步进炉设计及操作维护说明书最终修改版.docx

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步进炉设计及操作维护说明书最终修改版

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步进式铜扁锭加热炉

设计及操作

维护说明书

审定：

贵广臣

审核：

翁银发

编制：

陈景阁

苏州新长光热能科技有限公司

二零零七年五月

一、概述：

该步进式铜扁锭加热炉主要用于热轧前的铜及铜合金扁铸锭的加热，为轧机提供温度适宜的产品，炉子布置在热轧车间DF跨10和11柱列内。

该步进炉额定生产能力为100t/h，最大生产能力可达120t/hr。

设计中采用了当前我公司当前最先进的技术和控制手段，使之成为目前生产能力最高、热工和自动化控制水平、装备最先进的一套设备。

二、设备主要技术性能：

1）炉子形式：

铜扁锭步进底式加热炉

2）生产合金牌号：

C10100、C10200、C11000、C10300、C26000、C26800、C27000、C19400、C19210、C12200

3）主要产品尺寸规格：

150～290×600～1050×4000～8000mm厚X宽X长

铸锭重量最大13.3吨/块

4）生产能力：

120t/h对紫铜

5铸锭温度：

780～1050℃±5℃

6炉膛温度：

900～1150℃±5℃

7燃料：

天然气

8天然气最低热值：

7500~8600x4.18KJ／Nm3（均值8100×4.18KJ／Nm3）

9炉子热效率：

≥50％

10热工控制方式：

自动／远程手动，实现双交叉限幅控制

11烧咀型式：

进口平焰烧嘴德国KROM产品

加热段型号ZIO165K每个烧嘴68Nm3/h,630KW共30个

均热段型号BIO140K每个烧嘴48Nm3/h,450KW共15个

12）额定热负荷：

额定2500Nm3/h最大2760Nm3/h烟气量7.9m3/s（）

13）炉膛尺寸：

宽8500×高1600×长26500mm

14）进出料方式：

单排料端进端出

15）步进梁升降高度：

升90mm，降80mm

16）步进梁进退行程：

720～1150mm

17）换热器型式：

高效绕流子热管换热器

三、设备组成及结构特点：

步进炉由炉外进料设备、出料机和炉子本体组成，与热轧线垂直布置。

1）炉体

炉体为全纤维结构，重量轻，热容量小，炉子启动快，适合于频繁启动的间歇作业炉。

炉膛净空宽8.5米，高1.6米，长26.5米。

炉壁、炉顶由钢结构与耐温绝热材料组成。

耐温绝热材料采用300mm厚的高铝质陶瓷纤维针刺毯折叠块加60mm厚纤维毯压缩到50mm厚，正常工作温度为1280℃，炉子高温段使用含锆的高铝质纤维折叠块，而对于低温段--炉子预热段，其长度约8米，为炉子尾气预热铸锭区域，炉子耐火材料的耐温要求可以有所降低，使用耐温1100℃的普通高酸铝折叠块即能满足要求，所有折叠块依靠不锈耐热钢制成的锚固针与炉壳钢板紧固，炉体上所有安装烧嘴、炉门等部位均考虑到纤维块的组装和炉子的气密性。

炉子外壳用Q235-A钢板并用型钢加强，采用连续气密焊缝保证具有足够的强度、刚度和气密性。

保证了骨架的可靠性和使用寿命，利用专用工具进行施工保证了绝热材料的气密性。

炉体钢结构焊接后进行清理焊渣、除锈处理，表面涂漆要求：

先涂两遍防锈漆，组装完毕后涂银粉漆。

2）燃烧系统

采用德国进口的Krom天然气平焰烧咀，共45个（均热段15个，加热段30个），均匀布置安装在炉顶上，均热段每个烧咀功率450KW（48Nm3/h）。

加热段每个烧咀功率630KW（68Nm3/h）。

该烧咀火焰呈圆盘形，辐射能力强，加热速度快，温度均匀，铸锭的氧化烧损少，燃烧稳定。

平焰烧嘴自动点火，系统调节比可达1：

5,火焰自动监测，点火程序及加热过程由PLC程控器控制。

一台大风量、高风压的助燃空气鼓风机可为45个烧咀提供燃烧所需的风量。

风机功率220KW鼓风机放置于风机房内，从而保证鼓风机的噪音量为≤85分贝达到国家环保要求。

在鼓风机室吸风口处配置空气过滤器，净化助燃空气。

鼓风机出口与总空气管道之间用软管连接，降低噪音减轻震动。

风机房内另外配置有一台大风量的高温排烟机,排烟机功率为132KW，采用变频调速,从而降低了电机的功率，当燃烧系统刚启动时，排烟机负荷大，可降低频率启动采用变频调速启动排烟机可避免电机过载的现象发生。

燃烧系统请参见燃烧系统控制原理图。

燃气管路总管阀件组成：

手阀、流量计、过滤器见附图1

附图1

其中手阀用于控制整个燃烧系统的管网启闭，当现场具备调试条件时，此阀打开！

流量计为可就地显示，并带远传信号输出，其计算结果可在控制室仪表盘上有读数显示，此数据可通过以态网上传到上级管理系统。

燃烧系统按照加热区域和功能划分为5个温控区，每个温控区均可单独控制热负荷的输出，在每个控制区烧嘴控制为群控，控制方式采用双交叉限幅控制每区的烧嘴功率输出，烧嘴在炉子宽度方向均匀布置，其中位于炉子两侧的烧嘴共18个采用二级比例控制；当设备加热小于4.5米长的铸锭时，将两侧烧嘴功率输出功率调小到30%的开度，采用比例调节，而在设备加热长料时此部分烧嘴不进行二级比例调节，和其他烧嘴控制模式相同；

带比例调节功能的烧嘴嘴前管路见附图2，每区总管阀件见附图3。

附图2

附图3

图中阀件：

1．压力表2.电磁放散阀3.电磁切断阀4.高低压压力开关

5．压力表6.压力调节阀7.过滤器8.手阀9.氮气接口

每区的专用控制阀,利用燃料和空气孔板流量计和电动调节蝶阀，可以同时分别调节燃料及空气量，其良好的调节性能将有利于保证理想的燃烧状况，并把炉温精确的控制在工作区域内。

为保证生产安全，在炉子燃烧系统启动前，需要对燃气管路进行氮气吹扫，吹扫时总管阀件和支管手阀（图3件8）、放散阀关闭，到嘴前所有阀件打开进行吹扫，吹扫时间3分钟即可关闭或打开对应阀件。

烧嘴的空燃比根据炉内控制气氛要求自动给定，并通过预热段的检测结果进行调整。

加热工艺可以有下列三种：

①正常加热工艺（铸锭长度≥6500mm）

②保温工艺：

当热轧机出现故障或其他原因需要铸锭长时间在炉内保温时，由操作工将程序转换为保温程序后，炉子的热工程序自动将炉膛设定温度设为铸锭加热温度以防止铸锭过烧。

同时自动执行踏步等保护性措施程序。

当故障排除后需要操作工重新选择正常加热程序，此时程序重新调整定温执行正常的加热工艺。

③短锭加热工艺

当选取短锭加热工艺时，炉子两边的烧嘴控温方式采用小火燃烧方式。

即两边的二排烧嘴减少燃烧负荷。

一方面可以减少烧嘴直接对固定梁和活动梁的热冲击，提高热效率。

另一方面也有利于保证炉子温度的均匀性。

这样可使加热长铸锭时的热负荷提高，而对短铸锭的热负荷自动减少。

3）步进系统及水封槽

步进系统主要由固定梁、四根活动梁、液压传动系统和水封系统组成。

固定梁分为中间固定梁（一个宽1800mm和两个1300mm共三个固定梁）、边部固定梁（两个）。

均热段和加热段固定梁主要由耐热铸钢ZG40Cr25Ni20Si2、高铝重质浇注料和保温轻质浇注料、骨架及水冷系统组成。

预热段固定梁主要由耐热铸钢ZG30Cr24Ni7SiN、高铝重质浇注料和保温轻质浇注料、骨架及水冷系统组成。

活动梁共四根每根宽度600mm，长约26000mm，步进梁主要由耐热铸钢ZG40Cr25Ni20Si2、高铝重质浇注料、骨架及水冷系统组成。

这4个梁的下部用框架刚性连为一体。

步进梁机构由二个升降油缸，二个进退油缸和行程开关及炉底斜块支撑完成步进过程（步进梁的一个周期动作分解为上升、前进、下降、后退）。

通过步进机构可以将铸锭从进料端一步步地进入炉膛加热再送出到炉子出料口，动作平稳、可靠，步进结构简单且实用。

步进机构具有踏步功能，可保证铸锭的加热质量，减少板坯加热黑印，提高料温的均匀性。

步进梁可对长度在4000～8000mrn，宽度为600～1050mm范围的铸锭均能实现自动步进，对于不同宽度的铸锭，只需调整步距即可，步进梁的升降缸、水平进退缸行程由位移式拉绳编码器控制，其控制精度可达±0.1mm。

步进梁和炉底固定梁用高铝浇注料制成，还嵌有耐热钢铸成的托梁，托梁工作温度1150℃。

托梁的上下表面全部加工，用这些托梁支撑炉内铸锭，保证了铸锭运行的可靠性。

为防止梁的变形，所有步进梁、固定梁及边梁设置了水冷通道，延长了梁的使用寿命。

在每条梁的下部设有2条水封刀1Cr13，有25.2米长水封刀插入在一条狭长的水槽里，步进梁处在任何状态时，炉内与炉子地下室均是隔断的，保证了炉膛的密封性，同时有利于炉膛压力调节和减少热损失。

所有梁以及炉门框、摄像头的冷却均采用净水压力循环水

水封装置是步进机构的主要部分之一。

它的主要功能是有效地解决了炉底的密封问题。

除纵向密封外炉门两端也分别设有端部密封装置与纵向密封形成一个完整的密封环。

水封冷却水采用浊水循环，并由水封槽上的溢流孔自动溢水。

溢流水和水封用水汇集到浊水排水总管接到工厂提供的回水点。

见炉子断面图

炉子断面图

1．边梁2.活动梁3.固定梁4.水平框架5.升降框架

4）余热回收装置和排烟系统

为充分利用烟气的余热，在炉尾的上部设置了一台扰流子换热器，它的特点是体积小换热效率高，由助燃风机鼓出来的风先经过管式器接受了烟道废气的余热，然后到各个燃烧器的助燃风管，空气予热温度当烟气温度600―700℃时可达350℃以上。

这样既可节约了燃料，又提高了火焰的燃烧温度，进一步提高了铸锭加热速度。

烟气排放温度：

≤450℃

经过换热器后的烟气通过排烟机排放到车间垂直烟囱内。

考虑到工作环境和节能，所有烟管和预热过的助燃风管外表面均包扎一层硅酸铝隔热材料，保证安全生产！

5）上料装置

上料装置由对中装置、步进机构、检测装置组成。

整个炉外上料机构共可储存3块铸锭。

对中装置主要由对中夹紧油缸、对中托起油缸、辊道及驱动装置、编码器，光电开关和行程开关等组成。

主要功能是铸锭加到辊道上后，由PLC程序控制自动完成料的检测（测出料的长、宽）和对中等。

传输辊速度：

0.15m/sec

托起辊速度：

0.1m/sec液压

步进机构由步进梁、固定架、2个水平液压缸、4个升降液压缸及行程开关组成。

功能是将对中后的铸锭步进到炉内待料位。

步进步距1650mm（不随料的宽度变化，固定步距）。

总升降高度行程110mm：

升60mm，降50mm

见附图4

6）出料装置

铸锭出料方式采用端出料，它是由炉前6条取料叉及联接框架和驱动液压机构、垂直升降机构及其驱动机构组成，取料机水平移动、垂直升降都由液压缸驱动。

当需要出料时，取料机抬起快进，炉门开启，取料机料叉进入炉内,取料机转慢速行走到位后，炉内抬到高位的步进梁下降将铸锭放到取料叉上，取料叉的顶标高比炉内固定梁标高高出30mm,,炉内步进梁继续下降，取料叉带料快速退出炉外，炉门关闭。

取料机继续后退到热轧辊道上，减速并与热轧辊道中心对中（根据上料机测量的板锭尺寸），取料机下降将铸锭放在热轧辊道上。

取料机水平移动的行程随料的宽度变化而变化，其最大进入炉内行程距离为2465mm。

为尽可能减短炉门开启的时间周期，取料机水平前进后退的速度为200/30mm/s

取料机升降速度为60/30mm/s

液压系统压力160bar

7为了更好监控炉内气氛，在预热区炉顶部位安装有气体分析仪。

操作人员随时可以看到炉内气氛是否满足加热制品要求。

根据实测情况自动或可以通过远程手动完成调节空燃比例，使炉内气氛得到控制。

8炉门及提升机构：

进出料炉门均采用液压缸提升，液压缸为柱塞缸，缸径180mm，工作压力为160bar。

该部分主要包括：

炉门、炉门提升机构、限位装置及炉门框水冷系统。

炉门外壳是由钢板和型钢分块搭接焊接而成，可有效消除热膨胀，内衬用耐火纤维和中密度浇注料捣打筑成，两个炉门压紧气缸将使炉门上的密封刀与炉门框上的密封圈（材质