軋鋼節能技術綜述

魏建華

摘要：我國是鋼鐵消耗的大國，但是我國的軋鋼工序的能耗和國外先進的軋鋼工藝相比依然有較大的差距，其節能潛力巨大。因此在軋鋼工序中，要從加熱爐、生產工藝、鋼坯加熱溫度等方面入手，提高軋鋼工序的能量利用效率，實現較大幅度的節能生產。本文對軋鋼節能技術進行了分析探討。

關鍵詞：軋鋼工序；節能技術；能耗因素；

中圖分類號：TE08文獻標識碼： A

一、軋鋼生產能耗現狀

鋼鐵工業是能耗較大的行業，其能源消耗占據了我國能源消耗的13％，隨著我國鋼鐵市場的不斷擴大，其能源消耗量正在不斷增大，而軋鋼工序消耗的能源占據了我國鋼鐵行業總能耗的15％到20％。當前我國的鋼鐵產品質量和種類不斷增加，其加工工序也逐漸的復雜化，其能量消耗也逐漸增大，通過調查顯示我國的鋼鐵冷軋工序和熱軋工序的能量消耗都高于國外現行的軋鋼工藝。如果把多余消耗的能量都應用在軋鋼工藝之中，則鋼材產量則要多出17％左右。通過調查顯示，我國的軋鋼工藝的裝備、技術和管理方式較為落后，每噸鋼材的能量消耗高于國外的能耗40.4kgce，鋼系統中的主要能耗設備是軋鋼加熱爐，其占據了軋鋼系統中能好的70％左右，因此，我國的節能生產的潛力巨大。

二、影響軋鋼工序能耗因素分析

1、加熱溫度的影響

軋鋼工序的能量消耗主要包括燃料能量消耗、電力設備能量消耗、氧化燒損三個方面，雖然在軋鋼生產中，影響軋鋼工序能耗的因素較多，但是，加熱溫度是重要的影響因素，通過調查顯示，單位熱量消耗和鋼坯加熱溫度有很大的關系，當加熱溫度處于1150℃到1250℃范圍之內，溫度下降10℃其單位熱量消耗則降低，因此，要適當的降低加熱溫度，既要保證鋼坯的正常生產，也要降低能量的消耗。而鋼坯加熱溫度和單位電量消耗呈現線性關系，但是對于電耗影響較小，但是降低加熱溫度依然能夠有效的節省電能消耗。

2、軋鋼爐子熱效率

軋鋼爐子的加熱方式以及其內部結構也是影響能量消耗的主要因素之一，良好的軋鋼爐子加熱方式可以有效提高燃料的燃燒效率，單位燃料產生的熱量較多。此外爐子的內部結構，尤其是良好的爐襯結構可以有效提高爐子的保溫效果，減少熱量的流失。

3、鋼種生產方式的影響

不同鋼種的加熱工藝、加熱溫度、加熱時間各不相同，在生產的過程中，其燃料的消耗量也不同，如果對鋼種的生產工藝使用不當，不但達不到理想的軋鋼效果，也造成了額外能量的消耗，這是軋鋼生產工序中節能的關鍵之一。

三、軋鋼系統節能

1、降低加熱爐煤氣消耗

加熱爐的單位熱耗是單位重量坯料在爐內的熱焓增量與爐子熱效率的比值。因此，降低加熱爐燃耗的途徑就是降低熱焓增量和提高爐子熱效率。

降低熱焓增量：提高坯料的入爐溫度熱送熱裝是冶金行業重點推廣的節能技術，分三種形式:熱裝、直接熱裝、直接軋制。該技術可以明顯降低加熱爐燃耗，縮短鋼坯在爐時間，對于質量要求不高的鋼種均可熱裝。目前，熱送熱裝在國內得到了廣泛使用。

降低坯料的加熱溫度在保證加熱質量、滿足軋制要求的前提下，應適當降低鋼坯加熱溫度，降低燃耗。鋼坯加熱溫度在1150～1250℃的范圍內，溫度平均每降低10℃時，燃料節約2.1%，電耗增加0.8%，綜合能耗平均降低1.65%。加熱溫度降低40℃，綜合節能率可達到4.2%。另外，對于軋機剛度和電力設備滿足低溫軋制要求的軋鋼廠，可采用低溫軋制技術。開軋溫度從1000～1150℃降至850～950℃，綜合節能率可達到10%～20%，氧化鐵皮厚度可減少0.15～0.2mm。

2、電機節能技術

軋鋼工序有軋機、輥道、風機、水泵等設備，驅動設備消耗的能源均為電耗，故電機選擇是關鍵。在電機設計中應避免大馬拉小車，進行電機優化設計。在運行過程中主要采用變頻調速技術，通過應用電機節能技術，可實現節電20%～40%。采用動態諧波抑制及無功補償綜合節能技術，降低電源側電流諧波含量，調節三相不平衡，提高電能質量，降低線路損耗。

3、鋼鐵企業煤氣資源合理利用

隨著低熱值煤氣利用技術的開發，采用蓄熱式燃燒技術，實現了工業爐窯燃用低熱值煤氣(高爐煤氣)的可能，大量的焦爐煤氣被置換出來。目前，一般是把這部分焦爐煤氣送往自備發電廠發電。但是焦爐煤氣發電成本較高，據一些企業利用焦爐煤氣發電的成本核算結果表明，1m3焦爐煤氣僅能產生1kWh電。殷瑞鈺院士指出未來焦爐煤氣的利用方式將是資源化利用，主要有焦爐煤氣制取氫氣、生產甲醇等化工產品，以及生產直接還原鐵產品。

四、中板廠節能實踐

該廠煤氣消耗占工序能耗總量的88.8%，電量消耗占10.8%，兩者是能源消耗的主要組成部分。另外，蒸汽回收量占能源消耗總量的7.05%，對降低工序能耗起到了重要作用。因此，節能工作也應圍繞這幾個方面開展。

1、提高熱送坯料熱裝率和熱裝溫度

熱送熱裝在中板廠已經執行多年，取得了很好的節能效果，但要深入開展，將涉及多方面的因素，產銷的平衡、產品質量的穩定、排產、生產計劃的合理組織以及信息化的支撐等。(1)根據熱送熱裝工作需要，建立信息化系統。首先，實現坯料溫度的實時跟蹤。一直以來，采用手工或定點在線測溫的方式跟蹤坯料溫度，準確性不高、不具有實時性。為準確實時跟蹤溫度，通過回歸分析，在不同坯料斷面、季節、鋼種條件下建立了坯料溫度與其下連鑄機后時間長短的關系。其次，完善訂單管理系統，使裝爐人員能夠及時掌握訂單的交付要求，以便根據節能原則組織生產。最后，熱裝溫度與熱裝率是衡量熱裝水平的兩個指標，但有些時候兩者會有沖突，需要根據實際節能效果平衡兩者之間的關系，因此，合理的評價機制也是極為重要的。

優化生產組織，提高熱送坯料熱量利用率。熱裝生產組織的約束條件主要有訂單的品種、批量、交貨時間，軋批次之間的厚度差，加熱時間，冷、熱坯料的銜接以及設備工況問題，只有對這些約束條件合理的考慮，才能制定出合理的生產順序，發揮熱裝的節能效果。為此，根據生產必須遵守的原則，制定裝爐基本原則。在基本原則基礎上要做到:一、當料場的高等級熱坯達到一定量時，馬上安排裝爐;二、裝爐應使加熱爐中冷、熱坯連續的塊數盡量大，盡量減少冷、熱坯料混裝;三、合理制定不同加熱時間要求與不同等級熱坯之間的銜接關系。綜合以上原則，安排生產計劃。2013年4－9月，中板廠94.4%的熱送坯料能夠熱裝進爐，熱裝比例71.8%，熱裝平均溫度432℃，熱坯料的平均溫降損失144℃。

2、適當降低鋼坯加熱溫度，節約燃料

鋼坯加熱必須滿足軋制對溫度的要求，包括鋼坯加熱溫度、溫度均勻性(斷面溫差)的要求。加熱爐分三段控制，它們互相影響，鋼坯出爐時的加熱溫度、斷面溫差是各段實際參數控制的耦合結果。為減少各段間難以預知的耦合影響，縮小了加熱溫度控制范圍，在此基礎上，根據不同鋼種、不同規格軋制溫度要求，將加熱溫度降低30～40℃。另外，對于入爐溫度≥300℃的熱裝坯料，適當地縮短加熱時間、降低加熱溫度，相對冷坯低20～30℃不等。通過適當降低加熱溫度，煤氣消耗降低4.7%，綜合能耗降低3.2%。

3、合理設計加熱爐燒嘴

目前，中板廠加熱爐使用焦爐煤氣做燃料，但3座加熱爐燒嘴均按照燃用混合煤氣設計，型號偏大，實際生產只在10%～30%范圍內調節使用，燃燒效果不好，調節性能差。2011年，利用1號加熱爐改造的機會，對燒嘴進行了重新設計、選型，改造后爐溫調節更加靈活，爐內火焰剛度更加合理，相對于未進行改造的2號、3號加熱爐，煤氣消耗減少6%。

4、加強余熱余能回收，提高蒸汽外送能力

目前，加熱爐產生的蒸汽全部外送公司管網，無放散，蒸汽外送達3.83kgce/t，比之前的2.67 kgce/t，增加回收1.16kgce/t。

5、管理節能

不同鋼種的加熱工藝(加熱溫度、加熱時間)不同，生產時，燃料消耗也不同。如何評價加熱爐生產管理、控制水平，是精細管理的要求。為此，量化了不同鋼種類別的能耗標準，根據當班品種結構，建立當班煤氣消耗的動態計劃指標，實現對各班操作、控制的合理評價，提高職工成本意識。

結束語

軋鋼節能對于軋鋼生產產生了較大的影響，尤其是我國是能源消耗巨大，急需提高生產工藝的節能技術。當前當前軋鋼技術的發展也都是在節能基礎上開展，軋鋼新技術、新工藝、新設備不斷涌現，通過改變軋鋼生產中的各道工序系數來調節其節能效果，降低工序能耗。

參考文獻

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