轧钢节能将对轧钢生产产生深远的影响,轧钢新技术、新工艺、新设备的开发,都以节能为基础,节能与否是决定科研项目的基本条件之一。目前,轧钢节能工作已将侧重点转向轧钢技术方面。以改变各工序钢比系数为内容的结构调整,以降低各工序能耗为内容的直接节能,都是以技术进步为基础的。在技术和设备上达不到一定的水平,钢铁生产的结构调整就实现不了,能源消耗也降不下来。因此,推进轧钢技术进步是继续进行生产节能的关键。
1 轧钢生产能耗现状
我国钢铁工业能耗约占全国总能耗的12%,而轧钢能耗约占全国钢铁工业总能耗的13%~20%[1]。随着现代钢铁产品质量、品种的升级,深加工层次的不断增长,轧钢工序能耗在不断增加。1999年国际先进水平的热轧工序为47.82kgce/t,冷轧工序为8 0.2 8 k g c e/t,中国钢铁的轧钢工序无论是冷轧还是热轧与国际先进轧钢工序相比,工序能耗均有一定差距。若考虑两者的差异并取我国轧钢工序与国外相同的水平,则可比能耗要比先进产钢国高达17.2%,即112kgce/t钢[2]。其中由于装备、技术和管理落后,折合每吨钢高出国外能耗40.4kgce。因为轧钢加热炉是轧钢系统的主要耗能设备,占轧钢能耗的60%~70%[3],轧钢节能的潜力很大。
2 轧钢生产节能技术
2.1 加热炉节能技术
2.1.1 蓄热式燃烧技术
邢龙[4]以唐钢公司为例,介绍其轧钢系统的9座加热炉均采取蓄热式燃烧技术,燃料消耗指标平均下降20%左右。事实证明,新型蓄热式燃烧技术能最大限度地回收炉烟气的热量而大幅度节约燃料、降低成本,还能提高炉子的产量,同时减少CO2和NOX的排放量,有利于环境保护,因此引起普遍重视的迅速推广。
2.1.2 加热炉绝热技术与高温节能涂料
由于炉体的表面积都比较大,一般小时产量为60t/h的连续加热炉,炉墙的散热表面积一般为300m2~400m2。采用高铝、莫来石质耐火浇注料作窑衬,开发高性能防烧结料圈是耐火材料的发展趋势。
目前普遍使用的节能涂料其成分主要为炭化硅粉,而国内除此之外,还研制开发了其他系列节能涂料。采用高温节能涂料的加热炉一般可获得节能2%~24%和提高炉子生产率20%~30%的经济效果。
2.1.3 高温低氧燃烧技术
实现低成本的无氧化加热和热轧则是热轧追求的另一个目标。高温低氧燃烧就是在温度高达1000℃左右,含氧量在5%~8%的气氛中燃烧[5]。在热轧过程中,氧化的损耗为钢材的3%[6]。采用高温低氧燃烧技术,可回收大量的烟气余热,节约燃料约50%左右,成为20世纪90年代以来发达国家开始普遍推广应用的一种全新节能燃烧技术。
2.1.4 连铸坯热送热装技术
扁钢坯可以在不同温度下装料,装料温度越高越节能。每提高入炉温度100℃可降低加热炉燃耗约6.7×104k J/t。陈冠军[7]介绍了首钢热装热送技术的推广应用情况及效果,结果表明采用一般热装热送工艺可以节能35%,采用直接装送技术可以节能65%以上,减少加热炉燃料,提高加热炉产量。
2.2 薄板坯连铸连轧技术
采用薄板坯连铸连轧是钢铁工业近年来最重要的技术进步之一。标准扁钢坯是直接在热钢带机上轧制的,节约了处理和能源费用。预计节能量为标准冷装料能源费用的50%。
2.3 低温轧制与轧制工艺润滑技术
低温轧制技术是降低轧钢系统工序能耗的重要节能措施。降低加热炉出钢温度可以减少燃料消耗,但其变形抗力和轧制功率增加。近年来,许多轧制生产的实践经验已经证明降低燃耗的节能效果更显著当温度问1100℃出锅时,降温节约的能耗达9.6%,且出锅温度降低则氧化铁皮量显著减小,低温轧制在燃料消耗和氧化铁量的降低上所获得的效益,完全能抵消并超过提高轧制功率所增加的成本。
对许多轧机而言,采用工艺润滑技术能降低轧制的能耗,特别是对钢板轧机尤为重要。钢的热轧温度一般在800℃~1250℃,在变形区轧辊表面的温度可达450℃~550℃,因此,需要用大量的水冷却轧辊。通过实验可以发现,采用热轧工艺润滑,由于轧制力的降低,轧制动力的消耗约下降8%。
2.4 在线热处理技术
近年来,在线热处理技术受到普遍重视,这是因为在线热处理利用轧制余热对钢材进行热处理,可以省去离线热处理必须的二次加热,因而节省能源,简化操作,缩短了产品的交货期[8]。
3 结语
中国轧钢工序耗能与先进轧钢工序相比,尚有10%~20%的节能潜力,而轧钢生产的节能重点也落在轧钢加热炉的节能上。推广应用新节能技术,加热炉节能如蓄热式燃烧、加热炉绝热与高温节能涂料、高温低氧燃烧等技术,连铸坯热送热装、低温轧制与轧制工艺润滑、在线热处理技术,可实现较大幅度的节能。
摘要：轧钢生产耗能占全国的能耗大,节能的潜力很大。推进轧钢技术进步是继续进行生产节能的关键。文中介绍了加热炉节能、连铸坯热送热装、低温轧制与轧制工艺润滑、在线热处理等先进技术,并指出轧钢生产的节能重点应落在轧钢加热炉的节能上。
关键词：轧钢,节能,技术,能耗,加热炉
参考文献
[1] 臧锦,陈瑛.轧钢节能技术综述[J].冶金能源,2000,19(5):14～17.
[2] 蔡九菊.钢铁企业能耗分析与未来节能对策研究[J].鞍钢技术,2009(2):1～6.
[3] 陈冠军.轧钢系统节能技术分析[J].冶金动力,2010(4):100～103.
[4] 邢龙.轧钢系统主要节能措施[C].2008年全国小型型钢生产技术交流会论文集,381～382.
[5] 张先棹,尹丹模.高温低氧燃烧方法的应用初探(一)[J].工业炉,2002,24(1):13～17.
[6] 张树堂,周积智.新世纪的轧钢创新工艺展望[J].中国冶金,2003(1):30～32.
[7] 陈冠军.轧钢加热炉技术在首钢的应用与发展[J].工业加热,2010,39(3):38～40.
[8] 王国栋.TMCP技术的新进展——柔性化在线热处理技术与装备[J].轧钢,2010,27(2):1～6.