摘要： 近年來，我國加熱爐節(jié)能工作已經(jīng)取得了很大的進步，許多加熱爐從原來的等外爐和三等爐，跨入了一等爐和特等爐的行列。但許多加熱爐的裝備水平還很差。因此，加熱爐節(jié)能依然是冶金企業(yè)熱工專業(yè)人員的主要課題之一。

關(guān)鍵詞：加熱爐 控制 改進

加熱爐是將物料或工件加熱的設備。按熱源劃分有燃料加熱爐、電阻加熱爐、感應加熱爐、微波加熱爐等。應用遍及石油、化工、冶金、機械、熱處理、表面處理、建材、電子、材料、輕工、日化、制藥等諸多行業(yè)領(lǐng)域。在冶金工業(yè)中，加熱爐習慣上是指把金屬加熱到軋制成鍛造溫度的工業(yè)爐。

在加熱爐中，置在爐底上的料坯隨爐底轉(zhuǎn)動由進料口移送到出料口。冶金廠軋鋼車間多靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進、下降、后退的動作把料坯一步一步地移送前進的連續(xù)加熱爐。爐子有固定爐底和步進爐底，或者有固定梁和步進梁。前者叫做步進底式爐，后者叫做步進梁式爐。軋鋼用加熱爐的步進梁通常由水冷管組成。步進梁式爐可對料坯實現(xiàn)上下雙面加熱。近些年步進式加熱爐得到了越來越多的使用。

步進式加熱爐是一種靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進、下降、后退的動作把料坯一步一步地移送前進的連續(xù)加熱爐。同推鋼式爐相比，它的優(yōu)點是：運料靈活，必要時可將爐料全部排出爐外,料坯在爐底或梁上有間隔地擺開，可較快地均勻加熱,完全消除了推鋼式爐的拱鋼和粘鋼故障，因而使爐的長度不受這些因素的限制。

一、步進式加熱爐的爐型特點

步進梁式加熱爐依靠專用的步進機構(gòu)使鋼坯在爐內(nèi)移動的機械爐子。其基本特征是鋼坯在爐底上的移動靠爐底可動的步進梁作矩形軌跡的往復運動，把放置在固定梁上鋼坯一步一步的由進料端送到出料端。步進爐向鋼坯上下兩面供熱，是一種連續(xù)作業(yè)的加熱 采用空、煤氣雙預熱的燃燒系統(tǒng)。

步進式加熱爐爐底機械設備包括斜軌座、提升框架、水平框架、滾輪裝配、水平定心裝置、側(cè)檔輪、液壓缸、固定水梁及其立柱、步進水梁及立柱等主要部件，上述部件均為工廠制作，現(xiàn)場組對安裝。

二、步進式加熱爐的工藝流程

原料跨的連鑄坯由吊車吊到上料臺架，測長合格后輸送到輥道上等待人爐。當允許裝入信號到達后，裝料爐門打開，升降擋板下降，爐內(nèi)、爐外裝料輥道同時轉(zhuǎn)動，將鋼坯停放在指定位置。當鋼坯尾部通過爐外檢測器后，裝料爐門關(guān)閉。然后裝料定位推鋼機的4個推頭同時動作，在輥道上將鋼坯推正后推返回起始位置，完成鋼坯裝爐。人爐后的鋼坯通過活動梁和固定梁的相對運 動，由入爐端運送到出爐端。鋼坯經(jīng)過預熱段、加熱段和均熱段完成加熱過程，最終被輸送到出料端。當鋼坯被出料端爐內(nèi)激光檢測器檢得時，步進梁馬上減速、停止前進并下降把鋼坯放到固定梁上。

鋼坯運行至爐內(nèi)最后一個料位時，其溫度也正好被加熱到軋機要求的出鋼溫度,此時，加熱爐也收到軋線計算機的要鋼信號，出料爐門打開，出料輥道和爐外接鋼輥道一起同步轉(zhuǎn)動將鋼坯運送到出料輥道上，由輥道快速正轉(zhuǎn)送往軋機進行軋制。當鋼坯尾部通過爐外檢測元件時，鋼坯出爐的同時出料爐門關(guān)閉。

三、步進式加熱爐的溫度分布

按爐溫分布，爐膛沿長度方向分為預熱段、加熱段和均熱段,進料端爐溫較低為預熱段，其作用在于利用爐氣熱量，以提高爐子的熱效率。加熱段為主要供熱段，爐氣溫度較高，以利于實現(xiàn)快速加熱。均熱段位于出料端，爐氣溫度與金屬料溫度差別很小，保證出爐料坯的斷面溫度均勻。用于加熱小斷面料坯的爐子只有預熱段和加熱段。習慣上還按爐內(nèi)安裝燒嘴的供熱帶劃分爐段，依供熱帶的數(shù)目把爐子稱為一段式、二段式，以至五段式、六段式等。50～60年代，由于軋機能力加大，而推鋼式爐的長度受到推鋼長度的限制不能太長，所以開始在進料端增加供熱帶，取消不供熱的預熱段，以提高單位爐底面積的生產(chǎn)率。

四、步進式加熱爐的余熱回收

加熱爐對鋼錠進行加熱時的溫度高，煙氣帶走了大量的高溫熱量，造成白白浪費，熱利用率較低，如果使用蜂窩陶瓷蓄熱體可以達到余熱回收的目的，但一次性投入大，切換機構(gòu)多，維修成本高,另外在切換過程中也帶走了相當多被燒嘴吹出但未燃燒的燃氣，造成能源嚴重流失。而使用換熱器則可彌補蜂窩陶瓷這方面的不足，且投資少、無切換機構(gòu)、免維修。

如果使用金屬換熱器，由于材質(zhì)的限制，抗氧化能力差，不能在高溫下長期使用，余熱回收率低。如煙道溫度達到800度以上，金屬換熱器非常容易被高溫損壞，無法達到余熱回收的目的。

如普通情況下窯溫高于800度，而煙道溫度低于800度，這種情況看起來適合用金屬換熱器，但如果出現(xiàn)停電、燃氣量偏大、助燃風量不足等情況，都會使煙道溫度快速高于800度，使金屬換熱器很快被燒壞。而使用陶瓷換熱器，可攻克這一難關(guān)，陶瓷換熱器具有以下特點：

1、耐高溫，耐腐蝕，所以可以把陶瓷換熱器放在離煙道出口最近、溫度最高的地方，那么它的余熱利用率高，換熱效果好，節(jié)能率高。但金屬換熱器放在陶瓷換熱器的部位就很快被燒壞了。

2、陶瓷換熱器使用方法直接、簡單、快捷、一次性投資少、投資成本低、換熱溫度穩(wěn)定、效率高、壽命長、不堵塞、不漏氣、更換方便，不存在煤氣在切換時浪費跑掉。

3、使用壽命上，同等情況下陶瓷換熱器是金屬換熱器幾倍或幾十倍。

五、步進式加熱爐的節(jié)能

盡管步進式加熱爐具有很多的優(yōu)點，但是它的節(jié)能空間還是非常大的。對生產(chǎn)過程中步進式加熱爐的節(jié)能措施進行分析和探討。

1、步進式加熱妒的熱平衡參數(shù)

爐子加熱性能的重要參數(shù)之一就是熱平衡參數(shù)，它是反應爐子性能的重要指標之一，也是操作和設計的重點，更是生產(chǎn)過程中進行技能改造的主要依據(jù)。

步進式加熱爐熱平衡是由熱量的各收入項和支出項組成，從熱力學第二定律可知，步進式加熱爐熱平衡熱量收入項的總和與熱量支出項的總和，在數(shù)值上必須相等。這可以由熱工測定和計算來精確求得。步進式加熱爐熱平衡的常用計算方法：對連續(xù)式爐，其熱平衡中的各項是用單位時間的熱量收入和支出的千焦數(shù)來確定。

在生產(chǎn)實踐中，爐子的熱量收入與熱量支出都可以通過工程熱力學與傳熱學進行測定，并對熱量收入與熱量支出的各項具體數(shù)值進行分析和細致地審核，并根據(jù)數(shù)值的大小來確定這些數(shù)值是否在合理的范圍內(nèi)，據(jù)此可以找出節(jié)能的方向與途徑。

2、合理控制空氣燃料配比

通過對空氣燃料配比的合理化控制，能夠顯著的提高燃料的利用率。以中型加熱爐為例，它所使用的燃料是高焦爐混合煤氣，加熱爐所產(chǎn)生的熱值在7556kJ/m 一8379kJ/m 之間波動（造成這種現(xiàn)象的主要原因是煤氣因配送企業(yè)的生產(chǎn)波動）。我們從燃燒理論出發(fā)，合理控制空氣燃料配比，在最大程度上降低煙氣帶走的能量，可以很好地達到節(jié)約燃料消耗、降低企業(yè)生產(chǎn)成本的效果。

3、應用新工藝與新材料

應用鋼坯熱送熱裝工藝。鋼坯的熱送熱裝工藝興起于近幾年，該工藝就是高溫連鑄坯經(jīng)熱送輥道直接推進到（步進式）加熱爐中，因為鋼坯沒有經(jīng)過冷卻的環(huán)節(jié)并且直接就被送到加熱爐中，所以鋼坯本身所具有的熱量在最大程度減少了消耗，因此再次對它進行加熱的時候會比較迅速。通常情況下，采用鋼坯熱送熱裝工藝之后，鋼坯在進入加熱爐之前的溫度通常會在700℃以上，所以，在生產(chǎn)實踐中的節(jié)能效果非常顯著。

應用多晶莫來石纖維 在生產(chǎn)實踐中，步進式加熱爐通常會出現(xiàn)這樣的問題，即由于長時間使用而出現(xiàn)的爐壁裂縫會將爐子的熱量傳遞到爐墻的鋼結(jié)構(gòu)上面，因而導致鋼結(jié)構(gòu)受熱變形，嚴重影響加熱爐的使用。 為了能夠有效地解決這種問題，我們可以通過應用多晶莫來石纖維的措施 來達到防止熱量流失的目的。多晶莫來石纖維具有非常優(yōu)良的耐高溫性能，實踐也證明此法的節(jié)能效果非常顯著。