中制預(yù)熱技術(shù)

中、厚板軋制特寬和特厚板軋機及板形控制技術(shù)

技術(shù)的主要內(nèi)容包括：重載高剛度（縱向和橫向）軋機機型與強力高效大軋制力、大軋制力矩和大功率傳動裝備技術(shù)；強力高效立輥軋機裝備與技術(shù)；高效可變凸度板形控制技術(shù)及強力彎輥板形控制技術(shù)；具有淬火功能、動態(tài)調(diào)節(jié)范圍大的加速冷卻系統(tǒng)；多功能強力矯直機裝配技術(shù)；高效在線自動超聲波探傷技術(shù)。

特寬和特厚板軋機有“軋機之王”的稱號，主要用于軋制4m以上大型軍用坦克、裝甲、航母、艦艇鋼板，高壓力容器和高壓力管線用鋼，海洋平臺、核電工業(yè)用特種鋼板等。特寬和特厚板軋機制造體系復(fù)雜龐大、精度要求高，裝備制造集成和板形控制的難度極大。

應(yīng)開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代特寬和特厚板強力高效軋機裝配及配套板形控制技術(shù)，滿足用戶對超寬超厚鋼板在尺寸精度和強度方面的需求；自主研發(fā)的成套技術(shù)裝備主要產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟指標達到國際先進水平。

中、厚板軋制鋼板頭尾翹曲控制技術(shù)

技術(shù)的主要內(nèi)容包括：依據(jù)對鋼板彎曲機理研究，通過采用適當?shù)纳舷螺佀俨顏砜刂其摪迓N曲度的大小，從而消除和抑制鋼板的翹曲。所需要的速差在每個道次軋制開始之前通過上下輥主傳動控制系統(tǒng)來自動調(diào)節(jié)，軋制時上下輥速差被迫趨于同步使鋼板翹曲得到了控制。因此，為了抑制鋼板翹曲，投入在線抑制翹曲控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由三個部分構(gòu)成，即用來計算鋼板翹曲的圖像處理部分、上下輥速差最佳值預(yù)報部分和速差實施執(zhí)行部分。

目前抑制鋼板翹曲的主要方法有：配輥、空轉(zhuǎn)速差、軋制線高度等。翹頭的多樣性使抑制效果受到影響，呈現(xiàn)多變性，因此需要尋求一種自動控制鋼板翹頭的通用技術(shù)。

中、厚板軋制鋼板坯高效表面除鱗裝備技術(shù)

技術(shù)的主要內(nèi)容包括：現(xiàn)有高壓水除鱗節(jié)能技術(shù)；機械破鱗與磨料水射流耦合高效除鱗技術(shù)。該技術(shù)可大幅提高除凈率，并同時提高鋼板表面質(zhì)量。

目前高壓水除鱗技術(shù)已經(jīng)廣泛使用，但其除鱗效果仍不能滿足需要。另外，高壓純水射流除鱗技術(shù)還存在能耗高、能源利用率低、一次投入費用大、除銹等級不高等多方面缺點。磨料水射流除鱗系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的一種新的除鱗方法，正在研究發(fā)展中。

預(yù)熱時間是指打印機工作之前的準備時間，每一臺打印機都需要有預(yù)熱時間。

受激光打印機工作原理的限制，每一臺打印機都需要有預(yù)熱時間，并且每個廠商都會將預(yù)熱時間標稱在說明書中。如HP采用瞬時熱熔技術(shù)，縮短預(yù)熱時間，將加熱輥的厚度減少一半，采用高效加熱燈管，大大縮短了預(yù)熱時間，達到加快首頁輸出的目的。2100433B

水泥的干法工藝發(fā)展到今天的預(yù)分解窯時代，每條生產(chǎn)線都存在一個預(yù)熱器（這里包括分解爐一并考慮），預(yù)熱器是預(yù)分解窯不可分割的關(guān)鍵組成。有預(yù)熱器就回避不了預(yù)熱器堵塞，差別只是輕重不同而已。預(yù)熱器的堵塞有各種原因，包括原燃材料的原因、配料不當?shù)脑?、操作不當?shù)脑?、維護維修的原因、系統(tǒng)設(shè)計的原因。但不管是什么原因，其對生產(chǎn)以及安全的影響都是不能忽視的！

預(yù)熱器安全問題

預(yù)熱器系統(tǒng)發(fā)生堵塞后，如采用壓縮空氣吹掃、空氣炮作業(yè)等封閉式運行清堵無法疏通時，就必須止料、停窯進行人工清堵作業(yè)。由于堵塞部位的料溫、氣溫通常都在幾百度以上，而且堵塞后正壓外噴的幾率很高，運行中的開孔人工清堵十分危險，應(yīng)該嚴格禁止。即使止料后的人工清堵，清堵工具不當或操作使用不當、個人防護不當或相互配合不當、位置選擇不當或逃生退路不當、作業(yè)程序不當甚至交叉作業(yè)，都很容易給清堵人員造成燒傷、燙傷、擊傷、摔傷等人身傷害，給現(xiàn)場的設(shè)備、設(shè)施造成燒損等事故損失。

預(yù)熱器堵塞原因

預(yù)熱器的作用就是利用窯尾、分解爐的廢氣余熱對入窯生料進行預(yù)熱，對燒成系統(tǒng)起提高產(chǎn)質(zhì)量和節(jié)能降耗的作用。為了提高預(yù)熱的效果和效率，預(yù)熱器設(shè)計為風(fēng)料逆流，即高溫氣體與高溫生料換熱、低溫氣體與低溫生料換熱，以實現(xiàn)高溫廢氣熱焓的多次釋放、低溫生料熱焓的多次吸收；為了使氣體與生料能夠充分的換熱，設(shè)計上采用了多級旋風(fēng)筒和連接管道，以提高生料在氣體中的分散度和換熱次數(shù)。預(yù)熱器的如此設(shè)計，必然產(chǎn)生了一系列“通道瓶頸”（以下簡稱瓶頸），諸如旋風(fēng)筒錐體下部、旋風(fēng)筒下料管、下料管上的翻板閥，一旦這些瓶頸不能滿足生料通過的需求，勢必就要發(fā)生堵塞。因此，預(yù)熱器的堵塞按照瓶頸的成因大致可以分為三類：設(shè)計瓶頸堵塞、異物瓶頸堵塞、結(jié)皮瓶頸堵塞。

1）設(shè)計瓶頸堵塞

設(shè)計瓶頸，這里不是指由于設(shè)計者失誤設(shè)計小了，而是指由于功能需要必須設(shè)計小的部位。在預(yù)熱器的幾何設(shè)計時，已經(jīng)充分考慮了生料的通過能力，而且留有足夠大的富裕量，因此在正常生產(chǎn)中是不可能由于設(shè)計的幾何尺寸不夠而發(fā)生堵塞的。設(shè)計瓶頸堵塞，一定是由于來料過大，而且是不正常的過大。比如，入窯生料喂料秤失控、入窯生料輸送斜槽堵塞后開通、預(yù)熱器風(fēng)速過低導(dǎo)致的塌料、預(yù)熱器某些部位存料到一定程度后由于風(fēng)速變化發(fā)生的塌料。但總體來說，設(shè)計瓶頸堵塞不是太多，而且查找原因和解決措施也比較容易一些，預(yù)熱器堵塞主要是異物瓶頸堵塞和結(jié)皮瓶頸堵塞。

2）異物瓶頸堵塞

異物瓶頸堵塞，就是在本來就狹窄的瓶頸處又卡上了一些異物，包括翻板閥失靈卡死，進一步減小了瓶頸的通過能力，當通過能力小于通過量時就要發(fā)生堵塞。這類異物主要有：垮落的結(jié)皮、垮落的耐火材料、垮落的金屬部件（比如預(yù)熱器內(nèi)筒掛片、翻板閥的翻板等）。其中，耐火材料和金屬部件的垮落以及翻板閥的卡死，多數(shù)屬于檢修維護不到位，只要能及時發(fā)現(xiàn)和及時修復(fù)，大部分是可以避免的；唯有結(jié)皮垮落不容易治理，由于運行中可以生成新的結(jié)皮，所以無法依靠檢修徹底解決，只能通過各種措施減少結(jié)皮的生成，沒有結(jié)皮也就不存在垮落了。

3）結(jié)皮瓶頸堵塞

結(jié)皮瓶頸堵塞，指本來可以滿足來料通過的瓶頸部位，由于各種原因在瓶頸處形成結(jié)皮并逐漸增厚，導(dǎo)致瓶頸的通過能力進一步減小，當通過能力減小到小于來料能力后發(fā)生涌堵結(jié)拱直至堵死。大部分容易堵塞的預(yù)熱器，多數(shù)是因為這個原因，也是最難治理的一個原因，下面就重點談?wù)勥@個問題。燒成系統(tǒng)的結(jié)皮是物料在設(shè)備或管道內(nèi)壁上逐步分層粘掛，形成疏松多孔的層狀覆蓋物。系統(tǒng)結(jié)皮在預(yù)熱器的各個部位都可能發(fā)生，另外也多發(fā)在窯尾煙室、上升煙道、分解爐等部位，這些部位的結(jié)皮雖然不至于堵塞到通不過來料，但會使該部位的有效截面縮小、通風(fēng)阻力增大，進而影響到系統(tǒng)通風(fēng)、影響到煤粉燃燒，由此形成的還原氣氛及未燃盡煤粉，將促進預(yù)熱器各處（包括各瓶頸）的結(jié)皮以及結(jié)皮的垮落，應(yīng)是不可忽視的間接原因。

導(dǎo)致結(jié)皮的原因主要有：

1）原燃材料中堿、氯、硫?qū)Y(jié)皮的影響。關(guān)于結(jié)皮的原因，國內(nèi)外都在探討中。一般認為結(jié)皮的發(fā)生與所用的原、燃料成分及系統(tǒng)溫度變化有關(guān)。堿，主要來源于黏土質(zhì)原料及泥灰質(zhì)石灰?guī)r，小部分來自燃料。黏土原料常常含有部分分散的鉀長石、鈉長石、白云母等，堿含量為3.5%～5%。硫，主要由燃料以及鐵質(zhì)原料、黏土質(zhì)原料帶入，如果采用廢渣配料，其硫含量可能比較高，需要關(guān)注和控制。在煅燒過程中，易與堿形成R₂SO₄，降低生料的最低共熔點、增大液相粘度，而且與C₂S形成固溶體，不利于C₃S的形成。氯，主要由黏土質(zhì)原料以及燃料帶入，它在生料中的含量一般為0.01%～0.1%，在窯內(nèi)氯化物與堿反應(yīng)，形成氯化堿（RCl）。需要提醒的是，如果采用廢渣、特別是電石渣配料，其氯離子含量可能很高，需要給予關(guān)注和控制。堿、氯、硫?qū)Y(jié)皮的影響，可從生料、熟料與結(jié)皮料化學(xué)成分的對比中明顯反映出來。建筑材料學(xué)研究院，對四平預(yù)分解窯生料、熟料及結(jié)皮料的化學(xué)分析表明，結(jié)皮料中的堿、氯、硫含量比當時生料、熟料中這些成分的含量要高得多。尤其是SO₃比生料、熟料中的含量高28倍以上。

結(jié)皮料中的堿、氯、硫含量，為什么比生料、熟料中的含量高出這么多？

生料和燃料帶入燒成系統(tǒng)中的堿、氯、硫的化合物，在系統(tǒng)一定高溫下逐步揮發(fā)呈氣體狀態(tài)，揮發(fā)的順序依次是堿的氫氧化物、堿的氯化物、堿的硫酸鹽。物料在1450℃的燒成帶，氯鹽幾乎全部揮發(fā)，硫、堿的揮發(fā)率則與在高溫帶的停留時間及物料的物理形狀有關(guān)，未經(jīng)揮發(fā)的硫、堿化合物則固溶在熟料中被熟料帶出窯外。這些固溶于熟料中的硫、堿，又與窯內(nèi)氣體一起被帶回到預(yù)熱器內(nèi)，與懸浮狀態(tài)下的生料粉進行熱交換，并大部分冷凝在生料顆粒表面上（少量隨廢氣排出預(yù)熱器）。特別是K₂O，在預(yù)熱器中的冷凝率高達81%～97%，Na₂O的冷凝率則要低一些；冷凝的堿、氯、硫再次隨生料回到窯中，如此在燒成系統(tǒng)內(nèi)往復(fù)循環(huán)，并逐步積累加大。隨著系統(tǒng)內(nèi)揮發(fā)物濃度的提高，隨廢氣排出及熟料帶出的堿、氯、硫增多，直至達到進入量與排出量的平衡，系統(tǒng)內(nèi)揮發(fā)物的濃度達到最大值。系統(tǒng)內(nèi)揮發(fā)物的最大值，盡管與其揮發(fā)性和揮發(fā)條件有關(guān)，但要遠遠高于進入生料或出去熟料中的含量。當這些揮發(fā)出來的堿、氯、硫化合物，在溫度稍低的生料顆粒上冷凝時，它們也會在溫度更低的邊壁上冷凝，而這些邊壁上的冷凝物是無法隨生料入窯的、只能逐漸加厚形成結(jié)皮。

2）溫度變化對結(jié)皮的影響。

主要是溫度超高對系統(tǒng)的影響，結(jié)皮堵塞多數(shù)與系統(tǒng)燒高有關(guān)。對預(yù)熱器內(nèi)的低熔點礦物，一般在650℃～800℃就可出現(xiàn)液相，當系統(tǒng)溫度超過900℃以后，系統(tǒng)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)較多液相，堵塞的概率隨即增加。造成這種現(xiàn)象的因素較多，多數(shù)是因為窯頭和或分解爐的煤粉量難以控制，甚至出現(xiàn)跑煤現(xiàn)象；入窯生料的不穩(wěn)、甚至斷料，喂煤又沒有及時撤下來也會導(dǎo)致燒高；特別在升溫投料初期，一般給煤量偏大，加料前又要先加風(fēng)、煤，一旦加料未能及時跟上，必然導(dǎo)致系統(tǒng)燒高、還可能導(dǎo)致長焰后燒，所以投料初期成為預(yù)熱器堵塞的危險期。

有些企業(yè)，為了縮短故障停窯時間，習(xí)慣于止料留火搶修，由于故障處理的不確定性，往往在時間上一拖再拖，最終導(dǎo)致留火時間過長；特別在處理預(yù)熱器系統(tǒng)故障時，還要保證預(yù)熱器有足夠的負壓、拉風(fēng)偏大，往往導(dǎo)致預(yù)熱器燒高。預(yù)熱器系統(tǒng)燒高、加之留火期間的煤灰富集，都會導(dǎo)致某些部位的液相量增加，為結(jié)皮堵塞埋下了禍根。當然，較長時間的系統(tǒng)燃燒溫度低也會導(dǎo)致預(yù)熱器堵塞。當系統(tǒng)生料量大或給煤量小時，生料分解吸熱將造成分解爐內(nèi)溫度低于正常值、導(dǎo)致煤粉的不完全燃燒，未燃燼的煤粉被轉(zhuǎn)移到預(yù)熱器系統(tǒng)繼續(xù)燃燒，導(dǎo)致預(yù)熱器系統(tǒng)局部高溫引起結(jié)皮堵塞。不完全燃燒還會形成還原氣氛，能促進有害成分的揮發(fā)，也是導(dǎo)致結(jié)皮堵塞的一個原因。堿、氯、硫等物質(zhì)在系統(tǒng)中運動時，隨著所處部位溫度的不同，物相及物理化學(xué)性質(zhì)亦發(fā)生變化，它們在高溫區(qū)受熱揮發(fā)，隨煙氣被帶往窯后的煙道、分解爐、預(yù)熱器系統(tǒng)，并凝聚在生料顆粒表面上，即改變了生料表面的化學(xué)成分、并降低了共熔溫度。

被凝聚有堿氯硫化合物的生料表面，在較高溫度下（如1 000℃以上）部分熔化、產(chǎn)生液相、生成部分低熔點化合物。含有部分液相的生料顆粒，特別是懸浮于煙氣中的這種顆粒，與溫度較低的設(shè)備或管道內(nèi)壁接觸時，便粘結(jié)在器壁上形成結(jié)皮。如果堿氯硫的含量少、溫度低，出現(xiàn)的液相很少，粘掛速度低于沖刷速度，就不至于形成結(jié)皮；如果其含量較高、溫度較高、液相多而粘，就會使生料粉層層粘掛、愈結(jié)愈厚。尤其在正對氣流的器壁交叉或縮口處，由于渦流的存在增加了接觸次數(shù)、減小了沖刷力度，更容易形成結(jié)皮。一般的結(jié)皮為層狀多孔、疏松易碎，但在較高溫度下、受熱時間較長，也會變得堅硬。

3）預(yù)熱器結(jié)皮堵塞的具體原因。

在實際生產(chǎn)中，導(dǎo)致預(yù)熱器結(jié)皮、堵塞的具體原因很多：

①物料中堿、氯、硫含量過高。揮發(fā)性組分在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)富積，在高溫下?lián)]發(fā)又到低溫區(qū)凝聚，導(dǎo)致預(yù)熱器結(jié)皮、料流不暢、直至堵塞。

②生料成分波動。若有時生料易燒性變得太好，又沒來得及減煤，就很容易將生料燒熔，從而引起結(jié)皮、堵塞；若生料中易揮發(fā)的成分含量增加，也易引起結(jié)皮、堵塞。

③喂料不均勻。若喂料量時多時少，喂煤量跟不上及時的調(diào)整，系統(tǒng)溫度波動較大，也易將物料燒高粘堵。

④喂煤不穩(wěn)定。喂煤計量系統(tǒng)下料不穩(wěn)，即喂煤不均勻，從而易造成系統(tǒng)煅燒匹配失調(diào)，也易造成預(yù)熱器系統(tǒng)粘堵。

⑤燃燒火焰不當。若窯內(nèi)火焰過長，將火拉到后面燒，易造成窯尾溫度過高，物料過熱易熔，從而導(dǎo)致預(yù)分解系統(tǒng)堵塞。

⑥煤粉燃燒不完全。煤粉燃燒不完全，會被熱氣流帶到上一級設(shè)備內(nèi)繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生局部高溫熔融，從而引起結(jié)皮、堵塞。

⑦窯尾、預(yù)熱器漏風(fēng)，包括外漏和內(nèi)漏。外漏風(fēng)主要是改變了漏風(fēng)處的溫度場分布，增大了局部溫差，為液相冷凝創(chuàng)造了機會；內(nèi)漏風(fēng)主要是改變了系統(tǒng)的物料場分布、增大了物料的內(nèi)循環(huán)，同時導(dǎo)致高溫廢氣的短路、局部溫度升高，內(nèi)循環(huán)和高溫都會導(dǎo)致液相量的增加，給結(jié)皮堵塞創(chuàng)造了機會。

⑧預(yù)熱器系統(tǒng)襯料剝落。失去襯料的筒體直接與外界及帶有物料的熱氣流接觸，由于內(nèi)外溫差增大，物料極易在此處聚集。

⑨翻板閥動作不靈活。導(dǎo)致生料下料不均勻和造成系統(tǒng)內(nèi)部短路漏風(fēng)，產(chǎn)生局部高溫熔融，從而引起結(jié)皮、堵塞。

⑩系統(tǒng)通風(fēng)不良。系統(tǒng)通風(fēng)不良、燃燒不好，容易造成還原氣氛，與結(jié)皮互相促進、形成惡性循環(huán)。

預(yù)熱器清堵原則

1、果斷處理預(yù)熱器堵塞

前面將預(yù)熱器的堵塞分為“設(shè)計瓶頸堵塞、異物瓶頸堵塞、結(jié)皮瓶頸堵塞”三類，對于前兩種堵塞只要查出原因、采取相應(yīng)的改進或避免措施，一般是不難解決的；難題在于無法根治的第三種堵塞，要分三個層次解決，首先要避免形成結(jié)皮的原因；二是發(fā)現(xiàn)結(jié)皮后就要及時清理防止其增厚；三是一旦發(fā)現(xiàn)有堵塞跡象，要果斷地止料處理。這里反復(fù)強調(diào)“果斷”二字，果斷、果斷、一定要果斷！不管是哪一種堵塞，一旦發(fā)生是必須要處理的，而且處理的越早越好；在發(fā)現(xiàn)和處理預(yù)熱器堵塞上，要樹立“寧可信其有不可信其無、寧可錯殺一千絕不放過一個”的思想。因為堵塞的料量集聚很快、處理的時間與集聚的料量成正比，根據(jù)集聚的料量不同，處理時間短則十幾分鐘、長則幾十小時；而如果判斷錯了，不就是重新投一次料嗎，十幾分鐘也就夠了。孰輕孰重，十分了然！

2、預(yù)熱器清堵的四原則

（1）先封閉后開放的原則。主要是在封閉狀態(tài)下動用空氣炮處理，如果空氣炮無效再考慮其他措施；

（2）先疏通后捅堵的原則。首先疏通下部通道，為涌堵的物料找到去向，為后續(xù)清堵打下基礎(chǔ)；

（3）先原因后結(jié)果的原則。這里的原因指造成堵塞的直接原因，指卡堵的異物或結(jié)皮的根部，往往也是疏通下部的必要；

（4）先容易后難題的原則。當堵塞的集聚料較多、甚至燒結(jié)結(jié)塊時，難以一捅就通，首先要清理靠近通道的物料和容易清除的邊際料。

3、預(yù)熱器清堵的具體措施

（1）按清理的及時性和動作的大小權(quán)衡，首先強調(diào)的是及時，由及時的小動作逐步向隨后的大動作升級。如果堵塞處于空氣炮可以觸及的部位，要首先考慮使用空氣炮處理，這種方式屬于“中醫(yī)”式處理，不需要改變預(yù)熱器的封閉狀態(tài)和破壞外部殼體，來得及時、方便；對一些容易堵塞、又沒有空氣炮的部位，要考慮在事后盡早加裝一些空氣炮，以備今后使用。如果空氣炮處理沒有取得效果，就要動用“外科手術(shù)”了，或者打開已有的各種孔門人工清理、或者根據(jù)需要開一些臨時孔口人工清理；對于一些容易堵塞又缺乏必要的清理孔門的部位，可以在事后盡早補開一些孔門，以方便今后的使用和恢復(fù)封閉狀態(tài)。

（2）按照堵塞和疏通的起始點權(quán)衡，首先要把造成堵塞的異物處理掉，同時考慮先把堵塞的下部疏通好。堵塞集聚的生料都在異物的上方，在下部疏通以前集聚在上部的生料沒有去向，想一次性貫通很難；當然，在清除異物及疏通下部有困難時，也可采用外排式清堵，但這對安全和環(huán)保都是不利的，需要采取必要的防護措施。

（3）具體的人工清理方法還有很多，但都各有利弊，需要根據(jù)現(xiàn)場情況綜合考慮。比如，利用捅料棒處理、利用高壓風(fēng)管處理、利用水炮處理、利用高壓水槍處理、利用火炮處理等。但事實上由于高壓水槍作用范圍有限、水量小效果有限、而且移動不太方便，一般不予采用；由于火炮（雷管、炸藥）處理很不安全，屬于不得使用范疇。較常用的清理方法主要是前三種，但清理效果與安全性負相關(guān)，往往是根據(jù)清理的難易程度交叉混合使用。①利用捅料棒捅堵，這是最安全的方式，但由于堵塞的集聚料疏松、粘軟，捅料棒從上往下一捅一個眼，一抽又涌住了，往往作用不大；②利用高壓風(fēng)管捅堵，由于出口風(fēng)具有擴散力和冷卻料溫的作用，捅堵效果要好一些，而且有可能穿透聚集料層實現(xiàn)下部的優(yōu)先疏通；③如果清堵比較及時、聚集料溫度尚高，可以利用水遇高溫料急劇蒸發(fā)產(chǎn)生的爆炸力清堵，往往可以獲得明顯的清堵效果。必須注意，有效果的水炮爆炸力都很強，有可能發(fā)生向外噴料和涌料現(xiàn)象，在操作方法上一定要注意安全；最好不用水管直接插入料中放水炮，否則水量不好控制，也難以保證打開后的水源能徹底關(guān)死，一是可能斷續(xù)爆炸，很不安全；二是澆水過多傷及到耐火材料。 2100433B