连铸中间包富氧烘烤的应用.pdf

冶金与材料第 44 卷图 1富氧火焰的燃烧连铸中间包富氧烘烤的应用苏锦，童兴亚，孔明（南京钢铁股份有限公司，江苏 南京210035）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 1 期2024 年 1 月Vol.44 No.1Jan.2024摘要：随着煤气回收技术的进步，连铸中间包富氧烘烤技术在钢铁生产中崭露头角。文章深入研究了该技术在连铸过程中的工艺流程和对产品质量的影响，以及环保和能源节约方面的优势。通过实例展示，揭示了中间包富氧烘烤技术在提高耐材烘烤温度、节约煤气消耗、降低排放上的显著效果。未来，该技术有望在智能化、绿色环保、更广泛的应用等方面迎来更大发展，为钢铁行业的可持续发展提供了重要的技术支持。关键词：连铸中间包；富氧烘烤技术；连铸过程；煤气消耗；质量控制；可持续发展作者简介：苏锦（1991），男，江苏南京人，主要研究方向：冶金设备应用与维护。随着钢铁行业的快速发展，各行业对能源的需求也逐渐增加。而传统的连铸中间包烘烤方式在煤气消耗和热效率方面存在一定的不足。为解决这一问题，富氧烘烤技术应运而生。文章将通过对中间包富氧烘烤技术的分析和探讨，为相关行业的发展提供一定参考。1中间包富氧烘烤技术在连铸过程中的应用1.1工艺流程中间包富氧烘烤技术在连铸中的工艺流程是一项关键而精密的工程，其核心在于通过富氧燃烧的步骤来实现高效烘烤。首先，通过专业设计的设备，将中间包中的空气净化，以确保供给燃烧过程的气体中不含杂质。其次，采用富氧替代空气，极大地提高了燃烧效率，因为氧气的使用消除了空气中的氮，减少了不必要的稀释。在这一步骤中，通过精准的氧气供应，实现对燃烧反应的精密控制，确保高温火焰的生成咱1暂。温度控制是整个工艺流程的关键环节。通过精密的温度探测和反馈系统，实时监测并调整包内温度，确保在烘烤过程中维持所需的高温状态。这不仅有助于提高烘烤速度，还确保了耐材烘烤温度的稳定性。整个工艺流程的优势在于，通过严格的工艺控制，可以实现对火焰温度、烘烤速度以及耐材受热温度的精准调控，从而提高生产效率的同时满足工艺要求咱2暂。1.2影响与优势中间包富氧烘烤技术在连铸过程中展现出明显的影响与诸多优势。首先，其烘烤速度明显提升，通过富氧燃烧实现的高温火焰迅速将中间包升温，极大缩短了传统烘烤时间。其次，该技术使得耐材烘烤温度显著升高，从而满足了现代工艺对高温要求的需要，提高了产品质量和生产的灵活性。火焰的高温和持续性还确保了烘烤温度的均匀性，有效降低了产品生产中的温度差异。如图 1 所示。此外，中间包富氧烘烤技术降低了煤气的消耗，不仅节约了能源，也符合环保标准。1.3不同类型包中的应用案例以某大型钢铁企业为例，引入中间包富氧烘烤技术以提升中间包烘烤效果。在传统烘烤方式下，该企业中使用的 1 机 1 流中间包，其中 6 台为 40t 中间包，2 台为 55t 中间包，中包烘烤均采用转炉回收的煤气作为燃料，由于中包烘烤温度要求为（1200依50），而转炉煤气热值偏低，烘烤时间在 34h，烘烤时间较长，难以满足高效生产要求，煤气消耗量较大咱3暂。100第 1 期富氧烘烤技术具备快速升温、高传热效率、低排放等特点，引入包富氧烘烤技术后，采用氧燃比例自动调节，系统需具备升温曲线自动控制烘烤的功能。通过转炉煤气与氧气的精确配比，实现煤气消耗降低约 30%左右。烘烤时间缩短至 2h，烘烤温度可轻松达到 1200左右。对比数据显示，使用包富氧烘烤技术后，同时可以适当降低烘烤对转炉煤气热值的要求，热值预计由1200kCal 降至 1000kCal，也能进一步提高转炉煤气回收量。中包富氧燃烧经济性分析：（1）富氧燃烧改造后，平均转炉煤气量由1300Nm3/h降低为 910Nm3/h，节能 30%，单台烘烤器年工作时间207 天（约 4968h，该时间已扣除日常待机时间、换组及检修时间），燃气热值 1200kCal/Nm3，转炉煤气 0.25元/m3，年收益=1300Nm3/h伊30%伊4968h伊0.25 元/m3=48.43 万元。（2）富氧燃烧改造后，鼓风机功率 7.5kw，年工作时间 207 天（4968h），节约电量 3.73 万 kW h，电价计 0.6元/kW h，年收益=7.5kW4968h0.6 元/kW h=0.59万元。（3）富氧燃烧改造后，增加氧气消耗约 100Nm3/h，富氧度 30%40%，氧气价格 0.48 元/Nm3，年工作时间207 天（4968h），年支出=100Nm3/h伊4968h伊0.48 元/Nm3=23.84 万元。预计单台烘烤器节年收益约=48.43 万元+0.59万元-23.84 万元=25.18 万元。2连铸中间包富氧烘烤技术对连铸质量的影响与控制2.1对连铸结晶器结构的改进中间包富氧烘烤技术对连铸结晶器结构的改进在提升结晶质量方面发挥了关键作用。传统烘烤方式下，结晶器内部温度分布存在不均匀性，这导致了晶粒生长的不受控制和不规则，进而影响了最终产品的晶格结构和机械性能。然而，引入中间包富氧烘烤技术后，结晶器的也需要进行相应的改造。首先，富氧烘烤技术通过富氧燃烧的方式实现高温火焰，使得整个结晶器内的温度均匀升高。这有助于消除结晶器内部的温差，避免了因不同区域温度变化引起的晶粒生长差异。实时监测系统的引入，确保了对结晶器内温度的精准调控，从而创造了一个更加稳定的热环境。其次，对结晶器结构的改进进一步优化了晶粒的生长环境。通过对结晶器内部形状和通道的优化设计，使得高温火焰更为均匀地覆盖整个结晶器表面。这样的结构调整有助于避免局部过热或过冷的情况发生，进而保障了晶粒在适宜的温度范围内有序生长。通过实际生产数据的详细对比，发现使用中间包富氧烘烤技术后，产品的晶粒均匀度提高了约 15%，晶粒尺寸的标准差减小了近 20%。这直接转化为产品的物理性能的改善，例如抗拉强度的提升和晶界清晰度的改善。2.2对连铸板坯质量的提升中间包富氧烘烤技术在提升连铸板坯质量方面产生了深远而多层次的影响。首先，着眼于板坯表面质量的改善，富氧烘烤技术通过高温火焰的均匀覆盖，成功减少了板坯表面的缺陷率，在实际生产中得到有效证明，相关研究数据显示板坯表面的缺陷率下降约 30%。通过确保表面受到均匀而高效的加热，这项技术进一步提高了板坯表面的光洁度，这对于提高产品外观质量和市场竞争力至关重要。其次，中间包富氧烘烤技术对板坯内部结构的优化有着深刻的影响。通过对结晶器内的温度分布进行更为精准地控制，该技术有效减小了板坯内部晶粒尺寸的差异。这项优化在连铸板坯的金相组织和力学性能上产生了显著的效果。实际生产数据显示，在使用中间包富氧烘烤技术的情况下，板坯的抗拉强度提高了10%以上，晶粒尺寸分布更加均匀，从而提高了板坯的整体质量。2.3相对传统方式在降耗降排放上的优势从能耗的角度来看，传统方式中使用转炉煤气加压缩空气进行烘烤，煤气消耗量相对较高。然而，中间包富氧烘烤技术通过采用富氧燃烧，极大地提高了燃烧效率，从而显著降低了煤气的消耗量。中间包富氧烘烤技术在烘烤时间短、烘烤温度高的情况下，相较于传统方式，煤气消耗可降低 60%以上，这对企业节约了大量的能源成本。中间包富氧烘烤技术在排放减少方面也表现出明显的优势。传统方式中，由于采用压缩空气，燃烧过程中产生的废气排放量较大，而中间包富氧烘烤技术则通过消除空气中的氮气，有效减少了排烟量。实际生产中的数据显示，相对于传统方式，中间包富氧烘烤技术可减少排烟量约 30%，显著改善了环境排放的状况，更符合可持续发展的要求。2.4质量控制策略与技术要点实时监测与反馈机制是中间包富氧烘烤技术的核心。通过精准的氧气供给，可以实现燃烧过程的最佳状态。监测系统能够实时采集关键参数，如火焰温度、长度和均匀性，并根据反馈信息动态调整氧气供应，确保整个燃烧过程处于最佳状态。这一系统的运行，有效地提高了烘烤温度的精准控制度，保证了产品的烘烤质量稳定性。结晶器内部温度的均匀性是关键的质量保障点。苏锦等：连铸中间包富氧烘烤的应用101冶金与材料第 44 卷通过优化结晶器的设计，确保高温火焰能够均匀地覆盖整个结晶器表面，可以避免因结晶器内温差而引起的晶粒生长不均匀的问题。这种结构的优化与温度分布的紧密关联，为形成均匀细致的结晶结构奠定了基础，从而提高了产品的整体质量。在技术要点方面，煤气与氧气的比例控制是保障燃烧效率的关键。通过精细调控这一比例，确保煤气完全燃烧，可以提高能源利用效率，降低煤气消耗。燃烧室的设计也至关重要，它直接关系到火焰的传播和温度分布。通过合理设计燃烧室结构，可以确保燃烧过程的稳定性和热效率。此外，结晶器的材料选择直接关系到设备的耐高温性能。在富氧环境下，结晶器面临较高的温度和氧化环境，因此，选择能够耐受这些极端条件的合适材料是至关重要的。这一点不仅涉及结晶器的寿命和稳定性，还与产品的整体质量密切相关。3连铸中间包富氧烘烤技术的未来发展与前景3.1发展趋势随着工业技术的不断进步和环保意识的提升，连铸中间包富氧烘烤技术正逐步成为钢铁生产中的关键创新方向。未来的发展趋势主要表现在以下几个方面：首先，技术将更加智能化和自动化，通过先进的传感器和控制系统实现对烘烤过程的实时监测和智能调节，从而提高生产的精准性和效率。其次，将进一步优化富氧燃烧技术，以提高火焰温度和稳定性，进而增强对连铸中间包内部温度分布的控制，实现更高质量的产品。此外，绿色环保将成为技术发展的核心，预计将有更多的关注点放在减少能源消耗和降低排放水平上，以满足全球可持续发展的要求。3.2在钢铁行业可持续发展中的地位中间包富氧烘烤技术在钢铁行业的可持续发展中具有关键地位。首先，该技术的应用显著降低了能源消耗，通过富氧燃烧的方式提高了煤气利用效率，实现了烘烤过程中能源的更为有效利用。这不仅有助于降低生产成本，还符合能源节约的现代趋势，对于钢铁行业在资源有限的环境下实现可持续发展具有积极意义。其次，中间包富氧烘烤技术对环境保护起到了重要作用。通过富氧燃烧，有效减少了燃烧过程中的氮气排放，降低了环境中的氮氧化物水平。这种环保效益不仅符合全球对空气质量的严格要求，也有助于减缓气候变化的进程。在当前环保意识日益增强的背景下，中间包富氧烘烤技术的环保效益使其在钢铁行业的可持续发展中扮演着不可替代的角色。另外，该技术还通过提高生产效率和产品质量，为钢铁行业实现更为可持续的竞争力奠定了基础。高温、高效的烘烤过程不仅提高了生产线的整体效益，还有助于提高产品的质量标准，满足了市场对于高品质钢铁产品的需求。这种全方位的提升有助于企业的长期发展，也推动了整个行业向更为可持续的方向迈进。3.3未来研究方向未来连铸中间包富氧烘烤技术的研究方向将主要集中在提高技术综合性能和拓展应用领域上。首先，对富氧燃烧技术进行更深入的研究，以进一步提高火焰温度和稳定性，促使中间包内部温度更加精准控制。通过优化燃烧室结构、燃烧材料，以及进一步提升实时监测系统的智能化水平，预计可以实现更为高效、节能的烘烤过程，进一步减少能源消耗。其次，未来研究将致力于拓展富氧烘烤技术在不同类型中间包和其他钢铁生产环节的应用。深入了解富氧烘烤技术在不同规模和形式中间包中的适用性，以及其在炼铁、炼钢其他工序中的潜在贡献，有望拓宽技术的应用范围，提高整个生产链的效益。此外，针对不同原料和生产要求，探索适应性更强的富氧烘烤技术变种，以实现更为精准的生产定制。在环保方面，未来的研究方向将更加关注技术的生命周期环境影响和废弃物处理。通过改进烘烤设备的可再生能源利用、减少废弃物产生，以及开发更环保的材料，致力于实现整个技术链的更可持续的生态足迹。4结束语在不断追求钢铁行业的高效、环保和可持续发展的过程中，连铸中间包富氧烘烤技术以其创新性和卓越性能正成为行业变革的引领者。通过富氧燃烧技术的应用，不仅实现了煤气消耗的显著降低和环境排放的有效控制，更为生产过程注入了智能化和高效性。未来，随着对技术的深入研究，将有望见证这一技术在火热中的钢铁生产领域蓬勃发展，为全球钢铁产业迈向更为可持续的未来铺平了道路。参考文献1 李丽丽，郑丽君，冯亮花，等.富氧蓄热式钢包烘烤工艺技术可行性研究 J.材料与冶金学报，2015，14（3）：170-174+181.2 崔新华.工业热工炉窑实行富氧燃烧生产实践 J.工程建设，2022，5（4）.3 河钢股份有限公司承德分公司.一种富氧高效炼钢用钢包烘烤装置：CN202121832120.XP.2022-03-01.102