扁锭的液芯加热和液芯轧制

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1987.01.001 北京钢铁学院学报 第9卷第1期 Journal of Beijing University Vo1.9 No.1 1987年1月 of Iron and Steel Technology Jaa,1987 扁锭的液芯加热和液芯轧制 高仲龙 张欣欣 顾载明 刘振东 (热能系) (本溪钢铁公司) 摘 要 建立了反映扁锭恃点的钢锭冷却和加热过程的二维数学模型。用该棋型对本钢 10,866吨扁锭的浇后冷却过程以及在单侧上烧嘴式均热炉内的加热过程进行了计算， 由计算得出扁锭实现液芯加热和液芯轧制应该控制的装炉热状态、在炉时间以及温热 制度等工艺参数。通过现场实测验证计算结果可信，说明数学棋型可用，上述工作为现 场制订扇锭的液芯加热和液芯轧制操作规程提供了理论依据、在本钢进行了51炉、679 吨扁锭的生产性实验，实验结果表明该项节能工艺是成功的，并取得了重大经济双益： 1.提高均热炉生产能力1.5倍； 2,降低热耗0.795X106kJ/t(ingot); 3.节电3.12kW:h/(ingot); 4.减少氧化烧损0,5%. 关键词：钢锭液芯加热.液芯轧制 Reheating and Rolling of Slab Ingots with A Liquid Core Gao Zhonglong Zhang Xinxin Abstract A two-dimensional mathematical model describing the colling and rcheating characteristics of slab ingots has been established,Based on this model,the simulative calculation has been carried out for the colling process of the slab ongot weighted 10.866 ton from pouring to charging and the reheating process if them in the soaking pits with one burner at one side wall. The parameters,such as the thermal states of slab ingots in colling and 1986-04一03.收稿· 1

第 卷第 期 年 月 北 京 钢 铁 学 院 学 报 。 。 。 扁锭的液芯加热和液芯轧制 高仲龙 张欣欣 顾 载明 刘振东 热能系 木溪钢铁公司 摘 要 建立 了反映扁锭特点的钢锭冷却和加热过程的二维数学模型 用该模型对本钢 吨扁锭的浇后冷却过程以 及在单侧上烧嘴式均热炉 内的加热过程进行了计算 ， 由计算得出扁锭实现液芯加热和 液芯轧制应该控制的装炉热状态 在炉时间以及温热 制度等工艺参数 通过现场实测验证计算结果可信 ，说明数学模型可用 。 上述工作为现 场制订扁锭的液芯加热和 液芯轧制操作规程提供了理论依 据 、 在本钢进行了 炉 、 。 吨 扁锭的生产性实验 实验结果表明该项节能工艺是成功的 ，并取得了重大经济效益 提高均热炉生产能力 倍 降低热耗 “ 节电 减少氧化烧损 终 关键词 钢锭液芯加热 液芯轧制 夕 夕 一 ， ， 士 一 一 收稿 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1987．01．001

reheating processes,the reheating time and the reheating stratagy which have to be controlled for the reheating and rolling of slab ingots with a liquid core have been given from the calculating results.By comparison the actural data to the outputs of the model,this model is availiable for the industrial proce- sses.These researches memtioned above are the theoretical basis for the ind- ustrial test and the actural production. The 51 charges of slab,ingots total weighted 6769 ton)have been tested at Benxi Iron Steel Company,the test results show that the research is succeessed in saving power and the economic benefit is remarkable,such asi 1 Raisng the production of the soaking pits by 1.5 times, 2 Descreasing the heat comsumed by producing 1 ton slab ingots by 0.795×106kJ: 3 Saving power 3.12 kW h/t (ingot (4 Descreasing the oxide of steel by 0.5%. Key words:ingot,reheat,roll 前 言 钢锭的液芯加热和轧制可以金面改善均热炉的技术经济指标，取得大幅度节约能耗（燃 耗和电耗)、减少钢锭烧损和提高产量等明显的经济效益，这些效果已为国内外所公认。我国 对方型断面钢锭的液芯加熱和轧脚已经系统地做了工作，并纳入正常生产〔1”。对于扁锭也 开展了这项节能工艺的研究，并取得了成功。1983年~1984年北京钢铁学院与本溪钢铁公司 合作对本钢的10.866吨扁锭的液芯加热和液芯轧制进行了大量的理论研究和现场试验工作， 并于1984年12月通过了冶金部技术鉴定。1985年获得冶金部颁发的在治金生产中取得重大经 济效益的科研成果二等奖。该项研究已经正式纳入生产，1985年该项节能工艺的产量占本钢 该锭型产量的30%。 1数学模型 方型断面液芯钢锭的冷却和加热，工程上用圆柱体导热的数学模型进行计算即可满足需 要〔2,3)。对于扁锭可以把矩型断面处理成圆桶壁的导热问题，共计算量也将显著减少。考虑 到扁锭街面各点温度在热交换过程中的差别较大，为了更细致地分析扁锭热状态的特殊性， 这里采用矩形断面柱体的导热来解决液芯扁锭的传热计算〔4,5)。 1.1基本假设 （1)将扁锭视为无限长矩形断面柱体，即二维传热问题， (2)一批钢锭是同时浇注、脱膜和装出炉； (3)枫锭的热物性为各向同性，仅为温度的单值函数，忽略密度变化和氧化铁皮的影 响 2

， 王 ， ， 巨 卫 ， “ ， 、 犷 火 ， 义 前 言 钢锭 的液芯加 热和 轧制可 以 全面改善 均热炉 的技术经 济指标 ， 取 得大幅度节约 能耗 燃 耗和 电耗 、 减少钢锭烧损和 提 高产量 等明显的经 济效益 ， 这 些效果 已为国内外所公认 。 我 国 对方型 断 面钢锭 的液芯加热和 轧制 已经 系统 地做 了工 作 ， 并纳 人正 常生 产巾 。 对 于 扁 锭 也 开展 了这 项节 能工 艺 的研究 ， 并取 得 了成功 。 年一 年北京钢铁学院与本溪钢铁 公司 合作对 本钢 的 吨扁锭的液 芯加 热和 液芯 轧制进行 了大量 的理论 研究和现场试 验工 作 ， 并于 年 月通 过 了冶金 部技术鉴定 。 年获得冶 金部颁发 的在冶金生产 中取得重 大经 济效益 的科研成果 二等奖 。 该项研究已经 正式纳 人生 产 ， 年该项节能工 艺的产量 占本钢 该锭 型产量 的 。 数 学 模 型 方型 断面 液芯钢 锭 的冷却和加 热 ， 工 程上 用 圆柱体导 热的数学模型进 行计 算即可满足需 要 。 ， 〕 。 对 于扁锭可 以把矩 型 断面处理 成 圆桶壁的导 热问题 ， 其计算量 也将显著减 少 。 考 虑 到扁 锭断面 各点温度在热交换过程 中的差别较大 ， 为 了更细致地分析扁锭热状 态 的特殊性 ， 这 里采 用矩 形 断面 柱体 的导 热来解决液芯 扁锭 的传热计 算〔 ， 〕 。 基本假设 将 扁锭视 为 无限长矩 形断 面柱体 ， 即二维传热 问题 一批钢锭是 同时浇注 、 脱膜和装 出炉 钢 锭 的 热物性为 各 向同性 ， 仅 为温度 的单值函数， 忽略密度变化和氧化铁皮的影 响

(4)炉气为温度均匀的灰介质： (5)炉墙各层间的接触热阻忽略不计，并且将炉墙处理为仅在厚度方向导热的-一维问 题， 1.2本方程 1.2.1过热过程钢液的温变方程 ViPCp) T,>T,",t>0 (1) 1.2.2钢锭液相部分的导热方程 pcp,0=是(K,股）+品(K,册）(ye)(2) at 1.2.3钢锭两相区的导热方程 p.cp.-是（K.8肚）+品(K.）+p.H,票 at (x,yE91,) (8) 1.2.4钢锭固相区的导热方程 .cp,邵=2(K.股)+是(K,G）(ye.）(4) at 1.2.5钢锭凝固状态的数学模型 设钢锭固相区和两相区、液相区和两相区分别由明确的界面分开，界面方程分别表示为 F:(x,y,t)=0 (5) F2(x,y,t)=0 (6) 按基本假设，有p,=P:s=ps,则在界面上分别有： (T,(x,y,t)=T1,(x,y,t)=T F2(x,y,t)=0 (7) Ki.of=KT On On T.(x,y,.t)=T.(x,y,t)=T.' F1(x,y,t)=0 (8) K.OT.=K.OT On 两相区内，凝固率f,和温度的关系可以表示为： f.=1-(T1(x,y,t)-T.)/(T-T,) (9) 1.2.6钢锭模的导热方程 p.c.00=R(Ka股）+》(Ka部） (x,yeQm) (10) 1.2.7炉墙的导热方程 -cp0=品(K2股） (0<x<S,) (11) 3

炉气为温度 匀匀 的灰 介 质 〔 炉墙 各层 间的接触热阻 忽略 不计 ， 并且将炉墙处理 为仅在厚度方 向导 热的 一维 问 了 甚本方程 过热过程钢液 的温变方程 ， 。 令 · 二 一 。 一 ‘ 。 钢锭液相 部分的导 热方 程 。 ， 令 二 斋 会 · 备 ‘交， 箫 一 〔 。 】 ， 钢锭两 相 区 的导热方程 。 ， · 斗扮 贵 澳若护 一 · 贵 旦里上 、 〔 。 。 ’ ， 钢锭 固相 区 的导 热方 程 ， 。 日 ，， 、 口 ，二 。 、 ， 、 尸 。 尸 粉 一二－ 一 丁一一目 一 ‘ 、 一代二一一 一 十 一丁一 一 屯 一丁一一 火 入 ， 了 之 食‘ 。 ， 廿 口 口 钢 锭凝 固状 态 的数学 模型 设 钢锭 固相 区和两 相 区 、 液 相区和两相 区分别 由明确的界面 分开 ， ， ， ， 界面方程分别表 示 为 按基本 假设 ， 有 一 二 。 二 ， ， ， · ， ， ， 则在界面 卜分别有 、 ， ， ， 今 一 、 吞 户、 护 一叭一 ︸ 、 ，， ’ ， 。 八 － 口 ‘ ‘ ‘了、火 ， ， ， ， 二， ，二 ， 上、 － “ 二 、 一 一 二 口 口 一 两 相 区 内 ， 凝 固率 。 和 温度 的关 系可 以表示 为 一 。 ， ， 一 ， 一 。 钢锭模 的导 热方 程 。 。 口 ，二 口 。 、 口 二 二 、 ， “ 飞疚 一 介 “ 一丽 一 十 花万 八。 一 吞歹一 、 入 ， 〔 炉墙 的导热方程 ， ， 夕蕊 ’ 口 。 ， － 八 ， － 者 谷 口

1.2.8炉气的温变方程 V.C.-B((1-n).Q.+CrTr+aLoC.T.-V.C.T.)-Q.. -Q:。-Q损 (12) 1.3初始条件和边界条件 , 1.3.1初始条件 以钢水浇注温度做为全过程的初始值，其 2n 它过程分别以其前过程的终值作为它的初始 F (x.y.t)=0 值。 89s 08 1.3.2边界条件 F2(xy,t)=0 91,3 80m (1)钢锭表面换热（参见图1） a模内冷却 -K.OT. a2,=（1-AA)F,m0o 图1钢锭和锭模的计算区域和边界 〔(T.+273)4-(Tm+273)4) Fig,1 The Calculating region and boundaries of a slabingot and +AAK.m 、 OT (13) its mold 6n 0'm b模外冷却 -K,8 0n02.=F,00(T,+273)4-(T+273))+H.(T.-T.)（14) c炉内加热 X MS K,0T, 09,=Ft:00〔(T:+273)4 -(T。+273)4) +Fm:00〔(Tg+273)4 “(T:+273)4] +H:,(T:-T,)(15) (2)炉墙表而换热（见图2） a内表面 图2炉墙的座标和边界 K.0股k.0F(T+273) Fig,2 The coordinate and boundaries of the pitwall -(T,+273)4〕+F。w00〔(T。+273)4-T。+273)4) +Hi(T:-T) (16) b外表面 -K.0T-/ 0xx=5.=H:(T.-T,)+F.,00((T,+273)4 -(T。+273)4) (17) (3)饶模表面换热 a模内联表面 4

炉气 的温变方程 、 ， 。 ， ， 。 ， ， 、 八 。 甲 ， 。 ， 二 了 。 。 、 。 。 。 止共旦 〔 一 月 · 。 一 ， ， 〕 一 ， ’ ‘ 一 ‘ 一 、 、 一 ‘ ’ 工 一 一 ’ 一 “ 一 ‘ 一 ‘ “ 一 一 ’ ‘ ’ 一 ，， 一 损 初始 条件 和边界条件 初始 条件 以钢水 浇 注 温度做 为 全过程 的初始值 ， 其 它 过 程分别 以其前过 程 的终值作 为 它 的 初 始 值 。 边界条件 钢锭表面 换热 参见 图 模 内冷却 。 ， ， 人 人 、 。 。 一 。 卫二一二 。 。 二 一 。 ‘ 、 ’ 一不厂 。 一 工 。 。 众 厂， ‘ “ · · ‘ ’ 二 。厂言孤 几 。 ，雪 众卜 图 钢锭和 锭模的计算区域和边界 〔 ‘ 一 。 ‘ 〕 ‘ 万 。 … 八 八 “ · 。 一瓦不 ” 。 ‘ 。 模外冷却 一 。 擎乙 … 。 。 二 。 。 。 〔 。 ‘ 一 十 ‘ 〕 、 。 。 一 汀 、 ‘ 吕 炉 内加 热 。 奈 。 。 。 吕 。 〔 ，‘ 一 。 〕 ， 。 〔 ， ‘ 一 ‘ 〕 ， 。 ， 一 。 炉墙表而 换热 见 图 内表面 。 尸 ， 。 ， 。 、 八 西又一 七 、 ‘ 一 乙 ，。 ， 图 炉墙的座标和 边 界 一 ， 弓 〕 。 ， 〔 。 咯 一 ， ‘ 〕 。 ， ， 一 。 外表面 一 · 令 二 ， · ‘ 二 · 二 〔 知 ， 一 咭 〕 锭 模表面 换热 模 内壁表面 二

~K。T。 aa/a0yn=AAK0t02%+(1-AA)F0o〔(T.+273)· -(T.+273)4) (18) b模外壁表面 ~K.0T。 0na2。=Haa（Tm-T:)+Fa00〔(T。+273)4-(T,+273)4)(19) 上述式中：V—体积， p一密度； C和C。—一容积和质量比热； A一一面积； T一温度； t—一时间， K一导热系数影 H一一对流给热系统， F一导来福射系数； B—一燃料流量； 门一不完全燃烧系数： Q一燃料低发热值， 一空气过剩系数； L0一理论空气需要量， V。一实际烟气产物量， Q一热流： 口0一斯蒂芬一波尔兹曼常数； AA一加权系数； T,·和T,·一凝固温度范围的上限和下限： H,- 潜热。 注角：s—一钢锭固相区， m一锭模； 1一一钢锭液相区， w一炉墙； f和g-—一炉气和燃烧产物： 一一空气， r一一燃料 g—废气。 1.4计算程序和内容 将上述方程式置换成差分方程(6)，按扁锭生产流程编制计算程序上机计算，目的是求出 过程中任意时刻扁锭断面上任意一点的温度。以温度场为基础，求出各种描述扁锭热状态的 参数，主要包括： (1)扁锭断面上有代表性点的温度， (2)扁锭的凝固率和凝固层厚度； (3)扁锭的载热量情况。 2计算结果及其分析 2.1计算用原始数据 本钢10.866t扁锭断面计算尺寸为1.130×0.622m,锭高取2.25m。扁锭锭模平均壁 厚分别为0.188和0,189m,模高取2.40m。上部单烧嘴式均热炉的内轮廓计算尺寸为7.783× 3.248×4.0m,炉墙各层筑炉材料的材质和平均厚度分别为：内层高铝砖，厚0.468；中 层粘土砖，厚0.274m,外层为耐火纤维，厚0.070m。扁锭装炉块数按生产实际情况取为 5~13块。 计算中的温度参数按实际生产的条件取定。环境温度为20℃，钢锭浇注温度为1570℃，· 3 锭模初始温度为120℃，钢的凝固温度范围1460~1500℃，钢锭表面最高加热温度为1250℃。 钢锭、锭模和炉壁材料等的热物性参数可查阅有关资料〔7)获得。 5

一 二 口 二 口 。 。 ， 二 辰 。 器 。 。 ‘ 一 ， 一 〔 。 · ， 一 ， 模外壁表面 。 ， 二 ， ， 。 一 二 之拼生 。 。 二 一 。 。 五一 日 一 “ · · 二 一 上 述 式 中 － 体 积 和 ， － 容 积 和质量 比热 － 温 度 － 导热系数 － 导来辐射系数 ’ 二 〔 ， ‘ 一 。 刁 一 弓 〕 月－ 不完 全燃 烧系数 － 空气过剩 系数 。 － 实际烟 气产物量 。 － 斯 蒂 芬一 波 尔兹 曼常 数 ， 和 。 － 凝 固温 度范 围的上 限和 下 限 注 角 － 钢锭 固相 区 － 钢锭 液 相 区 和 － 炉 气和燃烧产物 － 燃料 计算程序和 内容 － 密度 － 面 积 － 时间 － 对 流给热系统 ， － 燃料 流量 · 。 － 燃 料低发 热值 。 － 理论 空 气需 要量， － 热 流 － 加 权系数 、 － 潜 热 。 － 锭模 － 炉墙 － 空 气， － 废 气 。 将上述方程式置 换成 差分方 程 〔 “ 〕 ， 按扁锭生 产 流程编制计 算程 序上 机计 算 ， 目的是求 出 过程 中任意 时刻 扁锭 断面上 任意 一 点的温度 。 以 温度场 为基础 ， 求 出各种描述扁 锭 热 状态 的 参数 ， 主要 包 括 扁 锭 断面 上 有 代表 性点 的温度 扁锭 的凝 固率和 凝 固层 厚度 扁 锭 的载 热量情 况 。 份 计算结果 及 其分析 计算用 原始数据 ’ 本钢 扁锭 断 面计 算尺 寸 为 “ ， 锭 高取 。 扁 锭 锭 模平 均 壁 厚 分别为 和 ， 模 高取 ， 。 上 部单烧 嘴式均 热炉 的 内轮 廓计 算尺寸 为 又 ， 炉 墙 各层 筑 炉材料 的材 质和 平 均厚 度分别 为 内层 高铝砖 ， 厚 中 层 粘 土砖 ， 厚 外层 为耐火纤 维 ， 厚 。 扁锭 装 炉 块数 按生 产实际 情 况 取 为 一 块 。 计 算 中的温度 参数 按实 际生 产 的条 件取定 。 环 境温度为 ℃ ， 钢锭 浇注 温度为 ℃ ， 锭 模初 始温度 为 ℃ ， 钢 的凝 固温度 范 围 。 ℃ ， 钢锭表面 最 高加 热 温度 为 ℃ 。 钢锭 、 锭模和炉 壁材料等的热物性参 数可 查阅有关 资料 巾 获得

2.2计鲸结果及其分析 根据现场试验和生产的需要，对本钢10.866t扁锭计算的主要结果分析如下： (1)扁锭的金凝时间 由于扁锭的模内和模外冷却时间的结构不同，全凝时间为140~160mi,由此可知： (a)传搁时阎大于140~160min扁锭已全部凝固，属于一般热锭的加热和轧制， (b)传搁时间小于140~160min,装炉时扁锭有液芯，此时扁锭断面长边中点温度大 于860℃，可以实现液芯加热工艺。 (2)扁锭的我热量 扁锭装炉的载热量与出炉时应具有的热量相同时刻的扁锭传搁时间为85~100min, 液芯率为14~24%，锭温为940~1000℃，这是实现液芯加热和轧制的最佳条件，因为这种 扃锭在炉时间量短(40~55mi),均热炉产量、燃耗及烧损等指标均可达到最佳，否则： (A)传搁时闻大于85~100min,而小于140~160min,扁锭装炉附虽有液芯，可以实 现液芯加热，但载热量不够大，在炉内尚需补充热量，其在炉时间超过40~55m,出炉时 锭已全凝，不能实现液芯轧制： (b)俊搁时间小于85一100min,扁锭装炉时的液芯率较大，为保证扁锭出炉轧制的液 芯率不大于6%，以防止轧制时出现鼓肚或凝固层胀裂，钢锭在炉时间仍需超过40~ 55mih。 (3)扁锭液芯轧制的条件 扁锭的传搁时间小于85~100min,并且传搁时间与在炉时间之和为130~150min时，出 炉的扁锭液芯率不超过6%，可以实现液芯轧制工艺。 (4)燃料供给量对钢锭在炉热状态的影响 为了研究钢锭装炉后加热制度对钢锭凝固过程的影彩响，以确定液芯加热时的最佳热负荷 参数，采用不同的热负荷参数进行数值计算，计算结果表明： (a)燃料供给量（即热负荷)的多少对钢锭凝固过程的影响不大，特别是加热前期（液 芯率大于6%)的影响更小，这是因为钢锭的已凝固部分足以为液芯提供一个良好的冷却条 件，从而使凝固过程基本上按原速率进行。 (b)传统的逆L加热方法并非液芯钢锭加热的唯一方法。如果主要矛盾是尽快提高钢 锭表面温度，则应增大热负荷以减少钢锭的在炉时间。 3现场实验 在理论研究丁作的基础上，在本钢初轧厂上部单烧嘴式均热炉和1150万能板坯初轧机上 进行了两批液芯加热和液芯轧制试验。试验锭钢种为By3F沸腾钢，锭型为10.866t扁锭， 试验进行51炉，625块扁锭，总量为6769t。试验结果与理论计算数据相符，说明扁锭液芯加 热和轧制数学模型正确可用。现场实验的实际效果是： (1)节约煤气 本钢1983年热锭的纯煤气消耗为1.13×106kJ/t,而51护试验的煤气消耗为0.34×108 kJ/t,比1983年热倇纯消耗指标降低了0.79×10kJ/t。 (2)节电 6

计算结果及其分析 根据现场 试 验和 生 产的需 要 ， 对 本钢 扁锭计算的主要结 果分析 如下 扁锭 的 全凝 时 间 由于 扁锭 的模 内和 模外 冷却时 间的结 构不 同 ， 全凝 时 问为 一 ， 由此可知 传 搁 时 间大 于 一 助 扁锭 已 全部凝 固 ， 属于 一般 热锭 的加热和 轧制 传 搁时 间小于 叨一 ， 装炉时扁锭 有液芯 ， 此 时扁锭 断面长 边 中点 温 度 大 于 ℃ ， 可 以实现液芯加热工 艺 。 扁锭 的钱戈热量 扁锭 装炉 的载热量与 出炉时应具 有的热量 相 同时刻 的扁 锭 传 搁 时 间为 一 ， 液 芯率为 一 ， 锭 温 为 ℃ ， 这 是 实现液芯加热和 轧制 的最佳条件 ， 因为 这 种 扁 锭 在炉 时 间最短 ， 均 热炉产量 、 燃 耗及烧损等指标 均可达 到 最佳 ， 否 则 传 搁 时 间大于 一 ， 而 小于 一 ， 扁锭装炉 时虽有液 芯 ， 可 以 实 现液芯 加 热 ， 但载 热量 不够大 ， 在炉 内尚需 补充 热量 ， 其在炉 时 间超过 ， 出炉时 锭 已全凝 ， 不能实现液芯 轧制 传 搁 时 间小于 一 ， 扁锭 装炉时 的液芯率较 大 ， 为保证扁锭 出炉 轧制 的液 芯率不大于 ， 以 防止轧制 时 出现鼓 肚或 凝 固层 胀裂 ， 钢 锭 在 炉 时 间 仍 需 超 过 一 。 扁锭液芯 轧制 的条件 扁 锭 的传 搁 时 间小 于 一 ， 手且传搁 时 间与在炉 时 间之和 为 一 时 ， 出 炉 的扁锭 液芯率 不超过 ， 可 以实现液 芯 轧制工 艺 。 燃料 供给量对钢 锭 在炉热状 态 的影响 为 了研 究钢 锭 装炉后加 热制度对钢 锭 凝 固过程 的影响 ， 以确定 液 芯 加热 时 的最佳热负荷 参 数 ， 采用 不 同的热负荷参数进 行 数值计 算 ， 计 算结果 表 明 燃料 供 给量 即 热负荷 的 多少对钢 锭凝 固过 程 的影响 不大 ， 特别是 加 热前期 液 芯率大于 的影 响 更小 ， 这 是 因为钢 锭 的 已凝 固部分足 以为液 芯提 供一 个良好 的冷却条 件 ， 从而 使凝 固过程基 本上 按原速率进 行 。 传 统 的逆 加 热方 法并非 液 芯钢 锭 加 热的唯一方 法 。 如果 主要矛 盾是 尽快 提 高 钢 锭 表面温度 ， 则应增大热负 荷以减 少钢锭 的在炉时 间 。 ， 现 场 实 验 在理论 研 究工 作 的基础上 ， 在 本钢 初 轧厂上 部单烧 嘴式 均热炉 和 万能板坯初 轧 机上 进 行 了两 批 液 芯加 热和 液 芯 轧制试 验 。 试 验锭钢 种 为 沸腾钢 ， 锭 型 为 扁锭 ， 试 验进 行 炉 ， 块扁锭 ， 总量 为 。 试 验结果 与理论计 算 数据相符 ， 说 明扁锭 液 芯 加 热 和 轧制 数学 模型 正 确可 用 。 现场 实验 的实 际效果 是 节约 煤气 本钢 年热锭 的纯煤气消耗为 ， 而 炉试 验 的煤气消耗 为 火 。 “ ， 比 年热锭 纯 消耗 指标降低 了 。 ‘ 节 电

启锭液芯加热与轧制比普通锭轧制时吨钢电耗减少0.75kWh,均热炉鼓风机(75kW) 用电可节约2.37kWh（实际生产吨钢耗电3.6kWh,试验时吨钢耗电1.23kWh)。因此吨 钢共节电3.12kWh。 (3)减少金属烧损 51炉试验钢能在加热过程中所形成的氧化铁皮较薄，平均为2.74mm,金属烧损率为 0.89%,比1983年热锭烧损率(1.385%)减少0.5%。 (4)提高均热炉生产能力 加热51炉液芯钢能，均热炉每坑每小时的加热能力为53.5t，与大生产情况相比，纯均 热炉小时生产能力可以提高1.5倍。这样可以减少炉坑的开坑数，有利于炉子的保养利和维修。 4结 论 关于扁锭的液芯加热和轧制，通过理论计算和现场实验表明，这项节能工艺是可行的， 经济效益是显著的。 (1)所建立的扁锭二维数学模型，通过现场实验验证是可用的： (2)通过液芯扁锭冷却过程的计算可以得出扁锭装炉前的全部热状态参数，这套数据 是实现液芯加热和轧制工艺的理论依据； (3)通过液芯扁锭加热过程的计算可以得出扁锭在炉过程的金部热伏态，从而正确预 测合理的出炉时间，以保证液芯轧制工艺的实现， (4)对炉子热负荷与扁锭在炉热状态的关系进行了探讨，结论是热负荷的大小基本上 不影响钢锭液芯率的变化规律。 (5)扁锭液芯加热与轧的经济效益是显著的，节省燃耗和电耗，减少氧化烧损，提 高加热质量和均热炉产量，是钢铁联合企业综合提高效益的一项有力指施。 (6)从现场生产角度看，液芯加热工艺比较容易实现，面液芯轧制工艺要求条件严 格，需要完善的装备和管理技术。 参考文献 〔1)姚明宝；金礼根；高仲龙；唐伟林：钢铁，2(1983)36 〔2〕高仲龙：工业炉，5(1982)，61。 〔3)高仲龙：工业炉，3(1983)，35。 4 ]Kung,E,Y;Dahm,J.R.;Delancy,G.B.:ISA Trans,6 (1965 ) 2,162 5 Tamura,Y.;Kumioka,K.;Haga,K.:Trans.ISIJ,19 1979 )12, 776. 〔6)高仲龙；刘铁树：工业炉，4(1981)1。 .〔7〕钢铁厂工业炉设计参考资料，治金工业出版社，北京，1979年。 7

扁锭液 芯加热与轧制比普通锭 轧 制时吨钢 电耗减 少。 ， 均热炉鼓 风机 用电可 节约 实际生产吨钢 耗 电 ， 试验时 吨钢 耗 电 。 因 此 吨 钢 共节电 。 减少金属烧损 只 炉试 验钢 锭 在加热过程 中所 形成的氧化铁 皮较薄 ， 平 均 为 ， 金属 烧 损 率 为 ， 比 年热锭 烧损率 减 少 。 提 高均热炉 生 产能力 加 热 炉液 芯钢 锭 ， 均热 炉每 坑每 小 时的加 热 能力 为 。 弓 ， 与 大 生产情 况 相 比 ， 纯 均 热炉小时生 产能力 可 以提 高 倍 。 这 样可 以减 少炉坑 的开 坑 数 ， 有利 于炉 子 的保 养和 维 修 。 结 论 关 于扁锭 的液 芯加 热和 轧制 ， 通 过理论计 算和现场 实 验表 明 ， 这项 节能工 艺 是 可 行 的 ， 经 济效益 是 显著的 。 所建立 的扁锭 二维 数学 模型 ， 通 过现场 实验 验证是 可 用 的 通 过 液 芯扁锭 冷却过程 的计算可 以 得 出扁锭 装炉前 的 全部热状 态参数 ， 这 套 数据 是 实现液 芯加 热和 轧制工 艺 的理论依据， 通 过液 芯扁锭 加 热过程 的计算可 以 得 出扁锭 在炉过 程 的全部热状 态 ， 从而 正确预 测 合理 的 出炉 丈间 ， 以保证 液 芯轧制工 艺的实现 对炉 子 热负荷与扁锭 在炉 热状 态 的关 系进 行 了探讨 ， 结 论 是 热负荷 的大小基本上 不 影响钢锭 液 芯率 的变 化规律 。 扁 锭 液 芯加 热与轧制 的经 济效益 是 显 著的 ， ” 甘省燃耗和 电耗 ， 减 少氧化 烧损 ， 提 高加 热质量 和 均热炉 产量 ， 是 钢铁联 合企业综 合提 高效益 的 一项 有力指施 。 从现场 生产 角度看 ， 液 芯加 热工 艺 比较容 易实现 ， 而 液 芯轧制工 艺 要 求 条 件 严 格 ， 需要完善 的装备和 管理 技术 。 参 考 文 献 〔 〕 姚明宝 金礼根 高仲龙， 唐伟林 钢铁 ， 〔 〕 高仲 龙 工 业 炉 ， ， 。 〔 〕 高仲龙 工 业 炉 ， ， 。 〔 〕 ， ， 。 ， ， ， ， 〔 〕 ， ， ， ， ， ， 。 〔 〕 高仲龙 刘铁树 工 业炉 ， 。 〔 〕 钢铁 厂工 业炉设计参考资料 ， 冶 金工 业 出版 社 ， 北京 ， 年