推钢式加热炉滑道结构改造实践踞锦琨，马国良，孙爱民，窦建辉( 邯郸钢铁股份有限公司型棒材J J ，邯郸0 5 6 0 1 5 )摘墓针对邯钢棒材二车问加热炉滑道结构存在的问题和缺陷，提出了技术改选方案，并予以实施。从使用效果来看，车捷技术改造是十分成功的。l 前言邯郸钢铁股份有限公司型棒材厂棒材二车间加热炉于1 9 9 6 年建成投产，为三段连续端进侧出推钢式加热炉，炉子有效长度2 7 8 4 0 m m ，有效宽度6 5 0 0 m m ，以混合煤气为燃料，设有下加热，采用汽化冷却。原料1 5 0 1 5 0 6 0 0 0 r a m 连铸方坯，设计年产量3 0 万吨，产品结构为巾1 2 2 5 r a m 的圆钢、螺纹钢。2 0 0 5 年，棒材二车问产量选到4 69 5 万吨。1 1 滑道结构现状该加热炉的滑道为滑块( 焊接在纵水管上) + 奠来石( 炉炕) 结构；炉底纵水管4 撮：中1 4 0 2 0 r a m ，炉底横水管6 组：中1 2 7 2 0 r a m ，采用龙型支撑；预热段滑块：高度3 5 r a m ，宽度4 0 m m ，艮虚2 0 0 m m ，侧面呈矩形，焊接同距l O m m 材厦为c r 2 8 N i 4 0 R e ；高温段滑块：高度8 5 m m ，宽度4 0 m m ，长度2 0 0 m m ，侧面呈平行四边形，角度6 0 ，间距1 0 r a m ，材质为C r 2 8 N i 4 0 R e ( 见图1 ) 。1 一槽块；2 炉底珊水管大温差达1 5 0 “ t 2 以上时常出现因钢坯温度不均匀造成的轧钢生产卜滑块；2 炉底纵水管；3 一孺热段基墙线顶钢、跑钢、断辊等生产事故；钢坯“黑印”现象，限制了加热能力的进一步提高；纵水管的高温段滑块耐磨性能差，每年磨损量在5 r a m 以上；出现高温段滑块掉块现象。连续使用1 5 年后，4 根滑道合计掉落5 块滑块； 预热段基墙年久失修。纵水管与基墙之问的高铝砖散落，造成纵水管架空，加上入炉钢坯或多或少存在弯曲，使得预热段纵水管不规! | I I I 变形加荆，进一步造成汽化循环不畅，由此造成汽包压力变化幅度较大，高青0 6 M P a ，低首0 3M P a ，补水时间没有规律；炉头集管出现不同均衡的下沉、北移现象尤其末端下沉4 0 0 m m ，j 1 - 移2 0 0 m m 。2 改造方案2 1 改进滑块结构及排列结构针对出炉钢坯的“黑印”现象我们对滑道进行如下的改造( 见图3 ) ：改进滑块尺寸，优化材质布置。原来的带坎高度较矮，纵水管、纵水管包扎层和杆块屏蔽了炉膛高温8 2 8 薪一能棚豪淼篡一翟篙嚣爨翟季一粉圳艨=：燃烧产物对钢坯的辐射、对流传热，导致下部炉膛热效率低，为此， 我们将高温段滑块由8 5 m m 加高到l O O m m ，材质选用 C r 2 8 N N 8 W 5 ；预温段滑块由3 5 r a m 加高到5 0 m m ，材质选用C r 2 5 N i 2 0 S i 2 ，同时，为了提高滑块的耐磨性，对滑块宽度进行适当加宽，由4 0 m m 加宽到4 5 m m 。采用双曲拱式全热滑块。由于被屏蔽部位钢坯( 即滑块上部的钢坯) 经由滑块传导传热，同时滑块传导传热给炉底纵水管。为了最大限度提高滑块对钢坯的传热比例，降低滑块对炉底纵水舀彤图3 改造后高温段的滑道结构1 一双曲拱式全热i 骨块i 2 一炉底纵水管管的传热比例，在不降低滑块强度的前提下，我们在滑块下部增开了沿纵向、横向的曲拱式异形孔。改造后，还有利于热流流动，提高整个滑块的中部温度，改变温度场分布。加大滑块间距。为了提高对流传热效果，同时。考虑到原料断面不规则的情况下不出现“卡钢”现象，我们将滑块间距由1 0 m m 增大到4 0 m m 。2 2 减小纵水管尺寸。降低管底比针对滑块的改变，考虑到炉尾入炉滑轨和上料辊道不作改动，能否将纵水管用中1 2 7 1 8 m m 的钢管替换中1 4 0 X 2 0 m m 的钢管。为此，需要进行两个方面的校核：纵水管强度校核和汽化循环系统校核。纵水管强度校核：包括两个方面的校核，即q b l 2 7 X1 8 m m 钢管抗弯截面系数W o 的校核和纵水管的最大挠度f 的校核。根据以往经验，炉底水管采用汽化冷却时的许用应力。取1 0 0 0 k g c m 2 ，水管的最大挠度与跨距比( 即f L ) 应不大于1 5 0 0 ( 见参考文献 1 ) 。已知：连铸坯断面a = 1 5 0 m m ，长度b = 6 0 0 0 r a m ，单重G = 1 0 5 3k g ，采用4 根纵水管作为滑道，横水管间距L = 2 3 2 0 m m = 2 3 2 c m ， 1 2 7 1 8 m m 钢管的弹性模数( 在管壁温度条件下) E = 1 7 1 0 6 k g c m z ，抗弯截面系数W o = 1 3 3 3 2 7 r d 3 3 2 = 1 2 8 c m 3 ，惯性矩I = 6 4 一d 4 6 4 = 9 4 0 c m 4 ，其中：D = 1 2 7 c m ，d = 9 1 c m ( 见参考文献 2 ) 。每根纵水管受力( P ) 及弯矩( M m a x ) 计算( 按均布荷载简支梁计算) ： P = G L ( a x 4 ) = 1 0 5 3 2 3 2 0 “1 5 0 4 ) = 4 0 7 2k gM n 协x = P L 8 = 4 0 7 2 2 3 2 0 8 = 1 1 8 0 7 6 4 k g m m = 1 1 8 0 7 6 k g c m W = M m a x a = 1 1 8 0 7 6 1 0 0 0 = 1 1 8c m 3 W o = 1 2 8c m 3 ，因此，m 1 2 7 1 8 m m 钢管抗弯截面系数符合要求；f = 5 P x L 3 ( 3 8 4 E I ) = 5 4 0 7 2 2 3 2 3 ( 3 8 4 1 7 1 0 6 9 4 0 ) = 0 4 1 4 c mf L = 0 4 1 4 2 3 2 = 1 7 8 4 1 0 _ 3 1 5 0 0 = 2 1 0 ，因此，纵水管的最大挠度f 小于许用挠度 f ，符合要求。从以上计算可以看出，炉底纵水管改为o q 2 7 1 8 r a m ，其强度符合要求。汽化循环系统校核：包括两个方面的校核，即汽水分离的校桉和下降供水的校核。根据以往经验，上升管内径与炉底纵水管内径的比值应满足如下关系( 见参考文献 3 ) ：d s d z = 1 3 5 1 7 5 其中：d s 一上升管内径，d z 一炉底纵水管内径；同时，集管的内径与炉底管的流通截面即积应满足如下关系( 见参考文献 3 ) ：F x i E F z = 0 8 5 1 2 0 其中：F x j 一下降集管流通截面积，E F z 一联接于同一集管上的各纵炉底管流通截面积的总和。对本炉，炉底纵水管的上升管为 1 5 9 5 r a m ，炉底纵水管为中1 2 7 1 8 r a m ，炉头集管为中3 2 5 1 0 r a m 。这样：d s = 1 4 9 r a md z = 9 l m i l lF x i = n 3 0 5 2 4 = 7 3 0 2 5m m 2E F z = 4 - - 9 1 2 4 = 2 6 0 0 2m m 2d s d z = 1 4 9 9 1 = 1 6 4 介于1 3 5 1 7 5 之间，因此，汽水分离符合要求； 8 2 9 F x j P Z F z = 7 3 0 2 5 2 6 0 0 2 = 2 8 1 ，其比值高于0 8 5 1 2 0 ，这说明我们选择的炉头集管存在功能过剩问题但是由于本炉采取的是炉头高温段进水，低温段出水的方式，因此，本炉将炉头集管的流通截面积加大是出于下降供水更加安全的考虑。因此，对汽化循环系统来说，将炉底纵水管由虫1 4 0 2 0 r a m 改为 1 2 7 1 8 r a m ，其它管道结构不动，完全可以满足汽化循环系统要求。改造后，加热炉的管底比由原来的0 5 0 降低到0 4 7 ；同时，纵水管和横水管尺寸的统一方便了备料管理。2 3 增加托管砖、焊挂包扎块、可塑料密封针对预热段基墙的结构，我们采取了如下的改造措施：在基墙与纵水管之问设计、安装普通铸铁材质的托管砖，以便增加纵水管的刚性( 见图4 ) ；同时，还增大了下部炉膛的容积。针对高温段的纵水管，焊挂预制奠来石质包扎块包扎块上部、纵水管侧面、滑块下部采用可塑料进行密封，并保持4 5 。的角度，便于氧化铁皮的脱落；预热段的纵水管也采取了类似的措施( 见图5 ) 。2 4 解决纵水管前滑措施对于推钢式加热炉的炉底纵水管来说，推钢机的作用以及纵水管自身热胀冷缩是纵水管向前滑移的原因，一般采取增加炉尾扇形支座和拉紧装置的措施，来实现防前滑。但是，对于我厂棒材二车间加热炉来说，考虑汽化系统循环与现场实际位置未采用这种方案。由于无更佳方案，炉头下端直接与炉头集管相连，炉尾直接将纵水管水平伸出炉外，接至上升管，因此，所有的变形力均作用在炉头集管上，这也是导致炉头集管不均衡变形的原因。针对这个问题，为了最大限度的减少前精，我们在靠近炉尾低温段的纵水管与横水管交接处增加了防前滑弹性装置。具体做法是：将防前滑弹性装置上部垂直焊接在纵水管两个侧面下部挡在横水管图5 改造后的滑道结构l 一双曲拱式垒热滑块；2 一町期料包扎3 一炉底纵水管；4 一莫来石质包扎块侧面，这样，炉头集管只承担部分纵水管的热胀变形力，而不再承受推钢变形力。另外，考虑炉头集管中水流方向自西侧进水，集管东侧为自由端，这样纵水管前滑致使集管东侧自由端下沉、北移程度最大，存在较大的隐患。我们对炉头集管恢复原状，并采取单方向的加固措施，进而解决了纵水管膨胀问题。3 改造效果3 1 改善了加热质量、降低了氧化烧损原来存在的钢坯“黑印”现象几乎消失，整支钢坯的均匀性得到很太提高，经过实际测量、统计，“黑印”温差由原来的1 0 0 1 5 0 下降到现在的3 0 7 0 。改造前，2 0 0 5 年1 1 2 月份氧化烧损平均为1 2 4 ( 见表1 ) ，改造后，2 0 0 6 年1 2 月份氧化烧损平均为1 0 7 ( 见表2 ) ，改造后与改造前相比，平均降低了0 1 7 。表12 0 0 5 年1 1 2 月份氧化烧损情况3 2 提高了加热能力改造后，由于钢坯“黑印”的改善，相对在炉时间在满足工艺要求的条件下明显缩短，平均缩短了1 0 分钟以上。可提高作业率6 ( 按平均在炉时间2 5 小时计算) ，相应的提高了加热能力。以生产0 1 8 m m 螺纹钢为例，改造前，平均班产量在6 4 2 t ，改造后，平均班产量达到6 7 0 t ，最高7 1 9 t ，增产比例在4 以上。3 3 汽包压力趋于稳定、补水有规律改造后。汽包压力变化趋于稳定，压差由原来的0 3 M P a ，降低到0 2 M P a ，提高了汽包运行的稳定性和安全性，而且补水时间有规律可循。3 4 统一了备件、便于管理我厂拥有棒材推钢式加热炉两座，改造后炉底水管的规格、尺寸得到统一，方便了备用料管理。4 结束语总之，加热炉是轧钢生产线上的一种重要设备，由于轧钢生产线的不断工艺改造和质量技术水平的提高，加热炉的加热能力、加热质量将会直接影响到轧钢生产线改造的效果，为了提高钢坯的加热质量，更好的满足生产工艺的要求，适时对加热炉进行技术改造是非常必要的。参考文献 1 钢铁