【正文】 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 120t/h推鋼式連續(xù)加熱爐設(shè)計說明書產(chǎn)量120t/h推鋼式連續(xù)加熱爐設(shè)計畢業(yè)論文目錄文獻(xiàn)綜述 6 6 6 火焰爐結(jié)構(gòu) 7 火焰爐的組成 8 11 13 燒嘴及其分布 13 燃燒控制技術(shù) 13 15 15 煙囪 15 排煙方式 16 換熱器及其保護(hù) 16 爐膛壓力控制 16 17 工業(yè)爐節(jié)能的幾個措施 17 燃料爐的節(jié)能 18 加熱工藝設(shè)計節(jié)能 19 常規(guī)加熱工藝規(guī)程節(jié)能 19 20 推鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用 20 推鋼機(jī)種類 20 雙機(jī)架齒輪齒條式推鋼機(jī)結(jié)構(gòu)及特點 20 21 使用性能 21 熱性能 21 其它特殊性能要求 23 工藝性能 23 加熱爐內(nèi)襯選材方案的評價 23 結(jié)論 24 工業(yè)爐的發(fā)展方向 24“三高一低”理論 26 “三高一低”理論的技術(shù)基礎(chǔ) 26： 28 28 28 30 金屬加熱計算 32 鋼坯的均熱時間及溫度參數(shù) 33 加熱段爐氣溫度 34 燃料利用系數(shù)及預(yù)熱段加熱時間 34 各段金屬加熱時間 37 爐子主要尺寸計算 38 爐子長度計算 38 爐門數(shù)量和尺寸的確定 39 41 41 41 46 46 燒嘴的選用 46 48 56（引風(fēng)機(jī)選擇） 62結(jié)論 67附錄：英文翻譯及原文 69文獻(xiàn)綜述前言 高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、低成本、低污染反映了軋鋼加熱爐的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，用少投入實現(xiàn)產(chǎn)能的最大化，是企業(yè)和熱工工作者的追求目標(biāo)，亦是軋鋼加熱爐的發(fā)展趨向。目前，國內(nèi)的連續(xù)式加熱爐正在經(jīng)歷從推鋼式到步進(jìn)式的轉(zhuǎn)變過程，雖然步進(jìn)式加熱爐有其優(yōu)點，但是推鋼式加熱爐也有很多可取之處，推鋼式爐和步進(jìn)式爐有同等的效果，并且推鋼式加熱爐一次性投資少，維護(hù)運行費用低。本文對加熱爐的結(jié)構(gòu)，附件的技術(shù)概況進(jìn)行分析，借此找到改進(jìn)的方案。工業(yè)爐是在工業(yè)生產(chǎn)中，利用燃料燃燒或電能轉(zhuǎn)化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設(shè)備。中國在商代出現(xiàn)了較為完善的煉銅爐，在春秋戰(zhàn)國時期，人們在熔銅爐的基礎(chǔ)上進(jìn)一步掌握了提高爐溫的技術(shù)，從而生產(chǎn)出了鑄鐵。1794年，世界上出現(xiàn)了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年，法國人馬丁運用英國人西門子的蓄熱式爐原理，建造了用氣體燃料加熱的第一臺煉鋼平爐。他利用蓄熱室對空氣和煤氣進(jìn)行高溫預(yù)熱，從而保證了煉鋼所需的1600℃以上的溫度。1900年前后，電能供應(yīng)逐漸充足，開始使用各種電阻爐、電弧爐和有芯感應(yīng)爐。20世紀(jì)20年代后又出現(xiàn)了能夠提高爐子生產(chǎn)率和改善勞動條件的各種機(jī)械化、自動化爐型。工業(yè)爐的燃料也隨著燃料資源的開發(fā)和燃料轉(zhuǎn)換技術(shù)的進(jìn)步，而由采用塊煤、焦炭、煤粉等固體燃料逐步改用發(fā)生爐煤氣、城市煤氣、天然氣、柴油、燃料油等氣體和液體燃料，并且研制出了與所用燃料相適應(yīng)的各種燃燒裝置。二十世紀(jì)50年代，無芯感應(yīng)爐得到迅速發(fā)展。后來又出現(xiàn)了電子束爐，利用電子束來沖擊固態(tài)燃料，能強(qiáng)化表面加熱和熔化高熔點的材料。為便于加熱大型工件，又出現(xiàn)了適于加熱鋼錠和大鋼坯的臺車式爐，為了加熱長形桿件還出現(xiàn)了井式爐。隨著現(xiàn)代化管理水平的提高,計算機(jī)控制系統(tǒng)的不斷完善,現(xiàn)代連續(xù)加熱爐也應(yīng)運而生. 現(xiàn)代連續(xù)加熱爐爐型可以歸入兩大類：推鋼式爐和步進(jìn)式爐。兩類爐型的根本區(qū)別，僅在于爐內(nèi)的輸料方式。工業(yè)爐按供熱方式分為兩類：一類是火焰爐(或稱燃料爐)，用固體、液體或氣體燃料在爐內(nèi)的燃燒熱量對工件進(jìn)行加熱；第二類是電爐，在爐內(nèi)將電能轉(zhuǎn)化為熱量進(jìn)行加熱。大型臺車式爐火焰爐的燃料來源廣，價格低，便于因地制宜采取不同的結(jié)構(gòu)，有利于降低生產(chǎn)費用，但火焰爐難于實現(xiàn)精確控制，對環(huán)境污染嚴(yán)重，熱效率較低。電爐的特點是爐溫均勻和便于實現(xiàn)自動控制，加熱質(zhì)量好。按能量轉(zhuǎn)換方式，電爐又可分為電阻爐、感應(yīng)爐和電弧爐。 工業(yè)爐按熱工制度又可分為兩類：一類是間斷式爐又稱周期式爐，其特點是爐子間斷生產(chǎn)，在每一加熱周期內(nèi)爐溫是變化的，如室式爐、臺車式爐、井式爐等；第二類是連續(xù)式爐，其特點是爐子連續(xù)生產(chǎn)，爐膛內(nèi)劃分溫度區(qū)段。在加熱過程中每一區(qū)段的溫度是不變的，工件由低溫的預(yù)熱區(qū)逐步進(jìn)入高溫的加熱區(qū)，如連續(xù)式加熱爐和熱處理爐、環(huán)形爐、步進(jìn)式爐、振底式爐等。 火焰爐結(jié)構(gòu)，以燃料燃燒的火焰為熱源的各種工業(yè)爐統(tǒng)稱為火焰爐?；鹧鏍t廣泛應(yīng)用于物料（工件），熔煉加熱和熱處理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。火焰爐得到廣泛應(yīng)用的原因有以下幾點：1：火焰爐所采用的燃料有較大的靈活性，可以根據(jù)燃料的種類和規(guī)格建造各種不同型式和構(gòu)造的爐子、以滿足生產(chǎn)的需求。2：燃料的供應(yīng)一般比較充足，價格也比較低。3：火焰爐對于被處理物料（工件）的形狀大小。規(guī)格等的限制較少，大到幾百噸的金屬錠，小到細(xì)顆粒，都可以在火焰爐中進(jìn)行熱工處理。4：火焰爐工作溫度的范圍比較大，可以滿足不同工作溫度的需求。5：火焰爐通常是直接加熱式，但如果有特殊要求，也可以進(jìn)行間接加熱。正是以上的幾點，使的火焰爐的到廣泛的應(yīng)用。火焰爐一般由爐子熱工工藝系統(tǒng)、裝出料系統(tǒng)、熱工檢測及自動控制系統(tǒng)等三個系統(tǒng)互相配合，使?fàn)t子正常運轉(zhuǎn)。爐子的熱工工藝系統(tǒng)是火焰爐最基本的組成部分。包括爐子的工作室(爐膛)、供熱系統(tǒng)（油泵、管道、燃燒裝置等)、排煙系統(tǒng)(煙道、煙閘、換熱器、余熱鍋爐、煙囪、排煙機(jī)等)及冷卻系統(tǒng)等。參見圖1—1。工作室是爐子的核心。主要的熱工及工藝過程都在工作室內(nèi)完成。爐子其他各部分的任務(wù)是為工作室內(nèi)所進(jìn)行的熱工工藝過程提供有利條件。裝出科系統(tǒng)和熱工檢測及自動控制系統(tǒng)，是現(xiàn)代化火焰爐不可缺少的兩個工作系統(tǒng)。前者包括爐前爐后的裝出料機(jī)械和爐內(nèi)的運料機(jī)械，后者包括熱工參數(shù)的檢測儀表、顯示儀表記錄儀表、自動控制儀表或計算機(jī)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。在爐子上配備這兩個系統(tǒng)，可以實現(xiàn)產(chǎn)的自動化操作，從而提高爐子的生產(chǎn)指標(biāo)。下面僅對熱工工藝系統(tǒng)中的主要組成部分加以介紹。 火焰爐的組成爐膛(工作室)：爐膛一般是由爐墻、爐頂和爐底構(gòu)成的一個近乎六面體的空間。因工藝和用途的不同，爐膛形狀是各式各樣的。大多數(shù)爐膛是在高溫下工作，經(jīng)受爐氣、爐塵和爐渣的侵蝕和沖刷。因此，要求構(gòu)成爐墻、爐頂和爐底等所用的材料、結(jié)構(gòu)型式的尺寸等，都必須適應(yīng)這一特點，以保證爐子的正常工作。爐墻： 爐子四周的圍墻稱為爐墻。加熱爐都采用直立的爐墻，分為側(cè)墻和端墻。為保證爐墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，爐墻必須有一定的厚度，并應(yīng)隨爐子尺寸增大和爐膛溫度的升高而增厚。為減少散熱和蓄熱損失，爐墻應(yīng)設(shè)有絕熱層。側(cè)墻的厚度一般為2—2．5塊磚厚(464。580mm)，其中起穩(wěn)定作用的主墻用粘土磚砌筑，厚度為1．5—2塊磚厚，其余部分為絕熱材料，構(gòu)成復(fù)合爐墻。用耐火澆注料或耐火可塑料等制作的爐墻．主墻厚度一般為250一300mm。端墻厚度應(yīng)視燒嘴孔道尺寸而定，一般為2．5—4塊磚厚。為提高爐子強(qiáng)度和氣密性，爐培外面包以4—10mm厚的鋼板。爐墻的經(jīng)濟(jì)厚度，應(yīng)根據(jù)砌休的材料費和蓄熱散熱損失引起的燃料費進(jìn)行優(yōu)化計算確定。爐墻上常設(shè)有爐門、窺視孔、燒嘴孔以及熱工參數(shù)檢測孔等孔洞。為防止砌體破壞，爐墻應(yīng)盡量避免直接承受附加負(fù)荷，爐門、冷卻水管等構(gòu)件應(yīng)設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)上。加熱爐爐門尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，尺寸可由有關(guān)手冊中查得。側(cè)墻上還必須設(shè)有供檢修用人孔假門。爐頂：爐頂是爐膛組成中的薄弱環(huán)節(jié)。爐頂是否牢固可靠，對爐子工作有重大影響。尤其在熔煉爐（）中，往往因受爐頂溫度的限制而妨礙爐子生產(chǎn)率的提高，由于爐頂?shù)膿p壞而降低爐子的作業(yè)效率。固在爐子設(shè)計時對爐頂?shù)目煽啃员仨毥o予足夠的重視。爐項按其結(jié)構(gòu)型式分為拱頂和吊項兩種。拱頂可用楔形磚砌筑或不定形耐火材料搗制而成，結(jié)構(gòu)參見圖1—3。拱頂?shù)墓敖强勺兓?0度到180度之間，通常采用的有60度、90度、120度和180度拱頂。60度拱頂?shù)腞等于爐子跨度B，拱頂矢高A＝o．1345，稱為標(biāo)準(zhǔn)拱頂。拱頂?shù)馁|(zhì)量W作用于拱角磚上，承受在兩側(cè)護(hù)路上，水平分力F通過拱角梁由鋼結(jié)構(gòu)承受。吊頂是由一些特制的異形磚組成的，異形磚用金屬吊桿單獨地或成組地吊在護(hù)子鋼結(jié)構(gòu)上。吊頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)型式很多，圖1—4是常見的幾種吊頂結(jié)構(gòu)。圖中(6)是槽磚吊掛結(jié)構(gòu)，這種吊磚結(jié)構(gòu)和砌筑都比較簡單，更換也方便。為避免掛磚的工字鋼溫度過高，磚的上表面不允許敷設(shè)絕熱層，因此薩頂散熱量較大。圖中(6)；(f)是頸吊式吊掛結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的每一塊吊磚都有一個夾鉤和一個吊桿。由于金屬夾鉤在砌體外面，故可以在磚的部分表面敷設(shè)絕熱層，爐頂散熱損失較小。但這種結(jié)構(gòu)只適用于吊掛水平的及傾斜度不大的爐頂，較大傾斜度及轉(zhuǎn)彎處須做特殊處理。圖中(墨)是齒槽式吊掛結(jié)構(gòu)，它的優(yōu)點是磚與磚之間互相咬合，氣密性好，個別磚塊即使斷裂也不致掉落，缺點是磚形復(fù)雜，公差要求嚴(yán)格，砌筑難度大。這種結(jié)構(gòu)的爐頂磚上面也不宜敷設(shè)絕熱層。爐底：爐底的工作條件是非常惡劣的。它不僅要承受被處理物料的機(jī)械負(fù)荷、碰撞與摩擦等作用，有時還要受到被處理物料的化學(xué)侵蝕及熔體的滲透等。爐底結(jié)構(gòu)型式和所用材料，決定于工藝過程和爐內(nèi)的工作溫度及化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)。加熱爐的爐底結(jié)構(gòu)型式基本有兩種：①固定式爐底一—被處理的爐料推鋼機(jī)推動在爐底上移動。為了避免物料與爐底耐火材料直按摩擦而損壞爐底與金屬表面．有些情況下用砂封的移動式爐底，在爐底上裝有金屬滑軌或水冷管滑道。②移動式爐底——機(jī)械化的活動爐底帶動爐內(nèi)物料一道移動，屬于這種類型的爐子很多，其中主要有步進(jìn)式加熱爐、轉(zhuǎn)底式加熱爐、分室式加熱爐、輥底式加熱爐和鏈?zhǔn)郊訜釥t等。這種爐底因為需要設(shè)置復(fù)雜的爐底機(jī)械裝置，構(gòu)造比固定式爐底復(fù)雜。爐子基礎(chǔ)和鋼結(jié)構(gòu)：修建爐子時必須打好爐子基礎(chǔ)。爐子基礎(chǔ)一方面要承受整個爐子的質(zhì)量不致下沉或倒場；另一方面還要防止?fàn)t底受潮或遭受地下水的侵襲，保證爐于正常工作。根據(jù)爐子的大小和土質(zhì)的好壞，爐子基礎(chǔ)可采用不同材料和結(jié)構(gòu)來砌筑。小爐子可用紅磚或塊石砌筑，絕大多數(shù)大中型爐子都采用混凝土或鋼筋混凝土修建，因為它既結(jié)實又抗潮。在設(shè)計和修筑爐子基礎(chǔ)時應(yīng)注意以下幾點：(1)混凝土任何部分的溫度都不允許超過300℃，否則混凝土就會變質(zhì)而壓壞。因此當(dāng)爐底直接建筑在混凝土上時，要在爐底與混凝土之間用絕熱材料隔開，對于溫度較高的爐子，要把爐底架空起來，靠空氣冷卻基礎(chǔ)。(2)爐子基礎(chǔ)必須是整塊的，不允許有斷裂現(xiàn)象。爐子基礎(chǔ)要與其他基礎(chǔ)(如輔助設(shè)備、二房、煙囪等基礎(chǔ))分開，以避免由于基礎(chǔ)受力不同而引起不均勻下沉，使基礎(chǔ)開裂或設(shè)備傾(3)基礎(chǔ)的底部應(yīng)在地基的凍土線以下，以免因天氣寒冷使基礎(chǔ)遭道到破壞。(4)爐子基礎(chǔ)應(yīng)盡可能地建于地下水面以上，以免由于地下水的侵入而損壞基礎(chǔ)的強(qiáng)度。爐子個別部分（如煙道。換熱器等）必須建在地下水面以下時，一定要有防水溝或防水層等嚴(yán)密的防水措施。爐子鋼結(jié)構(gòu)一般是由鋼柱、橫梁、拉桿、拱角梁等組成的鋼架。其作用是：(1)加固爐子砌體，承受爐子拱頂?shù)乃椒至蛘郀t子吊頂?shù)娜恐亓浚阉鼈兊淖饔昧鞯綘t子基礎(chǔ)上。(2)鋼結(jié)構(gòu)也是爐子的骨架，在其上可以安置爐門框、爐門、燒嘴和冷卻水管等各種爐子部件，井承受這些部件的重量。(3)可抵抗砌體的高溫膨脹，使?fàn)t子受熱后不發(fā)生變形。為使鋼架形成整體而把爐子夾固起來，各個獨立的鋼件之間必須互相連接起來，除有特殊要求采用活動連接外．一般都采用焊接結(jié)構(gòu)。鋼鐵下端大都固定在爐子基礎(chǔ)上。由于鋼架是固定死的，故各部分砌體均需留有膨脹縫，以免受熱后鋼架變形。鋼結(jié)構(gòu)所用材料通常有槽鋼、工字鋼、角鋼、圓鋼、鋼軌和鋼板等。為使鋼結(jié)構(gòu)工作可靠，又能節(jié)約鋼材，各種鋼件的尺寸和規(guī)格的選用都應(yīng)通過計算，并參照實際使用資料來確定。此外，爐子的平臺、欄桿及扶梯等，也都用于鋼結(jié)構(gòu)的范圍，應(yīng)根據(jù)爐子的具體情況來設(shè)置?，F(xiàn)代連續(xù)加熱爐型可以歸為兩大類：推鋼式爐和步進(jìn)式爐。兩類爐型的根本區(qū)別，僅在于爐內(nèi)的輸料方式。推鋼式爐是連續(xù)加熱爐中歷史最長的一種爐型，自上世紀(jì)初沿用至今。在1967年以前，所有的現(xiàn)代軋機(jī)都是采用推鋼式爐。步進(jìn)式爐是在上世紀(jì)三十年代才出現(xiàn)的爐型，有一些優(yōu)點超過了推鋼式爐。這兩類爐型經(jīng)過七十年以上的時間的發(fā)展，其性能指標(biāo)的相互比較也發(fā)生了很大的餓變化。推鋼式選用合理的溫度制度和供熱制度，降低爐內(nèi)的最高溫度和廢氣排放溫度，提高爐內(nèi)燃燒產(chǎn)物的熱量利用率，提高廢熱回收率，減少其他熱損失，進(jìn)行現(xiàn)代化管理，采用計算機(jī)控制，推鋼式爐和步進(jìn)式爐有同等的效果，并且推鋼式加熱爐一次性投資少，維護(hù)運行費用低，所以在這里只討論推鋼式連續(xù)加熱爐。爐子的熱工制度和爐型。兩段式連續(xù)加熱爐按爐溫制度分為加熱期和預(yù)熱期，爐膛也相應(yīng)的分為加熱段和預(yù)熱段。加熱薄料坯的小爐子也有單面加熱的，一般多為兩面加熱。燒煤時設(shè)有端部的燃燒室。稱為爐頭，下加熱的燃燒室設(shè)在兩側(cè)，成為腰爐。具有兩面加熱的兩段式連續(xù)加熱爐，其燃料的分配比例上加熱大約是30%到40%，下加熱大約是60%到70%。以為下面的爐氣要上浮，部分氣體有兩側(cè)的空隙上來，使下部的熱量供應(yīng)不足；其次鋼坯下面的冷卻水要帶走大量的熱量，這部分熱幾乎都要有下面加熱來供給；此外，鋼坯與水管接觸的地方要產(chǎn)生黑印，若下加熱能力不足，則黑印回更加嚴(yán)重，而到了實體段時，只有上表面能夠加熱。因而需要給下加熱燃料多供給些。三段式連續(xù)加熱爐。一般有三個供熱點。斷面尺寸較大的鋼料和合金鋼料的加熱，多采用三段式爐溫制度的三段式連續(xù)加熱爐。三段式加熱爐爐型的變化很多，但在結(jié)構(gòu)上仍有一些共同的基本點。爐頂輪廓曲線變化是很大的，它大致與爐溫曲線相一致，及爐溫高的區(qū)域爐頂也高，爐溫低的區(qū)域，其爐頂也相應(yīng)的壓低。在加熱段與預(yù)熱段之間，有一個比較明顯的過渡，爐頂向預(yù)熱段壓下。這是為了避免加熱段高溫區(qū)域有許多熱量向預(yù)熱段的低溫區(qū)域輻射，加熱段是主要燃燒區(qū)域，空間比較大，有利于輻射傳熱：預(yù)熱段是余熱利用的區(qū)域，壓低爐頂縮小空間，有利于強(qiáng)對流