【正文】 溫度，t均1=581℃ S—熱透深度，S= 查《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表31得，t均1=581℃時(shí)，所以，對(duì)上式采用順序漸進(jìn)法求解:首先令，代入上式得 則：代回上式重新計(jì)算，得：反復(fù)迭代，得，則 因?yàn)?，誤差極小，不必再計(jì)算?！饘倬鶡峤K了時(shí)的表面與中心溫度差 因?yàn)? 查《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)》P288，圖8—25，對(duì)于方柱體：=，由《火焰爐設(shè)計(jì)計(jì)算參考資料》表37得導(dǎo)溫系數(shù)=所以 計(jì)算2界面處金屬加熱有關(guān)參數(shù)設(shè)加熱段加熱終了時(shí)，金屬斷面溫差=100℃（1） 鋼坯平均溫度（2） 加熱段末端鋼坯表面熱流查設(shè)計(jì)手冊(cè)，在1180℃時(shí)， （3） 加熱段爐氣溫度 = =1340℃ 誤差＜5%與假設(shè)溫度相符，故不必再假設(shè)。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)。 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。則：01為預(yù)熱段； 12為加熱段； 23為均熱段。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。 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。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，所以取；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。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。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。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。6） 開發(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。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。以上情況說(shuō)明，燃煤、燃?xì)?、燃油、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。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。其中燃耗最高的為721，一般的約為400。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。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。這說(shuō)明較理想的是采用煤氣和電能。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。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。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%。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%。蘇聯(lián)從1960年開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%。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。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。用連續(xù)加熱爐和其他先進(jìn)節(jié)能型爐子代替。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。廢氣帶走的熱量約占總供熱量的5070%。蓄熱造成的熱損失一般在40%以上。這些爐子熱效率低，熱損失大。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)。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。這種差距意味著在這方面存有較大的節(jié)能潛力。這既可以防止因溫度降低而無(wú)法鍛打工件，又可以避免因爐溫過(guò)高造成過(guò)燒、脫碳和嚴(yán)重氧化而浪費(fèi)大量熱能的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)五六年的努力，應(yīng)爭(zhēng)取使我國(guó)的鍛造生產(chǎn)的專業(yè)化程度達(dá)到1015%，甚至更高。國(guó)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們，組織鍛造專業(yè)化生產(chǎn)，有利于提高該行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的管理水平；有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化流水生產(chǎn)線；有利于采用最先進(jìn)的鍛壓工藝及設(shè)備；大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和節(jié)約能源并進(jìn)而推動(dòng)實(shí)現(xiàn)全行業(yè)、全過(guò)程、全工序的節(jié)能。但廠點(diǎn)過(guò)多，布局不合理，專業(yè)化水平太低，力量分散是一大蹩病，也是該行業(yè)機(jī)械化程度低、勞動(dòng)生產(chǎn)率低、能源有效利用率低、燃料耗費(fèi)量大的根本原因。這個(gè)問(wèn)題的解決，不僅可以大幅度地節(jié)約能源，而且是提高我國(guó)鍛造生產(chǎn)水平、改變鍛造加熱落后面貌的一項(xiàng)根本性措施。如何改變我國(guó)鍛造加熱的落后面貌，降低鍛造加熱爐的燃料消耗，節(jié)約能源，機(jī)械電子工業(yè)部第五設(shè)計(jì)研究院的靳華先生提出以下幾點(diǎn)意見(jiàn)。近幾年來(lái)，通過(guò)加強(qiáng)工業(yè)爐窯的科學(xué)管理和節(jié)能技術(shù)改造，我國(guó)鍛造加熱爐的技術(shù)裝備水平有了明顯的提高，個(gè)別鍛造加熱爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和熱效率已經(jīng)接近國(guó)際先進(jìn)水平，某些單項(xiàng)節(jié)能技術(shù)裝置亦趕上國(guó)外同類產(chǎn)品水平。我國(guó)的鍛壓加熱爐的熱效率僅為5%10%，%，最高可達(dá)28%，有預(yù)熱回收的爐子，熱效率可達(dá)40%以上。我國(guó)工業(yè)爐能耗約占總能耗的20%?？傊?jīng)過(guò)多年發(fā)展，連續(xù)加熱爐爐型和技術(shù)已趨于完善和成熟，可滿足多種工藝的要求，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展還將會(huì)進(jìn)一步完善和提高，成為高效全自動(dòng)的熱工設(shè)備。目前加熱爐計(jì)算機(jī)控制和管理能夠?qū)θ紵?、爐壓、爐溫和坯料加熱過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制,金屬加熱的數(shù)學(xué)模型，加熱溫度和煙氣成分的連續(xù)測(cè)定。(6)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制和管理。將高溫?zé)煔庥媚蜔犸L(fēng)機(jī)抽回，通過(guò)布置在預(yù)熱段坯料上面的噴管，直接噴射到坯料表面，強(qiáng)化對(duì)流給熱，取得了顯著的節(jié)能效果。這一時(shí)期將可調(diào)燒嘴用于加熱爐上也取得了良好效果。(3)平焰燒嘴的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了爐頂結(jié)構(gòu)，使?fàn)t溫和爐壓更易控制，爐溫均勻。(2)熱裝和連軋技術(shù)的應(yīng)用。h)。從1974年資本主義世界發(fā)生能源危機(jī)以來(lái)，對(duì)爐子的發(fā)展產(chǎn)生一定影響，這一階段爐子的重點(diǎn)是節(jié)能技術(shù)的開發(fā)利用。同時(shí)加熱爐汽化冷卻的使用，使得爐底水管結(jié)構(gòu)冷卻強(qiáng)度減少，水的消耗量銳減，產(chǎn)生的蒸汽可用于生產(chǎn)和生活。這一時(shí)期加熱爐爐型結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了步進(jìn)式加熱爐,有效地改善了推鋼爐鋼坯水冷黑印和表面劃傷的缺陷。熱工操作也從憑經(jīng)驗(yàn)發(fā)展到配置熱工測(cè)量和調(diào)節(jié)儀表，主要包括燃料和空氣流量、壓力和溫度的檢測(cè)、各段爐溫的檢測(cè)與自動(dòng)調(diào)節(jié)。燃料主要是重油和氣體燃料，供熱采用端部供熱的方式，爐內(nèi)坯料的輸送靠推鋼機(jī)。最早建造的是實(shí)底單面加熱的連續(xù)加熱爐，雖然實(shí)現(xiàn)了連續(xù)裝出料，但由于采用單面加熱，直接燒煤的技術(shù)，使得不完全燃燒較多，爐溫波動(dòng)大，熱效率低，加熱質(zhì)量差，燃耗（標(biāo)煤）高達(dá)100kg/t。 連續(xù)式加熱爐的發(fā)展概論[7]19世紀(jì)末以來(lái)，隨著冶金和機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展，在軋制和鍛造生產(chǎn)中廣泛地使用了連續(xù)加熱爐。單獨(dú)使用高爐煤氣未嘗不可，但應(yīng)注意到在單獨(dú)使用高爐煤氣時(shí)，為了要獲得足夠的燃燒速度，往往需要預(yù)熱大量的空氣和煤氣。 在各種燃料中，氣體燃料的燃燒過(guò)程最容易控制，也最容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)；按照需要可用配合的辦法得到任何發(fā)熱量的煤氣；可在爐外完成空氣、煤氣的混合，借以強(qiáng)化燃燒，理論上煤氣預(yù)熱溫度不受限制，氣體燃料可以進(jìn)行高溫預(yù)熱，因此可以用低熱值燃料來(lái)獲得較高的燃燒溫度并有利于節(jié)約燃料，降低燃耗。目前僅在非聯(lián)合的冶金企業(yè)以及中小型的冶金和機(jī)械廠中使用。目前氣體燃料在加熱爐中的應(yīng)用較廣泛，并有日益發(fā)展之趨勢(shì),冶金爐及工業(yè)爐窯所用的氣體燃料主要是高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣和天然氣等。5)排煙方式推鋼式連續(xù)加熱爐通常都采用下排煙方式。(3)端出料可由爐后推鋼機(jī)直接出鋼，省去一套出料設(shè)備。現(xiàn)代的軋鋼車間，由于產(chǎn)量大，常設(shè)有幾座爐子同時(shí)生產(chǎn)，如果采用側(cè)出料，則輥道設(shè)置困難，占用車間面積大，操作不便，如圖12所示。而加熱爐的出料方式有端出料和側(cè)出料兩種。3）料坯在加熱爐內(nèi)的放置方式對(duì)于連續(xù)式加熱爐，應(yīng)根據(jù)加熱爐產(chǎn)量大小決定采用幾排放料方式，在確定放料方式時(shí)，應(yīng)該注意爐體的長(zhǎng)和寬，使之保持比例適當(dāng)，以保證爐型及熱制度合理。此外，料坯長(zhǎng)度小于1m時(shí)，不宜采用兩面加熱，因?yàn)榱吓魈?，架空料坯用冷卻水管所占下加熱面面積的比例很大，故下面加熱的作用并不顯著。隨著熱軋方坯長(zhǎng)度加長(zhǎng)，有的因?yàn)榉脚骷娱L(zhǎng)后，還要求出爐方坯在長(zhǎng)度方向有一定的溫度梯度，以保證方坯出爐冷卻降溫后，兩端進(jìn)入軋機(jī)時(shí)的溫度基本一致。也有采用關(guān)閉部分燒嘴的辦法來(lái)適應(yīng)熱負(fù)荷的變化，以便燒嘴本身的熱負(fù)荷及燃燒火焰相對(duì)穩(wěn)定。圖11是三段推鋼式連續(xù)加熱爐示意圖。步進(jìn)式加熱爐由于具有爐長(zhǎng)不受限制、運(yùn)料靈活和加熱質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，在熱軋帶鋼、厚板、軌梁、線材等大型軋機(jī)上得到了迅速的推廣，并已應(yīng)用于中小型加熱爐，大有完全取代推鋼式加熱爐的趨勢(shì)。到1967年以前，所有的現(xiàn)代軋機(jī)都是采用的推送式的爐子。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行可靠、造價(jià)低廉的特點(diǎn)，運(yùn)用于各種軋制前的加熱和某些鍛造前的加熱。爐子的設(shè)計(jì)方案的確定，首先是對(duì)上述的分類特征加以選擇。大致可按下列特征分類：(1)按運(yùn)料方式分類(推鋼式、步進(jìn)式、其他類型機(jī)械化爐底加熱爐)；(2)按燃料種類、燃燒方法和預(yù)熱情況分類(燃煤、燃油、燃煤氣的，使用各種類型燃燒器的，無(wú)預(yù)熱、換熱式的、蓄熱式的)；(3)按供