提高CSP均热炉运行效率的措施

Apr. 2021Vol. 3 No. 2
2021年 4月
• 44 • 第3卷第2期
电工钢
ELECTRICAL STEEL
提高CSP 均热炉运行效率的措施
陈猛，姜南，程曦
(武汉钢铁有限公司条材厂，湖北武汉430083)
摘要：分析了 CSP 在提高生产节奏情况下,CSP 均热炉存在的制约环节，并从减少在炉时间、提高加 热效率和快速炉辐清理等方面，提出了相关提高CSP 均热炉运行效率的措施。

关键词：CSP ；均热炉;运行效率
中图分类号：TG155. 2 文献标识码：B 文章编号：2096-7101(2021)02-0044-05
Measures of enhancing the circulate productivity of CSP soaking furnace
CHEN Meng,JIANG Nan,CHENG Xi
(Strip Mill of Wuhan Iron and Steel Corporation ,Wuhan 430083,China)
Abstract ： The restrict segment existed in CSP soaking furnace were analyzed while CSP plant
enhancing the circulate productivity in the soaking furnace ・ Then the measures to raise the circulate
productivity of the CSP soaking furnace were put forward from the respect of reducing the heating time, enhancing the heating efficiency and fasting roller cleaning.
Key words ： CSP ； soaking furnace ；circulate productivity
在目前高产能、快节奏的生产条件下,连铸拉 速和轧机速度均有较大幅度的提高，均热炉作为 连接连铸和轧机之间的衔接环节显得尤为重要。

在实际提高拉速和提高轧制速度的生产过程中，
特别是轧制硅钢和1. 2mm 极薄规格钢种时，受
加热工艺、故障处理和换辐等影响,均热炉存在以
下问题：
一是炉内缓冲空间紧张。

遇到轧线生产和设
备故障、甩尾处理碎片、更换轧辐等不能抽钢时,
炉内缓冲空间紧张，面临剔除辐道出坯、降速、碎
断，甚至断浇等问题。

二是与生产节奏不匹配。

轧制速度提高和轧
制间隙时间减少后,存在轧机等待均热炉板坯出
坯的情况。

三是加热负荷分配不合理。

随着拉速提升, 板坯入炉温度和加热时间等发生变化，导致均热
炉各区负荷也随着发生变化，存在负荷分配不合
理现象。

因此,有必要对板坯在炉内的加热过程和运
行过程进行优化,在保证板坯在均热炉内有足够
的加热时间、保温时间的情况下，使板坯的在炉时
间趋于最小，炉内的缓冲空间趋于最大，提高均热
炉的生产效率。

1在炉时间分析
均热炉的缓冲时间的计算可简单表示为：
缓冲时间=(均热炉长度一均热炉板坯所占炉子
空间长度)/铸机拉速
由此可知,缓冲时间受炉子长度、加热炉坯料
所占长度、拉速等多种因素影响,而拉速又是随钢
种、铸坯规格而变化的闪。

实际生产情况复杂多 变，很难进行准确的计算和控制。

但是相对来说,
板坯的在炉时间是方便控制的。

如果纯粹从时间考虑，在炉子长度固定的情
况下,板坯在炉时间越短,意味着缓冲空间越大。

系统将板坯在炉时间定义为从板坯进入炉膛开始
到板坯尾部出炉结束的这段时间。

在不考虑板坯 在炉内等待的时间的情况下，根据图1可以计算,
板坯在炉时间如下：
通讯作者:陈猛(1983—),男,工程师E-mail :E76659@baosteel. com ；收稿日期:2021-01-13
第2期陈猛，等:提高CSP均热炉运行效率的措施•45•
A线在炉时间：
t严tg+/LA2+/LA3=（1号辐到加速辐的长度+坯长）/A线拉速+（加速辐位置到出炉等待位置的长度）/A线拉速+出炉等待位置到完全出炉的长度/出炉板坯速度B线在炉时间：
=^LBl+/LB2+tLB3+2*施钢+/LB4+亦5=（1号辐到加速辐的长度+坯长）/A线拉速+（加速辐位置到摆车等待位置的长度）/炉辐速度+（B线摆车等待位到A线摆车等待位长度+坯长）/摆车炉辐速度+2*摆钢运行时间+A线摆车等待位到出口炉门等待位的长度/炉辐速度+
出炉等待位置到完全出炉的长度/出炉板坯速度
B线摆车等待位
B线入炉B线加速辐
图1CSP均热炉示意图
因此，板坯的在炉时间主要受铸机拉速、板坯长度、加速辐位置、炉辐运行速度和精轧轧制节奏影响。

在铸机拉速和精轧轧制节奏都提升的情况下，均热炉只有调整加速辐位置和炉辐运行速度（板坯长度受合同影响）。

2主要措施
2.1移动加速辐位置
以SPA-H为例，典型拉速4.86m/min,铸坯长度34.55m,炉辐运行速度0.9m/s,在A/B两线不同的加速辐位置时，在炉时间计算结果如图2和图3所示。

显然,在拉速不变的情况下,随着加速辐位置越靠近连铸，板坯的在炉时间越小。

图3为各钢种加速辐移动前后的在炉时间情况，加速辐前移后，板坯在炉时间均不同程度减少。

2.2提高炉辐运行速度
前述在炉时间分析中可知，板坯过加速辐前与铸机速度同步，过加速辐后加速至炉辐运行速度，出炉时与轧机速度同步。

因此,板坯过加速辐后，通过提高炉辐运行速度,使其快速到达出口位置。

轧机不用等待均热炉板坯出炉，均热炉单位时间的通钢量增加。

这样不仅有利于增加炉内缓冲空间，还有利于降低煤气消耗。

在系统原设计中，炉辐运行速度范围为0〜1.1m/s,正常运行速度范围0〜1.0m/s。

但是在实际运行过程中考虑到板坯下表面质量和炉辐设备维护问题，前期炉辐运行速度长期在0.7〜0.9m/s运行。

实际通过在厚度70mm.宽度1500mm板坯上试验，将炉辐运行速度提升至1.0m/s,发现除炉辐机械设备声音异响外，并没有出现大面积炉辐跳电的情况,板坯下表面质量也没有明显异常（图4）。

说明目前炉辐的电机和变频器等传动系统能力满足炉辐运行速度1.0 m/s的要求。

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30
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|20
fe 16
粗10
6025
30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
加速辗位置
图2加速辐位置与在炉时间关系
35 _
30
2520
u
百、国坛&怜15 -
10 -
阶段 前移未前移前移未前移 前移未前移前移未前移 前移未前移前移未前移 均热炉号 12 1212炼钢钢种 DCD1 (L) Q216(L) SPA-H(L)
图3各钢种在炉时间和加速辐位置
图4板坯下表面状况
2.3优化板坯等待位
板坯运行至出口炉门附近等待抽钢时，会以
正负a 1 m/s 的速度进行来回振荡。

该位置为避
免板坯运行惯性冲撞出口炉门，原设定为距均热
炉入口 255. 041 m o 在轧制节奏提升后,该位置
到出口炉门的位置偏长,无效运行时间偏多。

在 试验满足板坯运行安全的情况下,为减少抽钢后
的无效运行时间，满足轧机抽钢节奏要求,将板坯
出口等待位由距均热炉入口255. 041 m 改为距均 热炉入口 25& 5 m,相当于离轧机近3.5 m,按照
0. 9 m/s 运行速度计算，节省3. 9 s o
2.4优化加热温度制度
受出炉板坯表面影响，出炉高温计和轧机前
高温计所测得的板坯出炉温度精度不高，精轧2
级计算机控制系统采用均热炉2级计算机控制系 统板坯出炉时刻的温度计算值进行轧机的设定。

假设忽略板坯轴向和宽度方向的热流，板坯在炉 内的传热公式为：
费⑺谓)煜
第2期陈猛，等:提高CSP均热炉运行效率的措施•47•
式中上为钢导热系数,W/(m・°C),Cp为比热容, J/(kg-°C),p为钢的密度,g/cn?。

由此可见，炉内板坯温度函数可表述为②：
九=/(钢种，厚度，加热炉温度，均加热时间)在均热炉2级控制系统中，根据板坯的实测入炉温度、板坯尺寸、板坯物理特性、各区炉膛热电偶温度等参数，以一定的温度步长周期性地模拟计算出板坯在炉内各个位置的温度。

实际上，在二级控制系统中，加速辐在自动模式下,过加速辐的条件是:板坯温度加热到目标出炉温度;控制板坯的头尾温差在一定范围内。

显然,加速辐位置对板坯温度也有重大的调节作用。

因此,移动加速辐位置必须要考虑板坯的温度。

因此,有必要将均热炉的加热制度进行调整,将加热段的温度适当进行提高，以弥补加速辐前移后因板坯运行速度加快而导致板坯加热时间不足出现的温度不够问题。

同时,可利用均热段的加热能力,进一步弥补板坯温度,以确保板坯出炉达到目标温度。

因此，将过加速辐时的尾部温度与目标温度偏差A线由20°C改为35°C,B线由20°C 改为40°C,以1.5mm SPA-H为例，调整加热曲线见图5。

1260
1240
1220
1200
1180
1160
1140
1120
1100
炉段序号
图5加热工艺优化
在相同的目标出炉温度下，加速辐在50#时，加热段时间平均为22.3min,过加热段温度为1187°C,板坯实际出炉温度1191°C；加速辐在30#时，加热段时间平均为18.4min,过加热段温度为1176°C,板坯实际出炉温度1188°C。

从图6可以看出,加热时间减少后，板坯过加热段温度温降低,但是实际出炉温度并不大。

这说明均热段存在一定的加热能力,能够在一定程度上弥补因加热时间不足导致板坯温度不够的问题。

同时，拉速提高,入炉温度增加，也部分弥补了加热时间减少的影响。

在部分普通钢种上，板坯适当提前加速,没有影响板坯出炉温度O
2.5快速炉覩清理
随着板坯运行速度的提升，板坯在运行过程中对炉辐辐环的冲击越大,辐环结瘤同的风险也越大，因此，离线炉辐清理的效果需要进一步加
1190-1185-1180-
H3Q
0BSQ0
讯0
1175-
0P
、舊
1197.5-
1195.0-
1192.5-
1190.0-
1187.5-
1185.0-
加速槻
•30
050
%
哥
N
W0
18212427
加热段时间/min
(a)板坯过加热段温度
18212427
加热段时间/min
(b)出炉实际温度
图6加热各点温度散点图
1170-
•48•电工钢第3卷
强。

同时，由于浇次间隙时间缩短,原先的离线炉
辐清理(通常为连铸尾坯)耗时50min以上，不能
适应生产节奏要求,且炉辐清理板坯在炉时间长,
温度偏低,通常需改规格轧制,炉辐清理的速度需
进一步提高。

为此,板坯前进速度Vi由+0.07m/s调整
为+0.20m/s,按照常规20m坯长，进行全线离
线炉辐清理所耗时间对比如表1所示。

表1炉棍清理在炉时间对比
项目板坯前进速
度/(m-s-1)
A线清理时
间/min
B线清理时
间/min
提速前0.075550
提速后0.202018
显然，提速后单线离线炉辐清理时间A、B两线炉辐清理时间,分别由55min和50min缩短至20min和18min o如果用一块板坯做完两线的离线炉辐清理，则所耗费时间=A线炉辐清理时间(19.43min)+B线炉辐清理时间(1&33 min)+A线至B线的运坯时间(7min)=44.77min,小于正常换浇次时间45min,可以满足炉辐清理的要求，同时，还可以节省一块炉辐清理板坯。

特别是仅需单线进行离线炉辐清理时，由于在炉时间短,部分钢种和规格几乎不需要进行改规格轧制，可直接进行轧制。

3结语
通过上述措施实施,板坯平均在炉时间由32.6min减少至25.9min,增加炉内的缓冲空间，提高了均热炉运行效率,为提高产能创造了条件，同时，为精轧和卷取等下游工序所需的换辐时间和故障处理时间提供了保证。

［参考文献］
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6):38-41.。