CSP均热炉炉体散热探讨

　　进行了散热分析，为CSP均热炉进行热平衡分析、减少均热炉散热损失提供了依据。

　　CSP均热炉是连铸连轧短流程生产线必不可少的重要一环，它不但起到对坯料进行补充加热、均热的作用，而且还起到调节生产节奏和储料的功能。CSP均热炉与传统的步进式加热炉不一样，CSP均热炉炉体更长、散热点更多，因此分析和研究CSP炉体的散热情况，对减少CSP均热炉的炉体散热、提高CSP均热炉的加热效率具有非常重要的意义。

　　某厂CSP均热炉经过一段时间的运行后，发现在炉体侧墙有银粉脱落现象，部分地方炉侧墙钢板有鼓包现象，说明在炉侧墙散热上局部温度过高，导致炉墙表面银粉脱落。由于CSP炉体侧墙散热温度高，不仅使现场操作人员的操作环境更加恶劣，而且容易对现场电气柜等电气装置造成损害，给现场设备带来了很大隐患。

　　CSP均热炉侧墙脱落的表皮1炉体散热测试某厂CSP均热炉为A、B双线辊底式均热炉，其中A线为主线、B线为辅助线，本文对A线进行了炉体散热测试。CSP均热炉A线分为A1A10共10段。A1A7段为CSP均热炉的加热区和缓冲区，是炉子内板坯再加热段。加热区用于高温铸坯升温补热，其长度根据不同的板坯入炉条件自动调整。缓冲区起缓冲及保温作用，长度随加热区长度变化而相应变动。A8段为摆动区，用于接收B线运送来的板坯并输送到保温存储区。A9、A10段为保温存储区，起保温输送作用，在后部工序故障时可以存储板坯。

　　针对某厂的SCP生产线，使用红外辐射高温计和热图像仪对CSP均热炉的炉体温度进行了测试。

　　测试期间CSP均热炉处于正常生产，A线生产钢种根据A线A1A10段每段长度及燃烧器分布适当选择测温区，每个测温区分别选择三个测温值。

　　将红外辐射高温计设定为自动记录高值，在测温区内不同位置连续测温，将所测温度值记录为该区高温度值；将红外辐射高温计设定为自动记录低值，在测温区内不同位置连续测温，将所测温度值记录为该区低温度值；将红外辐射高温计设定为随机测温值，分别在不同位置测温三次选取平均值，作为该区域平均温度值。对CSP均热炉炉侧墙、炉底、炉顶进行了表面温度测量，CSP均热炉炉体各部位平均散热温度见表1.为CSP均热炉炉体的表面温度分布，从图中可以看出，炉体各个部分温度分布不均，低只有50C，高达到了200°C（非燃烧器附近区域）；而从炉长方向来看，摆动区（A8）、保温存储区（A9、A10）平均温度较高，均在100C以上。

　　表1CSP炉体各部位表面平均散热温度部位侧墙炉底炉顶温度C使用热图像仪对CSP均热炉A线工作侧炉墙散热进行了测试，除均热炉工作侧靠近仪表柜处无法测量外，其他地方按照每两个烧嘴为一个测试单位进行了测量，共测得热图像65张。、分别为CSP均热炉工作侧加热区域A2段某部位炉墙热图像及对应位置照片。从中可以看出，CSP均热炉侧墙的散热高温点比较多（图中炽白色区域），高温区域温度约180C，而一般CSP均热炉的设计要求是炉体侧墙表面温度不高于100C，显然炉体侧墙表面实际散热温度高于设计要求。

　　CSP均热炉A2区某部位热图像可以对炉体散热量进行简单计算。已知某厂CSP均热炉A线炉长为260. 70m，炉体高度2.顶宽度2.69m，炉底有效宽度3.73m，则可以计算得出CSP均热炉炉顶、炉侧墙、炉底的有效散热面积。表2CSP均热炉热工参数位置散热面积/m2平均温度/C对流换热系数/千卡/千克C炉顶炉墙炉底CSP均热炉炉体表面散热量Q：对应的测试区域q顶一4. 2炉体散热计算根据以上对CSP均热炉炉体散热温度的测试，其中，Q一炉体表面散热量，M/t；<7，―均热炉不同部位的热流密度，M/m2；人一均热炉不同部位的散热面积，m2；GP―均热炉小时产量，Gp其中，e―黑度系数，取0.87；一炉顶平均散热温度，C；一环境温度，取35C；ad―对流换热系数，千卡/千克C.）炉侧墙表面散热量。）炉底表面散热量。

　　由上述计算可以得到CSP均热炉炉体表面散热量Q：+Q墙+Q底二已知某厂CSP均热炉的热量总支出为1982.42M /1，因此炉体表面散热量占总热量支出的9.87，远远高于常规轧钢均热炉的炉体散热所占比重（约5）。

　　3炉体用耐火材料CSP均热炉炉体用耐火材料性能对CSP均热炉的炉体散热温度有重要影响。针对CSP均热炉用耐火材料、纤维材料等进行了导热系数的测定试验，寻求炉体散热温度高的原因，以便减少炉体散热。

　　对CSP均热炉用耐火纤维的导热系数进行了测定，在500±20C的温度情况下，测得导热系数为K），CSP辊底式均热炉用耐火纤维导热系数一般要求为0.08W（mK），实际测量的导热系数小于技术要求，完全符合均热炉的使用要求。

　　对CSP均热炉炉用浇筑料进行了导热系数的测定，在500±20C的温度情况下，测得导热系数为0. K），CSP辊底式均热炉浇筑料导热系数一般要求为0.24W（mK）实际测量的导热系数大于技术要求。

　　实际温度测试情况很好的反应了导热系数的测试结果，实际温度测试中使用耐火纤维模块的地方温度一般都比较低，比如活动炉顶部位等；但是在浇筑料部位温度较高，实际局部高温度达到了180C.因此认为，浇筑料导热系数偏高是导致炉墙散热温度高的原因之。

　　4炉体结构分析与一般常规大型轧钢加热炉相比，CSP辊底式均热炉的炉侧墙耐火材料厚度为305mm，活动炉顶纤维厚度为305mm，固定炉顶浇筑料厚度为280mm，炉底耐火材料厚度为330mm；而大型轧钢均热炉的炉侧墙厚度一般为520mm，炉顶厚度为330mm，炉底耐火材料厚度为530mm.可见，CSP均热炉的耐火材料厚度普遍小于一般轧钢均热炉。

　　炉侧墙。根据测试结果，CSP均热炉侧墙上部温度水平在110C左右，下部温度水平在160C左右，局部高温点约200C.如所示，均热炉侧墙上部为纤维模块结构，下部为保温砖+耐火浇筑料结构。耐火纤维的导热系数远远小于耐火浇筑料，因此其保温效果要比浇筑料好。因此侧墙上部表面温度低于下部表面温度。

　　炉顶。CSP均热炉炉顶分为两种：种为活动炉顶，当炉内需要检修时，可通过天车吊走这部分可移动炉顶；一种为固定炉顶，其与CSP均热炉钢结构固定在一起，无法移动（见所示）。经测试发现，活动炉顶温度水平在110C左右，而固定炉顶温度水平在190C左右。活动炉顶耐火材料为纤维模块结构，固定炉顶耐火材料为轻质保温浇筑料+重质耐火浇筑料结构。耐火纤维的导热系数小于耐火浇筑料，因此其保温效果要比浇筑料好。因此活动炉顶外表面温度低于固定炉顶外表面温度。

　　炉底。由于炉底结构带有渣斗，结构比较复杂，其外表面温度并不均匀，接近炉膛上部的温度水平为190C左右，渣斗外表面温度水平为150C左右。

　　5结论本文对某厂CSP均热炉炉体表面温度进行测试、计算，并结合炉体耐火材料、炉体结构进行了散热分析。通过以上分析可以得出以下结论：（1）某厂CSP均热炉炉体表面散热量较大，占总热量支出的9.87；2）摆动区和保温存储区炉体表面平均较其他区域温度高；（3）炉体用浇注料导热系数较大，加快了温度传导；（4）从炉体结构来看，耐火纤维较浇注料有较好的保温效果。

　　炉体表面散热量较大，不但造成了能量的浪费，同时缩短了炉体的使用寿命，恶化了现场操作环境。

　　根据测试和分析结果，建议：（1）尽量缩短板坯在炉时间，即提高均热炉小时产量；2）适当降低摆动区和保温存储区均热炉温度，建立保温待轧制度；（3）增加炉体本身的绝热程度，炉子砌体的温度在许可的条件下，应尽量衬砌轻质绝热材料。

　　（责任编辑：李文英）