冷轧连续退火机组中辐射管加热炉设计与调试探讨

冷轧连续退火机组中辐射管加热炉设计与调试探讨

作者：于海

来源：《科技创新导报》2011年第15期

摘要:本文以理论与实践为基础,介绍了用于冷轧连续退火机组辐射管加热炉的设计,详细阐述了辐射管烧嘴的设计特点,烧嘴的燃烧调整等。并且还简要介绍了现在最新冷轧加热炉的最新技术。

关键词:辐射管加热炉烧嘴烧嘴调整

中图分类号:TG307 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0117-04

The Heating Furnace Design and Commissioning In Cold Rolling Continuous Annealing Line

Yu Hai

(WISDRI (Wuhan) WIS Industrial Furnace Co.,Ltd.)

Abstract:On the base of theories and practical experience,this article introduce the design about the radiant tube heating furnace applying to cold rolling continuous annealing line,and state in details the design feature of radiant tube burner,adjustment for the burners and so on. In addition,some new technology for cold rolling heating furnace was introduced briefly in this text.

Keywords:radiant tube heating furnace,burner,adjustment burner

1 前言

冷轧宽带钢连续退火炉主要用于轧后带钢的再结晶退火,以消除冷加工硬化。而连续退火炉中的加热炉设计的合理性及调试的好坏,直接影响到以后机组的正常稳定运行。

常熟华冶热镀锌连续退火炉是我公司对热镀锌连续退火炉进行从设计、施工到调试的“交钥匙”工程,本文首先以它为蓝本详细阐述华冶热镀锌辐射管加热炉的设计、烧嘴调试,最后将对现在最新的加热炉所采用的技术进行介绍。

2 辐射管加热炉的设计

2.1 加热炉的目的及加热技术的采用

在冷轧钢带的生产中,经过冷变形后的钢带要在加热炉中被加热到再结晶温度以上,使形变晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒,以消除冷轧钢带的形变强化和残余应力。

为了满足对带钢表面质量越来越高的要求,现代的带钢连续退火炉大多采用辐射管加热炉。采用这种加热方式燃烧气体不直接接触带钢,不会对带钢表面产生氧化,而且炉内还采用氮氢混合保护气,对带钢表面还有一定的还原作用,可保证产品获得良好的表面质量。

2.2 辐射管加热炉的辐射管形式

在辐射管加热炉中辐射管型式多种多样,常用的有I型,U型,和W型等。最初,I型管被广泛应用,由于其内管温度高,容易破损,因此影响其使用寿命。现在一般都使用带陶瓷内管的I型管或采用U型管,W型管。关于各管型的优缺点有多种说法,但以下几点是达成共识的:

①辐射管表面温度的均匀性:I型最好,温差＜50℃;U型管的温差～120℃,W型管的温差～150℃,表面温度均匀性是衡量辐射管寿命的一个重要指标。

②采用U型,W型管的单管热负荷高,需要的燃烧器少,相应管道设计简单。

2.3 辐射管加热炉的辐射管烧嘴

对于辐射管中的辐射管烧嘴,其性能要求如下:

①不能产生过热点,峰值温度低。

②具有良好的火焰稳定性,在较小的空气消耗系数情况下也能稳定燃烧。在频繁开关的情况下,不至于回火或严重积碳。

③在燃烧调节过程中,空气消耗系数相对稳定,管表面温度无异常状况;

④预热器能将助燃空气预热300℃以上;

⑤烧嘴采用二次燃烧法,使辐射管沿长度上的温度分布更均匀,辐射管管壁温度的峰值下降,延长辐射管寿命,同时NOx浓度降低,属于低NOx烧嘴。

2.4 辐射管烧嘴的燃烧控制技术

对于辐射管烧嘴的燃烧控制技术按空气进入辐射管及烟气排出辐射管可分为三种,吸入式(如:武钢硅钢连退机组中加热炉),鼓入式(如:武钢硅钢连退机组中干燥炉),抽鼓式(如:武钢三冷轧热镀锌退火炉中加热炉)。见图1。现在普遍采用的是抽鼓式控制,助燃空气由助燃风机鼓入,燃料和助燃空气的比例调节可直接进行,以达到精确控制空燃比,节约燃料的目的。烟气通过排烟风机抽出,可控制辐射管内的压力,该种方式的烧嘴热效率可达55％以上。

按对炉温的控制方式可分为比例调节燃烧控制和脉冲燃烧控制。对于比例调节燃烧控制为传统的调节方式,控制技术较成熟;脉冲燃烧控制是将燃料流量控制转化为对烧嘴燃烧时间的控制,这种控制有利于改善辐射管表面温度,增加烧嘴的调节比。

近几年,在国内外,还开发出带蓄热室的辐射管,在辐射管的两端都有蓄热室和烧嘴,一端燃烧,一端蓄热,定时切换,采用脉冲式燃烧控制技术。这种方式应用燃料范围广,辐射管表面温度均匀,热效率可达80%～90%,但NOx排出量偏高。

3 常熟华冶热镀锌连续退火炉加热炉的设计

带钢厚度:0.23～1.50mm。

带钢宽度:700～1250mm。

生产级别:普通级(CQ),冲压级(DQ),超深冲级(DDQ)

连续退火炉生产过程:连续退火炉由进口密封室、辐射管加热段、辐射管均热段、喷射冷却段、热张紧辊室和炉鼻六部分组成。不同钢种的带钢在连续退火炉中按照相应的退火工艺曲线进行退火,达到要求的机械性能和表面质量,并以规定的镀锌温度进入锌锅。

3.1 炉壳

整个炉壳为气密性焊接结构,由钢板和加强型钢组成。每个炉段之间通过采用特殊不锈钢

膨胀节连接,以吸收炉长方向的热膨胀。这样的设计首先是用简单的特殊不锈钢膨胀节代替了

标准的波纹补偿器(见图1),降低了制造成本;炉壳的设计由以前的片状炉壳设计改为以炉段为单位的模块化设计,炉段的模块在制造厂中完成,到现场后前一炉段与后一炉段相连后进行圆周焊即可,大大减少了现场的安装量,提高了安装速度。