轧钢工序节能技术分析

轧钢工序节能技术分析(下)

【保护视力色】【打印】【进入论坛】【评论】【字号大中小】2006-08-10 09-24

冯光宏

轧钢工序节能技术及发展趋

势

在热轧生产中，轧钢工序钢坯加热耗能高，以典型的棒材轧机生产能耗为例，钢坯加热消耗的能量占80%，用于钢材轧制的能耗仅占16.9%。随着节能技术的应用，能源消耗中用于钢坯加热能耗所占的比例逐渐降低，还维持在高的比例。因此，普通钢材轧钢工序节能的潜力主要来源于加热炉。特殊钢材的轧钢工序节能的另一个主要来源是在线热处理。下面分别阐述轧钢工序中各个工艺环节的节能技术。

热送热装工序

热送热装是近二十几年迅速发展并普遍推广应用的技术，是轧钢工序节能降耗、提高产量的重大措施，合理地选择热送热装方案，可以达到节能的目的。

连铸坯热送热装指铸坯在400℃以上热状态下装入加热炉，一般将铸坯温度达400℃作为热装的低温界限；400℃以下热装的节能效果较小，且此时表面已不再氧化，故一般不再称做热装。

铸坯温度在650～1000℃时装入加热炉，节能效果最好，钢坯加热热耗计算。

相对于连铸坯冷装工艺而言，采用一般热送热装工艺时节能可达35％，采用直接热送热装工艺可节能65％，再采用直接轧制工艺时可节能70％～80％。

采用热送热装工艺，加热炉产量可提高对20％～30％；金属氧化烧损减少，提高成材率0.5％～1.0％；缩短生产周期在80％以上；降低建设投资和生产成本。

加热炉工序

加热炉工序中降低加热能耗要加强余热余能回收。不合理的加热制度、加热环境和热能回收设备的陈旧，在一定程度上造成大量的能源浪费。采用新技术和新工艺，可提高热能回收效率，降低能耗浪费。例如，国内某钢厂轧钢加热炉采用了无水冷滑轨技术，实现了炉内全无水冷结构，消除了水冷却损失，工序能耗下降3.5公斤标准煤/吨；通过燃烧系统测试，炉体采用复合结构，提高绝热效果，减少热量损失；燃烧系统采用炉顶平焰烧嘴，提高炉顶辐射强度，对提高热效率降低加热炉燃耗有着非常积极的作用；烟气余热损失在轧钢厂加热炉热损失中占很大比例，最大限度地回收余热是实现加热炉降低燃耗的重要手段。一般的加热炉采用空气换热器、煤气换热器和蒸汽余热锅炉，充分回收了烟气余热，使排烟温度降到200℃以下，大幅度降低了能耗。同时，置换的蒸汽用于生产和生活，减少了外购能源费用。

同时，在加热炉工序中，采用将蓄热式热回收和换向式燃烧系统与加热炉结合为一体的高效蓄热式加热炉，可利用低热值的高炉煤气，将炉温加热到11000C以上，可实现节能30％，炉子的热效率可达70％。

轧制工艺

低温轧制技术采用低温轧制技术是降低轧钢系统工序能耗的一个重要节能措施。降低加热炉出钢温度可以节约燃料消耗，但变形抗力增加，轧制功率也增加。近年来，国外的轧制生产实践已证明降低燃耗的节能效果更显著。且随着出钢温度降低，氧化铁皮量显著减少。低温轧制在燃料消耗和氧化铁量的降低方面所获得的效益完全能克服并超过轧制功率增加所造成的成本增加。因此，如果粗轧机的轧辊强度、轧机刚度、电机功率等能够满足低温轧制的要求，轧材的塑性也能满足要求，则降低钢坯的加热温度，会在节能降耗、减少金属烧损等方面产生明显的经济效益。

根据国内外热轧钢材能耗构成的数据分析，通过下限温度轧制，降低加热能耗来实现轧钢工序节能。采用低温轧制技术的能耗总量比常规轧制时的能耗总量约降低15～20％。

采用低温轧制技术有节约加热工序中能耗、减少氧化铁皮形成、减少轧辊由于热应力而造成的断裂现象、减少氧化铁对轧辊的磨损等优点。但是，在采用低温轧制技术时存在增加轧制力、扭矩和轧制功率、轧制钢材的塑性降低、轧件的咬入条件恶化的缺点，因此需要对轧制工艺进行优化。

瑞典的理论研究和生产实践表明，弹簧钢、轴承钢、工具钢、不锈钢可在800℃到950℃进行低温轧制，节能85～130kWh/t。在现有轧机中，轧机的负荷是温度的重要制约因素。随着轧制温度降低，电耗增加，而燃耗却显著地降低，两者一般是1：10

的关系。因此，现在广泛推行低温轧制，势必电耗有所增加。

降低电耗造成电力消耗较高的主要原因是：生产效率低、开工率不足、空转率较高、电器设备和元件较陈旧，以及电机供电设备和用电设备不匹配。在技术上重点是提高设备负荷率、台理选择电机容量、减少设备空转率、选择变频技术、淘汰一批能耗大的电器元件的设备，同时优化轧机负荷，达到节能轧制。

工艺优化节能工艺优化设计是通过采用优化方法，台理地选择原料形状和尺寸来达到节能的目的。国内某棒材生产车间，以单位总能耗量小为目标函数，对孔型进行优化设计，优化后的孔型与原孔型系统相比，节省单位总能耗的7.3％。节能优化设计能使轧制能耗减少，效果显著。武汉科技大学对棒线材连轧过程能耗进行了优化设计，建立了孔型尺寸模型、前滑模型、能耗模型，确定最大延伸约束条件、最小延伸约束条件。以轧制能耗最低为目标进行的优化研究，取得了节能降耗的显著效果。

热轧润滑工艺热轧润滑工艺是轧钢节能的一项重要措施。轧制摩擦能耗一般占轧制能耗总量的30％以上，若采用热轧润滑工艺，不但可以减少轧制摩擦，而且还能提高轧辊使用寿命和改善钢材表面质量。国内炉卷轧机采用热轧润滑工艺，轧制压力

下降21.5％，轧制电流下降15～20％，轧辊寿命提高1倍。

在线热处理控制钢坯加热温度、轧制温度及轧后冷却，许多专用钢可以取消轧后热处理工序或减少热处理时间。日本神户制钢采用直接热处理技术，大幅度节约了能源消耗。汽车后轴、蜗轮杆轴用的碳素结构钢，汽车操纵杆、小齿轮、轴用的合金结构钢，这些钢材轧后需经过常化热处理才能加工，在采用轧制过程严格控制轧制温度和直接常化工艺后，改善了钢的性能与组织，省略了常化热处理，取得了70～85千克标准煤/吨节能效果，使生产成本大大降低。

有些专用钢如机械结构用钢和强韧钢要求退火，否则在冷切削时容易开裂。采用轧后900℃进行余热缓冷，使钢的硬度降低，达到了软化退火的机械性能，省去了轧后退火工序，缩短了生产周期，节能达44千克标准煤/吨。

利用轧后钢材的余热在相应的工艺条件下进行热处理加工，可提高钢材性能，节约能源。经余热淬火处理的钢筋屈服强度提高150～230MPa，结合控制轧制工艺，采用形变诱导相变理论，可以生产强度级别更高的钢筋。

以上各项节能技术在轧钢生产线上应用，通过累计节能效果计算，不需要热处理普通钢材的轧钢工序能耗有可能降到2000年能耗数值的23%，即27公斤标准煤/吨。

综上，我国的钢铁行业发展形式迫切要求钢铁企业使用节能降耗的新技术，当前需要在轧钢生产工序普及使用节能降耗技术包括：高温热送、节能型加热炉、低温轧制、工艺优化、热轧润滑、在线热处理等，同时开发能够普遍应用的直接轧制技术、无头轧制技术。通过节能技术改造，普通钢材轧制工序能耗将大幅度降低。