中國報告大廳網(wǎng)訊，在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，隧道爐作為重要的加熱設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于鋼鐵、機械制造等多個行業(yè)。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對隧道爐行業(yè)性能的要求也日益提高，其中降低氧化燒損成為了2025年隧道爐技術(shù)研發(fā)的關(guān)鍵方向之一。過高的氧化燒損不僅會造成資源的浪費，增加生產(chǎn)成本，還可能影響產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。因此，探索有效的降低隧道爐氧化燒損技術(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。
《2025-2030年全球及中國隧道爐行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報告》指出，在鋼鐵生產(chǎn)中，如首鋼京唐二期項目的 MCCR 生產(chǎn)線配套的輥底式隧道爐，具有獨特的結(jié)構(gòu)特點。該隧道爐位于連鑄連軋生產(chǎn)線中間，布置極為緊湊。連鑄擺剪距離爐子入口僅 5m，且無裝冷坯空間，這使得無法采用冷坯加熱稱重法來測算氧化燒損。其裝鋼溫度處于 980 - 1050℃，且裝鋼過程中氧化鐵皮不斷生成，導(dǎo)致氧化鐵皮間接測量法也無法實施。此外，板坯在爐時間由連鑄拉速確定，時長為 16 - 20min，出爐后即進(jìn)入軋機。基于這些實際情況，現(xiàn)有的常規(guī)氧化燒損測量法難以在該隧道爐上應(yīng)用。
為研究隧道爐內(nèi)的氧化燒損情況，選用 Q235B - LC 作為試驗鋼種，其化學(xué)成分具有特定的比例，如碳(C)含量為 0.04%、硅(Si)含量為 0.04% 等。采用德國 STA449C 型差熱分析儀來研究該試樣的高溫氧化特性。該分析儀通過記錄試樣的氧化增重(TG)，進(jìn)而計算出試樣的氧化速率 DTG。
根據(jù)實際生產(chǎn)狀況，設(shè)置了 3 個爐膛溫度，分別為 1100℃、1150℃和 1200℃，并測算在高溫加熱 15min 和 20min 工況下的試驗結(jié)果以及對應(yīng)的氧化鐵皮形貌。研究發(fā)現(xiàn)，Q235B - LC 鋼加熱到 800℃后，氧化加速增重明顯，在 900℃左右出現(xiàn)第一個波峰，短暫平穩(wěn)后，990℃左右出現(xiàn)第二個波峰，加熱到 1200℃后又進(jìn)入新的氧化加速增重階段。
不同的爐膛溫度、加熱時間和爐內(nèi)殘氧氣氛對氧化增重和氧化燒損影響顯著。在 2% 的殘氧氣氛下，當(dāng)爐膛溫度從 1100℃升高至 1200℃，加熱 15min 時，單位氧化增重從 0.2mg/mm2 提高至 0.39mg/mm2，增加了 1 倍;加熱 20min 時，單位氧化增重從 0.23mg/mm2 提高至 0.44mg/mm2，也幾乎增加 1 倍。在 5% 的殘氧氣氛下，這種影響更為顯著，加熱 15min 和 20min 時，隨著爐膛溫度從 1100℃升高至 1200℃，單位氧化增重分別增加了 2 倍。從氧化鐵皮形貌來看，相同溫度和加熱時間下，5% 殘氧氣氛比 2% 殘氧氣氛氧化燒損增加 30% - 40%。結(jié)合實際數(shù)據(jù)計算，2% 殘氧氣氛下，1100℃、1150℃、1200℃等溫氧化 20min，氧化燒損分別為 0.15%、0.31%、0.32%;5% 殘氧氣氛下，對應(yīng)溫度等溫氧化 20min，氧化燒損分別為 0.17%、0.40%、0.44%。
隧道爐的爐壓設(shè)定至關(guān)重要。由于隧道爐并非嚴(yán)密的加熱設(shè)備，當(dāng)爐內(nèi)局部為負(fù)壓時，會從爐門或孔洞吸入冷空氣，降低爐溫，減少向板坯的傳熱量，同時增加廢氣量和廢氣熱損失;當(dāng)爐內(nèi)為正壓時，高溫爐氣外逸，不僅會燒壞鋼結(jié)構(gòu)，還會減少向板坯的傳熱量，同樣增加廢氣熱損失，這兩種情況都會加劇氧化燒損。爐壓沿爐高方向分布上高下低，為保障板坯加熱效果，板坯下表面爐壓必須大于 0，保持正壓。
以往隧道爐設(shè)定爐壓范圍較寬，為 10 - 25Pa，標(biāo)準(zhǔn)是觀察爐頭稍微冒火，但這種方法主觀性強。例如，當(dāng)爐內(nèi)氣氛偏還原性時，15Pa 的設(shè)定爐壓冒火明顯，操作人員可能認(rèn)為設(shè)定值偏大;當(dāng)爐內(nèi)氣氛設(shè)為偏氧化性時，同樣 15Pa 的設(shè)定爐壓冒火變小。此外，薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的輥底式隧道爐結(jié)構(gòu)特殊，裝鋼口是板坯厚度 3 倍高度的敞口，出鋼口長期保持板坯厚度 1.6 倍高度的敞口，且輥軸處無法絕對密封，爐內(nèi)空間狹小，相比常規(guī)步進(jìn)式加熱爐，爐壓更為敏感，常規(guī)的粗放式控制方式不適用于輥底式隧道爐。
為精確確定爐壓設(shè)定值，在爐本體合適位置安裝一臺非抽氣取樣測量的激光式殘氧分析儀。位置選擇在遠(yuǎn)離煙道口、爐門，且在燒嘴火焰擴散燃燒區(qū)域外沿，距離板坯上表面 50mm 左右。在距離爐子出口和入口 2000mm 的位置分別設(shè)定爐壓取壓點，高度為爐輥水平面標(biāo)高加標(biāo)準(zhǔn)板坯厚度的一半。生產(chǎn)過程中，根據(jù)鋼種氣氛控制要求設(shè)定好空燃比，依據(jù)殘氧儀檢測數(shù)值設(shè)定爐壓，不再依賴人工觀察冒火情況。具體操作是根據(jù)鋼種氣氛需求確定氣氛類型(如還原性氣氛，爐內(nèi)殘氧值低于 3% 視為還原性)，設(shè)定一個基準(zhǔn)爐壓，然后以 1Pa 為單位逐漸調(diào)整，每次調(diào)整后等待 5min，待殘氧儀讀數(shù)穩(wěn)定后觀察數(shù)值變化，當(dāng)殘氧儀讀數(shù)達(dá)到工藝要求范圍時，此時的爐壓即為最佳爐壓設(shè)定值。
通過設(shè)定爐內(nèi)空氣過剩系數(shù)可改變爐內(nèi)氣氛。在隧道爐安裝殘氧儀時，位置的選擇十分關(guān)鍵，需確保監(jiān)控的殘氧值能代表爐內(nèi)大部分燃燒控制區(qū)域的實際情況。在無頭模式下，板坯通過隧道爐期間，有效燃燒范圍在板坯上表面，燒嘴布置在爐輥上表面，噴出的空氣和煤氣在爐輥上方空間混合燃燒放熱，燃燒后的煙氣由爐底排煙口抽走，由此確定板坯周圍氣氛控制區(qū)域為寬 2100mm，高 770mm 的長方體空間，這也是加熱工藝對氣氛需求的實際控制范圍，能最大程度保證爐內(nèi)氣氛監(jiān)控的有效性，用于評價空氣過剩系數(shù)設(shè)定值是否合理。
在穩(wěn)定生產(chǎn)期間，保持爐壓不變，手動修改空氣過剩系數(shù)從 1.2 降低到 1.05，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)殘氧值逐漸降低，但空氣過剩系數(shù)設(shè)定為 1.05 時，殘氧值仍高達(dá) 5.2%。進(jìn)一步試驗，當(dāng)空氣過剩系數(shù)設(shè)為 0.95 時，爐內(nèi)殘氧值達(dá)到 3% 左右，同時在煙道內(nèi)檢測到未燃燒的 CO;當(dāng)空氣過剩系數(shù)設(shè)為 0.85 時，煙道內(nèi)未燃燒的 CO 可達(dá) 0.2% 以上。據(jù)此確定加熱工藝可在 0.9 - 1.2 的范圍內(nèi)調(diào)整空氣過剩系數(shù)，以控制爐內(nèi)氣氛為還原性或氧化性，滿足特殊鋼種如耐候鋼的還原性氣氛控制需求。
在2025年隧道爐行業(yè)技術(shù)發(fā)展中，針對隧道爐氧化燒損問題進(jìn)行了深入研究與探索。通過對具有特殊結(jié)構(gòu)的隧道爐進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其無法采用常規(guī)氧化燒損測量法。利用德國 STA449C 型差熱分析儀，對 Q235B - LC 鋼種在不同工況下的氧化特性進(jìn)行研究，明確了爐膛溫度、加熱時間和爐內(nèi)殘氧氣氛對氧化增重和氧化燒損的顯著影響。在氧化控制技術(shù)方面，通過安裝激光式殘氧分析儀，精確確定了隧道爐的最佳爐壓設(shè)定值，同時合理調(diào)整空氣過剩系數(shù)，使?fàn)t內(nèi)氣氛滿足不同鋼種的工藝需求。最終，選擇氧化燒損最少的殘氧值 2% 對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，在 1200℃爐溫下，氧化燒損比之前降低 0.1%，年創(chuàng)造效益四百多萬元。這些技術(shù)的突破與應(yīng)用，為隧道爐行業(yè)降低氧化燒損、提高生產(chǎn)效益提供了有效的解決方案，推動了隧道爐技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
更多隧道爐行業(yè)研究分析，詳見中國報告大廳《隧道爐行業(yè)報告匯總》。這里匯聚海量專業(yè)資料，深度剖析各行業(yè)發(fā)展態(tài)勢與趨勢，為您的決策提供堅實依據(jù)。
更多詳細(xì)的行業(yè)數(shù)據(jù)盡在【數(shù)據(jù)庫】，涵蓋了宏觀數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)、進(jìn)出口數(shù)據(jù)、價格數(shù)據(jù)及上市公司財務(wù)數(shù)據(jù)等各類型數(shù)據(jù)內(nèi)容。
京公網(wǎng)安備 11010502031895號
