当加大一些），这样既能保证钢坯加热的需要，又能实现灵活的加热制度。钢坯在加热段进行充分的加热与热透，在均热段继续保温或升温，到达出钢口处达到目标出钢温度，钢坯在高温下停留时间短，这样可减少钢坯的氧化与脱碳。
3.12采用成熟的双交叉限幅的燃料燃烧控制系统，自动控制炉内的气氛减少钢坯的氧化与脱碳，确保加热质量。
3.13高温段采用Co20耐热垫块，不供热段采用Cr25Ni20耐热垫块，垫块与水管固定采用镶嵌式。
3.14采用双层框架斜坡双滚轮式步进机构，并设有可靠的防跑偏装置，从而实现易于安装调整、运行可靠、跑偏量最小的目的。
4 结语
宣钢精品高速线材加热炉，借鉴宣钢步进梁式加热炉的成功经验，并完善了已有步进梁式加热炉的不足之处，尤其是加热炉采用了先进的二级计算机控制，可最大程度上实现高产、优质、低耗、节约能源和保护环境，具有很大的推广应用价值。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：精品高速线材加热炉设计
1 前言
宣钢公司为了淘汰落后的轧钢生产线，同时使公司总体工序布局更为合理，拟易地建设精品高速线材生产线1套（双线）及配套的公辅设施。生产产品为光圆盘条525 mm，螺纹盘条616 mm；生产的钢种为：碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢、合金结构钢、冷镦钢、焊条钢、轴承钢、弹簧钢和钢帘线用钢等。
车间由两个主轧线相互独立的全连续式高速线材生产线组成，分别称为一线和二线。其中一线以生产精品线材为主，设计年产光圆盘条和螺纹盘条共50万t，二线以生产普通线材为主，设计年产光圆盘条和螺纹盘条共60万t。
每条生产线设1座150t/h的步进梁式加热炉、全连续式线材轧机1套，主轧机共30架，其中精轧机以8+4形式布置，最高终轧速度为112m/s。
2加热炉简介及其性能参数
2.1 设计条件及要求
经过宣钢公司煤气平衡及详细论证,以高炉、焦炉、转炉混合煤气为燃料，为保证加热合金结构钢的加热质量，采用先进的常规燃料燃烧技术。坯料为165×165×10000mm，2083kg/支。加热钢种为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢、合金结构钢、冷镦钢、焊条钢、轴承钢、弹簧钢和钢帘线等。
2.2 设计主要工艺设备、技术参数
2.2.1 炉型结构及炉温制度
加热炉的炉型为侧进侧出步进梁式连续加热炉，沿炉长方向分为预热段、一加热段、二加热段和均热段。加热炉炉顶为全平顶可塑料捣打吊挂结构，预热段和一加热段、二加热段和均热段之间无明显火压，以减少局部温度过高现象。在炉内低温段设4根固定梁，4根活动梁，高温段设5根固定梁，4根活动梁。
由于蓄热式加热炉的炉体保温性能差，在必要的传统保温设计上，增加采用了炉体内保温措施，即在炉体内衬开发应用了多晶莫来石纤维，以降低炉体表面温升。
为保证炉温控制，加热炉采用八段式炉温制度，每个供热段均采用上下控制。为保证钢坯头尾温差，均热段上加热分左右两段控制。
2.2.3 加热炉设计技术性能参数
炉型：上、下加热的步进梁式加热炉
炉子用途：钢坯轧制前加热
钢坯规格：165×165×10000 mm ；150×150×10000 mm
钢种： 优质碳素钢、低合金钢
钢坯装炉温度：冷装：室温；热装：500-800℃，热装率50%
钢坯出炉温度：1000～1200℃
炉子额定产量：150t/h（标准坯165×165×10000 mm，冷装）
单位炉底过钢面积产量：549kg/m 2.h
燃料及发热值：高焦转炉混合煤气，1800×4.18 kJ/Nm3
单位热耗：1.17 GJ/t（标准坯165×165×10000mm，出钢温度1100℃）
额定燃料消耗量：23300Nm 3/h
额定空气消耗量(α=1.1)：43150Nm 3/h
额定烟气量(α=1.1)：17.21Nm 3/s
烧嘴型式： 平焰和直焰
空气预热温度： ～ 500℃
煤氣预热温度： ～ 250℃
布料方式： 单排
步进机械型式： 双层框架斜坡双滚轮式
步进梁行程： 升降200mm（上、下各100mm），平移240~300mm
步进周期： 35秒
冷却水耗量： 间接水60t/h
直接水30t/h
冷却水压力： 0.4MPa
3 加热炉的特点技术
3.1采用炉内悬臂辊道侧进侧出，以减少散热损失、改善操作环境和实现紧凑布置。炉内单排布料。
3.2采用对齐推钢机将炉内装料悬臂辊道上的坯料推正定位。
3.3均热段上部及加热段上部供热采用炉顶平焰烧嘴。平焰烧嘴具有温度场均匀，辐射强度大，加热速度快，易于维持炉底正压的特点。
3.4均热段下部采用直焰烧嘴轴向供热，以保证钢坯长度方向的温度均匀性。
3.5加热段下和预热段加热全部采用长火焰烧嘴侧向供热，火焰长度可达到炉子中心线，以保证炉宽方向的温度均匀性。当炉子低产或有热装时，可关闭炉子尾部部分烧嘴。
3.6各段之间采用炉顶压下和下部隔墙分割。其作用是：增加炉气阻力，形成涡流区，以稳定供热段的加热温度；同时可防止相邻炉段炉气间的高温辐射，炉温控制更准确。
3.7合理配置炉子两侧操作及检修炉门，结构设计做到开启灵活，关闭严密，减少炉气外溢和冷风吸入的热损失。
3.8炉体砌筑采用复合炉衬，强化绝热，减少炉子热损失，不但节能，而且提高炉子使用寿命。
3.9采用大跨距支撑梁立柱以及双圆管纵梁结构，合理布置支撑梁和立柱，尽量减少水冷构件的表面积，同时对支撑梁和立柱采用耐火纤维毯和自流浇注料双层绝热包扎，以减少水冷吸热和冷却水耗量。
3.10采用实用、可靠的干出渣装置。少量通过立柱管开孔落入水封槽内的氧化铁皮，在步进梁上升和前进的过程中，通过安装在裙式水封刀下部以及其间的刮渣板自动刮向装料端，水封槽和刮渣板在装料端方向上是逐渐向上倾斜的，槽内的氧化铁皮高于水面后形成干渣排至炉底后人工收集。
3.11在供热的分配上，各供热段配有足够的供热量（尤其是下加热的供热能力还要适当加大一些），这样既能保证钢坯加热的需要，又能实现灵活的加热制度。钢坯在加热段进行充分的加热与热透，在均热段继续保温或升温，到达出钢口处达到目标出钢温度，钢坯在高温下停留时间短，这样可减少钢坯的氧化与脱碳。
3.12采用成熟的双交叉限幅的燃料燃烧控制系统，自动控制炉内的气氛减少钢坯的氧化与脱碳，确保加热质量。
3.13高温段采用Co20耐热垫块，不供热段采用Cr25Ni20耐热垫块，垫块与水管固定采用镶嵌式。
3.14采用双层框架斜坡双滚轮式步进机构，并设有可靠的防跑偏装置，从而实现易于安装调整、运行可靠、跑偏量最小的目的。
4 结语
宣钢精品高速线材加热炉，借鉴宣钢步进梁式加热炉的成功经验，并完善了已有步进梁式加热炉的不足之处，尤其是加热炉采用了先进的二级计算机控制，可最大程度上实现高产、优质、低耗、节约能源和保护环境，具有很大的推广应用价值。
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