轧钢工序节能技术及节能实践

刘凯

（唐山钢铁集团有限责任公司型钢部， 河北 唐山 063000）

经验交流

轧钢工序节能技术及节能实践

刘凯

（唐山钢铁集团有限责任公司型钢部， 河北 唐山 063000）

分析了国内轧钢生产耗能现状与轧钢系统节能技术，并通过采取提升热送坯料热装率与热装温度、降低钢坯的加热温度、合理设计加热炉烧嘴、加强管理节能工作等措施进行企业轧钢工序的节能实践。实践效果显著，实现了煤气资源的合理利用，有效降低能源消耗，切实提升节能效果。

轧钢工序 节能技术 节能实践

1 国内轧钢生产耗能现状分析

轧钢行业在国民经济结构中占据十分重要的地位，属于国民支柱型产业，但其生产期间也需要消耗较多的能源，而随着钢铁市场规模的不断扩大，能源消耗量呈现出不断增长的趋势。近年来，各行业对钢铁的质量要求变得越来越高，且新种类的出现也使得钢铁加工程序变得越来越复杂，生产期间消耗的能量不断增长。相较国外发达国家的钢铁企业，我国轧钢生产无论在冷轧工艺还是热轧工艺方面所消耗的能源均较高，且轧钢生产技术也与先进国家存在较大差距。比如在生产能量消耗方面，国外企业比国内平均每吨煤消耗量少40 kgce。作为轧钢生产系统中最关键的能耗设备，企业应重点做好加热炉的节能设计工作，最大程度地节约能耗[1]。

2 轧钢系统节能技术分析

2.1 加热炉节能技术

蓄热式燃烧技术属于加热炉主要的节能技术，它可以有效降低燃料的能耗指标，节能效果较佳。同时，蓄热式的节能炉还可以有效回收利用炉内的热量，在降低能耗的同时降低生产成本，且采用这种节能炉可以有效减少氮氧化物等有害气体的排放量，从而有效保护环境。加热炉内的表面积较大，因此应采用高温节能涂料和有效的加热技术，当前应充分利用加热炉内衬中的耐火浇筑材料，加大防火耐火材料的开发力度，尤其应充分使用碳化硅粉等节能涂料，从而切实提升加热炉的工作效率，确保企业获得较大的经济效益。

2.2 优化生产工艺

优化生产工艺可以有效降低能耗的投入成本，且还可以保证送热坯料的充分燃烧，提升能源的利用率。对此，在轧钢生产过程中，企业应根据订单批量、设备运行情况以及热坯料的衔接程度选择生产工艺，实现节能。当料场热坯料数量达到基本标准要求时应即刻组织装炉，期间还应尽量连续装入热坯料，以防与冷坯料出现混装问题。除此之外，还应保持合理的加热时间，以满足不同钢种需求，确保热坯料与加热时间的衔接性[2]。

2.3 降低钢坯的加热温度

降低钢坯的加热温度可以有效降低热量能耗与氧化消耗量，为此，在加热炉的各个控制阶段中，应有效控制钢坯的断面温度差，而且还应根据钢材的不同种类降低加热温度，判断各阶段的耦合结果。除此之外，对于超过300℃的炉内热，还应适当缩短加热时间，降低加热温度，从而实现最佳的节能效果。

2.4 低温轧制机润滑技术

为了有效降低轧钢工序的能量消耗，生产企业应重视使用低温压制技术。生产期间，虽然降低加热炉温度可以有效控制燃料的能耗，但会增大加热炉的变形抗力与轧制功率。当出炉温度在1 100℃时，降温可以有效节省能耗，但出炉温度会降低氧化铁皮的获得量，此时则应采用低温轧制润滑技术，降低燃料的消耗量，从而控制轧制功率，获得较高的生产效益。对于多数轧机而言，低温轧制润滑技术可以有效降低生产能耗，由于钢热轧温度较高，因此需要冷水冷却，而此时混合使用热轧工艺润滑技术可以有效减少轧制力，减少动力消耗。

3 钢企业轧钢工序的节能实践

2013年，唐钢大型线建成投产，此厂区位于乐亭县临港工业园区，水路、陆路运输便利。生产线具备12 m弧四机四流大矩形坯连铸机、步进式加热炉、高压水除鳞机、两架Φ1100开坯粗轧机、两架Φ1050精轧机以及步进式大冷床等设备。此厂煤气能源消耗量占据比例最大，约占比88%左右，其次便是电能消耗，占比约为11%，电能与煤气属于能源消耗的主要组成部分，且蒸汽回收量占能源消耗总量的7%左右，在降低能耗工作中具备十分重要的作用。为此，此厂的节能工作应由以下几个方面展开。

3.1 提升热送坯料热装率与热装温度

唐钢厂中一直采用热送热装技术，且获得了较好的节能效果，为了深入开展，钢厂还应在产销平衡、排产以及生产计划合理组织方面开展节能工作。

一方面，钢厂应根据实际热送热装工作需求，建立完善的信息化系统，实时追踪坯料温度。在以往传统生产中，采用手工或定点测温的方式追踪坯料的温度，该方式不能实现实时追踪，且准确性较低。由此应利用回归分析方法，在考虑季节、坯料断面以及钢材种类的基础上，为坯料温度与连铸机建立时间关系模型。同时，还应不断完善订单管理系统，要求装炉人员严格遵照订单要求进行组织生产。除此之外，由于热装温度与热装率在某些情况下会出现冲突，此时还应根据实际节能效果平衡两者关系，建立完善的评价机制。另一方面应优化生产组织，提高热送坯料的热量利用率，由于订单品种、交货时间以及扎批次的厚度差等均属于热装生产的约束条件，对此，生产期间应充分考虑这些约束条件，制定合理可行的生产顺序，从而最大程度地发挥热装效果。同时，生产期间工作人员应严格遵照装炉原则，当料场高级热坯料达到现场并达到一定量时应立即装炉。装炉期间，冷热坯料连续块数应尽量大，以免出现冷热坯料混装问题。除此之外，不同等级的热坯料还应制定各自的加热时间，安排实际生产[3]。

3.2 适当降低钢坯的加热温度

在加热钢坯时应充分考虑加热温度、断面温差等因素，满足基本的加热要求。加热炉主要分三段实行控制，且三段之间相互影响。为了降低各阶段时间内耦合因素的影响程度，缩小加热温度的控制范围，钢厂应根据不同的钢材种类及温度要求，将加热温度降至300～400℃。当热装坯料入炉温度超过300℃时，还应降低加热温度，降低煤气的消耗量，达到节能效果。

3.3 合理设计加热炉烧嘴

当前，钢厂的燃料主要为焦炉煤气，但由于加热炉烧嘴主要按照混合煤气设计，以致型号较大且燃烧效果较差，调节性能较低。对此，钢厂应重新设计烧嘴，设置合理的炉内火焰温度，降低煤气的消耗量。

3.4 加强管理节能工作

在实际生产过程中，不同钢种的加热温度有所不同，且生产期间燃料的消耗率也存在差异。对此，钢厂还应做好加热炉的生产管理工作，实现精细化管理。一方面应提升蒸汽的外送能力，提高余热余能的消耗量。另一方面，对于不同种类的钢材，钢厂应设置不同的能耗标准，针对不同品种的轧钢设置煤气消耗的动态指标，从而可以合理评价各班的操作方法，提升工作人员的成本管理意识[4]。

4 结语

1）从分析轧钢工序消耗能源结构可以看出，加热炉节能工作属于轧钢企业最为关键的节能项目，其次便是电能消耗的节能工作，且设计期间还应注意回收利用余热、余能。

2）在轧钢生产系统中，节能涂料、辐射技术以及蓄热式燃烧技术可以强化加热炉的保温效果，在电机变频调速方面具备更好的节能效果。

3）在轧钢生产系统中，可以利用低热值的煤气代替以往高热值的焦炉煤气，实现煤气资源的合理利用，有效降低能耗。

4）在节能设计后，加热炉增加了送热装置，提高了加热炉的工作效率。同时，通过对炉烧嘴进行节能设计，可以回收利用全部蒸汽，获得较佳的节能效果。

[1] 陈广言，刘其明，李龙涛，等.轧钢加热炉燃烧智能控制技术实践及节能减排分析[J].冶金能源，2011（11）：59-61.

[2] 胡建利.轧钢工序节能技术探讨及实践[J].工程技术研究，2016 （12）：45-46.

[3] 梁国勋，张宝琴，张永彧.浅谈降低轧钢工序能耗的途径[J].天津冶金，2014（8）：152-155.

[4] 王江，王丽娟.一种新的热轧钢清洁生产技术环境综合评价方法[J].环境科学与技术，2017（2）：181-185.

（编辑：王瑾）

Energy Saving Technology and Energy Saving Practice in Rolling Process

LIU Kai
（Steel Department of Tangshan Iron and Steel Group Co.,Ltd.,Tangshan Hebei 063000）

The present situation of energy consumption for domestic rolling production and energy saving technology of rolling system are analyzed.And energy-saving practice of rolling practice is conducted,including improving hot-charging rate and hot charging temperature of hot-charging ingot,reducing heating temperature of billet,and reasonable design of burner in heating furnace,strengthening the management of energy saving and other measures for steel enterprises.The practice effect is remarkable.The rational utilization of gas resources is realized,energy consumption is effectively reduced,and energy saving effect is effectively improved.

rolling process,energy-saving technology,energy-saving practice

TG333

A

1672-1152（2017）03-0121-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.49

2017-04-05

刘凯（1986—）男，山东宁津人，本科，毕业于河北理工大学材料成型及自动化控制，助理工程师，从事型钢部技术质量管理工作。