加热炉基础知识(07年技师培训)

长钢集团轧钢厂2007年6月加热炉基础知识及操作加热炉基础知识及操作一、热工基础知识二、钢的加热工艺四、加热炉热工仪表三、连续式加热炉五、加热炉的维护七、煤气的安全使用六、加热炉的检修加热炉基础知识及操作讲义1、燃料及燃烧

1）燃料凡在空气中容易燃烧，燃烧时能够放出大量的热，并且热量能够被有效地利用在工业和其他方面的物质.2)燃料的种类固体燃料液体燃料气体燃料3)燃料的性质a燃料的化学组成气体燃料由CO、H2、CH4等简单的化合物和单质混合组成；自然界中的液体和固体燃料都是来源于埋藏地下的有机物质。b燃料的发热量单位质量或体积的燃料完全燃烧后所放出的热量称为燃料的发热量。燃料发热量的高低是衡量燃料质量和热能价值高低的重要指标。有助于正确的评价燃料质量的好坏，以此指导现场操作。4）加热炉常用的气体和液体燃料一、热工基础知识加热炉基础知识及操作讲义a气体燃料加热炉常用的气体燃料有天然气、高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气、高焦混合煤气等。

高炉煤气：是高炉炼铁的副产品，主要可燃成分为CO(一氧化碳)含量25%～30%，高炉煤气含有大量的氮气和二氧化碳，故发热量较低；高炉煤气着火温度较高，通常为700～800℃。

焦炉煤气：炼焦的副产品，主要可燃成分是H2（≥50%）、CH4（≥25%），发热量高。氢气含量高，所以火焰黑度小，难预热；密度小，火焰刚性差，容易上飘。

高焦混合煤气：产量比值10：1，为充分发挥各自优点，充分利用副产燃气资源，配成不同比例的混合煤气。

转炉煤气：CO高达50%～70%，极易造成人身中毒。

发生炉煤气：以固体燃料为原料，在煤气发生炉中制得。一、热工基础知识加热炉基础知识及操作讲义b加热炉所用的液体燃料主要是重油。将天然石油经过加工，提炼了汽油、煤油柴油等轻质产品后，剩下的渣油。5）燃料燃烧应具备的条件a有充足的氧气来源b要达到该燃料的着火温度c火焰燃烧必须有一定的速度6）燃料燃烧过程分两个阶段：着火或点火阶段持续的稳定燃烧阶段2、炉内综合传热

冷钢坯送入炽热的加热炉内，它就会被加热，钢坯的温度会逐渐升高，只要有温度存在，热量总是由高温向低温传递。这种热量的传递过程称为传热。

一、热工基础知识加热炉基础知识及操作讲义

a传热有三种基本方式：传导对流辐射传导：当温度不同的两个物体相接触或者一个物体的两端温度不同时，热量由高温端沿物体向低温端传递，叫传导传热。例如：炉墙的散热、钢坯由表面向内部加热对流：靠气体或液体的流动，将热量由一处带到另一处的传热方式称为对流传热。例如炉内气流对炉内钢坯的给热、炉壁对外空气的给热等。辐射借助电磁辐射实现热交换的过程称为辐射传热。b炉内综合传热加热炉的炉膛内，热的交换过程相当复杂的，三种传热方式同时存在。钢坯在加热炉内靠炉底的传导热、炉气的对流热及炉气、炉墙、炉顶的辐射热三种传热方式加热的。低温下主要靠传导和对流方式加热，而在高温下主要靠辐射方式加热。

一、热工基础知识加热炉基础知识及操作讲义

3、耐火材料

1）定义：耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。2）对耐火材料的要求：a在高温下应有足够的不软化、不熔融的性能。b能承受炉子载荷及高温操作中所产生的应力作用，不丧失结构强度，不软化变形，不断裂坍塌。c在高温下体积稳定，不致由于膨胀和收缩使砌体变形或出现裂纹。d在温度急剧变化或受热不均时，不致破裂或剥落。e对液态、气态及固态物质的化学腐蚀，应具有一定的耐侵蚀能力。f应具有足够的强度和耐磨性能，以承受高温高速火焰烟尘炉渣的冲刷及炉料的撞击等。g为了保证炉子的砌筑质量，耐火制品的外形尺寸应符合规定要求。

一、热工基础知识加热炉基础知识及操作讲义

3）耐火材料的分类：

◆根据耐火度的高低耐火材料可分为三类：a普通耐火材料耐火度1580～1770℃b高级耐火材料耐火度1770～2000℃

c特级耐火材料耐火度2000～3000℃

◆根据化学成分、矿物组成分类硅酸铝质硅质镁质白云石质铬质等◆根据耐火材料与炉渣所发生的反应分类a酸性耐火材料B碱性耐火材料C中性耐火材料

◆按外观形态分类a定型耐火制品具有一定形状的耐火制品b不定型耐火材料

一、热工基础知识加热炉基础知识及操作讲义4）在施工现场如何判别各种耐火制品：名称砖的颜色相对质量手摸感觉耐火粘土砖黄棕色一般粗糙高铝砖浅棕色重粗糙刚玉砖白色很重光滑镁砖暗棕色重较光滑轻质耐火粘土砖黄棕色很轻粗糙5）耐火材料留设膨胀缝的作用是：消除砌体受热膨胀所产生的内应力。

★留设膨胀缝的原则是：既不减弱砌体的强度，又不应成为炉气流通的的缝隙。同时还要均匀地分开留设其间距一般不超过2米。

★几种耐火制品的所留设膨胀缝的宽度：一般情况下，施工耐火粘土砖、轻质砖、红砖时膨胀缝留设5～6mm，高铝砖留设7～8mm，刚玉砖留设9～10mm，镁砖留设10～14mm。一、热工基础知识加热炉基础知识及操作讲义

1、钢加热的目的及要求

目的：提高塑性，降低变形抗力，以便于轧制。要求：a加热温度应严格控制在规定的温度范围内，防止产生加热缺陷。b加热制度必须满足不同钢种、不同断面、不同形状的钢坯在具体条件下合理加热。c钢坯的加热温度应在长度、宽度和断面上均匀一致。

2、钢加热缺陷的预防及处理

钢在加热过程中，往往由于加热操作不好，加热温度控制不当以及炉内气氛控制不良等原因，使钢产生各种加热缺陷，严重影响钢的加热质量。产生的缺陷主要有：钢的氧化脱碳过热过烧加热温度不均等

二、钢的加热工艺加热炉基础知识及操作讲义

1）钢的氧化钢在加热炉内加热时，由于炉气中含有大量的氧气、二氧化碳，钢表面层发生氧化——氧化烧损危害：氧化造成大量的金属消耗，增加了生产成本，而且氧化铁皮堆积在炉底，使耐火材料受到侵蚀，影响炉体寿命。减少钢氧化的方法：a保证钢的加热温度不超过规定的温度；b保证煤气燃烧的情况下，使过剩空气量达最小值；c采取高温短烧的方法，提高炉温，缩短钢在高温中的加热时间；d保证炉子微正压操作，防止冷风吸入；e待轧时，及时调整炉内热负荷及炉内气氛。

二、钢的加热工艺加热炉基础知识及操作讲义

2）钢的脱碳

钢在加热时，在生成氧化铁皮的基础上，由于高温炉气的存在和扩散作用，未氧化的钢表面层中的碳原子向外扩散，炉气中的氧原子也透过氧化铁皮向里扩散，当两种扩散汇合时，碳原子被烧掉，导致未氧化的钢表面层中化学成分贫碳的现象，称为脱碳。

危害：使钢的硬度、耐磨性、疲劳强度、冲击韧性、使用寿命等机械性能显著降低。（工具钢高碳钢）

防止脱碳的方法：a氧化速度≥脱碳速度高、低温均可脱碳速度≥氧化速度较低的加热温度b快速加热的方法c控制炉内气氛（保护性气体）二、钢的加热工艺加热炉基础知识及操作讲义3）钢的过热与过烧过热如果钢加热温度过高，而且在高温下停留时间过长，钢内部的晶粒增长过大，晶粒之间的结合力减弱，钢的机械性能降低，这种现象称为过热。过热的钢在轧制时极易产生裂纹。原因：加热温度偏高，待轧保温时间过长补救：采用正火或退火的办法来补救。过烧如果钢加热温度过高，时间又长，使钢的晶粒之间的边界上开始熔化，有氧渗入，并在晶粒间氧化，失去了晶粒尖的结合力，失去本身的强度和塑性，成为钢的过烧。过烧的钢无法挽救，报废预防：a均衡生产，不急火追产量（强化加热）

二、钢的加热工艺加热炉基础知识及操作讲义

b根据待轧时间处理炉子的保温和压火。c加热特殊钢种时，首先熟悉其加热工艺要求。d注意“三勤”操作，随时检查，随时联系，随时调整。发生粘钢事故，采用快拉的方法，切不可关闭烧嘴或减少风量的方法降温，会使氧化铁皮凝固，粘钢更严重。

4）钢的加热温度不均

钢的表面温度和最低温度温差不超过50度——基本均匀不均：a内外温度不均匀加热快，均热短b上下温度不均匀下加能力不足，炉底管吸热c钢坯长度上温度不均匀两端高，中间低；两端低，中间高

措施：调整烧嘴，炉膛压力。炉子密封二、钢的加热工艺加热炉基础知识及操作讲义3、钢的加热工艺1）钢的加热工艺制度加热时间加热温度加热速度温度制度

加热温度指钢锭、钢坯的出炉温度。

加热速度指钢在单位时间内温度的变化。

温度制度指加热金属时，炉温随时间变化的情况。加热工艺制度应满足下列要求：a必须根据各钢种的性能、断面尺寸大小、形状具体加热条件，制定合理的加热工艺。b钢的加热温度严格控制在规定温度范围内；c加热终了温度均匀d防止产生加热缺陷。二、钢的加热工艺加热炉基础知识及操作讲义2）钢的加热制度加热制度是指在保证实现加热条件的要求下所采取的加热方法。包括温度制度和供热制度。温度制度：炉内各段的炉温分布供热制度：炉内各段的供热分配加热炉的温度制度：一段式加热制度二段式加热制度三段式及多段式加热制度三段式加热制度：预热段加热段均热段（低温区进行预热，加热速度比较慢；加热期快速加热直到表面温度迅速升高到出炉所要求的温度；加热结束后，表面中心温差大，进入均热，缩小温差）

二、钢的加热工艺加热炉基础知识及操作讲义

前言

连续式加热炉包括所有连续运料的加热炉，如推钢式炉、步进式炉、辊底炉等，它是一个复杂的热工设备，它的主要用途是钢坯轧制前加热，主要由以下几个基本部分构成。1、炉膛与炉衬2、燃料系统3、供风系统4、排烟系统5、余热利用装置6、冷却系统7、装出料设备8、检测及调节装置9、电子计算机控制系统等三、连续式加热炉加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉三段连续式加热炉结构图加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉燃料、供风系统图片加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉加热工艺流程加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉炉膛与炉衬结构图加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉

炉膛是由炉墙、炉顶和炉底围成的空间，是对钢坯加热的地方。炉墙、炉顶和炉底通称为炉衬，炉衬是加热炉的一个关键技术条件。加热炉运行过程中，对炉衬的要求：a在高温和载荷条件下保持足够的强度和稳定性b能够耐受炉气的冲刷和炉渣的侵蚀c由足够的绝热保温和气密性能炉衬的组成：耐火层保温层防护层钢结构1.炉膛与炉衬加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉

1耐火层-直接承受炉膛内高温气流的冲刷和炉渣侵蚀，通常采用各种耐火材料经砌筑、捣打或浇注而成；2保温层-通常采用各种多孔的保温材料经砌筑、敷设、充填或粘贴形成，其功能在于最大限度地减少炉衬的散热损失，改善现场操作条件；

3防护层-通常采用建筑砖或钢板，其功能在于保持炉衬的气密性，保护多孔保温材料形成的保温层免于损坏。

4钢结构-是位于炉衬最外层的由各种钢材拼焊、装配成的承载框架，其功能在于承担炉衬、燃烧设施、检测仪器、炉门、炉前管道以及检修、操作人员所形成的载荷，提供有关设施的安装框架。

加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉燃料、供风系统图片加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉炉衬-炉墙炉顶炉底

炉墙分为侧墙和端墙，沿炉子长度方向的炉墙称为侧墙，炉子两端的炉墙称为端墙。炉墙通常用标准直型砖平砌而成，炉门拱顶和炉顶拱脚处用异型砖砌筑。侧墙的厚度通常为1.5～2倍砖长,端墙的厚度根据烧嘴、孔道的尺寸而定，一般为2～3倍砖长。炉墙上设有炉门、窥视孔、烧嘴孔、测温孔等孔洞。为了防止砌砖受损，炉墙应尽可能避免直接承受附加载荷。所以，炉门、冷却水管等构件通常都直接安装在钢结构上。加热炉基础知识及操作讲义

炉顶按其结构分两种：拱顶和吊顶A拱顶--优点：用楔形砖砌成，结构简单，砌筑方便，不需要复杂的金属结构，如果采用预制好的拱顶，更换时就更方便。--缺点：由于拱顶本身的重量产生侧压力，当加热膨胀后侧压力就更大。因此当炉子的跨度和拱顶重量太大时，容易造成炉子的变形，甚至会使拱顶坍塌。

B吊顶--

当炉子跨度大于4m时，大多采用吊挂结构。连续式加热炉多采用吊挂钢结构、锚固砖和浇注料整体浇注炉顶，还有提前预制烘烤成型的炉梁或两种复合结构。--缺点：结构复杂，造价高。-优点：不受炉子跨度影响，便于局部修理和更换。

三、连续式加热炉加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉炉顶结构示意图加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉

炉底是炉膛底部的砌砖部分；

炉底有两种形式，一种是固定炉底，另一种是活动炉底。固定炉底的炉子，坯料在炉底的滑轨上移动，除加热圆坯料的斜底炉外，其他加热炉的固定炉底一般是水平的；活动炉底的坯料是靠炉底机械的运动而移动的。炉底由于受氧化渣的侵蚀较严重，一般炉底的上部用镁砖砌筑（良好的抗渣性），同时为了便于氧化铁皮的清除，在镁砖上还要再铺上一层40～50mm后的镁砂。

加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉

2、轧钢厂常见的连续式加热炉

连续式加热炉包括所有连续的加热炉：推钢式炉、步进式炉、辊底炉、环形炉。分类：a按温度制度和相应的炉膛形状分，有一段式二段式、三段式、多段式连续加热炉b按炉子使用的燃料种类分，有燃煤、燃油、燃气c按钢料出炉方式，端进端出，端进侧出，侧进侧出e按炉底结构及炉料运动方式分，推钢式和机械化炉底（步进，环形、辊底式等）f按加热钢料的特征分，有钢坯加热炉、管坯～、板坯～、钢管～

加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉三段连续式加热炉结构图加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉

1）步进式加热炉的优点a加热灵活。根据产量的变化改变坯料间距达到改变或保持加热时间不变的目的（坯料数目可变）b加热质量好。坯料之间有间隙，扩大了坯料的受热面，水管黑印小。c炉长不受限制。d操作方便。f可以准确地控制炉内坯料的位置，便于实现自动化操作。造价高，设备制造和安装技术要求高，基建施工量大

加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉

2）高效蓄热式加热炉a高效蓄热式加热炉的工作原理高效蓄热式工业炉由高效蓄热式热回收系统、换向式燃烧系统和控制系统组成，其热效率可达70%以上。其工作原理如图1：蓄热式燃烧技术是一种集换向式燃烧与热回收系统为一体的高效燃烧技术。炉子两侧交替燃烧。在A状态下，来自煤气总管路的煤气和来自鼓风机的助燃空气经换向系统进入各自的左侧燃烧通道（空、煤气蓄热式烧嘴），而后由下向上通过蓄热体，经过预热后的煤气和空气从炉墙内各自的喷口喷出，进行交叉混合燃烧。燃烧产物均匀地通过物料进入

加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉

右侧通道，由上部进入蓄热体进行热交换将大部分热量留给蓄热体，以低于150℃的温度进入换向机构，然后经排烟机送入烟道。几分钟后，控制系统发出指令换向机构动作，空气、煤气烟气同时换向，将系统变为B状态。此时空气、煤气经换向机构进入右侧燃烧通道，与蓄热体进行热交换，从右侧喷口喷出并混合燃烧，这时左侧通道作为烟道，在排烟机的的作用下，使高温烟气通过蓄热体排出，一个换向周期完成。每次换向的周期时间为3分钟。加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉蓄热式加热炉工作原理加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉

b高效蓄热式加热炉的主要特点1）取消了常规加热炉上用来回收烟气余热的预热段，在炉型和温度控制上只有加热段和均热段。

2）可在高温工业炉上直接使用低热值的高炉煤气，减少公司高炉煤气大量放散，采用蓄热式燃烧技术可充分利用公司自产二次能源，改善了能源结构，提高了企业的能源利用率，最大限度地减少污染物排放，降低了生产成本，达到了高产、优质、低耗和少污染的目的。3）能同时将空、煤气温度双预热达到1000℃,从而实现了高温工业炉上燃用全高炉煤气代替高热值燃料,扩大了燃料的适用范围，使燃烧温度大幅度提高，火焰稳定效应增强

加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉

b高效蓄热式加热炉的主要特点4）烟气排放温度低于150℃，热效率达到70%以上，比常规加热炉节能30%。5）采用外置蓄热式烧嘴，避免了内置蓄热室的内模结构复杂、浇注料施工难度大、耐火材料性能要求高等缺陷，施工简单。炉墙结构与普通加热炉相同，对烘炉、施工无特殊要求。6）换向系统设计独特，结构紧凑。采用特殊的四阀板四通换向阀，并且煤气和空气分别使用独立的换向阀，消除了窜气的可能性。7）由于喷口密集，且靠近钢坯表面，火焰在炉内无死区，高炉煤气可以迅速、稳定、充分燃烧，高温烟气均匀充满整个炉膛，钢坯加热温度十分均匀。

加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉

3、加热炉技术经济性能指标包括：炉底尺寸炉子的生产率炉子的热耗热效率

a加热炉的热效率：是衡量炉子工作好坏的重要指标。提高加热炉的热效率是降低炉子燃料消耗的重要途径。加热炉的热效率以加热金属的有效热量占炉内燃料燃烧放出热量的百分数表示。b加热炉的生产率：单位时间内炉子的出钢量。加热炉的生产率有很多种表示方法，如小时产量（t/h）、班产量（t/班）、日产量（t/d）

加热炉基础知识及操作讲义三、连续式加热炉

c燃料消耗：加热炉的燃料消耗是评价炉子工作的重要指标，在轧钢厂生产中通常用单位燃料消耗量表示。所谓单位燃料消耗量是指生产单位重量（如1t）的产品所消耗的燃料。一般使用气体燃料的燃料消耗单位用Nm3（煤气）/t（钢）表示；固体和液体燃料消耗单位用kg（燃料）/t（钢）表示；d炉底尺寸：一般是指炉底的有效长与有效宽，炉底尺寸决定炉子的能力大小，有效长×有效宽=有效炉底面积e有效炉底强度

（为了便于比较不同加热炉的能力大小）它的含义是每平方米钢料覆盖的炉底面积的每小时产钢量(kg/m2·h)。前言

在冶金生产过程中，我们总希望加热炉一直处于最佳的工作状态，而靠人工来实现这一目标往往是不可能的。因此，一般都采用仪表将加热炉的工作参数显示出来并对其进行一些检测，以此来指导人们的操作和实现自动调节，从而达到增加产量，提高质量，降低热耗的目的。检测及调节的热工参数，主要为温度、压力、流量等几个基本物理量以及燃烧产物成分的分析等几个方面。加热炉基础知识及操作讲义四、加热炉热工仪表加热炉基础知识及操作讲义

1常用热工仪表的组成

检测部分：它直接感受