【正文】 的，因此，工藝因素對(duì)爐子生產(chǎn)率及其它生產(chǎn)指標(biāo)的影響不可忽視。在其它條件一定時(shí)，傳給爐料的熱量與爐料受熱面積成正比，所以增加爐料受熱面積，是提高爐子生產(chǎn)率的一個(gè)重要途徑。由式（1）可見，在其他條件一定的情況下，導(dǎo)來輻射系數(shù)C（σ）愈大，傳給爐料的熱量愈多，爐子生產(chǎn)率愈高，除在特定條件下，例如要在爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)定向傳熱或分層燃燒等外，在爐子設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免在爐內(nèi)有低溫氣層存在。 此外，全部采用端頭供熱的爐子，往往因?yàn)榛鹧骈L(zhǎng)度難于調(diào)整，與多點(diǎn)傳熱，端側(cè)供熱的爐子比，爐子的溫度制度缺乏必要的靈活性和適應(yīng)性。3）爐內(nèi)析熱場(chǎng)（爐氣溫度曲線的形狀）。 由上式可見影響爐子生產(chǎn)率的熱工因素主要有下列四點(diǎn)： 1）爐氣和爐料間的輻射溫壓； 2)爐氣、爐壁對(duì)爐料的導(dǎo)來輻射系數(shù)σ； 3)爐料受熱面積； 4）爐氣對(duì)爐料的對(duì)流傳熱熱流q。K)； —爐壁和爐料表面的溫度K； —爐料受熱面積，㎡； a—爐氣對(duì)爐料的對(duì)流給熱系數(shù)，KJ/(㎡因此，爐子的生產(chǎn)率就取決于單位時(shí)間傳給爐料的熱量。對(duì)各種不同的爐子來說，工藝過程是千差萬別的，所以不可能對(duì)每一種情況都進(jìn)行具體分析；爐子結(jié)構(gòu)和操作隨爐子的用途和工藝的不同，盡管也有較大的差異，但它們都是通過熱工過程間接的影響著爐子生產(chǎn)率，而熱工過程卻具有一些共同的基本特征。爐子的生產(chǎn)率是爐子的一個(gè)重要生產(chǎn)指標(biāo)，用符號(hào) P 表示，它是指單位時(shí)間內(nèi)爐子的生產(chǎn)量。爐子使用什么燃料，不僅取決于工藝和熱工上的要求，而且在很大程度上取決于一個(gè)國(guó)家的能源資源和生產(chǎn)情況，以及一個(gè)工廠和一個(gè)地區(qū)乃至國(guó)家的燃料平衡。前一種方法時(shí)從熱平衡的關(guān)系中求得爐子的燃料消耗量；而后一種方法時(shí)參照同類爐子的數(shù)據(jù)，選定爐子的燃料的消耗量。此外，也可把熱量收支各項(xiàng)所占的百分比與現(xiàn)有爐子進(jìn)行比較，從而幫助設(shè)計(jì)者判斷爐子設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)能量守恒定律，任何一座爐窯或其他熱工設(shè)備的熱量收支是平衡的，即爐子熱收入諸項(xiàng)目的總和等于熱支出諸項(xiàng)的總和，這就是爐子熱平衡。各個(gè)獨(dú)立的鋼件之間必須相互連接起來。 4) 爐子基礎(chǔ)因盡可能地建于地下水平面以上，以免由于地下水的侵入而損壞基礎(chǔ)的強(qiáng)度。因此，當(dāng)爐底直接建筑在混凝土上時(shí)，要在爐底與混凝土之間用絕熱材料隔開；對(duì)于溫度較高的爐子，要把爐底架空起來，靠空氣冷卻基礎(chǔ)。爐子的基礎(chǔ)一方面要承受整個(gè)爐子的質(zhì)量不致下沉或倒塌；一方面還要防止?fàn)t底受潮或遭受地下水的侵襲，保證爐子的正常工作。煙囪底部應(yīng)設(shè)人孔，以備烘烤煙囪、扒灰和修理內(nèi)襯之用。煙囪結(jié)構(gòu)有磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪（內(nèi)襯磚）和金屬煙囪（有的襯磚有的不襯磚）。當(dāng)煙氣溫度低于400～600176。煙道閘板的型式從結(jié)構(gòu)特征上來分，有蝶式、升降式和百葉窗式等。煙道布置要盡量縮短長(zhǎng)度和減少煙氣流動(dòng)阻力距離，要與廠房柱基，設(shè)備基礎(chǔ)和電纜保持一定的距離。、煙閘與煙囪（1）煙道與煙閘煙道是連接爐膛和煙囪的煙氣通道。加熱爐爐底砌體厚度與材質(zhì)取決于爐子尺寸與溫度。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)?！?米的一般用拱頂。缺點(diǎn)是磚形復(fù)雜，公差要求較嚴(yán)格，砌筑難度大，爐頂也不宜敷設(shè)絕熱層。由于金屬夾鉤在砌體外面，故可以在部分表面敷設(shè)絕熱層，爐頂散熱量較小。槽磚吊掛結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)和砌筑比較簡(jiǎn)單，更換方便。拱頂?shù)暮穸群筒馁|(zhì)與爐子跨度和爐內(nèi)溫度條件有關(guān)。180176。、120176。拱頂?shù)墓敖菫?60~180176。爐頂是否牢固可靠，對(duì)爐子工作有重大影響。此外，爐墻上應(yīng)設(shè)有爐門、窺視孔、燒嘴孔以及熱工參數(shù)檢測(cè)孔等孔洞。為了減少散熱和蓄熱損失，爐墻應(yīng)設(shè)有絕熱層。因此，要求構(gòu)成爐頂 、爐墻和爐底等所用的材料，結(jié)構(gòu)形式和尺寸等都必須適應(yīng)這一特點(diǎn)，以保證爐子的正常工作。爐膛過大將使火焰末尾以后的低溫氣流返流到這個(gè)低壓區(qū)，低溫氣流和火焰混合使火焰溫度降低，不利于鋼料加熱。下面僅對(duì)熱工工藝系統(tǒng)中的主要組成部分加以介紹。主要的熱工及工藝過程都在工作室內(nèi)完成。加熱爐一般由爐子熱工工藝系統(tǒng)、裝出料系統(tǒng)、熱工檢測(cè)及自動(dòng)控制系統(tǒng)等三部分組成。其目的是為了提高加熱能力。這種爐子對(duì)連續(xù)式爐的合理化、現(xiàn)代化做出了貢獻(xiàn)。三段式：加熱段和均熱段明顯分開?，F(xiàn)在幾乎不用，鋼坯沿著爐子單面加熱，因此鋼坯的上下面的溫差很大。爐底水管通常用隔熱材料包覆，以減少熱損失。主要特點(diǎn)是：料坯在爐內(nèi)依軋制的節(jié)奏連續(xù)運(yùn)動(dòng)，爐氣在爐內(nèi)也連續(xù)流動(dòng)；一般情況，在爐料的斷面尺寸、品種和產(chǎn)量不變的情況下，爐子各部分的溫度和爐中金屬料的溫度基本上不隨時(shí)間變化而僅沿爐子長(zhǎng)度變化。物料加熱時(shí)不移動(dòng)；爐內(nèi)不分段，要求各處爐溫均勻，對(duì)于大鋼錠加熱采用周期性的溫度制度（即爐溫按時(shí)間分為預(yù)熱期、加熱期、均熱期等）。 102．方案論證 14 14 15 15 15 15 15 163．熱工計(jì)算 16 16 16 16 19 22 29 31 37 38 45 50結(jié)論 55致謝 56參考文獻(xiàn) 57英文原文 58英文翻譯 75共84頁(yè) 第 57 頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 加熱爐是將物料或工件加熱的設(shè)備。在冶金工業(yè)中，加熱爐習(xí)慣上是指把金屬加熱到軋制成鍛造溫度的工業(yè)爐。室式加熱爐有兩種：固定爐底室式爐和車底式爐。本設(shè)計(jì)主要研究推鋼式連續(xù)加熱爐。為減小水冷滑軌造成的料坯下部的“黑印”，近年來采用了使料坯與水管之間具有隔熱作用的“熱滑軌”。因爐溫一段控制，操作不靈活。在加熱段把鋼坯加熱到軋鋼溫度，在均熱段消除黑印，使鋼坯溫度達(dá)到均勻。五段式：式三段式加熱爐的發(fā)展。因此單位爐底面積的產(chǎn)量比三段式加熱爐有大幅度提高。三個(gè)系統(tǒng)互相配合，使?fàn)t子正常運(yùn)轉(zhuǎn)。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。（工作室）爐膛一般包括爐頂、爐墻、爐底組成一個(gè)近乎六面體的空間。爐膛過大還易使火焰偏向某一邊，使火焰貼著爐頂或鋼坯流動(dòng)。（1）爐墻爐子四周的圍墻稱為爐墻，分為側(cè)墻和端墻。各種爐墻結(jié)構(gòu)中，以提高絕熱性能，增加隔熱層厚度，減少耐火材料厚度最為經(jīng)濟(jì)，不應(yīng)采取增加耐火材料厚度來使隔熱材料溫度降到許用值以下。為了防止砌體破壞，爐墻應(yīng)盡量避免直接承受附加負(fù)荷。爐頂按其結(jié)構(gòu)型式可分為拱頂和吊頂兩種。之間。和180176。拱頂稱為半圓拱頂，其特點(diǎn)是不產(chǎn)生水平分力，不需要鋼結(jié)構(gòu)加固，造價(jià)低。一般隨爐子跨度增大，拱頂厚度也應(yīng)適當(dāng)?shù)脑龊?。為了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。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?？伤芰系鯍鞝t頂結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通過吊掛埋在可塑料里面的鉚固轉(zhuǎn)將爐頂?shù)鯍煸阡摻Y(jié)構(gòu)上，這種吊頂可以敷設(shè)大面積隔熱層，密封性能也很好，但施工時(shí)需要模板支撐。大于此寬度時(shí)用吊頂。加熱爐的爐底結(jié)構(gòu)型式基本有兩種：固定式爐底和移動(dòng)式爐底。厚度一般變化在200～700mm；材質(zhì)一般是粘土磚須注意的是在與料坯接觸的爐底部分散熱損失“價(jià)值”大，故應(yīng)加強(qiáng)絕熱。設(shè)計(jì)煙道時(shí)，必須充分考慮其斷面尺寸和密封絕熱問題，因?yàn)榍罢叩拇笮∮绊憻煔饬鲃?dòng)阻力損失和造價(jià)，后者的好壞影響排煙系統(tǒng)的吸力和余熱回收率。以免它們受煙道溫度的影響。從冷卻方式上分，有水冷式、風(fēng)冷式和無冷卻式等。C時(shí)，閘板可用灰口鑄鐵件或鑄鋼件制作；當(dāng)溫度高于600～700176。煙囪高度低于60～70m時(shí)，磚煙囪比鋼筋混凝土煙囪造價(jià)低，但磚煙囪砌筑比較困難，而且壽命也不如鋼筋混凝土煙囪。金屬煙囪一般用5～10mm厚鋼板焊成，其壽命低，但修建快，造價(jià)低，在小爐子上常采用。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。 2） 爐子基礎(chǔ)必須是整塊的，不允許有斷裂現(xiàn)象。爐子個(gè)別部分（如煙道、換熱器等）必須建在地下水以下時(shí)，一定要有防水溝或防水層等嚴(yán)密的防水措施。除有特殊要求采用活動(dòng)連接外，一般采用焊接結(jié)構(gòu)。熱平衡是評(píng)價(jià)爐子工作和設(shè)計(jì)、研究爐子時(shí)不可缺少的，特別是在分析爐子燃料消耗，尋求節(jié)能途徑時(shí)更是需要的。另外，建立爐子或其中某個(gè)局部的熱平衡方程式和傳熱方程式及其二者之間的關(guān)系，從中找出各熱工參數(shù)之間的相互關(guān)系，是進(jìn)行爐子熱工理論研究和分析解決各種工程實(shí)際問題最基本的研究方法和手段。（2）爐子單位燃料消耗量爐子單位燃料消耗量是爐子的一個(gè)重要生產(chǎn)指標(biāo)。因此使用燃料的種類以及燃料的成分和發(fā)熱量的變動(dòng)，在生產(chǎn)上都是常見的事。為了尋求提高爐子生產(chǎn)率的途徑，必須了解影響爐子生產(chǎn)率的各種因素及其作用。 熱工過程包括爐內(nèi)燃燒、氣體流動(dòng)和傳熱三過程。所以，改善爐內(nèi)熱交換，增加對(duì)爐料（金屬）的傳熱，就能提高爐子的生產(chǎn)率。h 下面從這方面著手來討論提高爐子生產(chǎn)率的方法:在工藝一定的條件下，決定平均輻射溫壓，并構(gòu)成影響爐子生產(chǎn)率的部分熱工因素主要有：1）燃料入爐時(shí)的燃燒溫度（）。為了提高平均輻射溫壓，爐子應(yīng)該采用端頭集中供熱，并實(shí)現(xiàn)快速燃燒，但實(shí)際生產(chǎn)條件下，往往受到一些條件的限制。因而對(duì)鋼種、規(guī)格、產(chǎn)量的變化和軋機(jī)停軋、待軋和事故的適應(yīng)性小，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致燃料消耗的增加等。特別應(yīng)避免火焰下部低溫氣層的存在，否則將阻礙向爐料的傳熱，影響爐子生產(chǎn)率的提高。為了增加爐料的受熱面積，往往牽涉到爐子結(jié)構(gòu)的變動(dòng)，一般采用雙面加熱采增大受熱面。 對(duì)軋鋼加熱爐來說，加熱爐工藝的主要要求是鋼錠（坯）加熱溫度和斷面溫度均勻性；對(duì)某些合金鋼加熱還要考慮裝鋼溫度、加熱速度、保溫時(shí)間以及氧化、脫碳等。廢氣熱損失的大小主要決定于廢氣量、廢氣溫度以及廢氣中含有的可燃成分等。（2）正確控制爐膛壓力加熱爐是一個(gè)不嚴(yán)密的熱工設(shè)備。（3）改善爐內(nèi)傳熱條件當(dāng)向爐內(nèi)供入的熱量一定時(shí)，在爐內(nèi)傳給爐料的熱量愈多，出爐廢氣溫度就愈低。C和煙量大的加熱爐上，其次才考慮回收低溫余熱。 我國(guó)工業(yè)爐是耗能大戶，約占全國(guó)總能耗的25％，僅次于熱力發(fā)電和鍋爐的能耗量。對(duì)于大量小型加熱爐而言，只配備溫度指示儀表外，一般為人工憑經(jīng)驗(yàn)操作。對(duì)工業(yè)爐加熱技術(shù)和裝備水平的評(píng)價(jià)，主要從滿足工藝要求 提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、合理利用能源、保護(hù)環(huán)境以及改善勞動(dòng)條件等幾個(gè)方面進(jìn)行。其次．通過節(jié)約能源，降低產(chǎn)品能耗，實(shí)現(xiàn)降低產(chǎn)品成本的目標(biāo)。 4)對(duì)環(huán)境的影響性 在燃料使用過程中，必然伴有廢棄物的產(chǎn)生和擴(kuò)散，影響環(huán)境清潔。目前，我國(guó)工業(yè)爐上普遍采用的是 20世紀(jì)70～80年代以前的高壓噴射燒嘴和低壓渦流式燒嘴。平焰燒嘴的火焰呈圓盤型，加強(qiáng)了爐墻對(duì)工件的輻射傳熱作用，最適合在高溫鍛造加熱爐上使用，冷爐升溫速度可提高 40％，加熱速度的加快可以改善工件加熱質(zhì)量，減少金屬氧化脫碳燒損，同時(shí)達(dá)到節(jié)約能源的目的。蓄熱式燃燒是最近兩年從冶金行業(yè)的加熱爐移植到機(jī)械行業(yè)的燃燒技術(shù)，燃燒器由一支燃料噴槍 (配燃燒器噴頭)、兩個(gè)蓄熱室和一個(gè)四通換向閥組成蓄熱式燃燒單元，采用 “燃料不換向技術(shù)”和 “高溫低氧燃燒技術(shù)”組織燃料燃燒向爐膛供熱。目前國(guó)內(nèi)的加熱爐絕大多數(shù)采用傳統(tǒng)的耐火磚砌筑形式，爐襯的散熱和蓄熱占爐子總能耗的 20％～40％。近年來澆注料在品種、質(zhì)量上均有長(zhǎng)足進(jìn)步，在很大程度上滿足了爐子耐高溫、耐急冷急熱、耐沖腐等要求。使用耐火纖維爐襯比磚砌爐子可節(jié)能 5％～8％。這種施工方法既保留了纖維的固有特性，又消除了爐襯的接縫，從而提高了節(jié)能效果，延長(zhǎng)了爐子壽命。 （3）采取余熱回收措施據(jù)近期對(duì)冶金、建材、輕工、機(jī)械四行業(yè)的調(diào)查，現(xiàn)有燃料爐總臺(tái)數(shù)近 6萬臺(tái)，能耗為9694萬t標(biāo)煤 ／a，可回收的余熱資源量為 1210萬t標(biāo)煤／a，實(shí)際的余熱回收率只有24％，就是說還有76％的余熱資源有待回收，因此燃料爐必須配制余熱回收裝置，而且預(yù)熱助燃風(fēng)溫度應(yīng)在350℃以上。利用煙氣預(yù)熱爐料和燃料受諸多因素制約，對(duì)燃料爐而言最有效和應(yīng)用最廣的是預(yù)熱助燃空氣。主要結(jié)構(gòu)形式有加筋輻射式、噴流輻射式、噴流管式、板 (管)式，在實(shí)際應(yīng)用中如何選擇要依據(jù)爐子排煙方式?jīng)Q定。（4）提高控制水平工業(yè)爐計(jì)算機(jī)過程控制是提高加熱質(zhì)量、減少環(huán)境污染、節(jié)約能源、提高生產(chǎn)管理的有效措施之一。實(shí)際生產(chǎn)中由于換熱器漏風(fēng)、燃料熱值和壓力波動(dòng)以及計(jì)量不準(zhǔn)等問題存在，使燃燒配比失真。脈沖式燃燒供熱技術(shù)近幾年被廣泛采用。上述燃料燃燒控制方法在生產(chǎn)過程中已被廣泛采用。爐子熱制度的核心是爐溫制度和供熱制度，因此可以是控制爐溫曲線為最佳，也可以是控制供熱曲線為最佳。爐壓控制是在爐膛內(nèi)的合適位置設(shè)置取壓元件，通過信號(hào)的轉(zhuǎn)換，使控制閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，改變煙道閥門的開度，使?fàn)t膛內(nèi)壓力調(diào)整到設(shè)定值。利用硅酸鋁纖維的柔軟和富有彈性的特點(diǎn)，制成了鋼性對(duì)柔性的密封面，采用彈簧或汽缸壓緊，使?fàn)t膛成為一個(gè)密封體。進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制的爐子要具備一些基礎(chǔ)條件，必須是有關(guān)爐子的一些成熟技術(shù)已被采用，如燃燒裝置先進(jìn)、余熱進(jìn)行回收、爐體結(jié)構(gòu)和筑爐材料合理等，否則即使采用了計(jì)算機(jī)控制也不會(huì)得到滿意的結(jié)果。（2） 因具有均熱段，料坯出爐時(shí)可獲得較均勻的加熱。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能采用三一般采段式爐型。這樣分配完全根據(jù)工藝要求及產(chǎn)品要求而制定的，能使料坯良好的經(jīng)過加熱，加熱終了是斷面溫差很小。 選用平滑直管金屬換熱器，并帶“一”字型紐帶插入件，這樣可以提高對(duì)流熱系數(shù)，從而提高換熱效率。3．燃料：1）種類：混合煤氣；2）焦?fàn)t煤氣成分（干成分）：參見表3—1；表3—1 混合煤氣干成分（%） 成分種類COCHOH CHCON合計(jì)焦?fàn)t煤氣100高爐煤氣__1003）出爐膛煙氣溫度：t=800℃；4）煤氣不預(yù)熱：=20℃；5）空氣預(yù)熱溫度：t=350℃。4）爐頂結(jié)構(gòu)：吊頂結(jié)構(gòu)。計(jì)算金屬斷面溫差 設(shè)=1200℃ 查表（31）得= KJ/（℃） =60℃計(jì)算金屬中心溫度