冶金热工基础推钢式加热炉课程设计

1目录前言………………………………………………………………2设计任务书…………………………………………………………4内容摘要……………………………………………………………5第一部分:推钢式加热炉的概述一、加热炉的应用及其优越性………………………………7二、推钢式加热炉的分类……………………………………三、推钢式加热炉的工作原理及工艺………………………10四、推钢式加热炉的主要结构………………………………11五、联想近几年我国轧制技术的发展………………………12第二部分:推钢式加热炉的相关计算一、炉膛内的辐射的计算……………………………………二、炉子的基本尺寸的设计及相关计算……………………三、金属加热的计算…………………………………………四、燃料燃烧的相关计算……………………………………五、炉子热平衡的计算………………………………………第三部分:换热器设计…………………………………………一、换热器的介绍…………………………………………二、换热器设计计算………………………………………第四部分：主要参考文献及附表………………………………第五部分:总结…………………………………………………2前言本学期我们进行了冶金本专业的一些设计，特别是在我们的冶金热工基础，也有一门设计，这无疑让我们学习了一些在我们的课堂上学不到的知识，这让我们很高兴。时间虽不是那么长，只有两个星期的时间，但是这两个星期却对我们的学习有了很大的帮助，让我们认识到学习是从一步一步开始的，没有一个很好的基础，是不可能把我们想要的东西得到的。以下是我的个人学习和设计的全部内容。加热炉是我们冶金行业里的一个不能少的机械设备，所以我们这次的主要设计就是设计加热炉。通过设计可以使我们初步掌握炉子设计的步骤、原则与方法，并进而了解一般工业炉设计的基本规律，可以使我们将各专业知识进行综合应用的能力，理论联系实际、解决实际问题的能力，读图、制图及查阅资料的能力得到锻炼并加以提高。在国民经济的很多生产部门中，工业炉作为一个重要设备而存在，要使炉子达到优质高产、低耗的要求，有一个合理的炉体结构是必不可少的条件之一；工业炉是工业原材料的冶炼、加工或成员的精制过程中，为实现预期的物理变化或化学变化所需要的加热装置。因此，对于我们这些将来有可能成为一个热工工作者的学生来说，应具备有设计先进、结构完善的工业炉的能力。工业炉设计的一般程序是：初步设计；技术设计；施工设计。炉子的初步设计是按提出的任务，初步选定炉子的结构，热源和各种重要辅助装置及其在炉子上的布置等。在综合考虑炉子的技术经济指标和生产规模及特点的基础上，确定炉子应采用的机械化和自动化程3度。炉子的技术设计是在初步设计的基础上，作全面的热工计算和炉体总图的绘制，以及某些重要辅助装置图。炉子的施工设计是要求详细绘制炉体各部砌砖图以及各种装置的零件分图，并要完成土建基础，各种机械附属装置及安装、热工和自动自动调节系统及其安装的设计。在此，由于时间关系只完成炉子的技术设计内容和换热器的设计。所以我们在设计加热炉时一定的遵守以下设计原则：1.加热炉设计必须符合国家有关的技术政策，炉子的技术性能应满足生产工艺的要求，保证机器在工作之中有一定的安全性。2.运用不断发展的热工及机械理论（如燃料燃烧、流体力学、传热学、机械原理等）指导炉子的设计工作；引进并吸收国外炉子的先进技术，不断完善和提高炉子的技术性能及机械化程度。3.设计新的炉型结构时，应注意提高炉子生产率，提高产品质量，降低燃料消耗，改善操作条件和提高炉子的使用寿命。4.设计炉子时，对材料选用、设备选型、通用构件的规格尺寸等，应尽可能全厂或全车间通用，以使维修方便。5.在设计炉子时，应尽量改善工人的操作环境，减轻工人的劳动强度，要采取保护环境和防止污染的必要措施。4设计任务书题目：推钢式加热炉的设计炉子用途：用于加热扁钢坯被加热的钢坯尺寸（m）：厚度s=0.12；宽度b=0.12；长度L=2.6金属材质：20#碳素结构钢钢材入炉温度：20C生钢温度：1210C生钢断面误差：25C烟气与炉膛温度：780C炉子生产能力：P=50t/h燃料：混合燃气成分（%）:CO2(9.65)、H2(9.92)、CH4(12.77)、CO(21.56)、O2(0.13)、C2H6(0.59)、N2(45.30)、C3H8(0.13)空气预热温度：ta=250C采用二段式加热制度：高温段1300C；预热段温度1000C上升到1300C5摘要近几年随着节能降耗意识的提高，节能挖潜越来越引起人们的重视。在轧钢生产过程中，加热炉作为最大的耗能设备，同时也是整个工艺流程中最关键的设备之一。运行的稳定与否将影响后面轧钢生产质量。如何解决加热炉合理燃烧的问题，如何保证加热炉的最佳状况，是当今一直在研究的课题。推钢式加热炉由于可以很好的处理上述问题而适时推出。但大多数冶金厂的轧钢机都没有推钢式加热炉，因而有必要设计推钢式加热炉。其设计过程基于冶金炉热工理论。包括：燃料燃烧计算钢的加热制度的确定炉子基本尺寸的确定炉膛内辐射的计算金属的加热计算炉子热平衡的计算以及换热器的设计计算。【关键词】6节能降耗、推钢式加热炉、冶金厂、轧钢机、燃料燃烧、钢的加热制度、炉子基本尺寸、炉膛内辐射、金属加热、炉子热平衡、换热器。AbstractIntherensentyears,moreandmorepeoplebecomeawareoftheimportantofsavingsources.Soasaintendingengineer,wemustcreataequipmentwhichwillliveuptothesituationofourcountryandtherequireofwholeworld.Todaythereisnotapushthesteeltypeheatingfurnaceinthemostofrollmillsinthemetallurgicplan.Therefore,designingapushthetypeheatingfurnaceisimperativeunderthesituation.Theproceduresandcor-relativecalculationislistasfollows:Thecalculationofradiationintheburnerhearth.Thecaculationofbasicsizeofthestove.Thecaculationofburningfuel.Thecaculationofthermalbalance.Thecaculationofheatedmetal.[Keywords]Energysaving、Pushthesteeltypeheating、furnaceMetal--lurgicalfactory、Rollingmill、Radiationintheburnerhearth、Basicsizeofthe7stove、Themetalisheated、Theburningfuel、Sectionalview.[第一部分]推钢式加热炉概述工业炉在冶金、建材、机械、石化、轻工、电子工业等生产部门被用于各种加热目的,成为不可缺少的重要热工设备。加热炉是用来把初轧坯或连俦坯等热轧到热到所需温度的热工设备。一、加热炉的应用及其优越性加热炉是将物料或工件加热的设备。按热源划分有燃料加热炉、电阻加热炉、感应加热炉、微波加热炉等。应用遍及石油、化工、冶金、机械、热处理、表面处理、建材、电子、材料、轻工、日化、制药等诸多行业领域。以下便是加热炉在冶金行业中几种常见的应用。在冶金工业中，加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉，包括有连续加热炉和室式加热炉等。金属热处理用的加热炉另称为热处理炉。初轧前加热钢锭或使钢锭内部温度均匀的炉子称为均热炉。广义而言，加热炉也包括均热炉和热处理炉。连续加热炉广义来说，包括推钢式炉、步进式炉、转底式炉、分室式炉等连续加热炉,但习惯上常指推钢式炉。连续加热炉多数用于轧制前加热金属料坯，少数用于锻造和热处理。主要特点是：料坯在炉内依轧制的节奏连续运动，炉气在炉内也连续流动；一般情况，在炉料的断面尺寸、品种和产量不变的情况下，8炉子各部分的温度和炉中金属料的温度基本上不随时间变化而仅沿炉子长度变化。按炉温分布，炉膛沿长度方向分为预热段、加热段和均热段；进料端炉温较低为预热段，其作用在于利用炉气热量，以提高炉子的热效率。加热段为主要供热段，炉气温度较高，以利于实现快速加热。均热段位于出料端，炉气温度与金属料温度差别很小，保证出炉料坯的断面温度均匀。用于加热小断面料坯的炉子只有预热段和加热段。习惯上还按炉内安装烧嘴的供热带划分炉段，依供热带的数目把炉子称为一段式、二段式，以至五段式、六段式等。50～60年代，由于轧机能力加大，而推钢式炉的长度受到推钢长度的限制不能太长，所以开始在进料端增加供热带，取消不供热的预热段，以提高单位炉底面积的生产率。用这种炉子加热板坯，炉底的单位面积产量达900～1000公斤／（米2·时），热耗约为(0.5～0.65)×106千卡／吨。70年代以来，由于节能需要，又由于新兴的步进式炉允许增加炉子长度，所以又增设不供热的预热段,最佳的炉底单位面积产量在600～650公斤/(米2·时),热耗约为(0.3～0.5)×106千卡/吨。连续加热炉是轧制车间应用最普遍的炉子。通常使用气体燃料、重油或粉煤，有的烧块煤。为了有效地利用废气热量，在烟道内安装预热空气和煤气的换热器，或安装余热锅炉。在锻造和轧制生产中，钢坯一般在完全燃烧火焰的氧化气氛中加热。采用不完全燃烧的还原性火焰(即“自身保护气氛”）来直接加热金属，可以达到无氧化或少氧化的目的。这种加热方式称为明火式或9敞焰式无氧化加热，成功地应用于转底式加热炉和室式加热炉。推钢式连续加热炉：靠推钢机完成炉内运料任务的连续加热炉。料坯在炉底或在用水冷管支撑的滑轨上滑动，在后一种情况下可对料坯实行上下两面加热。炉底水管通常用隔热材料包覆，以减少热损失。为减小水冷滑轨造成的料坯下部的“黑印”，近年来采用了使料坯与水管之间具有隔热作用的“热滑轨”。有的小型连续加热炉采用了由特殊陶质材料制成的无水冷滑轨，支撑在由耐火材料砌筑的基墙上，这种炉子叫“无水冷炉”。步进式连续加热炉靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。70年代以来，由于轧机的大型化，步进梁式炉得到了广泛应用。同推钢式炉相比，它的优点是：运料灵活，必要时可将炉料全部排出炉外；料坯在炉底或梁上有间隔地摆开，可较快地均匀加热；完全消除了推钢式炉的拱钢和粘钢故障，因而使炉的长度不受这些因素的限制。中国1979年投产的步进梁式炉长为32.5米，生产能力为每小时270吨。加热炉操作是通过在一定温度下加热工件来完成其工艺过程的。节能的本质就是提高能源利用率，提高热效率，达到消耗最少能源的目的。二、推钢式加热炉的分类10推钢式加热炉根据炉温制度可分为两段式加热炉、三段式加热炉、多点供热式加热炉。两段式连续加热炉按炉温制度又可分为加热期和预热期，炉膛也相应的分为加热段和预热段。三段式连续加热炉采取预热期、加热期、均热期的三段温度制度。在炉子的结构上也相应的分为预热段、加热段和均热段。一般有三个供热点，即上加热、下加热与均热段供热。多点供热的连续加热炉有多个供热点。按加热炉供热方式可分为顶不加热、底部加热、侧部加热。金属加热时，在二段式加热制度下，高温段的炉温应当这样选择：金属表面只要达到给定的最终温度的那一瞬间，沿金属表面的温差就不会超过允许值。因此在二段式温度制度下，金属的加热强度受到限制。金属在三段式加热状态下，沿金属的进行方向在预热段和高温段之外补充第三工程----恒温均热段。由于在均热