板坯加热保温坑的设计与应用

2021-05-24李晓凤章晨伟

工业炉 2021年2期

李晓凤，杨晨，章晨伟

（中国联合工程有限公司，浙江杭州310052）

随着钢铁厂产品高端发展的定位，为了适应市场需求，提高产品质量，解决板坯在轧制工艺待料期间冷却速度过快，从而导致晶向成分改变或温度应力开裂等严重影响坯料质量的问题，某钢在已投产的宽厚板生产线1#板坯库新增一座带加热功能的保温坑，主要用于满足一次处理一组六炉组坯（共计900～1000 t）的钢坯加热和保温要求，最高坑温700℃，燃料用其自产的混合煤气。

1 设计条件

特厚板热处理需加热保温的钢坯品种有：锅炉和压力容器用钢板、碳素结构钢、低合金高强度结构钢、模具钢等。

板坯厚度：220 mm、260 mm、320 mm（少量可能150 mm）

板坯宽度：1800～2800 mm

板坯长度：2500～8000 mm（大多为2500～4500 mm）

板坯质量：30 t（最大值）

标准板坯规格：220 mm×2400 mm×3600 mm（考核用，单件重量14.9 t）

2 工艺布料

由于钢坯的尺寸范围较广，工艺布料需参考板坯的尺寸规格、行车高低行程以及吊装夹具（见图1）的结构尺寸，还需考虑工人的操作习惯等多方面因素。

图1 板坯吊装夹具

2.1 吊具极限操作范围的考虑

吊爪夹具的极限宽度为4000 mm，钳口张开极限为3200 mm（可夹取最宽为2800 mm 的厚钢板），考虑装夹过程中有约300 mm 的左右晃动，因此确定料宽方向的间隙为1000 mm。吊爪厚度方向的极限尺寸为3800 mm，因此在吊装2500 mm 长的板坯时，板坯端头距坑沿的极限位置=（3800-2500）/2+300（晃动距离）+200（起吊不对称距离）+400（裕量）=1550 mm，取1500 mm；同样地，对于3500 mm 长的板坯而言，其端头距坑沿1000 mm。吊爪下沿距吊钩中心为2600 mm，考虑到该区域的行车设计极限为吊钩中心至地平面，因此极限抓取钢板的标高为-2600 mm。

2.2 坯料布料空间的考虑

炉坑中两坯料之间间距需兼顾左、右两盖的位置，且在吊装时吊具不碰撞，因此中间尺寸至少为1000×2=2000 mm，坯料之间的间距以及坯料至炉坑左右内壁的距离至少为1000 mm，对于长度3000 mm 以上的钢板，其端头距炉坑上、下坑沿的距离为1000 mm，对于长度3000 mm 及以下的钢板，其端头距炉坑上、下坑沿的距离应保证达到1500 mm。

2.3 坯料垫块的设计

料垛底部距坑底300 mm，料垛顶部距坑顶约300 mm，为了形成气流循环通道，保证板坯受热均匀，同时兼顾炉底均匀承载，垫块采用260 mm×260 mm 的方坯废料及厚度不超过80 mm，长×宽建议为4500 mm×3200 mm 的废钢坯，考虑堆料便捷性和安全性，料垛高度不宜超过3 m。

2.4 炉体防撞支撑板的设计

炉坑宽度方向考虑到夹具夹头中心距为2000 mm，为了防止夹具撞击炉坑，其对应装料位置的支撑板间隙≤1000 mm。炉坑长度方向考虑到最小料坯宽度为2500 mm，为了防止料坯撞击炉坑，其对应装料位置的支撑板间隙≤2500 mm。

3 简要工艺流程

热板坯流程：热板坯主要从第一炼钢厂连铸跨由平板台车运输至宽厚板厂1#板坯库，再利用1 跨行车将坯料吊运到保温坑内，对坯料按照既定工艺进行保温处理。

装料作业：打开保温坑坑盖，行车工根据布料图把板坯吊到坑内，并按指定位置摆放，装料结束后，关闭保温坑坑盖。加热工对板坯进行加热保温。当按照工艺加热保温完成后，打开保温坑坑盖，再由行车工把板坯吊送至指定货位堆放，缓冷后的坯料可以利用1 跨的坯料库货位对坯料进行表面检查，利用吊运和过跨车将有问题的铸坯转运到2 跨的坯料清理场地，进行表面清理。

冷坯流程：2～4 跨的冷坯料预热可利用过跨车将冷坯料转运到1 跨，再利用1 跨行车将坯料吊运到保温坑内，对坯料进行预热处理，预热完的热坯料由行车吊运到上料辊道上。

4 设备主要工艺性能参数表

设备主要工艺性能参数见表1。

表1 工艺参数表

5 新结构新装置技术特点

本加热保温坑设备（见图2）由保温坑本体、左右对称坑盖、密封装置、揭盖机及驱动机构、坑周操作通道、车间煤气供应阀站、燃烧系统、炉前管路系统、余热回收及排烟系统、基础自动化控制系统等10 部分组成。现对其中采用的新结构新装置进行介绍。

5.1 保温坑本体

根据设备所在区域的地勘资料，地下水位高度为-0.5～-1.4 m，而坑底深度为-2.5 m，因此地下水位标高远高于坑底，尽管在土建设计和施工中充分考虑防水层的结构，确保基础无渗水，然而长期使用后，由于坑底基础需要长期承受局部重载和冲击，难免会使坑底基础局部出现不均匀沉降和裂纹，破坏防水层，造成基础渗水。为了保护坑底耐火层，坑底基础预埋钢板，其上焊接网格状型钢结构，并最终平铺一层8 mm 钢板作为底部钢结构垫层，架空坑底，使基础可能渗出的水直接汇集到集水坑，通过一个专用抽水泵不定期地将积水排出。