【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 溫度限制的最低的必要的限度內(nèi)，規(guī)定中碳鋼模鍛件的適宜加熱溫度范圍為12001250,小而簡(jiǎn)單的工件用下限，大而復(fù)雜的工件用上限；自由鍛因?qū)饘俚牧鲃?dòng)性要求比模鍛件低，加熱溫度限制在11501200的范圍內(nèi)，比我國(guó)低50，僅此一項(xiàng)可節(jié)能4%。我們應(yīng)該參考國(guó)外的技術(shù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)鍛造工藝的要求，制定出一套比較科學(xué)、先進(jìn)、完整的鍛造加熱制度，并盡可能采用先進(jìn)的微機(jī)技術(shù)，對(duì)其加熱過(guò)程實(shí)行全自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)，肯定會(huì)大大改善加熱，促進(jìn)節(jié)能。3） 改造舊爐型、研制新?tīng)t型，促進(jìn)增產(chǎn)節(jié)能從全國(guó)工業(yè)爐窯的調(diào)查了解到，機(jī)械工業(yè)系統(tǒng)中約有各種鍛熱爐10091臺(tái)，占全國(guó)工業(yè)爐窯縱臺(tái)數(shù)的10%左右。其中室式爐5972臺(tái)、推桿式爐317臺(tái)、臺(tái)車式爐131臺(tái)、環(huán)形和振底式爐110臺(tái)、貫通式爐90臺(tái)，其他形式的約3471臺(tái)。由上述情況看，室式占50%以上。這些爐子熱效率低，熱損失大?，F(xiàn)用室式爐的缺點(diǎn)比較多，與連續(xù)式加熱爐相比，爐體材料、爐壁厚度、爐溫均相同，但前者砌體體積與爐膛體積或有效爐底面積之比大于后者，相對(duì)而言，前者蓄熱量也大。蓄熱造成的熱損失一般在40%以上。由于多數(shù)室式爐爐底近于方形，加熱時(shí)熾熱的爐氣與鍛件在爐內(nèi)進(jìn)行的熱交換時(shí)間不長(zhǎng)，因此，它排出的煙溫很高，一般不低于9001000。廢氣帶走的熱量約占總供熱量的5070%。這是它升溫慢、加熱慢、能源利用率低、熱效率普遍不高的重要原因。在機(jī)械行業(yè)鍛造車間使用的室式爐中有90%的爐子熱效率低于半連續(xù)加熱爐、環(huán)形加熱爐。因此，應(yīng)下決心對(duì)現(xiàn)在運(yùn)行中的室式鍛熱爐加快根本性的改造步伐，甚至盡快淘汰一批。用連續(xù)加熱爐和其他先進(jìn)節(jié)能型爐子代替。另一方面要積極組織工業(yè)爐窯的技術(shù)力量研制開(kāi)發(fā)新的節(jié)能型鍛造加熱爐，并根據(jù)需要有選擇的引進(jìn)一些先進(jìn)得加熱技術(shù)裝置，并加速它們的轉(zhuǎn)化與推廣。從當(dāng)前世界爐窯技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和節(jié)能的需要來(lái)說(shuō)，今后應(yīng)著力研制開(kāi)發(fā)高效、輕質(zhì)、控制程度高、熱效率高、綜合節(jié)能效果好的爐型。不論是改造舊爐子還是研制新?tīng)t型，都必須強(qiáng)調(diào)采用新技術(shù)、突出節(jié)能實(shí)效。4） 合理制定加熱爐的用能方向及燃料構(gòu)成鍛造加熱爐屬于高溫加熱，從加熱工藝、溫度、節(jié)能的要求出發(fā)，盡量采用優(yōu)質(zhì)燃料是合理的。目前世界上幾個(gè)主要生產(chǎn)鍛件的國(guó)家多采用液體、氣體燃料及電能。蘇聯(lián)從1960年開(kāi)始就不再使用直接燃煤的爐子，至1980年的20年中，用重油的比例從60%下降到10%，天然氣則由38%上升到70%以上，%增加到20%。日本在10年前用電爐加熱的比例就高達(dá)35%。美國(guó)燃油爐占爐子總數(shù)的41%，燃?xì)鉅t占30%，電加熱爐占19%。聯(lián)邦德國(guó)一天然氣和電為主。我國(guó)1974年的情況是：按鍛件重量計(jì)算，直接燃煤的爐子偉55%，燃油爐占33%，煤氣爐偉10%，電加熱的鍛件為2%。10年后的情況是：直接燃煤爐為46%、燃油爐為17%、各種煤氣加熱爐為32%、電加熱爐的鍛件上升到5%。這種變化是執(zhí)行貫徹我國(guó)已煤帶油政策的結(jié)果，是符合國(guó)情的。但是這種變化太小太慢，必須加速，才能適應(yīng)發(fā)展鍛造生產(chǎn)和節(jié)約能源的需要。從我國(guó)實(shí)際考慮，鍛造加熱用能的方向、原則應(yīng)是：第一，采用各種煤制氣、天然氣、液化氣，以符合以煤為主要能原的國(guó)情；第二，鍛件加熱技術(shù)工藝的確需要，經(jīng)濟(jì)上又合理而且有條件的可采用油和電能加熱；第三，堅(jiān)決提倡鼓勵(lì)采用有利于節(jié)能、環(huán)保的新優(yōu)能源；第四，要采用堅(jiān)決的措施限制、減少、禁止直接燃煤加熱爐的使用。我們?cè)鴮?duì)部分廠家的鍛造加熱同樣的鍛件，使用不同燃料的耗能情況進(jìn)行了調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)直接燃煤爐平均單位燃耗是820kg標(biāo)煤/t鍛件，較好的水平為650，最好的水平為386；燃油爐折成標(biāo)煤，氣平均單位燃耗為690kg標(biāo)煤/t鍛件，較好的水平為500，最好的水平為212；燃煤氣的爐子，折成標(biāo)煤，其平均單位燃耗僅為205kg標(biāo)煤/t鍛件。這說(shuō)明較理想的是采用煤氣和電能。因此，我們應(yīng)在58年的時(shí)間內(nèi)，爭(zhēng)取我國(guó)鍛造加熱用能中各種氣體和電能的比例能達(dá)到80%，為國(guó)家節(jié)約更多的能源。5） 從燃耗差距中挖掘節(jié)能潛力這是鍛造加熱爐行業(yè)比較現(xiàn)實(shí)偶遇小的節(jié)能方法。我國(guó)現(xiàn)有鍛造加熱爐的燃耗水平與國(guó)外相比有很大差距，國(guó)內(nèi)同行業(yè)內(nèi)部先進(jìn)與落后單位之間也有相當(dāng)大的差距。我們調(diào)查了18個(gè)有代表性的燃煤爐廠家，其中最好的為上海輕工鍛造廠及濟(jì)寧齒輪廠，。燃油鍛造爐，據(jù)24個(gè)廠的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，1983年平均單位耗油483kg油/t鍛件。其中燃耗最高的為721，一般的約為400。上海的吳淞、機(jī)床、重機(jī)、模鍛四個(gè)燃城市煤氣的鍛造廠，鍛件平均單位燃耗均在250kg標(biāo)煤/t鍛件左右。采用電加熱的鍛熱爐，平均單位燃耗折成標(biāo)煤為205kg標(biāo)煤/t鍛件。根據(jù)對(duì)33個(gè)模鍛生產(chǎn)廠的統(tǒng)計(jì)分析，。以上情況說(shuō)明，燃煤、燃?xì)狻⑷加?、用電的加熱爐，品滾單位燃耗之間均有較大的差距，也就存在著巨大的節(jié)能潛力。如果我們積極采取有效措施，盡快縮小和消滅此差距，使我國(guó)鍛造生產(chǎn)中平均燃耗提高到國(guó)內(nèi)先進(jìn)單位和先進(jìn)加熱爐的程度，那么，每年至少可以為國(guó)家節(jié)約6x105t左右的標(biāo)煤。為此：（1）要嚴(yán)格建立推行鍛造加熱爐的供能、用能定額，超用懲罰，節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)，責(zé)任承包管理制度，并加強(qiáng)科學(xué)管理；（2）要讓你真總結(jié)、交流、推廣現(xiàn)有的先進(jìn)節(jié)能、低耗技術(shù)，以及管理經(jīng)驗(yàn)；（3）要盡快制定出鍛造加熱爐晉等升級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展全行業(yè)加熱爐晉等升級(jí)有獎(jiǎng)有罰的競(jìng)賽評(píng)比活動(dòng)；（4）要因爐制宜地選擇使用有效的余熱回收利用裝置，把加熱爐高溫?zé)煔獾幕厥绽米鳛橐豁?xiàng)重要的節(jié)能技術(shù)予以推廣；（5）采用先進(jìn)的節(jié)能型燃燒器。如普通平焰燒嘴、自身預(yù)熱燒嘴、引射式平焰燒嘴、高速燒嘴等用于加熱爐，均可節(jié)約燃料2030%。6） 開(kāi)發(fā)一個(gè)用節(jié)能配套技術(shù)，對(duì)鍛造加熱爐進(jìn)行綜合治理我國(guó)不少單項(xiàng)爐窯節(jié)能技術(shù)不論是技術(shù)性還是節(jié)能效果，大部分已接近同類產(chǎn)品的水平。但其配套性和綜合利用的水平太低，如高溫?zé)犸L(fēng)燒嘴，就缺乏熱風(fēng)自動(dòng)補(bǔ)償保持低空氣比的技術(shù)裝置，也沒(méi)有完善的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種情況是我國(guó)多數(shù)鍛造加熱爐技術(shù)裝備落后及能耗高的一個(gè)重要原因。因此，我們應(yīng)盡力切實(shí)組織好鍛造加熱爐爐用節(jié)能技術(shù)的配套開(kāi)發(fā)應(yīng)用工作。把通過(guò)實(shí)驗(yàn)、鑒定和生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)已經(jīng)證明的行之有效的單項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，諸如節(jié)能燒嘴、爐用節(jié)能風(fēng)機(jī)、各種換熱器、自控調(diào)節(jié)裝置、優(yōu)質(zhì)輕型耐火材料，還有煤、水漿燃燒技術(shù)、油水乳化燃燒、粉煤油混燒、煤的氣化、液化燃燒等配套化、系列化，用于鍛造加熱爐的技術(shù)改造和新建爐的設(shè)計(jì)之中。這樣就必然會(huì)大大提高鍛造加熱爐的綜合技術(shù)水平，產(chǎn)生增產(chǎn)、節(jié)能、高效、壽命長(zhǎng)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算熱工計(jì)算原始數(shù)據(jù) 1)爐子生產(chǎn)率：115t/h (冷裝) 2)被加熱金屬： (1) 種類：碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 (2) 尺寸：1401402600mm (3) 金屬開(kāi)始加熱(入爐)溫度：t始=0℃ (4) 金屬加熱終了(出爐)表面溫度：t終=1250℃ (5) 鋼坯加熱終了(出爐)斷面溫差：△t=50℃ 3)燃料： (1) 燃料種類：焦?fàn)t煤氣 (2) 煤氣不預(yù)熱：t煤氣=10℃ (3) 煤氣成分(g干成分)：參見(jiàn)下表21表21 焦?fàn)t煤氣干成分(%)成分焦?fàn)t煤氣 (4)出爐膛煙氣溫度：t廢膛=850℃ (5)空氣預(yù)熱溫度(燒嘴前)：t空=350℃ 熱工計(jì)算 焦?fàn)t煤氣干、濕成分換算(1)根據(jù)常溫t=10℃，查燃料燃燒附表5，得(干氣體)，代入《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式（12）得： （2）把代入《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式（13） ，計(jì)算焦?fàn)t煤氣濕成分，計(jì)算結(jié)果列于下表。 表22 焦?fàn)t煤氣濕成分(%)成分CO2C2H4O2H2CH4CON2H2O合計(jì)焦?fàn)t煤氣100 計(jì)算焦?fàn)t煤氣低發(fā)熱值把表22中焦?fàn)t煤氣濕成分代入《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》s式(115)得： = 計(jì)算實(shí)際空氣需要量查《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)》上冊(cè) 表5—12，取n= 實(shí)際濕空氣消耗量 計(jì)算燃燒產(chǎn)物成分及生成量（1）把表22中焦?fàn)t煤氣濕成分代入《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式(118) 標(biāo)m3/標(biāo)m3 標(biāo)m3/標(biāo)m3 標(biāo)m3/標(biāo)m3 標(biāo)m3/標(biāo)m3 標(biāo)m3/標(biāo)m3 標(biāo)m3/標(biāo)m3 標(biāo)m3/標(biāo)m3 =標(biāo)m3/標(biāo)m3 （2）燃燒產(chǎn)物生成總量 標(biāo)m3/標(biāo)m3 （3）燃燒產(chǎn)物成分 將燃燒產(chǎn)物生成量及成分列于下表表23 焦?fàn)t煤氣燃燒產(chǎn)物生成量（標(biāo)m3/標(biāo)m3）及成分（%）成分名稱合計(jì)生成量（標(biāo)m3）體積含量（%）100 計(jì)算焦?fàn)t煤氣燃燒產(chǎn)物重度 按燃燒產(chǎn)物質(zhì)量計(jì)算把表23中燃燒產(chǎn)物體積百分含量代入 Kg/m3 = Kg/m3 計(jì)算燃料理論燃燒溫度 由t空=350℃，查表得C空=。設(shè)t產(chǎn)=1800~2100℃.查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表15得‘C產(chǎn)= kJ/標(biāo)m3設(shè),得因此，可滿足連續(xù)式加熱爐加熱工藝要求。 爐膛熱交換計(jì)算計(jì)算目的是確定爐氣經(jīng)過(guò)爐壁對(duì)金屬的導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)，計(jì)算方法與步驟如下： 預(yù)確定爐膛主要尺寸①爐膛寬度：對(duì)中型加熱爐，取，取推鋼比E=250，代入《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式（81），計(jì)算得爐內(nèi)物料擺放排數(shù)：取n=2。將n=2代入《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式（84）得爐膛內(nèi)寬，（取a=200mm） 式中 ——料坯長(zhǎng)度 mm； a——料坯之間和料坯端頭與爐墻內(nèi)表面的距離，一般取～300mm； n——爐內(nèi)物料擺放排數(shù)，這里取單排； 對(duì)于砌磚爐體結(jié)構(gòu)，為砌筑施工方便，爐體寬度應(yīng)為耐火磚寬度（）的整數(shù)倍，經(jīng)計(jì)算，為滿足耐火磚的寬度整數(shù)倍的要求，所以??；②爐膛高度： 查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表23，對(duì)三段式連續(xù)燃?xì)獯笮图訜釥t，取爐膛高度分別為， （下?tīng)t膛高度比上爐膛高200mm）； ③爐膛長(zhǎng)度：設(shè)加熱段長(zhǎng)度為L(zhǎng)加，預(yù)熱段長(zhǎng)度為L(zhǎng)預(yù)，均熱段長(zhǎng)度為L(zhǎng)均；④爐頂結(jié)構(gòu)：內(nèi)寬B4m,用平頂；⑤出料方式：端出料。 計(jì)算爐膛相關(guān)尺寸①各段爐底面積 ②各段爐墻（側(cè)墻）和爐頂（平頂）內(nèi)表面積 ③各段包圍爐氣內(nèi)表面積④各段充滿爐氣的空腔體積 V加 = V預(yù) = m3 計(jì)算各段平均有效射線行程 查《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)》，各種形狀的氣層中，沿不同方向的射線行程的長(zhǎng)度并不都相等，計(jì)算輻射時(shí)要采用平均射線行程。 m式中：—?dú)怏w輻射有效系數(shù)，一般與氣體黑度，幾何形狀有關(guān)，取=～ F—圍繞氣體的容積表面積 m2 V—?dú)怏w所充滿的容積 m3 計(jì)算爐氣中和汽分壓由燃料燃燒計(jì)算，見(jiàn)表24，得PCO2= PH2O= 計(jì)算各段爐氣溫度 由《工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，爐溫與鋼材表面溫度之差為溫度位差，對(duì)于一般加熱爐，一般不超過(guò) 50～100℃，①設(shè)加熱段爐氣溫度比加熱終了時(shí)金屬表面溫度高100℃，即②假設(shè)均熱段爐氣溫度比加熱金屬表面溫度高50℃‘③預(yù)熱段爐氣溫度變化規(guī)律近似為線性變化，即 計(jì)算各段爐氣黑度按《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式(212),(213),(214)得:① 加熱段（1300186。C）② 預(yù)熱段(1100186。C)③均熱段（1300C） 計(jì)算各段爐墻和爐頂對(duì)金屬的角度系數(shù) 對(duì)于平頂，單排料加熱爐:①②③ 計(jì)算各段導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù)導(dǎo)來(lái)輻射系數(shù) 式中： ，—爐氣、爐料的黑度 ，爐壁對(duì)爐料的角度系數(shù)，為爐料與爐壁的面積，對(duì)于鋼鐵，取，代入得 ① = ② = ③ = = KJ/() 金屬加熱計(jì)算金屬加熱計(jì)算是連續(xù)加熱爐全部熱工計(jì)算的核心，三段連續(xù)加熱爐的金屬加熱時(shí)間是按爐子有效長(zhǎng)度分成四個(gè)區(qū)段（即預(yù)熱段、均熱段、加熱段和均熱段實(shí)底）分別進(jìn)行計(jì)算的。詳細(xì)計(jì)算過(guò)程如下：首先將三段連續(xù)式加熱爐用四個(gè)界面分成三個(gè)區(qū)段，即：金屬進(jìn)爐處（爐尾）為0界面；預(yù)熱段終了，加熱段開(kāi)始處為1界面；加熱段雙面加熱終了向均熱段為2界面；加熱終了，金屬出爐處為3界面。則：01為預(yù)熱段； 12為加熱段； 23為均熱段。計(jì)算順序?yàn)榻缑?，2，1，0。 計(jì)算3界面處金屬加熱有關(guān)參數(shù)已知金屬表面溫度和斷面溫差，求加熱段爐氣溫度。金屬表面溫度t表終＝1250℃金屬斷面溫差t終=50℃，求均熱段時(shí)間及溫度參數(shù)。①計(jì)算金屬斷面平均溫度t均3==50=1215℃②計(jì)算金屬上表面熱流由《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》式(324)可得在此溫度下，鋼的導(dǎo)熱系數(shù) 所以,③計(jì)算均熱段爐氣溫度==1298℃注：計(jì)算結(jié)果與前面假設(shè)溫度相近，故不必再重新假設(shè)。④求熱焓在1215 ℃時(shí)，Cp=(kg﹒℃)，則熱焓為 i= Cpt=1215= kJ/kg⑤均熱時(shí)間 式中：—