加熱爐論文

淺談步進(jìn)式加熱爐

加熱爐是將物料或工件加熱的設(shè)備。按熱源劃分有燃料加熱爐、電阻加熱爐、感應(yīng)加熱爐、微波加熱爐等。應(yīng)用遍及石油、化工、冶金、機(jī)械、熱處理、表面處理、建材、電子、材料、輕工、日化、制藥等諸多行業(yè)領(lǐng)域。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。

在加熱爐中， 臵在爐底上的料坯隨爐底轉(zhuǎn)動由進(jìn)料口移送到出料口。冶金廠軋鋼車間多靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進(jìn)、下降、后退的動作把料坯一步一步地移送前進(jìn)的連續(xù)加熱爐。爐子有固定爐底和步進(jìn)爐底，或者有固定梁和步進(jìn)梁。前者叫做步進(jìn)底式爐，后者叫做步進(jìn)梁式爐。軋鋼用加熱爐的步進(jìn)梁通常由水冷管組成。步進(jìn)梁式爐可對料坯實(shí)現(xiàn)上下雙面加熱。近些年步進(jìn)式加熱爐得到了越來越多的使用。

步進(jìn)式加熱爐是一種靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進(jìn)、下降、后退的動作把料坯一步一步地移送前進(jìn)的連續(xù)加熱爐。同推鋼式爐相比，它的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)料靈活，必要時可將爐料全部排出爐外；料坯在爐底或梁上有間隔地?cái)[開，可較快地均勻加熱；完全消除了推鋼式爐的拱鋼和粘鋼故障，因而使?fàn)t的長度不受這些因素的限制。

改進(jìn)的步進(jìn)式加熱爐，屬于冶金行業(yè)生產(chǎn)設(shè)施，它包括

爐體，爐體的側(cè)墻由內(nèi)向外分別是低水泥料層、隔熱磚層、硅酸鋁纖維氈隔熱層，爐體分為預(yù)熱段、加熱段、均熱段，加熱段的兩面?zhèn)葔ι显O(shè)臵調(diào)焰燒嘴，均熱段的上加熱段設(shè)臵平焰燒嘴，均熱段的下加熱段設(shè)臵調(diào)焰燒嘴，調(diào)焰燒嘴的煤氣和空氣的混合氣管道上設(shè)臵電磁閥和調(diào)節(jié)閥，平焰燒嘴的煤氣和空氣的混合氣管道上設(shè)臵調(diào)節(jié)閥，空氣總管道和煤氣總管道設(shè)臵在爐頂。

一．步進(jìn)式加熱爐的爐型特點(diǎn)

步進(jìn)梁式加熱爐依靠專用的步進(jìn)機(jī)構(gòu)使鋼坯在爐內(nèi)移動的機(jī)械爐子。其基本特征是鋼坯在爐底上的移動靠爐底可動的步進(jìn)梁作矩形軌跡的往復(fù)運(yùn)動，把放臵在固定梁上鋼坯一步一步的由進(jìn)料端送到出料端。步進(jìn)爐向鋼坯上下兩面供熱，是一種連續(xù)作業(yè)的加熱 采用空、煤氣雙預(yù)熱的燃燒系統(tǒng)。

步進(jìn)式加熱爐爐底機(jī)械設(shè)備包括斜軌座、提升框架、水平框架、滾輪裝配、水平定心裝臵、側(cè)檔輪、液壓缸、固定水梁及其立柱、步進(jìn)水梁及立柱等主要部件，上述部件均為工廠制作，現(xiàn)場組對安裝。

二．步進(jìn)式加熱爐的工藝流程

原料跨的連鑄坯由吊車吊到上料臺架，測長合格后輸送到輥道上等待人爐。當(dāng)允許裝入信號到達(dá)后，裝料爐門打開，升降擋板下降，爐內(nèi)、爐外裝料輥道同時轉(zhuǎn)動，將鋼坯停放

在指定位臵。當(dāng)鋼坯尾部通過爐外檢測器后，裝料爐門關(guān)閉。然后裝料定位推鋼機(jī)的4個推頭同時動作，在輥道上將鋼坯推正后推返回起始位臵，完成鋼坯裝爐。人爐后的鋼坯通過活動梁和固定梁的相對運(yùn) 動，由入爐端運(yùn)送到出爐端。鋼坯經(jīng)過預(yù)熱段、加熱段和均熱段完成加熱過程，最終被輸送到出料端。當(dāng)鋼坯被出料端爐內(nèi)激光檢測器檢得時，步進(jìn)梁馬上減速、停止前進(jìn)并下降把鋼坯放到固定梁上。

鋼坯運(yùn)行至爐內(nèi)最后一個料位時，其溫度也正好被加熱到軋機(jī)要求的出鋼溫度；此時，加熱爐也收到軋線計(jì)算機(jī)的要鋼信號，出料爐門打開，出料輥道和爐外接鋼輥道一起同步轉(zhuǎn)動將鋼坯運(yùn)送到出料輥道上，由輥道快速正轉(zhuǎn)送往軋機(jī)進(jìn)行軋制。當(dāng)鋼坯尾部通過爐外檢測元件時，鋼坯出爐的同時出料爐門關(guān)閉。

三．步進(jìn)式加熱爐的溫度分布

按爐溫分布，爐膛沿長度方向分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段；進(jìn)料端爐溫較低為預(yù)熱段，其作用在于利用爐氣熱量，以提高爐子的熱效率。加熱段為主要供熱段，爐氣溫度較高，以利于實(shí)現(xiàn)快速加熱。均熱段位于出料端，爐氣溫度與金屬料溫度差別很小，保證出爐料坯的斷面溫度均勻。用于加熱小斷面料坯的爐子只有預(yù)熱段和加熱段。習(xí)慣上還按爐內(nèi)安裝燒嘴的供熱帶劃分爐段，依供熱帶的數(shù)目把爐子稱為一段式、二段式，以至五段式、六段式等。50～60年代，由于軋

機(jī)能力加大，而推鋼式爐的長度受到推鋼長度的限制不能太長，所以開始在進(jìn)料端增加供熱帶，取消不供熱的預(yù)熱段，以提高單位爐底面積的生產(chǎn)率。用這種爐子加熱板坯，爐底的單位面積產(chǎn)量達(dá)900～1000公斤/（平方米?時），熱耗約為(0.5～0.65)×106千卡/噸。70年代以來，由于節(jié)能需要，又由于新興的步進(jìn)式爐允許增加爐子長度，所以又增設(shè)不供熱的預(yù)熱段,最佳的爐底單位面積產(chǎn)量在600～650公斤/(平方米?時),熱耗約為(0.3～0.5)×106千卡/噸。

四．步進(jìn)式加熱爐的余熱回收

加熱爐對鋼錠進(jìn)行加熱時的溫度高，煙氣帶走了大量的高溫?zé)崃浚�造成白白浪費(fèi)，熱利用率較低，如果使用蜂窩陶瓷蓄熱體可以達(dá)到余熱回收的目的，但一次性投入大，切換機(jī)構(gòu)多，維修成本高；另外在切換過程中也帶走了相當(dāng)多被燒嘴吹出但未燃燒的燃?xì)�，造成能源�?yán)重流失。而使用換熱器則可彌補(bǔ)蜂窩陶瓷這方面的不足，且投資少、無切換機(jī)構(gòu)、免維修。

如果使用金屬換熱器，由于材質(zhì)的限制，抗氧化能力差，不能在高溫下長期使用，余熱回收率低。如煙道溫度達(dá)到800度以上，金屬換熱器非常容易被高溫?fù)p壞，無法達(dá)到余熱回收的目的。

如普通情況下窯溫高于800度，而煙道溫度低于800度，這種情況看起來適合用金屬換熱器，但如果出現(xiàn)停電、燃?xì)?/p>

量偏大、助燃風(fēng)量不足等情況，都會使煙道溫度快速高于800度，使金屬換熱器很快被燒壞。而使用陶瓷換熱器，可攻克這一難關(guān)，陶瓷換熱器具有以下特點(diǎn)：

1、耐高溫，耐腐蝕，所以可以把陶瓷換熱器放在離煙道出口最近、溫度最高的地方，那么它的余熱利用率高，換熱效果好，節(jié)能率高。但金屬換熱器放在陶瓷換熱器的部位就很快被燒壞了。

2、陶瓷換熱器使用方法直接、簡單、快捷、一次性投資少、投資成本低、換熱溫度穩(wěn)定、效率高、壽命長、不堵塞、不漏氣、更換方便，不存在煤氣在切換時浪費(fèi)跑掉。

3、使用壽命上，同等情況下陶瓷換熱器是金屬換熱器幾倍或幾十倍。

五．步進(jìn)式加熱爐的節(jié)能

盡管步進(jìn)式加熱爐具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是它的節(jié)能空間還是非常大的。對生產(chǎn)過程中步進(jìn)式加熱爐的節(jié)能措施進(jìn)行分析和探討。

1、步進(jìn)式加熱妒的熱平衡參數(shù)

爐子加熱性能的重要參數(shù)之一就是熱平衡參數(shù)，它是反應(yīng)爐子性能的重要指標(biāo)之一，也是操作和設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，更是生產(chǎn)過程中進(jìn)行技能改造的主要依據(jù)。

步進(jìn)式加熱爐熱平衡是由熱量的各收入項(xiàng)和支出項(xiàng)組成，從熱力學(xué)第二定律可知，步進(jìn)式加熱爐熱平衡熱量收入項(xiàng)的總

和與熱量支出項(xiàng)的總和，在數(shù)值上必須相等。這可以由熱工測定和計(jì)算來精確求得。步進(jìn)式加熱爐熱平衡的常用計(jì)算方法：對連續(xù)式爐，其熱平衡中的各項(xiàng)是用單位時間的熱量收入和支出的千焦數(shù)來確定。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，爐子的熱量收入與熱量支出都可以通過工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)進(jìn)行測定，并對熱量收入與熱量支出的各項(xiàng)具體數(shù)值進(jìn)行分析和細(xì)致地審核，并根據(jù)數(shù)值的大小來確定這些數(shù)值是否在合理的范圍內(nèi)，據(jù)此可以找出節(jié)能的方向與途徑。

2、合理控制空氣燃料配比

通過對空氣燃料配比的合理化控制，能夠顯著的提高燃料的利用率。以中型加熱爐為例，它所使用的燃料是高焦?fàn)t混合煤氣，加熱爐所產(chǎn)生的熱值在7556kJ／m3一8379kJ／m3之間波動(造成這種現(xiàn)象的主要原因是煤氣因配送企業(yè)的生產(chǎn)波動)。我們從燃燒理論出發(fā)，合理控制空氣燃料配比，在最大程度上降低煙氣帶走的能量，可以很好地達(dá)到節(jié)約燃料消耗、降低企業(yè)生產(chǎn)成本的效果。

3、應(yīng)用新工藝與新材料

應(yīng)用鋼坯熱送熱裝工藝。鋼坯的熱送熱裝工藝興起于近幾年，該工藝就是高溫連鑄坯經(jīng)熱送輥道直接推進(jìn)到(步進(jìn)式)加熱爐中，因?yàn)殇撆鳑]有經(jīng)過冷卻的環(huán)節(jié)并且直接就被送到加熱爐中，所以鋼坯本身所具有的熱量在最大程度減少

了消耗，因此再次對它進(jìn)行加熱的時候會比較迅速。通常情況下，采用鋼坯熱送熱裝工藝之后，鋼坯在進(jìn)入加熱爐之前的溫度通常會在700℃以上，所以，在生產(chǎn)實(shí)踐中的節(jié)能效果非常顯著。

應(yīng)用多晶莫來石纖維 在生產(chǎn)實(shí)踐中，步進(jìn)式加熱爐通常會出現(xiàn)這樣的問題，即由于長時間使用而出現(xiàn)的爐壁裂縫會將爐子的熱量傳遞到爐墻的鋼結(jié)構(gòu)上面，因而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)受熱變形，嚴(yán)重影響加熱爐的使用。 為了能夠有效地解決這種問題，我們可以通過應(yīng)用多晶莫來石纖維的措施 來達(dá)到防止熱量流失的目的。多晶莫來石纖維具有非常優(yōu)良的耐高溫性能，實(shí)踐也證明此法的節(jié)能效果非常顯著。

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