【文章內(nèi)容簡介】 襯、加熱元件（或裝置）等，同時通過綜合管理控制，建立節(jié)能的管理體制，最有效地利用設(shè)備，使能源和原材料得到最充分的利用，從而獲得性能優(yōu)良的產(chǎn)品。 目前加熱爐生產(chǎn)中所用的能源有電力和燃料。電力是無污染的能源。各類燃料燃燒對大氣均造成污染。加熱爐的控制方法，已從單純的燃料量控制向多種控制的方向發(fā)展，向節(jié)能和環(huán)保的方向發(fā)展。 隨著我國能源的變化，采用電加熱爐的比例會逐漸擴大，成為加熱爐的發(fā)展趨勢。 推鋼機的結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用在中厚板生產(chǎn)中，加熱爐擔(dān)負(fù)著鋼坯的加熱任務(wù)，而推鋼機是將鋼坯推進或推出加熱爐的附屬設(shè)備，常見的加熱爐有推鋼式加熱爐和步進式加熱爐。各種加熱爐的推鋼機結(jié)構(gòu)形式不盡相同，雙機架齒式推鋼機是一種新型結(jié)構(gòu)。本文結(jié)合濟鋼中厚板廠加熱爐用雙機架齒式推鋼機的結(jié)構(gòu)，介紹其特點和使用情況。 推鋼機種類推鋼機的種類很多，常見的有齒輪齒條式、絲杠螺母式、曲柄連桿式、液壓式等，還有的推機把齒輪齒條傳動和液壓傳動相結(jié)合，形成了液壓齒條式，它們各有特點。齒輪齒條式推鋼機通過齒輪齒條的嚙合傳動把電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線運動，帶動推桿完成推鋼。其工作可靠，傳動效率高，推力和行程大，但設(shè)備自身較重。目前齒輪齒條推鋼機應(yīng)用比較廣泛。絲杠螺母式和曲柄連桿式推鋼機結(jié)構(gòu)工作效率低，行程和推力較小，一般用于小型加熱爐，新加熱爐一般很少采用。液壓式推鋼機由液壓缸直接推動推桿工作，結(jié)構(gòu)簡單，推力大，自重輕，速度、行程易控制，但行程不宜太大，且液壓系統(tǒng)制做、維護較困難。 雙機架齒輪齒條式推鋼機結(jié)構(gòu)及特點 齒輪齒條式推鋼機主要包括電動機、減速機、聯(lián)軸器、齒輪軸、齒條、推桿、機架、壓輪、托輪等。機架一般為多層箱體，箱體間用螺栓聯(lián) 的稱為下置式，齒輪軸位于箱體上層的稱為上置式。無論采用下置式還是上置式，都存在維修時更換零、部件困難的問題，尤其是更換下部零件時，需要把箱體層層拆分開。況且該結(jié)構(gòu)不易觀察齒輪齒條的嚙合情況。 使用性能確保使用性能可靠，是加熱爐耐火一保溫內(nèi)襯設(shè)計選材基本的要求，也是設(shè)計選材應(yīng)遵循的基本原則。所說的使用性能應(yīng)包括如下幾個方面: 熱性能耐火一保溫內(nèi)襯在高溫下工作，應(yīng)具備優(yōu)良的熱性能，是設(shè)計選材中應(yīng)優(yōu)先考慮的問題。(1)耐熱性:耐火一保溫內(nèi)襯應(yīng)能承受爐子額定加熱溫度，在此溫度下不軟化、熔融。為此選用材料荷重軟化溫度應(yīng)高于加熱爐工作溫度100 150℃為宜。(2)熱強性:耐火一保溫內(nèi)襯在高溫條件下工作必須要有足夠的強度，才能適應(yīng)高溫?zé)煔?，工件的沖刷磨損和機械震動的沖擊，并有承受一定載荷的能力。衡量耐材熱強性的主要指標(biāo)不是常溫強度，而是高溫(工作溫度)下抗折強度，對不同部位或部件的耐火內(nèi)襯應(yīng)有相應(yīng)的高溫抗折強度要求?？上Р徽搰一蛐袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尚無這方面規(guī)定。應(yīng)在實踐的基礎(chǔ)上制訂這方面的標(biāo)準(zhǔn)。實踐證明，為了改善耐火內(nèi)襯的熱強性，提高其高溫抗折強度，宜選用超微粉結(jié)合的超低水泥硅酸鋁質(zhì)耐火澆注料做加熱爐爐墻、爐頂耐火內(nèi)襯。這是因這種材料中Ca0含量很低，玻璃相形成的數(shù)量受到嚴(yán)格控制。，促進了二次莫來石化的進行:（莫來石)從而實現(xiàn)澆注體的高溫陶瓷結(jié)合，這也是第三代高技術(shù)澆注料在加熱爐上應(yīng)用后，爐襯壽命大幅度提高的主要原因。(3)熱穩(wěn)定性:耐火內(nèi)襯在交變溫度條件下保持其體積(尺寸)、強度穩(wěn)定的性能，稱為熱穩(wěn)定性。表示耐火內(nèi)襯熱穩(wěn)定性的主要指標(biāo)是重?zé)€收縮和抗熱震次數(shù)。這些指標(biāo)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中均有明確規(guī)定。加熱爐的蓄熱體，燒咀磚、吊掛磚和水冷爐筋管包扎等所用耐火材料，其內(nèi)部溫度梯度大或承受頻繁溫度變化。按斷裂力學(xué)理論，前者會產(chǎn)生各部位脹縮不均，后者會出現(xiàn)體積膨脹或收縮交替變化，都可能在制品內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，這種應(yīng)力如果得不到及時吸收或釋放，必然引起制品內(nèi)部裂紋源的擴展，當(dāng)其擴展到臨界尺寸時，使制品整體或局部發(fā)生脆性斷裂，出現(xiàn)掉片或破壞，這是各類耐火制品，尤其是經(jīng)整體燒結(jié)耐火磚襯損壞的重要原因之一。為了改善耐火內(nèi)襯的熱穩(wěn)定性，設(shè)計選材時可從以下幾個方面著手:首先:選用新型高技術(shù)耐火澆注料替代經(jīng)整體燒結(jié)的耐火磚。未經(jīng)整體燒結(jié)的耐火澆注內(nèi)襯，不僅重?zé)€變化小，而且易于吸收熱應(yīng)力，阻止裂紋源的擴展。其次:在耐火內(nèi)襯中引人ZrO2,，對澆注體實現(xiàn)強韌化處理。這是因為Zr02:在加熱爐工作溫度下會發(fā)生如下晶形轉(zhuǎn)變。這是一個快速切變的馬氏體相變，使ZrO2,%的體積脹縮效應(yīng)，在晶粒邊界出現(xiàn)顯微裂紋，它可吸收耐火內(nèi)襯熱脹冷縮時的應(yīng)力，并阻止裂紋源的擴展，達到強韌化的目的。應(yīng)當(dāng)指出，用從AL203到 SiO2:系耐火澆注料及其預(yù)制品制作加熱爐耐火內(nèi)襯，除控制CaO, Fe2O3, MgO,K20, Na20等雜質(zhì)外，還應(yīng)適當(dāng)控制其A1203含量。實踐證明，過高的Al203,含量，不僅增高材料成本，而且還會惡化內(nèi)襯的熱穩(wěn)定性。我們認(rèn)為，加熱段，均熱段選用Al203，含量一60%，吊掛磚，爐筋管包扎選用A1203, +ZrO2:含量一50%，燒咀磚、蓄熱體選用A1203+ZrO2:含量60一70%左右即可。此外，在某些部位如爐筋管包扎的耐火內(nèi)襯引人適量耐熱鋼纖維，可以使其熱震性提高2025%.(4)隔熱性:耐火保溫內(nèi)襯必須具備足夠的隔熱性，以降低內(nèi)襯外表面溫度，減少爐子的散熱損失，改善工作環(huán)境。隔熱性用熱阻R表示: 這里: R— 熱阻, 。S 耐火、保溫層的厚度,M。k 耐火、保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)，W/MK而選擇合適的材質(zhì)并設(shè)計適當(dāng)?shù)暮穸?，核定各層的熱阻及介面溫度，是加熱爐熱工設(shè)計計算不可缺少的環(huán)節(jié)之一。近來出現(xiàn)的利用高強度輕質(zhì)澆注料(如輕質(zhì)莫來石澆注料)和耐高溫纖維制品制作耐火內(nèi)襯，使內(nèi)襯材質(zhì)實現(xiàn)輕質(zhì)化，是一個很值得注意的新動向，應(yīng)在實踐的基礎(chǔ)上認(rèn)真總結(jié)，并進行必要的技術(shù)經(jīng)濟評價。(5)傳熱性:強化爐內(nèi)傳熱，尤其是爐襯與工件之間的輻射傳熱，對于提高加熱質(zhì)量，節(jié)約能源有重要意義。在爐襯熱面預(yù)制或裝置具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)黑體性質(zhì)的“多功能強輻射元件”，組成“自帶黑體窯爐內(nèi)襯”是十分有效的途徑。通過實驗研究和在工業(yè)爐上應(yīng)用測試表明:“自帶黑體窯爐內(nèi)襯”不僅能夠顯著提高并長期穩(wěn)定爐襯熱面的黑度，增大輻射熱面積，還能有效調(diào)控爐膛內(nèi)的熱射線，%。 其它特殊性能要求加熱某些部位，如爐底，出鋼槽的工作條件較一般內(nèi)襯有所不同。前者承受FeO的浸蝕，應(yīng)選用鎂質(zhì)或MgO一Al2O3,一SiC澆注料制作。后者不僅要承受FeO的浸蝕，還要承受鋼坯運動所造成的強烈機械磨損，一般選用鉻鋼玉制品或電熔莫來石大磚較為合適。 工藝性能耐火內(nèi)襯，尤其是澆注的耐火內(nèi)襯或預(yù)制品，設(shè)計選材時應(yīng)十分注意它的工藝性能。良好的工藝性能是影響耐火內(nèi)襯施工是否順行和使用壽命長短的重要因素之一。耐火澆注料的工藝性能，包括以下三個方面:施工工藝性主要指流動性和凝固性能，對確保施工是否順行，減輕勞動強度，確保澆注體質(zhì)量有直接的影響。這兩種性能主要取決于微粉，添加劑的種類、用量及加水量，一般由耐火材料生產(chǎn)和施工企業(yè)合理控制。自流澆注料的開發(fā)應(yīng)用對改善澆注料的施工作業(yè)性能，尤其適于那些薄壁和形狀復(fù)雜的部位和制品的澆注施工有重要意義。然而其澆注體理化的性能指標(biāo)一般較普通振動成形微低，因而除特殊需要外，還是選用普通振動成形的澆注料為宜。結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計耐火內(nèi)襯，尤其是預(yù)制品的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸時應(yīng)充分考慮其適應(yīng)澆注成形施工的要求，盡量避免銳角、直角相交，避免過渡壁厚相差太大，避免壁厚過薄，避免復(fù)雜的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，合理布置澆注位置，使工作面和裝配面朝下或向側(cè)，才能確保澆注成形順行和澆注體的使用質(zhì)量及裝配質(zhì)量。然而這方面的要求，往往被設(shè)計者所忽視，造成成形施工中出現(xiàn)難以克服的困難。烘烤燒結(jié)性能澆注體或預(yù)制件是要經(jīng)過適當(dāng)烘燒才能使用的。耐火內(nèi)襯設(shè)計選材時應(yīng)充分注意產(chǎn)品在烘燒過程中的物理化學(xué)變化，確保烘烤，燒結(jié)順行并達到希望的組織結(jié)構(gòu)和性能。選用超微粉結(jié)合的超低水泥高鋁澆注料和鋁錯質(zhì)澆注料，配合適量的添加劑、防爆劑，可以大幅度減小澆注用水量，使烘烤順行，并獲以二次莫來石結(jié)合相為主的組織結(jié)構(gòu)，確保內(nèi)襯有優(yōu)良的使用性能。 加熱爐內(nèi)襯選材方案的評價加熱爐耐火一保溫內(nèi)襯的設(shè)計選材，不僅要確保其使用性能可靠，工藝性能良好，還應(yīng)確保技術(shù)經(jīng)濟合理，這是選材的最終目標(biāo)。所說技術(shù)經(jīng)濟合理，是指選材方案在技術(shù)上是否先進、適用，在經(jīng)濟上單位產(chǎn)品產(chǎn)量或一定運行周期內(nèi)其建造、維修、運行成本是否低廉。一切技術(shù)之所以先進、適用，都必須保證加熱爐高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、長壽、低耗這一目標(biāo)的實現(xiàn)。在此，引人價性比作為對不同選材方案技術(shù)經(jīng)濟合理性進行綜合評價的指標(biāo)。所謂價性比是指在一個爐役期內(nèi)加熱爐耐火保溫內(nèi)襯的建設(shè)、維修費用和維修停產(chǎn)損失與其壽命之比，可以表示為:這里: Ai— 價性比，萬元/年。Ci— 加熱爐內(nèi)襯的總耗費，包括耐火保溫內(nèi)襯采購施工費用和維修停工損失費用，萬元。Wi— 加熱爐一個爐役的壽命，年。顯然，A值小，表明選材方案技術(shù)經(jīng)濟合理。我們曾對一個三段式連續(xù)加熱爐耐火內(nèi)襯的不同選材方案進行綜合評價，結(jié)果表明:用新型高技術(shù)耐火澆注料及制品替代傳統(tǒng)耐火磚和澆注料，制作加熱爐耐火內(nèi)襯，雖然前者產(chǎn)品的單價高于后者，但前者的使用壽命遠(yuǎn)高于后者，其價性比僅為后者的1/21/3，說明選用新型高技術(shù)耐火澆注料作加熱爐內(nèi)襯，其技術(shù)先進適用，經(jīng)濟合理，是顯而易見的。 結(jié)論加熱爐耐火一保溫內(nèi)襯選材應(yīng)遵循耐火內(nèi)襯使用性能可靠、工藝性能良好、技術(shù)經(jīng)濟合理等基本原則，并用價性比這一指標(biāo)對其進行綜合評價，從而確保選材方案技術(shù)上先進適用，經(jīng)濟上更為合理。 工業(yè)爐的發(fā)展方向?qū)I(yè)加熱爐總的要求是：高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和少污染，阻礙工業(yè)加熱爐發(fā)展的原因是目前工業(yè)加熱爐對上述要求存在著下列一些矛盾，新理論的產(chǎn)生和建立，就是要解決這些矛盾，工業(yè)加熱爐才能快速地發(fā)展。加熱產(chǎn)量與質(zhì)量的矛盾： 要提高工業(yè)加熱爐的產(chǎn)量，就必須提高整個工業(yè)爐的溫度水平，重點是爐子的加熱段（對連續(xù)式爐為加熱段，對間歇式爐為加熱期）的溫度水平，這就很容易產(chǎn)生質(zhì)量問題，如氧化燒損增加、形成過熱和過燒，甚至燒化和燒毀而造成廢品等，這就與加熱質(zhì)量產(chǎn)生了矛盾。從另一方面來說，為了提高加熱質(zhì)量，減小表面和中心的溫差和提高整體的溫度均勻性，必需延長連續(xù)式均熱段的長度（對間歇爐為均熱期的時間），也就減少了爐子的產(chǎn)量，造成與產(chǎn)量的矛盾。加熱產(chǎn)量與低消耗的矛盾： 在提高整個工業(yè)爐的溫度水平，增加產(chǎn)量的同時，必然要增大熱負(fù)荷，導(dǎo)至提高煙氣的排出溫度，增加煙氣帶走的熱損失。提高整個工業(yè)爐的溫度水平后，也會使?fàn)t襯的蓄熱和散熱熱損失的增加，這些結(jié)果都會使燃耗增加，這就與低消耗產(chǎn)生了矛盾。加熱質(zhì)量與低消耗的矛盾： 要提高工業(yè)加熱爐產(chǎn)品的質(zhì)量，減小加熱材料的斷面溫差和提高整體溫度的均勻性，就必須延長連續(xù)式的均熱段的長度（對間歇爐為均熱期的時間），這必然會增加工業(yè)加熱爐的燃料消耗量和降低工業(yè)加熱爐的生產(chǎn)量，也就使加熱質(zhì)量和低消耗產(chǎn)生了矛盾。加熱產(chǎn)量與污染的矛盾： 提高工業(yè)加熱爐的產(chǎn)量后，必然會過多地增加燃料供給量，導(dǎo)至燃燒器的超負(fù)荷運行，燃燒更加不完全，排出的煙氣量也隨之增加，使溫室氣體二氧化碳、有毒氣體一氧化碳、腐蝕性氣體氧化氮、有害微粒碳黑和灰塵等的排放量都增加了，造成產(chǎn)量提高對環(huán)境污染增加的矛盾。這些矛盾都產(chǎn)生于目前工業(yè)加熱爐采用的是：連續(xù)式加熱爐的低溫預(yù)熱段（對間歇爐為低溫預(yù)熱期）實行慢速加熱，或者用煙氣的余熱來慢速加熱（連續(xù)式加熱爐），或者用爐內(nèi)蓄熱來慢速加熱（間歇式加熱爐）；而在連續(xù)式加熱爐的高溫加熱段（對間歇爐為高溫加熱期）則實行快速加熱，或者提高加熱段的爐溫和延長加熱段長度來快速加熱（連續(xù)式加熱爐）或者用僅提高爐溫來快速加熱（間歇式加熱爐）。這是不合理的，因為低碳鋼等材料，在低溫時吸熱的能力很強，加熱的溫差可以很大，不會導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋和變形等缺陷，所以可以快速加熱。而在高溫時，吸熱的能力很弱，加熱的溫差只能很小，如果采用過高的爐溫很容易產(chǎn)生過熱、過燒和燒毀等次品，所以只能慢速加熱。而合理的是：在連續(xù)式加熱爐低溫預(yù)熱段（對間歇爐為低溫預(yù)熱期）實行快速加熱，或者將預(yù)熱段也變成加熱段（連續(xù)式加熱爐），或者用提高爐溫來快速加熱（間歇式加熱爐）；在連續(xù)式加熱爐的均熱段（對間歇爐為均熱期）實行慢速加熱，或者延長均熱段長度來慢速加熱（連續(xù)式加熱爐），或者用降低熱負(fù)荷來慢速加熱（間歇式加熱爐）。這些原則就是“高爐溫、高煙溫、高余熱回收和低爐子惰性”（三高一低理論）提出的根據(jù)，可以使工業(yè)加熱爐實現(xiàn)：高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和少污染的要求?！叭咭坏汀崩碚摳郀t溫： 就是提高爐子的溫度水平，這可以用增加供熱負(fù)荷來實現(xiàn)。如果不能奏效時，可以從提高燃料的發(fā)熱值，提高助燃劑的含氧量和提高助燃劑和燃料的預(yù)熱溫度著手，從而提高燃燒溫度和爐溫，增加傳給被加熱物的熱量，由此可以提高爐子的產(chǎn)量，并為高溫慢加熱創(chuàng)造條件。高煙溫： 就是提高煙氣的出爐溫度，這也可以用增加供熱負(fù)荷來實現(xiàn)。特別是對連續(xù)式加熱爐，可以在預(yù)熱段內(nèi)多布置供熱點來加強供熱，甚至在預(yù)熱段內(nèi)都供熱，取消整個預(yù)熱段，實施低溫快加熱的原則。由此提高整個爐子的溫度水平，保證提高爐子的產(chǎn)量。高余熱回收： 就是充分利用煙氣的余熱來預(yù)熱助燃用空氣和煤氣時，提高燃燒用空氣和煤氣的預(yù)熱溫度，進一步降低煙氣的排放溫度，將煙氣余熱的熱量返回至爐內(nèi)，從而提高余熱回收率，又提高爐子的熱效率，節(jié)約燃料消耗。低爐子惰性： 就是要降低爐襯的蓄熱量，使?fàn)t子升溫快降溫也快，保證爐子在高爐溫情況下的加熱質(zhì)量和適應(yīng)工況變化的能力，有助于生產(chǎn)過程的自動化和計算機控制，保證提高加熱質(zhì)量。并且還可以降低爐襯的蓄熱和散熱熱損失，進一步提高爐子的熱效率和降低燃料消耗，使?fàn)t子具有更高的科技水平。 “三高一低”理論的技術(shù)基礎(chǔ)隨著工業(yè)水平的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，為實現(xiàn)“三高一低”理論創(chuàng)造了有利條件。這些新技術(shù)和新產(chǎn)品有： (1)蓄熱室式高回收熱交換設(shè)備.最近幾年來，國內(nèi)外研究制造了一種新型的蓄熱式熱交換裝置，這一改過去蓄熱室的結(jié)構(gòu)龐大，換向時間長，排煙溫度高，熱回收率低和預(yù)熱溫度低而波動大等缺點。創(chuàng)新成為結(jié)構(gòu)緊湊（單位體積的傳熱面積可達數(shù)百甚至上千），換向時間短（），排煙溫度低（由500至600度降低到150到180度），預(yù)熱溫度高（由煙氣出爐溫度的50%不到提高到80%以上