轧钢加热炉汽化冷却的应用及发展_黄嘉乐

江苏冶金1959年第6期轧钢加热炉汽化冷却的应用及发展黄嘉乐(无锡市钢厂)推钢式轧钢加热炉汽化冷却的应用目前并不普遍,尤其是较为新颖先进的低汽包自然循环全汽化的应用为数还更少。为了提高轧材的质量,以及从节约能源的意义考虑,本文结合无锡钢厂在这方面的应用和改造情况介绍如下:1.汽化冷却的产生和发展推钢式轧钢加热炉,主要用来加热被加工的钢锭。炉内支承钢锭的构架必须具备在高温下(一般炉温在1200℃左右)有足够的承载能力。早期的加热炉是一实心体,钢锭放在炉底加热。这样一方面容易粘钢,另一方面钢锭加热不均。后来人们就用炉筋管把它架起来加热,管内通水冷却,冷却水直接排放。这样既需用大量的冷却水,又带走了大量的热量,造成能源的极大浪费。例如:一座10二2的加热炉每小时大约要耗用240吨左右的工业水,这些冷却水每小时带走了大约20万大卡的热量。因此,为了节约能源和提高轧制质量,在60年代初,苏联首先在加热炉上应用汽化冷却的技术。所谓汽化冷却:即利用水加热变成蒸汽进行相变时的“潜热吸热”来吸收大量的热量(每公斤水的汽化潜热值一般在500大卡以上)使加热炉支承钢锭用的炉筋管构件得到冷却,保持足够的刚度。汽化冷却的吸热量比水冷却的吸热量要大得多,所以耗水量极小,而且这部分水变成蒸汽,可供生产和生活使用,回收大量余热,节约燃料。此外,采用软水,炉筋管不易结垢,延长构件寿命。再加上炉筋管的表面温度汽化的比水冷的高,减轻了钢锭表面的黑印,成品质量提高。由于汽化冷却具有许多突出的优点。故在大型的推钢加热炉上已得到一定的应用。但是一般采用的汽化冷却形式是高汽包强制循环。目前来看这种形式已经落后。一种最新颖先进的低汽包自然循环全汽化冷却正在逐渐被应用和发展。2。1低汽包自然循环的原理和条件原理:见图1丫衍.夕·尹竺分,’h鑫尸耳汽水很合物图1汽化冷却系统原理汽化冷却系统由汽包,下降管、炉筋管、.上升管组成。水在加热炉内的炉筋管中受热,并产生汽泡,含汽泡的水重度小,下降管中不含汽泡的水重度大,这样就迫使重度小的工质上升,下降管中的水下降。汽水混合物在汽包内分离,蒸汽从上部排出,分离出来的水又进入下降管,这种源源不断,并加入补充水,就形成了自然循环。2.2保证自然循环的基本条件1989年第6期江苏冶金沂_一一一~-~---一--一~--2.2.1运动压头SS=h(了、一了。)式中h—汽包水面与炉筋管标高差。了“一水的重度。,,—汽水混合物的重度。运动压头是用来克服水在管内流动时的阻力损失的。从公式上来看,只有当汽包与炉筋管之间具有一定的高差,以及炉筋有一定的受热强度,水中含有一定量的汽泡,就会产生足够的运动压头,汽水循环就会进行。2。2.2循环流速树u,=G/3600f:式中`—流过炉筋管的水量。厂一炉筋管的载面积。犷一介质重度。炉筋管要不被烧坏,就要有足够的水流经这些管子,把热量带走。管内水的流速高,水的放热系数就大,就能及时地把管壁传来的热量带走。反之,如果水不流动或流动得很慢,就不能把管壁热量带走,导致炉筋管壁温升高而烧坏。因踢汽水循环的好坏必须具有一定的循环流速。一般情况下必须大于O。2米/秒即可。2。2.3循环倍率KK=G/D式中D—产生的蒸汽量。G-一进入炉筋管水量。在炉筋管中如果受热强、产汽多、管内汽水混合物中水的含量份额大,就可以保证管壁上有一层水膜。相反,如果汽泡含量份量额大,在管壁上形成一层汽膜,汽膜比水膜的传热差,汽膜会使炉筋管过热烧坏。所以循环倍率这个概念也必须满足,一般取50倍以上即可。3.改造与应用无锡钢厂原来在三座轧钢加热炉上分别装有三套高汽包强制循环汽化冷却。汽包高度为12。4米,汽包中的水用一台SB一12热水泵打到加热炉的炉筋管中,水吸收炉筋管的热量,形成汽水混合物,在汽包中分离,汽引出,水继续循环。其原理见图2}_!_:__}_`一!一{一万}术、.于“:{一l一}图2高汽包强制冷却循环冷却原理1986年,我厂结合加热炉大修,在重庆改造成功的基础上,我们又在线材车间新加钢铁设计研究院的大力支持下,对这三套强热炉上设计安装了一套低汽包自然循环全汽制循环汽化冷却进行了全面的技术改造。在化冷却装置。(所谓全汽化,即把炉墙水梁江冶苏金1989年第6期和炉门等水冷件全部与炉筋管一起接入汽化系统)。3.1系统概况:见图3`盆:冰侈\(二_`艺峪筋管!.}]」门{-一一丫卜一一万一下图3系统概况图该加热炉燃烧重油,生产能力每小时加属于压力容器管理范围。三大安全附件:压热钢锭30吨。汽化冷却系统由中1200X8000力表、水位计、安全阀必须装备齐全,确保mm汽包一只,中273mm的下降管2根,炉内纵安全生产。总之,所有技术措施都要围绕减炉筋管3根、横炉筋管3根,通过组合串少系统流动阻力,保证系统有足够的循环流接,与6根上升管联接,组成6个汽水