[发明专利]钢坯加热的方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，涉及钢坯加热方法和加热装置，具体涉及一种在流态化状态下加热钢坯的方法和加热装置。

背景技术

在轧钢生产过程中需要把各种钢坯、钢材加热到给定的温度并保持一定的时间。钢坯加热是轧钢生产线上的重要环节，担负着为轧制工序提供加热质量合格钢坯的任务。钢坯加热是通过加热炉内热交换过程进行的，炉内热交换过程以传导、辐射和对流传热方式传给被加热钢坯。传导为温度不同的物体直接接触传热，由于自由电子的运动或分子运动而发生的热交换。辐射传热是热量以热射线方式传给钢坯，对流传热是炉气与钢材表面接触时的热交换过程。现有技术的钢坯加热大都采用明火焰加热的方法，传热效率低，钢坯烧损高，而且为单层布料，占地面积大。

申请号为200710115641.1的发明专利申请公开了一种防止高碳带钢坯脱碳的加热方法。“带钢坯在加热炉内加热，加热过程包括预热段、加热段和均热段，在加热过程中采用微正压、弱氧化性气氛加热带钢坯”。该专利申请的方法缩短了加热时间，减少了钢坯在高温区域的停留时间，可使钢坯表面的脱碳层深度控制在较浅的范围内，并提高了金属的回收率。但弱氧化气氛下加热容易腐蚀钢坯，影响被加工钢坯的质量。申请号为87209615的发明专利披露“一种用于工件热处理加热的潜热式流态化节能多用型加热炉。潜热式流态化节能多用型加热炉是由炉壳、分布器和三氧化铝砂浴组成的流态化炉膛、吸尘封闭炉口组件等主要部件构成，利用流态化下三氧化铝砂的绝缘性和导热性，将电加热器直接潜入砂浴内，使产生的热量全部被砂浴吸收，从而具备加热的传导、对流、辐射三大条件，热效率高”。但该技术方案成本高不适合钢坯加热过程。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种流态化钢坯加热方法，以提高加热效率，节省能源，同时可以扩大钢坯加热规模。本发明的另一目的是提供两种流态化钢坯加热装置。

本发明提供的钢坯加热的方法为，将钢坯置于料托上，转动料架将钢坯置于炉膛，根据工艺要求的温度进行加热。在流态化状态下进行加热，所述流化气体为氮气或烟气，所述流化介质为三氧化二铝小球、钢制小球、硅铝小球或石墨小球。

一种方案为，加热为辐射管加热，燃料和助燃气体在辐射管内燃烧加热辐射管，流化气体为氮气，氮气通过流化气体喷口、炉膛、出气口、蓄热器和循环风机进行循环。燃料为煤气、天然气、液化石油气。

另一种方案为，用燃料气和空气通过流化气体喷口进入炉膛内燃烧加热，产生的烟气作流化气体；烟气经出气口离开炉体分别经空气蓄热器和燃料气蓄热器到排放系统排放，空气经空气蓄热器预热后到流化气体喷口，燃料气经燃料气蓄热器预热后到流化气体喷口。

本发明提供的钢坯加热装置，主要由炉体、炉膛、料架、出料仓和料口组成，料架为转动式结构。装置还设有氮气储罐和蓄热器，炉膛内设有辐射管、流化气体喷口和出气口。辐射管立式或横卧式安装，辐射管与空气管路、燃料气管路和废气管路连接。蓄热器的一端与氮气循环机连接，另一端一路通过三通阀连接到流化气体喷口，另一路通过三通阀连接到出气口。

辐射管为蓄热式辐射管。炉体、蓄热器和氮气管路外部装有保温层，炉膛装有耐磨和耐高温衬里。

本发明提供的另一种钢坯加热装置，主要由炉体、炉膛、料架、出料仓和料口组成，料架为转动式结构。装置还设有空气蓄热器和燃料气蓄热器，炉膛设有流化气体喷口和出气口。出气口分别通过三通阀与空气蓄热器和燃料气蓄热器连接。空气蓄热器通过三通阀连接到流化气体喷口，另一端一路通过三通阀与鼓风机连接，另一路与排放系统连接。燃料气蓄热器通过三通阀连接到流化气体喷口，另一端一路通过三通阀与燃料气管路连接，另一路与排放系统连接。

炉体、燃料气蓄热器、空气蓄热器、烟气管路、燃料气管路和空气管路外部装有保温层，炉膛内装有耐磨和耐高温衬里。

钢坯加热装置腔体内设有1～20个料架，每个料架设有1～20层料托。炉膛内设有旋风分离器，旋风分离器的出口与出气口连接。

本发明钢坯在流态化状态下进行加热，加热过程中传导、对流和辐射三种方式同时存在，传热效率高，加热速度快，节省热量。加热炉膛内可设置多个料架，每个料架有多层料托，扩大钢坯加热生产规模，提高处理能力。使用辐射管加热或炉膛内燃烧加热，两种方式可以灵活选择。使用辐射管加热时以氮气为流化介质，通过蓄热器和氮气循环机进行循环，有利于节省流化气体，减少钢坯烧损。使用燃料气在炉膛内燃烧加热时，烟气作流化气体，节省操作费用。烟气通过燃料气蓄热器和空气蓄热器将热量传递给燃料气和助燃空气，充分利用烟气的余热，降低生产成本。