就加熱制度的特點而言,均熱爐屬于室狀爐類型,即爐溫是隨時時間而變的,均熱爐窯根據鋼錠的材質、尺寸規格、裝爐溫度、出爐溫度等,確定爐子的加熱制度。
裝爐
初軋工序能耗中均熱爐消耗占了很大的比重,均熱爐節能的最大潛能是充分利用熱錠的物理熱,減少鋼錠在澆注后的鎮靜時間和傳擱時間。舊工藝是等鋼錠完全凝固后脫模,再送往均熱爐,這時物理熱的很大一部分已經損失。待裝完爐后,鋼錠溫度已降至500-600度。因此,現代均熱爐熱工操作的發展趨勢是采用液芯鋼錠均熱和微能加熱。
實踐證明,除鎮靜鋼需要完全凝固才能脫模外,沸騰鋼及半鎮靜鋼可以不待鋼錠完全凝固時脫模入爐,即鋼錠中心尚有30%左右液芯率時,能夠保證鋼錠的質量和安全輸送。如沸騰鋼澆完10min后即可動車,沸騰鋼和半鎮靜凝固率在60%-70%時即可脫模,凝固率在70%-80%時即可裝爐,此時鋼錠的表面溫度可達1000度左右,這樣鋼錠帶入大量凝固潛熱,使爐子的熱耗大幅度降低,生產率明顯提高。而且液芯鋼錠加熱,加熱周期短,燒損率也熱,使爐子的熱耗大幅度降低,生產率明顯提高。而且液芯鋼錠加熱,加熱周期短,燒損率也可下降,此外,由于不必高溫燒鋼,爐子壽命可以延長,所以現代均熱爐力求提高熱錠率。
要提高熱錠的液芯率,需要相應解決一系列問題。首先,是鋼錠的單位和外形表面積之比,如鋼錠單重太小,外形表面積相對較大,則散熱面積大,在傳擱時間一定條件下,液芯率也較低,我國錠型多數是小錠,所以液芯率比較低,其次,要盡可能減少傳擱時間,嚴格控制傳擱過程的每個環節,科學地編制傳擱時間表。煉鋼和處軋之間應很好地協調配合,熱錠脫模后,宜采用保溫罩式保溫車送往初軋廠,或者在均熱車間脫模,應盡可能縮短運送時間和線路。如鋼錠脫模后不能馬上裝爐,應裝在保溫箱罩或保溫坑內,以便按最佳的傳隔時間控制鋼錠裝爐時刻,甚至可能鋼錠不必進均熱爐,在保溫以后直接軋制。由于采取這種脫模、傳擱和液態鋼錠加熱工藝,對鋼錠溫度場合凝固場隨時間變化的準確預示,成為過程能否實現的關鍵。因此,必須對鋼錠熱過程的數學模型進行研究,編制相應的傳擱時間表,并借助計算機實現加熱過程的在線控制,才能達到均熱爐熱工過程最優化的目的。
裝爐時應使鋼錠在爐內有適當間隙,間隙太小裝入量雖多,但鋼錠受熱條件差,延長了加熱時間,間隙太大,會降低爐子產量,一般裝錠時爐子底覆蓋率為35%-45%,高溫區域可以布置得稍密,低溫區則較稀,因揭蓋時爐坑的熱損失很大。
加熱和均熱
傳統的均熱爐的溫度制度可以根據不同的鋼種、尺寸、錠溫,分別采用一段溫度制度(也稱一期溫度制度)、二段溫度制度和三段溫度制度。
高溫的低碳鋼液芯熱錠,中心還末完全凝固,這時可以采用一段溫度制度。鋼錠裝爐后立即以大的熱負荷使表面溫度迅速升高,而中心的溫度還有所降低,達到均熱的目的。例如爐溫在1400度時,900度的低碳鋼錠加熱時間只要15-20min.
加熱冷裝的低碳鋼錠或500-900度高碳鋼及合金鋼錠,可以采用二段溫度制度----加熱期和均熱期。開始即以大的熱負荷使之盡快達到加熱溫度,加熱速度不受什么限制,然后在表面溫度基本上不變的情況下進行均熱,直到溫度達到要求即可出爐。這種方法稱為普通燒鋼法,與此有所不同的還有一種高溫燒鋼法,即鋼錠入爐后采取高位設定(超過出爐溫度30-50度)大熱負荷燒鋼,加熱期很短,隨即降到出爐溫度,即低位設定進行均熱。這種方法加熱時間短,著眼于提高產量,熱效率低,燃料消耗量高。
三段溫度制度可用加熱低溫或冷的合金鋼錠,為了防止開始加熱太快而產生缺陷,裝爐后需要有一段悶爐時間進行緩慢加熱,即有一段預熱期,有時悶爐時在另一個低溫坑內進行的。當溫度超過900度以后,再加大熱負荷快速加熱,這是加熱期。最后消除表面與中心溫差,還有一段保溫的均熱期。
過去傳統的加熱制度都是著眼于提高生產率,實現快速加熱,一開始就以最大的熱負荷提高表面溫度。這樣爐氣帶走的余熱很多,燃耗也高。現在一些均熱爐已從追求高產轉而強調節能,采取了節能的熱工操作方法,這類方法也有多種,如“逆L型加熱制度”。該制度適用于表面溫度在900度左右的液芯鋼錠,這種熱錠入爐以后,不是高溫快燒,而是以低的熱負荷供熱,維持鋼錠表面溫度不下降。同時充分利用內部末凝固的潛熱使表面升溫,待中心溫度下降到尚可滿足軋制的要求時,即可出爐。因為這種加熱制度的供熱曲線是反寫的L,故稱為逆L型加熱制度。
為了尋求均熱爐最佳升溫制度,有一種間歇式加熱工藝,即借助于溫度的計算機程序控制和自動燃燒控制裝置,間歇式地多擋次供熱來控制燃料流量,得到最佳的熱負荷。由于改進傳擱工藝并采取液芯鋼錠均熱,鋼錠的物理熱已成為主要的熱源,均熱爐只需補供很少的熱量,所以稱作微能均熱,鋼錠的微能均熱在降低燃料消耗、提高均熱爐生產能力和爐子壽命、減少氧化燒損方面,都優于傳統的加熱工藝。這是均熱爐熱工操作的重大進步。