重科大热工设备讲义

绪论基本认识“工厂热工设备”科的课程性质：设备课；专业课关于设备的知识：一般认识原理构造应用热工：关于热的工程技术热物理过程（热过程）：过程：原料→各种方式的处理→产品热物理过程（热过程）：原料→高温条件处理→产品热工过程的两个基本问题：热的产生热的传递（热交换）热工设备：热的产生和传递需要的空间和装置扩展视野：能源的生产、分类和应用冶金生产过程对工业热工设备的要求工艺要求：经济性要求：生产率热效率能耗设备材料消耗设备寿命设备基建费用设备空间占用环境要求：污染小，环境友好其它要求：如机械化、自动化水平热工设备的组成部分设备基础设备钢结构和其它组成结构测量和控制系统热发生装置热传递空间和装置原料的输入输出系统其它装置热工设备的分类按工艺特点分类：如：熔炼炉，加热炉；发电锅炉；供热锅炉按能源种类分类：燃料炉（煤气、燃油、煤）；电炉按工作温度分类：高温、中温、低温按热工操作特点分类：连续操作；周期操作；间歇操作按工作制度（传热方式）分类：辐射式、对流式、层式热工基本理论与热工设备研究方法基本理论：热过程的热力学燃烧学；电能转换规律气体流动的规律传热传制的规律热工设备的研究：理论研究方法试验、实验研究方法数值模拟研究方法高炉高炉铁矿石高炉高炉铁矿石焦炭焦炉煤转炉高炉废钢生铁铁水钢锭均热炉钢坯加热炉1电弧炉电极电极焙烧炉废钢铁合金合金钢锭均热炉钢坯加热炉2钢粉3化铁炉感应炉退火炉铸铁制品铸钢制品轧制轧制轧制铸造石灰 连铸机连铸机

4.火焰炉内热过程分析4.1概述火焰炉：炉料（被加热对象、物料）火焰、炉气（燃烧产物）炉料（被加热对象、物料）炉衬〔炉（内）墙〕炉墙积热炉（外）墙散热火焰炉内热过程：①气体流动＋燃料燃烧＋传热过程＋传质过程②物理过程（主要）＋物理化学过程③以传热为中心（目的）火焰炉内热过程分析：①定性物理描述（物理本质是什么？）②定量的数学描述不等温空间流动（相互影响）热流场空间温度场炉衬为主要边界条件（耦合）流体力学基础理论燃烧学炉子理论传热学传质学特殊规律＋耦合作用4.2炉内气体运动及再循环气体射流运动炉膛内气体运动气体回流运动气体射流运动研究：传统研究方法（实验研究方法）∵炉膛内气体射流≈紊流射流又∵紊流自由射流具有相似性∴实验路径冷流体自由射流冷流体限制射流冷流体半限制射流冷热流体射流差别模型实验理论（相似理论）数学模拟方法（数值计算方法）：结果分析数学模型物理模型炉子实际状态分析简化模拟结果分析数学模型物理模型炉子实际状态典型化计算射流的研究情况（自由作业，影响平时成绩）：查阅有关书目、资料，说明前人从那些角度研究射流？研究了那些射流形态？气体回流运动研究：内部再循环（自然再循环）结构作用气体再循环的方式外部再循环（结构再循环）设备作用钝体再循环再循环现象示意图：气体再循环的流动特征（图）气体再循环指标：再循环率，再循环倍率缩短火焰，减少火焰中小碳粒的浓度，提高火焰温度炉气再循环对燃烧的影响延长火焰，增加火焰中小碳粒的浓度，降低火焰温度影响参数：火焰根部的温度T可燃混合物中氧的浓度几何特征4.3火焰的基本特征析热特征（吸热规律）辐射特征火焰（火炬）定义：炽热的正在燃烧的气流流股。特点：①温度比周围炉气高。②有明亮轮廓的外形。③是炉气的一部分。工程计算处理方法：①分别研究火焰和炉气的作用。②将火焰和炉气作为具有某种平均温度的炉气。火焰的张角火焰的几何特征火焰的形状火焰的长度张角：由几个关系来说明：α（冷等温自由射流）＜α（实际火焰）α（无旋射流）＜α（旋流火焰）形状（由边界面确定）：流速和空气消耗系数枣核状和空心截头锥状可见火焰长度（肉眼观察）（定义之一：不完全燃烧程度qh＝1%－2%处）长度：三种指标火焰的化学当量长度Lst（轴线上空气消耗系数n＝1时的位置）实际火焰长度Lf火焰的析热特征（析热规律）析热规律之一： _____离烧嘴出口x处燃料不完全燃烧百分数；在火焰开始端燃料不完全燃烧的热量占燃料化学热的百分数；――火焰长度（即燃烧带长度，从喷嘴出口至＝0处的长度）；P－－指数，代表燃烧速度的特性，P值越大表明燃烧进行得愈快。析热规律之二： ――燃尽程度x――沿火焰轴线的距离ma――经验数据b――当时，b＝1；当时，b＝2火焰的发射率（黑度）火焰的辐射特征火焰温度火焰的辐射热流密度火焰的发射率（黑度）提高火焰发射率的主要途径：火焰增碳（重油加入，碳氢化物含量↑热裂解小炭粒浓度↑ε↑）增加火焰中的小炭粒的浓度，火焰自动增碳焦炉煤气预热1100℃以上热裂解小炭粒浓度↑ε↑使火焰中局部空气不足热裂解小炭粒浓度↑ε↑火焰中增碳辉焰火焰中无炭粒暗焰火焰温度重油机械雾化喷嘴火焰温度平展旋流火焰温度火焰的辐射热流密度：关于热能与动力工程专业的服务面向：《热能与动力工程基础>翁史烈主编高等教育出版社37.7元主要面向具体设备有关知识锅炉与换热器原理,工艺叶轮式动力机械蒸汽轮机;燃气轮机,压气机,泵与风机原理,工艺往复式动力机械内燃机,压缩机原理,工艺制冷与空气调节原理,工艺热力发电技术发电厂主要辅助设备生产过程工业炉热工设备工业炉原理,工艺

4.4炉内传热4.4.1炉内辐射传热炉气温度及炉温的概念燃料的理论燃烧温度:燃料的实际燃烧温度:η=f(各种热量交换因素)注：Aη小于1B炉气向周围环境散热炉膛热交换的复杂性：火焰火焰炉气炉顶炉气炉顶物料炉墙物料炉墙炉顶热电耦火焰炉气火焰炉气炉炉墙墙物料物料

讨论：①生产中，炉温指测温热电偶所反映的温度；②炉温是一个近似的概念，无确切定义（因测温位置改变而变化）；③工程习惯：从炉顶或炉墙插入炉内１００－３００ｍｍ；④炉温是所测炉子空间的温度场的某种平均值（时间的和空间的）⑤炉气温度测量方法：抽气热电偶法平均辐射温压炉料获得的热量：辐射温压：平均辐射温压：两个例子：例１：对稳定运行的连续加热炉工业处理：端部供热连续式加热炉加热段的炉温平均值计算（完全燃烧，仅有热交换）炉气１２２炉气１２２２炉料１逆流式：２炉料１炉气炉气12顺流式：1炉料21炉料2联想：逆流＼顺流换热器对数平均温差的计算公式例２：对温度均匀的室状炉，受热物体表面温度均匀时，炉围伸展度（）的作用炉衬在炉膛传热中的作用炉衬发射率εl的作用炉衬温度的作用炉衬常识：

材料

导热系数

热容量

发射率

表面温度分析前提条件：稳定工作的炉子，tl不变，不变，且间歇操作的炉子，tl变化，炉衬积热※炉围伸展度（）的作用分析：分析：

ω↑↑

↑时，ω↑（↑）↓

↓时，ω↑（↑）↑

ω↑炉气厚度↑→↑，↑；炉气可能充不满炉膛，下层为冷气层，↓

结论一：炉膛高度要适当

结论二：炉膛高度不变，提高ω↑（凸起物→联想肋片的作用）※炉衬发射率εl的作用分析：

对无影响

对无影响

↑↑↓→对影响很小

↑节能↑※炉衬温度的作用lgm分析：

，↑↑

对影响不大

特别小时，可特别低，无惰性炉．炉气在炉膛中的传热分析曲线ａ：均匀温度场；均匀辐射热交换曲线ｂ：对称温度场；均匀辐射热交换曲线c:高温区下移温度场；直接定向辐射传热定向辐射曲线d:高温区上移温度场；间接定向辐射传热※均匀温度场辐射传热导出条件：绝热面应用：计算用于计算机控制 实测；实测；采用热电偶温度，反算※定向辐射传热直接定向辐射传热说明：定向辐射的由来↑↑△ｑ↑原因：较低温层的作用间接定向辐射传热来自炉气的热量 炉衬炉衬温度升高炉衬对物料的辐射传热增加炉气的三种辐射热交换方式的比较4.4.2炉内对流传热说明：①对流换热作用在不同类型的炉子中不同炉子类型主要传热方式对流比例说明高温火焰炉（＞1000℃）辐射热交换１０－１５％炉气速度１－３ｍ／ｓ低温炉＜650℃对流换热７０％以上②强化对流作用——高速射流加热技术（射流冲击加热）适用范围：内部热阻小的材料（小尺寸或导热性能好）优点：炉衬温度可低一点；炉膛可低一点；炉子惰性小一点③可利用各种经验公式或实验关联式计算,加热炉中的比计算结果要大一点.4.5火焰加热炉数学模型模型的类型模型以炉气的温度场状态作为划分标准:数学模型零维模型一维模型二维模型三维模型Tg特征Tl\Tm特征Tg=constTg=f(x)=f(L)Tg=f(x,z)=f(L,H)Tg=f(x,y,z)=f(L,W,H)联想传热学集总参数法一维平板导热无限长柱体的导热正六面体的导热炉子热工理论研究模型的用途炉子优化设计炉子热工计算机控制及自动检测数学模型的优势:费用低,时间短,“随心所欲”,有助于对炉子的全面认识数学模型的问题:复杂场合难以用数学描述,需实验验证,易犯“主观”错误。流体力学模型加热炉数学模型的子模型燃烧模型传热传质模型建立传热数学模型的方法(区域法)将每一个体积单元当做一个小的“零维模型”(不考虑各个体积单元的相互辐射),对每一个体积单元建立热平衡方程(区域法).炉衬和被加热面每一个面积单元当做一个小的“零维模型”,对每一个面积单元建立热平衡方程n个单元,n个方程,联立求解若必要,与其它模型的方程耦合求解.作业:教材Ｐ２９－３０，完成与学号个位相同的题目。教材Ｐ４５，完成与学号个位相同的题目。学号个位为７－０的同学分别完成Ｐ５６上１－４题。注：“五一”长假后第一次课交已安排的全部作业。

3.火焰炉热平衡及燃料消耗量3.1概述热平衡的概念热平衡的种类热平衡测定与计算的目的3.2热平衡项目及其计算热收入项：燃料燃烧的化学热Q1，kJ／t燃料预热的物理热Q2，kJ／t空气预热的物理热Q3，kJ／t炉内物料的氧化放热Q4，kJ／t雾化用蒸汽带入的热量Q5，kJ／t入炉物料的物理热Q6，kJ／t成渣反应热Q7，kJ／t热支出项：加热或熔炼物料的热量Q′1，kJ／t烟气带走的物理热Q′2，kJ／t冷却系统带走的热量Q′3，kJ／t炉衬散热损失Q′4，kJ／t炉衬积热Q′5，kJ／t通过炉门、小孔开口辐射热损失Q′6，kJ／t通过炉门、逸气热损失Q′7，kJ／t化学不完全燃烧热损失Q′8，kJ／t机械不完全燃烧热损失Q′9，kJ／t炉渣、炉尘带走的热损失Q′10，kJ／t炉内台车、支架、链带、底盘等带出的热量Q′11，kJ／t吸热反应所需要的热量Q′12，kJ／t误差与其它热损失Q′13，kJ／t热收入项计算：项目计算公式意义符号意义和单位说明Q1BQ低Kg/t,m3/t；kJ/kg(m3)Q2B(crtr－crete)mc△tm3/t；kJ／(kg·K)Q3Vk(cktk－ckete)mc△tm3/t；kJ／(kg·K)Q45652×103akJ／kg；kg/kgQ5Gq(Hq－He－γq)mc△tkg/t；kJ／kgQ6mc△tkJ／(kg·K)Q7Kg/t注1热支出项计算：项目计算公式意义符号意义和单位说明Q′11000(cm2tm2－cmetme＋△H)mc△tKJ／(kg·K)；℃Q′2qv,y(cyty－cyete)mc△tm3/t；KJ／(kg·K)Q′3Gs(cs2ts2－cs1ts1)mc△tkg/t；KJ／(kg·K)Gq〔Hq－（cs1ts1＋γ·w′）〕mc△tkg/t；KJ／(kg·K)；kJ／kgQ′4；q·FkJ／m22Q′5Gl(cl2tl2－cl1tl1)/Gmc△tkg；kJ／(kg·K)；t/周期Q′6qF△τ3,4Q′7[qv0(cgtg－cete)/G]×（△τ/60）mc△t△τm3/h(0℃)；kJ／(kg·K)5Q′8BVgΣ(qi×φi)kimim3/m3；m3/kgQ′9KBQ低kMtolK=0.01－0.05Q′10mc△tKg/t；kJ／(kg·K)；6Q′11mc△tKg/h；Kg/周期Q′12kimiKg/t；kJ/kgQ′13课后练习：注1：学号个位为1的同学查阅该公式出处。注2：学号个位为2的同学查阅该公式出处（3.6）。注3：学号个位为3的同学查阅该公式出处（20.43）。注4：学号个位为4的同学讨论φ的影响和查阅方法。注5：学号个位为5的同学讨论该公式正确与否。注6：学号个位为6的同学查找（209）的出处。注7：学号个位为7的同学参照上表列出锅炉的热平衡计算公式表注8：学号个位为8的同学任选一种热工设备列出其热平衡计算公式表注9：对Q′7中qv，,t的计算，有如下公式：当炉底压力与外界压力相等时，上部开口逸气量为：学号个位为9的同学推导该公式注10：对Q′7中qv，,t的计算，有如下公式：通过炉墙水平方向开孔或缝隙向炉外溢出炉气量为：学号个位为0的同学推导该公式3.3热量的有效利用系数和热量利用系数从热量的范围来定义：从炉子的空间范围定义：炉膛；炉子整体炉膛热量有效利用系数炉子热量有效利用系数炉膛热量利用系数炉子热量利用系数系数炉膛热量有效利用系数炉子热量有效利用系数炉膛热量利用系数炉子热量利用系数符号ηT·XiηL·XiηT·LiηL·Li总供热量BQ低＋Q带入＋Q氧化BQ低BQ低＋Q带入＋Q氧化BQ低有效热Q物料Q物料留在炉膛的热量Q物料+ΣQ损失Q物料+ΣQ损失定义式Q物料／（BQ低＋Q带入＋Q氧化）Q物料／BQ低（Q物料+ΣQ损失）／（BQ低＋Q带入＋Q氧化）（Q物料+ΣQ损失）／BQ低其它表达式（BQ低＋Q带入＋Q氧化－Q烟气－ΣQ损失）／（BQ低＋Q带入＋Q氧化）（BQ低＋Q带入＋Q氧化－Ql烟气-ΣQl损失）／BQ低（BQ低＋Q带入＋Q氧化－Q烟气）／（BQ低＋Q带入＋Q氧化）（BQ低＋Q氧化－Ql烟气）／BQ低比较ηL·Xi≥ηT·XiηL·Li≥ηT·Li关系ηT·Xi＝ηL·Li－ΣQ损失／（BQ低＋Q带入＋Q氧化）ηL·Xi＝ηL·Li－ΣQl损失／BQ低热平衡表达式BQ低＋Q带入＋Q氧化＝Q物料+Q烟气＋ΣQ损失讨论：A、影响热量利用系数的因素因素影响作用说明燃料种类Q低↑η↑空气预热温度Tk↑η↑;`Q低↓△η↑B、燃料的置换比B2／B1B1Q1低η1＝B2Q2低η2B2／B1＝Q1低η1／Q2低η23.4燃耗（能耗）表示方法燃耗（能耗）指标定义式单位说明单位实物燃耗kg／t；m3／t单位标准燃料消耗量kg／t单位热耗kJ／t

4、火焰炉的生产率和热效率4.1生产率的定义生产率定义式单位符号意义炉子生产率t(kg)/h；t(kg)/周期N：炉子装入量t(kg)/炉τ：完成工艺所需加热时间h炉子单位生产率炉底强度kg/(m2·h)：炉底面积m2有效炉底强度（钢压炉底强度）kg/(m2·h)：有效炉底面积m2（钢坯所覆盖的面积）4.2工艺因素对炉子生产率的影响N↑τ↓→G↑（实际情形N↑τ↑）升温速度，表面温度，内部温度，断面温差等4.3热工因素对炉子生产率的影响热工因素：影响物料加热外部传热和内部传热的诸因素。4.3.1影响因素的确定①忽略氧化反应的炉膛热平衡关系为ηT·Xi＝（BQ低＋Q带入－Q烟气－ΣQ损失）／（BQ低＋Q带入）＝1－（Q烟气＋ΣQ损失）／（BQ低＋Q带入）影响因素：炉子热负荷BQ低空气、煤气预热带入的热量Q带入钢加热所需单位焓增量△I处炉废气带走的热量Q烟气炉膛各项热损失ΣQ损失②影响物料加热外部传热和内部传热的因素外部传热：N＝const，τ→G关于τ的经验公式：式中各项符号的意义内部传热：影响因素：平均辐射温压综合导来辐射系数对流传热系数料坯厚度δ被加热物料的热物理性质λ，ρ，a，c等影响因素归类：先决因素——Q低，δ，λ，ρ，a，c，炉子构造尺寸等操作因素——B，n,烟道闸板位置等控制因素（热过程因素）——T炉，T烟，气体成分等4.3.2热工因素作用分析⑴炉子供热负荷BQ低B↑G↑注意事项：充分燃烧，稳定压力，回收热量，防止高温副作用三个术语：炉子最大热负荷炉子最小热负荷（空炉热负荷）（BQ低）KL＝ΣQ损失／ηli炉膛容积热负荷（W／m3）⑵炉子温度制度和供热制度的影响供热制度→温度制度一段或一期温度制度多段温度制度⑶废气出炉温度的影响其它因素一定的条件下，t烟主要受BQ低和ΣQ损失的影响。BQ低ΣQ损失↓t烟↑Gb↑应加强热量回收⑷物料入炉温度和出炉温度的影响↓τ↓G↑⑸料坯厚度的影响δ↑τ↑P↓⑹布料情况及装入量的影响4.4炉子附属设备对生产率及热效率的影响4.5炉子生产率、热效率及单位燃料消耗量之间的关系

5.预(换)热器5.1预热器用途:预热煤气或助燃空气节约燃料作用提高燃烧温度改善燃料的燃烧提高炉子的生产率注：①节约燃料的定性描述指标：燃料的节约率ＳＳ＝△Ｂ／＝（Ｂ０－Ｂ）／Ｂ０由热平衡关系，将Ｂ０、Ｂ用其它参数表示，得：5.2预热器的形式与分类切换式蓄热式回转式热媒式预热器热管式金属质间壁式陶瓷质金属预热器的分类双型烟道内钢板(环缝式)单型烟囱中――叠置型辐射型直管型钢管弯管型整体型金属预热器铸钢／铸铁翅片管型直管型烟道型Ｕ形管型对流型弯管型复合型钢管烟管型整体型（管壳式）空气管型钢板－［烟道内接烟道］－板式双型烟道内钢板(环缝式)单型烟囱中――叠置型辐射型直管型钢管弯管型整体型金属预热器铸钢／铸铁翅片管型直管型烟道型Ｕ形管型对流型弯管型复合型钢管烟管型整体型（管壳式）空气管型钢板－［烟道内接烟道］－板式5.3辐射式空气预热器5.4管式预热器5.5铸造式预热器5.6陶瓷空气预热器5.7蓄热式预热器5.7空气预热器的选择与设计类型结构特点传热特性传热系数（W/m2K）流体流动特性定性评价传热系数范围烟气（流速／阻力）空气（流速／阻力）关注点辐射式空气预热器同轴内筒/外筒结构．内筒直径大，两筒环缝间隙小．烟气流内筒，空气流环缝．单位体积传热面积小（笨重）吸收烟气中的辐射热（>1000℃，>600℃）壁温＝f(空气流速，热负荷，流向分配)40／6045600W/m2<1m/s阻力损失小15-30(40)m/s1000／5000Pa环缝中空气分布均匀：肋片，风室防止热应力措施扩大受热面积措施：叠置对流式管式预热器管束构成受热面．烟道型：管内流空气，管外流烟气．管壳型：可互换靠对流实现换热（<900℃）局部：叉流整体：顺流,逆流,组合流16-2723-351-3m/s5-15m/s2000/3000Pa1000/2000Pa对流铸造式预热器50-1001-24-8陶瓷空气预热器6-110.5-2.00.3-0.5工作液体工作液体密封容器液芯蒸汽流蒸发段冷凝段热管的工作原理

6.金属加热工艺导热系数钢的有关性质平均比热容热物理性质热扩散率（导温系数）弹性模量及泊松比机械性质钢的加热温度钢的加热均匀性（断面允许温差）钢的加热工艺（加热制度）钢的加热速度钢的加热时间炉温制度钢的过热钢的过烧钢的加热缺陷温度应力钢的氧化钢的脱碳钢的有关性质：定义和规律λ：λ=f(T,化学成分，显微组织，热加工情况)合金化程度↑λ↓碳钢：T＜800℃，T↑λ↓T＞800℃，趋于一致合金钢：λ变化不大Ｃ：Ｃ＝=f(T,化学成分，显微组织)化学成分影响不大Ｔ↑Ｃ略有增加在相变温度范围Ｃ变化较大ａ：ａ＝f(T,化学成分，显微组织，热加工情况)a=4—6×10-6m2/sＥ：ν＝0.3(0.28---0.45)钢的加热工艺参数之一：加热温度加热温度：钢加热完毕时的表面温度。加热温度＝ｆ（压力加工方式，钢的性质）塑性↑变形抗力↓热加工温度炉内加热温度钢的加热工艺参数之二：断面允许温差△ｔｚ理想情况△ｔｚ＝０实际情况△ｔｚ／ｓ＝100—300℃／ｍ注：①钢的可塑性↑△ｔｚ↑（低碳钢；高碳钢，合金钢）△ｔｚ受压力加工方式的影响生产中由控制加热、均热时间来使满足△ｔｚ要求其它温差：阴阳面，黑印钢的加热工艺参数之三：加热速度定义：金属表面升温速度（℃／ｈ）加热单位厚度金属所需要的时间（min/cm）单位时间加热金属的厚度（cm/min）加热速度＝薄材ｆ（炉子的加热能力，金属本身允许的内部温差）厚材钢的加热工艺参数之四：加热时间加热时间确定办法理论计算法经验公式法τ＝ｆ（炉型，钢种，摆放方式）钢的加热缺陷之一：过热钢加热温度过高、时间长，钢中晶粒过分长大，塑性降低，导致热加工后钢表面出现裂纹的现象。钢的加热缺陷之二：过烧钢加热温度过高、时间长，钢中晶界发生熔化而后遭到氧化，晶粒间失去塑性，导致热加工后钢表面出现严重裂纹甚至断裂成数块的现象。注：热脆区的回避钢的加热缺陷之三：温度应力现象温度差热膨胀差内应力温度应力破裂（温度应力＞强度极限）温度水平热膨胀量受力类型表面内部表面内部表面内部加热较高较低较大较小压缩应力张应力冷却较低较高较低较高张应力压缩应力注：温度应力加热区残余应力温度应力的分析：钢的加热缺陷之四：氧化氧化产物：Ｆe2O3,Fe3O4,FeO氧化产物的不良影响：对生产过程对钢的质量对耐火材料氧化产物＝ｆ（Ｔ，τ，炉气成分，钢的化学成分，其它因素）措施：Ｔ，τ控制法炉气中氧气减少法隔离法钢的加热缺陷之五：脱碳脱碳的不良影响：降低钢材的表面性能和热处理后的机械性能。脱碳＝ｆ（Ｔ，τ，炉气成分，钢的化学成分，其它因素）措施：①加热温度控制，“低温轧制”②控制气氛和加热速度③待扎处理

7.加热炉７.1连续式加热炉推钢式连续加热炉类型环型炉步进炉炉膛空间形状炉膛空间尺寸炉型燃烧器种类燃烧器布置排烟口布置温度制度加热制度供热制度炉型适用范围炉型形状和温度制度供热制度说明二段连续加热炉单面加热：δ＜100mm或ｌ＜１ｍ两面加热：δ＞100mm或δ＜100mm且产量高加热段＋预热段Q1:Q2=(30-50%):(70-50%)遮蔽作用；热气上升三段连续加热炉较大断面钢坯预热段＋加热段＋均热段Q0:Q1:Q2=30:40:60注意温差控制多段连续加热炉板坯预热段＋加热段1＋加热段2＋均热段变化较大出炉烟气温度高顺流式连续加热炉顺逆流式连续加热炉带炉顶烧嘴的连续炉影响炉温制度的因素：燃料供入量Ｂ燃料的发热量Ｑ低析热系数φ[φ＝1-exp(-axb)]外部传热空气消耗系数ｎ影响因素：炉气再循环倍率Ｒ推钢速度ｖ钢的热物性λｍ，ｃｍ，αｍ加热厚度Ｓ内部传热受热面Ｆｍ一般分析：直接影响间接影响ＢＱ低↑ｎ↓（充分燃烧）φ↑Ｒ适当Ｔj↑推钢速度ｖ↑Ｔj↓注：Ｔj↑≠ｖ↑稳态温度制度与变温制度（稳态与非稳态）稳态温度制度ｔ炉＝ｆ（Ｌ）（稳态工况）操作参数改变趋于稳定物料变温制度ｔ炉＝ｆ（Ｌ，τ）（非稳态工况）注：①变温制度更接近于实际情况，有利于自动控制。②研究路线：稳态温度制度变温制度实际工况最佳炉温制度与加热炉生产计算机控制满足轧机要求加热炉生产计算机控制最佳炉温制度（一定的生产率）热效率最高，燃耗最低代替人工操作优化数学模型金属烧损最少现场测试经验模型最优化模型生产统计优化数学模型目标最优化计算约束条件如：加热速度最高表面温度注：①离线模型在线模型修正的在线模型控制模型②满足轧机要求的控制模型在热工角度未必是“最优模型”。炉内压力制度炉内静压场的组成由排烟系统形成的压力场(影响炉膛压力线上下移动)沿高度方向的几何压头形成的压力场（影响炉膛压力沿高度的分布ｔ，Ｈ）由炉内气体运动引起的压力场（气体射流作用引起的压力变化流速变化引起的压力变化气体沿途摩擦损失）对炉压的基本要求：沿炉长方向变化要小，保持零压线的位置影响因素：燃烧器位置、安装角度、射流出口动能等调节炉膛压力分布的一些办法：调节燃烧器安装位置防止下部烟气上浮炉型曲线不易变化太大注意侧烧嘴、端烧嘴的影响作用调节炉膛压力对温度分布的影响现场调节手段：烟道闸板升降烟道闸板↑炉子抽力↑炉子压力水平↓火焰长度↑炉子高温区后移，废气出炉温度↑（抽力加大、吸入冷空气增多）烟道闸板↓炉子抽力↓炉子压力水平↑火焰长度↓炉子高温区前移。若烟道闸板↓↓炉子压力水平↑↑燃烧过程↓炉温↓注：改变端出料炉炉头吸冷风的技术措施烧嘴角度调整法反向烧嘴法出料口火封法支烟道法端部空间减少法出料方式改变法炉膛尺寸（宽、长、高）的确定宽Ｂ：Ｂ＝２ｌ＋３ａＢ＝ｌ＋２ａ注：Ｂ＝４ｍ＞平顶吊挂结构＜拱顶结构长Ｌ：Ｌ：钢压长度ｍ；Ｇ：炉子生产率ｋｇ／ｈ；τ：金属加热时间ｈ；ｂ：每根料坯的宽度ｍ；ｍ：每根料坯的质量ｋｇ炉子全长：Ｌ＝Ｌｘｉ＋Ａ（Ａ＝１．４－２．５）注：①公式解析②Ｌｘｉ太短生产率或加热质量不能满足要求太长拱钢现象出现（允许推钢比＝Ｌｘｉ／Ｓ＝２００－３００）③各段长度比例由计算或经验确定③均热段实炉底段的作用：消除钢坯下表面滑动水管黑印高Ｈ：Ｈｉ＝ｆ（燃料种类，燃烧器布置，热负荷……）经验确定高度一般范围(mm)注意事项煤燃料重油Ｈ11400-1900烧嘴安装（上，下）1000-1200降低一些Ｈ21600-2500烧嘴安装（上，下）Ｈ3700-1200Ｈ4＞Ｈ３支柱、水管；减阻Ｈ51500-1600降速增压，防冒气Ｈ61200-1500供燃料量少，充满Ｈ7600-700防拱钢7.1.2环型加热炉加热对象：用推钢式连续加热炉难以加热的物料。室状炉：机械化操作困难，产量低（车轮，轮箍坯，饼等异型料坯）斜底炉：炉压难以控制（无缝钢管坯）

旋转出料机出料门均热段加热段预热段装料门加料机工作原理：出料机出料门均热段加热段预热段装料门加料机结构特点：按需要的速度正常旋转的环形炉底回转装置环形炉底定心装置水封外侧墙切向烧嘴布置位置内侧墙方向炉顶径向热工特点预热段的炉底温度高（有利于下部加热；防止升温过快）可留有和控制料坯间距，有利于断面温度均匀化。料坯在炉中的实际路程较长，加热均匀炉子实际长度长，注意炉压控制。炉底利用系数低。炉子为实炉底。7.1.3步进炉目的要求较大产量时①炉子能适应各种工况变化要求加热时间变化时待轧时料坯厚度变化时②对炉子长度和产量要求较大时结构特点（炉底）耐热钢步进梁及固定梁炉底单面加热（步进床）耐火材料覆盖步进梁炉底双面加热水冷步进梁炉底步进机构密封结构进出料机构热工特点加热灵活性好加热质量好炉长无限制易于操作和实现自动化7.2均热炉加热对象：钢锭特点：钢锭大，热锭多，容量匹配，轧机满足常规炉型蓄热式均热炉底部中心烧嘴均热炉上部四角烧嘴均热炉上部单侧烧嘴均热炉加热制度二期加热制度三期加热制度“逆Ｌ”加热制度7.3室式锻造加热炉连续式锻造加热炉室式热工特点燃烧系统炉温：１２５０－１３５０℃加热温度：１１５０－１２８０℃断面温差：５０－８０℃燃料：煤气。燃油，煤使用评价：炉温，温控，过程稳定，污染火焰和炉气组织原则：直接入炉，避开工件，循环良好，炉温均匀,调节方便，余热利用。气流组织烧嘴位置：侧墙排烟口位置：炉门口顶部和两侧；必要时，后墙，侧墙加热制度恒定炉温加热制度变炉温加热制度尺寸较小尺寸较大使用形状规则形状不规则范围合金元素少合金元素多核心：热应力问题热工指标炉底面积(m2)炉底强度（kg/m2.h）其它说明＜１350-450热效率低１０％左右；烟气出炉温度高＞１０００℃等待加工时间多１－３300-400＞３250-350常用炉型＆燃油室式加热炉＆烧煤气的开隙式加热炉＆燃油双室锻造炉＆车底式加热炉＆拱顶供热的室状加热炉＆喷流式快速加热炉＆阶梯往复炉排锻造加热炉氧化控制加热方式氧化率（％）普通加热１－３少氧化加热0.3－0.7无氧化加热＜0.3

8.热处理炉8.1概述热处理工艺：钢的热处理是将钢在固态范围内，经过一定的加热、保温和冷却，以改变钢的组织和性能的一种工艺。相变：钢的热处理是基于铁碳合金在加热和冷却时，具有相变的特点来实现的。所谓“相变”是指合金在加热或冷却过程中，其组织状态会发生变化。根据钢的不同加热和冷却，热处理一般可以分为下列几种：完全退火不完全退火退火球化退火扩散退火钢的热处理正火低温回火淬火与回火中温回火高温回火（调质）淬火与回火：钢的淬火与回火在生产中是决定零件最后性能的热处理工艺，有时也可作为预报热处理。钢淬火能获得马氏体。马氏体组织硬而脆，内应力大。淬火后的工件是不能直接使用的。因此，要经过适当温度的回火，使马氏体得到不同程度的分解，硬度降低，脆性减少，韧性、塑性提高，内应力得到不同程度的消除，并使组织稳定。退火：退火是把钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。目的：降低硬度，提高塑性，便于切削加工；细化晶粒，均匀组织，消除内应力，提高钢的冲击韧性和切削加工性。正火：将钢加热到一定温度，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却。化学热处理：渗碳、渗氮热处理热工＝加热温度＋加热速度＋保温时间＋冷却速度＋炉子气氛热处理阶段热工要求说明加热Tmax＜1300℃；T＜1000℃对加热温度（±10℃）、加热速度控制要严格、准确。不准确影响质量保温保证时间：温度均匀，组织转变热耗较大冷却冷却速度要严格、准确，有决定性作用。附属设备：淬火池，缓冷室对热处理炉的要求工艺性要求经济性要求环保要求机械自动化要求热处理炉分类高1000—1300℃温度中650－1000℃低＜650℃电热源煤气燃油煤周期