魏建华

摘要：我国是钢铁消耗的大国，但是我国的轧钢工序的能耗和国外先进的轧钢工艺相比依然有较大的差距，其节能潜力巨大。因此在轧钢工序中，要从加热炉、生产工艺、钢坯加热温度等方面入手，提高轧钢工序的能量利用效率，实现较大幅度的节能生产。本文对轧钢节能技术进行了分析探讨。

关键词：轧钢工序；节能技术；能耗因素；

中图分类号：TE08文献标识码： A

一、轧钢生产能耗现状

钢铁工业是能耗较大的行业，其能源消耗占据了我国能源消耗的13％，随着我国钢铁市场的不断扩大，其能源消耗量正在不断增大，而轧钢工序消耗的能源占据了我国钢铁行业总能耗的15％到20％。当前我国的钢铁产品质量和种类不断增加，其加工工序也逐渐的复杂化，其能量消耗也逐渐增大，通过调查显示我国的钢铁冷轧工序和热轧工序的能量消耗都高于国外现行的轧钢工艺。如果把多余消耗的能量都应用在轧钢工艺之中，则钢材产量则要多出17％左右。通过调查显示，我国的轧钢工艺的装备、技术和管理方式较为落后，每吨钢材的能量消耗高于国外的能耗40.4kgce，钢系统中的主要能耗设备是轧钢加热炉，其占据了轧钢系统中能好的70％左右，因此，我国的节能生产的潜力巨大。

二、影响轧钢工序能耗因素分析

1、加热温度的影响

轧钢工序的能量消耗主要包括燃料能量消耗、电力设备能量消耗、氧化烧损三个方面，虽然在轧钢生产中，影响轧钢工序能耗的因素较多，但是，加热温度是重要的影响因素，通过调查显示，单位热量消耗和钢坯加热温度有很大的关系，当加热温度处于1150℃到1250℃范围之内，温度下降10℃其单位热量消耗则降低，因此，要适当的降低加热温度，既要保证钢坯的正常生产，也要降低能量的消耗。而钢坯加热温度和单位电量消耗呈现线性关系，但是对于电耗影响较小，但是降低加热温度依然能够有效的节省电能消耗。

2、轧钢炉子热效率

轧钢炉子的加热方式以及其内部结构也是影响能量消耗的主要因素之一，良好的轧钢炉子加热方式可以有效提高燃料的燃烧效率，单位燃料产生的热量较多。此外炉子的内部结构，尤其是良好的炉衬结构可以有效提高炉子的保温效果，减少热量的流失。

3、钢种生产方式的影响

不同钢种的加热工艺、加热温度、加热时间各不相同，在生产的过程中，其燃料的消耗量也不同，如果对钢种的生产工艺使用不当，不但达不到理想的轧钢效果，也造成了额外能量的消耗，这是轧钢生产工序中节能的关键之一。

三、轧钢系统节能

1、降低加热炉煤气消耗

加热炉的单位热耗是单位重量坯料在炉内的热焓增量与炉子热效率的比值。因此，降低加热炉燃耗的途径就是降低热焓增量和提高炉子热效率。

降低热焓增量：提高坯料的入炉温度热送热装是冶金行业重点推广的节能技术，分三种形式:热装、直接热装、直接轧制。该技术可以明显降低加热炉燃耗，缩短钢坯在炉时间，对于质量要求不高的钢种均可热装。目前，热送热装在国内得到了广泛使用。

降低坯料的加热温度在保证加热质量、满足轧制要求的前提下，应适当降低钢坯加热温度，降低燃耗。钢坯加热温度在1150～1250℃的范围内，温度平均每降低10℃时，燃料节约2.1%，电耗增加0.8%，综合能耗平均降低1.65%。加热温度降低40℃，综合节能率可达到4.2%。另外，对于轧机刚度和电力设备满足低温轧制要求的轧钢厂，可采用低温轧制技术。开轧温度从1000～1150℃降至850～950℃，综合节能率可达到10%～20%，氧化铁皮厚度可减少0.15～0.2mm。

2、电机节能技术

轧钢工序有轧机、辊道、风机、水泵等设备，驱动设备消耗的能源均为电耗，故电机选择是关键。在电机设计中应避免大马拉小车，进行电机优化设计。在运行过程中主要采用变频调速技术，通过应用电机节能技术，可实现节电20%～40%。采用动态谐波抑制及无功补偿综合节能技术，降低电源侧电流谐波含量，调节三相不平衡，提高电能质量，降低线路损耗。

3、钢铁企业煤气资源合理利用

随着低热值煤气利用技术的开发，采用蓄热式燃烧技术，实现了工业炉窑燃用低热值煤气(高炉煤气)的可能，大量的焦炉煤气被置换出来。目前，一般是把这部分焦炉煤气送往自备发电厂发电。但是焦炉煤气发电成本较高，据一些企业利用焦炉煤气发电的成本核算结果表明，1m3焦炉煤气仅能产生1kWh电。殷瑞钰院士指出未来焦炉煤气的利用方式将是资源化利用，主要有焦炉煤气制取氢气、生产甲醇等化工产品，以及生产直接还原铁产品。

四、中板厂节能实践

该厂煤气消耗占工序能耗总量的88.8%，电量消耗占10.8%，两者是能源消耗的主要组成部分。另外，蒸汽回收量占能源消耗总量的7.05%，对降低工序能耗起到了重要作用。因此，节能工作也应围绕这几个方面开展。

1、提高热送坯料热装率和热装温度

热送热装在中板厂已经执行多年，取得了很好的节能效果，但要深入开展，将涉及多方面的因素，产销的平衡、产品质量的稳定、排产、生产计划的合理组织以及信息化的支撑等。(1)根据热送热装工作需要，建立信息化系统。首先，实现坯料温度的实时跟踪。一直以来，采用手工或定点在线测温的方式跟踪坯料温度，准确性不高、不具有实时性。为准确实时跟踪温度，通过回归分析，在不同坯料断面、季节、钢种条件下建立了坯料温度与其下连铸机后时间长短的关系。其次，完善订单管理系统，使装炉人员能够及时掌握订单的交付要求，以便根据节能原则组织生产。最后，热装温度与热装率是衡量热装水平的两个指标，但有些时候两者会有冲突，需要根据实际节能效果平衡两者之间的关系，因此，合理的评价机制也是极为重要的。

优化生产组织，提高热送坯料热量利用率。热装生产组织的约束条件主要有订单的品种、批量、交货时间，轧批次之间的厚度差，加热时间，冷、热坯料的衔接以及设备工况问题，只有对这些约束条件合理的考虑，才能制定出合理的生产顺序，发挥热装的节能效果。为此，根据生产必须遵守的原则，制定装炉基本原则。在基本原则基础上要做到:一、当料场的高等级热坯达到一定量时，马上安排装炉;二、装炉应使加热炉中冷、热坯连续的块数尽量大，尽量减少冷、热坯料混装;三、合理制定不同加热时间要求与不同等级热坯之间的衔接关系。综合以上原则，安排生产计划。2013年4－9月，中板厂94.4%的热送坯料能够热装进炉，热装比例71.8%，热装平均温度432℃，热坯料的平均温降损失144℃。

2、适当降低钢坯加热温度，节约燃料

钢坯加热必须满足轧制对温度的要求，包括钢坯加热温度、温度均匀性(断面温差)的要求。加热炉分三段控制，它们互相影响，钢坯出炉时的加热温度、断面温差是各段实际参数控制的耦合结果。为减少各段间难以预知的耦合影响，缩小了加热温度控制范围，在此基础上，根据不同钢种、不同规格轧制温度要求，将加热温度降低30～40℃。另外，对于入炉温度≥300℃的热装坯料，适当地缩短加热时间、降低加热温度，相对冷坯低20～30℃不等。通过适当降低加热温度，煤气消耗降低4.7%，综合能耗降低3.2%。

3、合理设计加热炉烧嘴

目前，中板厂加热炉使用焦炉煤气做燃料，但3座加热炉烧嘴均按照燃用混合煤气设计，型号偏大，实际生产只在10%～30%范围内调节使用，燃烧效果不好，调节性能差。2011年，利用1号加热炉改造的机会，对烧嘴进行了重新设计、选型，改造后炉温调节更加灵活，炉内火焰刚度更加合理，相对于未进行改造的2号、3号加热炉，煤气消耗减少6%。

4、加强余热余能回收，提高蒸汽外送能力

目前，加热炉产生的蒸汽全部外送公司管网，无放散，蒸汽外送达3.83kgce/t，比之前的2.67 kgce/t，增加回收1.16kgce/t。

5、管理节能

不同钢种的加热工艺(加热温度、加热时间)不同，生产时，燃料消耗也不同。如何评价加热炉生产管理、控制水平，是精细管理的要求。为此，量化了不同钢种类别的能耗标准，根据当班品种结构，建立当班煤气消耗的动态计划指标，实现对各班操作、控制的合理评价，提高职工成本意识。

结束语

轧钢节能对于轧钢生产产生了较大的影响，尤其是我国是能源消耗巨大，急需提高生产工艺的节能技术。当前当前轧钢技术的发展也都是在节能基础上开展，轧钢新技术、新工艺、新设备不断涌现，通过改变轧钢生产中的各道工序系数来调节其节能效果，降低工序能耗。

参考文献

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