- GB 50486-2009 钢铁厂工业炉设计规范
- 中冶华天工程技术有限公司主编
- 3067字
- 2022-07-15 11:19:33
3.3 热轧板带板坯加热炉
3.3.1 新建宽带钢、中厚板、炉卷轧钢车间宜采用步进梁式加热炉。
3.3.2 板坯步进梁式加热炉的小时产量应符合下列规定：
1 一座板坯加热炉的小时产量可按下式计算：
式中 P——加热炉小时产量（t/h）；
Q——轧机额定年产量（t/a）；
h——加热炉年工作时间（h/a）；
η——加热炉利用系数。
2 加热炉年工作时间宜取6000～6500h；加热炉利用系数宜取0.65～0.80，可根据企业的管理水平和加热炉座数综合因素确定。确定加热炉产量时还应计入热装率和热装温度因素。
3 加热炉的小时产量不应低于轧机生产主要产品的小时产量，或轧机生产某些产品小时产量的最大值。
4 初步确定加热炉的小时产量后，尚应核实加热炉在配合轧机生产其他产品所需的年工作时间。
5 加热炉的设计年产量不得小于轧机年产量。
按规范中公式3.3.2推算，B厂2050热连轧板坯加热炉的利用系数是：
4200000t/a/［（6000h/a×350t/h×3）］=0.667
同时预留的4＃炉1997年业已建成。
W厂1700热连轧板坯加热炉的利用系数是：
3186000t/a/［（6000h/a×270t/h×3）］=0.656
或 3186000t/a/［（6500h/a×270t/h×3）］=0.605。
工程设计中必须因地制宜，并与轧钢工艺的设计人员充分协商后再确定各参数。加热炉的额定产量比客观需要量高出太多，将使燃烧设备长期在非最佳工况下使用，空气预热温度偏高，助燃风机及其电机以低效率运行，并不合理。反之，额定产量如偏低，加热炉投产不久就限制了轧机能力的进一步提高，也不合理。
3.3.3 板坯步进梁式加热炉的结构设计应符合下列规定：
1 采用装料机装料、车间跨度允许的前提下，装料端与装料辊道间可设置装料前室，其宽度宜与炉衬内宽相同，长度应能存放两块板坯。加热炉有效长度可按下式计算：
式中 L——加热炉有效炉长（m）；
P——额定产量（kg/h）；
P0——炉底强度〔kg/（m2·h）〕；
l——标准坯长度（m）；
n——标准坯列数。
2 炉底宽度应按板坯列数和板坯长度确定。
3 设计炉内布料图，确定炉底纵梁的配置应符合下列要求：
1）炉内板坯布料位置可按一侧取齐或按两侧取齐并错开布置，也可按加热炉的步进机械中心线对称布置。
2）相邻两条纵梁最小中心距不宜小于600mm。
3）板坯对纵梁中心线的悬臂长度、与相邻纵梁中心线的净空距离不宜小于150mm。
4）板坯最大悬臂长度应按板坯厚度、加热温度、高温下停留时间等因素确定，也可按式（3.3.3-2）估算。活动梁或固定梁的最大中心距可按式（3.3.3-3）估算。
式中 L1——最大悬臂长度（m）；
L2——活动梁或固定梁的最大中心距（m）；
S——板坯厚度（m）。
5）布料图中还应兼顾装、出钢机托杆的位置。
6）纵梁应经强度计算，有端部供热下加热段的板坯加热炉烧嘴通道处的活动梁挠度不得大于1/800。
4 下加热各段烧嘴的布置，应避免燃烧火焰冲击各纵梁的立柱。
5 各纵梁上的耐热垫块材质和高度，应根据垫块在炉内环境选定。
6 加热炉钢结构宜按分块预制件进行设计。
7 装出料炉门、两侧窥视孔、操作炉门及检修炉门，应开启灵活、关闭严密。
步进梁式加热炉结构要求：
1 从装料端砌砖线到出钢侧定位检测点的距离为加热炉的有效长度。本规范表3.2.3中步进梁式炉加热厚度大于130mm方坯时，炉底强度为500～650kg/（m2·h）。通常方坯间存在着较大空隙，以炉长覆盖率为0.67计，单位炉底压钢面积产量达750～1050kg/（m2·h）。此时坯料宽度对产量的影响不大。加热板坯时空隙一般为50mm，受热面积相对减少，坯料宽度对产量的影响加大。按前式求出有效炉长后必要时再加上一块板坯的宽度，以保证待出炉的整块板坯都加热到出钢温度。600～650kg/（m2·h）的炉底强度适用于加热普碳钢和低合金钢，中合金钢要乘以0.9，高合金钢乘以0.77，不锈钢乘以2/3的系数。
3 相邻步进梁和固定梁的中心距有400mm和500mm的特例，板坯对纵梁中心线的悬臂长度有100mm的特例。
板坯的最大悬臂长度和纵梁最大中心距与板坯厚度、加热温度、高温下停留时间、冷板坯的原始形状有关。条文中推荐的系数4.2和6.3是根据弹性变形的悬臂梁计算式和简支梁计算式，参照板坯在实际生产中的下垂量确定的，还需要在实践中不断地探索其变形规律，以免投产后影响正常生产。也可参照已长期正常生产的实例来确定这两个参数。
5 纵梁垫块。例如：A厂的厚板步进梁式加热炉，预热段垫块采用焊接，其余为骑卡件。预热段和加热段垫块高70mm，均热段步进梁上高150mm，均热段固定梁上高120～160mm。B厂的热轧步进梁式炉，预热段和第一加热段垫块高90mm，第二加热段垫块高120mm，均热段步进梁上高120mm，均热段固定梁上高170mm。C厂的热轧步进梁式加热炉，将高度120mm的钴基合金垫块改成高度200mm的陶瓷垫块，垫块顶面温度比以前提高80℃，水管黑印温度差大致降低一半，使用一年后变形量仅3mm。
3.3.4 板坯步进梁式加热炉的供热应符合下列规定：
1 应根据板坯规格、加热炉产量和加热质量要求，选用供热方式和供热设备。
2 加热炉的额定单耗应按本规范表3.1.4的规定取值。
3 各段燃料的分配和烧嘴能力的配备应满足冷装料时加热的需要，并满足热装料加热炉供热能力变化大时仍可稳定燃烧且火焰长度变化不大的要求。
加热炉有三种供热方式（端烧嘴端部供热、平焰烧嘴的炉顶供热、侧烧嘴的侧向供热），根据板坯规格、加热炉产量和加热质量要求，选用单一的供热方式或若干种的组合。
3.3.5 板坯步进梁式加热炉的节能应符合下列要求：
1 在车间布置许可的条件下可合理延长炉长，宜配置不供热的热回收段。
2 炉型结构与供热方式应为提高热装率和热装温度创造条件。
3 加热炉的烟气余热可只预热空气，也可同时预热空气和煤气。
4 炉内纵梁及其立柱应合理配置，并对冷却构件采用双层绝热包扎结构。
5 步进机构宜采用节能型的液压系统。
步进梁式加热炉的节能要求：
3 以热值7.55～8.40MJ/m3的混合煤气为例，一种只预热空气，预热温度600～650℃，另一种同时预热空气和煤气，预热温度分别为450～500℃和250～300℃。前者可能要用四行程管状预热器，空气阻力较大，高温区管组材质要好。同时，预热温度超过500℃，空气管道、烧嘴要采用内绝热，调节阀等热工仪表也需用耐热材料。双预热对高温区管组材质的要求可低些，但要考虑煤气预热器的露点腐蚀。因此取舍和确定介质预热温度时必须做方案比较。
4 从强度计算出发，载荷相同时随着立柱间距的增大，步进梁的表面积逐步增加，每列立柱的全部表面积逐步减少。过去立柱间距采用1.7～2.2m较多，现在常用3.0～4.0m，主要是在冷却面积增加不大的前提下增加炉下的操作空间，改善操作环境。以步进梁总长度为30.56m；立柱高度4.00m；步进梁的计算载荷为47.50kN/m为例，步进梁允许应力定为130N/mm2；立柱的允许应力定为100N/mm2；步进梁的刚度1000∶1。根据上述条件作强度计算，选取最接近的钢管规格，立柱数量未圆整为整数，也未考虑套管结构时，立柱间距与步进梁的表面积关系见表1和图1。
表1 立柱间距与步进梁的表面积关系
图1 立柱间距与步进梁的表面积关系
5 此系统由比例阀以及带压力传感器的变量泵组成，并在进退回路中设置若干蓄能器，与配套的行程检测与控制装置一起，保证在步进梁升、降、进、退及步进梁接近板坯（提升阶段）和板坯接近固定梁（下降阶段）前自动减速和低速运行，实现“慢起慢停”、“轻托轻放”以减少氧化铁皮脱落和避免由于撞击而使纵梁的绝热层遭受破坏。可降低装机容量，节约电能，也可降低加热炉的燃料消耗。
3.3.6 板坯步进梁式加热炉的三电控制应符合下列要求：
1 板坯在装料辊道上的定位，装料炉门、装钢机、出料炉门、出钢机及步进梁运动间的逻辑定序、定时、联锁、计数等功能应由炉区可编程序逻辑控制器完成。
板坯在装料辊道上的定位，装料炉门、装钢机、出料炉门、出钢机及步进梁运动间的逻辑定序、定时、联锁、计数等动作的操作，应分别在炉区装、出料操作台上进行，并应在炉子地坑内设机旁手动操作台。
2 加热炉应配备完善的热工自动化控制系统。有条件的加热炉应逐步推广使用计算机根据加热模型对各段温度进行最佳控制。