鄧元江， 洪建忠

（江西省萍鄉(xiāng)萍鋼安源鋼鐵有限公司安源軋鋼廠， 江西 萍鄉(xiāng) 337039）

江西省萍鄉(xiāng)萍鋼安源鋼鐵有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司）安源軋鋼廠一高線車間加熱爐于2004年4月建成投產(chǎn)，加熱爐爐型為內(nèi)置蓄熱室端進(jìn)側(cè)出連續(xù)推鋼式加熱爐，經(jīng)過20 a滿負(fù)荷生產(chǎn)，加熱爐已進(jìn)入爐齡末期無法滿足高線正常生產(chǎn)，為此于2016年3月開始對(duì)一高線加熱爐進(jìn)行大修改造，將現(xiàn)在的內(nèi)置蓄熱室推鋼式加熱爐改造為外置蓄熱室推鋼式加熱爐，并于2016年4月24日完成烘爐順利出鋼投入正常運(yùn)行。

1 改造前現(xiàn)狀

一高線加熱爐改造前爐型為爐墻內(nèi)置蓄熱室式連續(xù)推鋼加熱爐，利用內(nèi)置側(cè)墻內(nèi)的蓄熱室內(nèi)蓄熱小球?qū)諝?、煤氣進(jìn)行雙預(yù)熱燃燒。加熱爐額定加熱能力為冷坯130 t/h。歷經(jīng)20 a滿負(fù)荷生產(chǎn)，加熱爐已到爐齡末期，加熱爐整體爐況很差，爐體破損嚴(yán)重。繼續(xù)服役存在較大的安全隱患，同時(shí)加熱能力嚴(yán)重降低，悶爐時(shí)間較長(zhǎng)，燒損增加，燃耗過高，嚴(yán)重制約軋制能力的發(fā)揮及一高線生產(chǎn)效益的提高。

2 改造方案

2.1 改造要求

公司對(duì)改造項(xiàng)目提出高起點(diǎn)、低投入、見效快的要求，在有限的資金條件下采用相對(duì)成熟先進(jìn)的工藝技術(shù)盡快完成改造項(xiàng)目。為此公司對(duì)一高線加熱爐改造項(xiàng)目進(jìn)行了嚴(yán)格的立項(xiàng)及項(xiàng)目評(píng)審。要求一高線加熱爐改造項(xiàng)目滿足如下要求：

1）控制改造項(xiàng)目資金。通過考察其他鋼廠相同項(xiàng)目情況，提出相對(duì)合理的資金預(yù)算，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行公開招標(biāo)，項(xiàng)目資金必須控制在預(yù)算范圍之內(nèi)。

2）加熱爐必須滿足現(xiàn)有一高線生產(chǎn)要求，同時(shí)兼顧以后發(fā)展，要求改造后加熱爐能夠滿足新增一條棒材線生產(chǎn)對(duì)加熱坯料的要求，即坯料規(guī)格滿足170 mm×170 mm×（9 400～9 800）mm 要求。

3）加熱爐加熱能力的提高，改造前加熱爐產(chǎn)量（冷坯）為130 t/h，改造后加熱爐冷坯加熱能力必須達(dá)到150 t/h以上。

4）改造后加熱爐單位能耗保證指標(biāo)不大于270（kcal/kg）×4.186 kJ/kg（冷裝）。

5）氧化燒損率保證指標(biāo)不大于0.8%。

2.2 方案選擇

從工藝優(yōu)化的角度來看，和推鋼式加熱爐相比步進(jìn)梁式加熱爐在坯料的加熱質(zhì)量、生產(chǎn)組織的靈活性、檢修周期以及爐底氧化鐵皮的清理等方面有著諸多明顯的優(yōu)勢(shì)，步進(jìn)梁式加熱爐是國(guó)內(nèi)高線生產(chǎn)線的主流配置，也是最優(yōu)選擇。但是安源軋鋼廠一高線加熱爐是一個(gè)改造項(xiàng)目，先天條件決定了一高線加熱爐改造項(xiàng)目不適合改造為步進(jìn)梁式加熱爐。

1）加熱爐基礎(chǔ)是按照推鋼式加熱爐要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，改造成步進(jìn)梁式加熱爐現(xiàn)有基礎(chǔ)必須全部破拆，重新按照步進(jìn)梁式加熱爐要求建設(shè)加熱爐基礎(chǔ)，工程投資大、工期長(zhǎng)，且對(duì)現(xiàn)有廠房結(jié)構(gòu)造成破壞。

2）現(xiàn)有加熱爐設(shè)計(jì)產(chǎn)能是冷坯加熱130 t/h，受煉鋼連鑄坯送料輥道影響，加熱爐爐長(zhǎng)已經(jīng)不可更改，要改造成步進(jìn)梁式加熱爐且產(chǎn)能達(dá)到冷坯加熱150 t/h，現(xiàn)有加熱爐進(jìn)出料輥道間距已不能滿足要求。

基于上述原因，一高線加熱爐改造只能利用現(xiàn)有加熱爐基礎(chǔ)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用成熟先進(jìn)的技術(shù)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上建1座產(chǎn)能達(dá)到要求的推鋼式加熱爐。

2.3 方案確定

通過方案比較及評(píng)審，確定將一高線現(xiàn)有的內(nèi)置蓄熱室推鋼式加熱爐改造為技術(shù)成熟的外置蓄熱室推鋼式加熱爐。

3 改造實(shí)踐

3.1 優(yōu)化爐型設(shè)計(jì)

1）改造前加熱爐爐型為燃燒通道內(nèi)置爐墻的蓄熱室式加熱爐，燃燒系統(tǒng)集中換向，這是早期設(shè)計(jì)的一種蓄熱式加熱爐，技術(shù)落后，存在換向時(shí)間長(zhǎng)、爐墻工作層不穩(wěn)定牢固、加熱爐檢修勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺陷。

2）改造后加熱爐爐型為燒嘴外置側(cè)墻的蓄熱式加熱爐，技術(shù)成熟先進(jìn)，加熱爐燃燒系統(tǒng)采用單段集中全爐分散的換向方式，管道系統(tǒng)布置簡(jiǎn)潔，維護(hù)方便。

3.2 優(yōu)化爐墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）一高線加熱爐大修前采用的爐型是燃燒通道內(nèi)置爐墻的蓄熱室式加熱爐，該型加熱爐的特點(diǎn)是側(cè)墻厚度達(dá)到1 000 mm，工作層厚度為780 mm。側(cè)墻結(jié)構(gòu)為780 mm澆注料+184 mm輕質(zhì)磚+30 mm硅酸鋁纖維+6 mm爐墻鋼板。加熱爐所有空氣、煤氣蓄熱室、燃燒通道及燃燒噴口均內(nèi)置側(cè)墻內(nèi)，且側(cè)墻工作層為澆注料現(xiàn)場(chǎng)澆注成型。由于側(cè)墻厚度過大，側(cè)墻沿加熱爐軸向完全依靠側(cè)墻自身重心及爐墻錨固鉤進(jìn)行固定，側(cè)墻靠爐膛內(nèi)側(cè)墻體工作層在長(zhǎng)期高溫工況及爐墻內(nèi)燃燒通道高溫燃?xì)獾臎_刷下開裂、傾斜,導(dǎo)致側(cè)墻靠爐膛內(nèi)側(cè)大面積倒塌，見圖1。

圖1 爐側(cè)墻內(nèi)側(cè)倒塌

2）新建加熱爐采用燒嘴外置側(cè)墻的蓄熱式加熱爐，爐側(cè)墻厚度為506 mm，工作層厚度為284 mm。側(cè)墻結(jié)構(gòu)為：100 mm陶瓷纖維機(jī)制板+116 mm輕質(zhì)磚+284 mm低水泥澆注料+6 mm爐墻鋼板。加熱爐蓄熱式燒嘴全部安裝在側(cè)墻外部，燒嘴噴口現(xiàn)場(chǎng)澆注成型，側(cè)墻工作層厚度比改造前減少496 mm，側(cè)墻軸向穩(wěn)定性得到有效提高。

3.3 優(yōu)化爐筋管設(shè)計(jì)

1）改造前加熱爐采用5根縱水管及帶有倒Ш形立水管支撐的9根單橫水管?？v水管規(guī)格：Φ133 mm×18 mm；橫水管規(guī)格：Φ159 mm×30 mm；立水管規(guī)格：Φ133 mm×18 mm；縱水管上焊有Cr25Ni20材質(zhì)的半熱滑軌，高度80 mm。

2）為達(dá)到改造后加熱爐產(chǎn)能增加11%及入爐坯料最大長(zhǎng)度為9 800 mm的要求,經(jīng)過爐筋管強(qiáng)度校核，改造后加熱爐縱水管及立水管管徑加大，縱水管規(guī)格：Φ146 mm×20 mm；橫水管規(guī)格：Φ159×30 mm；立水管規(guī)格：Φ140 mm×20 mm；縱水管上焊有Cr25Ni20材質(zhì)的半熱滑軌，高度70 mm。整個(gè)爐底管系統(tǒng)承載能力得到有效保證。

3.4 爐底改造

廠家原設(shè)計(jì)加熱爐一加熱段、二加熱段爐底為平底結(jié)構(gòu)，未充分利用原加熱爐側(cè)墻蓄熱室網(wǎng)箱部分的空間，一高線加熱爐改造工程項(xiàng)目組要求設(shè)計(jì)單位對(duì)爐底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行變更，將加熱爐原設(shè)計(jì)的平爐底改造成凸型爐底，可增加加熱爐爐底氧化鐵皮蓄容能力，減少均熱段至二加熱段下加熱燒嘴因氧化鐵皮的堆積導(dǎo)致燃燒噴口堵塞，延長(zhǎng)加熱爐爐底清渣停爐檢修周期，且增加爐膛空間，加熱爐斷面圖見如下頁(yè)圖2。

3.5 提升加熱爐加熱能力

為實(shí)現(xiàn)在原加熱爐爐長(zhǎng)及爐寬基礎(chǔ)不變的情況下提升加熱爐加熱能力的目標(biāo)，采取了以下措施：

1）增加鼓風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)電機(jī)功率以及額定轉(zhuǎn)速，通過變頻控制調(diào)節(jié)風(fēng)量，提高加熱爐風(fēng)量調(diào)節(jié)的富余度。改造前、后鼓風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)性能對(duì)比見表1。

表1 改造前、后鼓風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)性能對(duì)比

圖2 改造后加熱爐斷面圖（mm）

2）增大加熱爐燃燒能力配置，加熱爐燃燒系統(tǒng)最大煤氣流量消耗由改造前的48 600 m3/h，增大為56 700 m3/h，最大加熱能力配置增加17%。

3）增加蓄熱式燒嘴能力。蓄熱式燒嘴的功率大小直接影響到加熱爐的加熱能力以及爐壓控制，提高蓄熱式燒嘴的蓄熱能力可以提高燃?xì)庠谌紵^程中的平均預(yù)熱溫度，燃?xì)忸A(yù)熱溫度越高，理論燃燒溫度也越高，相應(yīng)的燒嘴功率越大。為提高燒嘴能力，燒嘴箱內(nèi)的蓄熱體由常規(guī)的8層蜂窩體：堇青石蜂窩體1層+剛玉蜂窩體7層，改變?yōu)槿?層均為剛玉蜂窩體，燒嘴的蓄熱能力得到提高。

4）加大加熱爐爐膛空間，在加熱爐跨廠房行車軌道梁標(biāo)高無法改變的情況下，通過優(yōu)化爐頂空氣、煤氣管道及排煙管道布置，使加熱爐上爐膛高度由改造前的1 300 mm提高到1 550 mm，加熱爐的爐膛燃燒空間得到保障。

3.6 加熱爐主要技術(shù)參數(shù)

一高線加熱爐改造前后主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比見表2。

表2 一高線加熱爐改造前后主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比

4 改造效果

安源軋鋼廠一高線加熱爐改造工程于2016年4月24日完工投產(chǎn)，2016年5月30日對(duì)加熱爐進(jìn)行了功能驗(yàn)收（全冷坯連續(xù)生產(chǎn)8 h），坯料規(guī)格170 mm×170 mm×9 250 mm。實(shí)測(cè)加熱爐加熱能力為152.89 t/h，實(shí)測(cè)加熱爐加熱單耗（全冷坯連續(xù)生產(chǎn) 8 h）為 261.74（kcal/kg）×4.186 kJ/kg，氧化燒損率為0.7%，均達(dá)到了加熱爐大修改造要求。