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,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 。
室式加热炉有两种:固定炉底室式炉和车底式炉 。按通风方式分类分为自然通风加热炉:利用烟囱的抽力吸入燃烧空气,并将烟气排出的加热炉 。强制通风加热炉:燃料气燃烧所需要的空气是用鼓风机送入,而烟气则通过引风机(或烟囱抽力)排出的加热炉 。
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加热炉加热炉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 。转底式加热炉炉身固定,炉底转动,放置在炉底上的料坯随炉底转动由进料口移送到出料口 。
根据炉底的形状,转底式加热炉可分为环形炉和盘形炉两种,冶金厂轧钢车间多用环形炉 。图是一座生产能力为每小时75吨的转底环形加热炉剖面图 。这种炉子适于加热不能用推钢和步进方式运送的物料,如圆坯、车轮和轮箍坯、模锻前的异形坯以及品种多和长短不一的料坯等 。缺点是炉底面积利用率低,炉底单位面积产量通常约为350~400公斤/(米2·时) 。
加热炉构造及各部分的作用烧嘴式蓄热式加热炉
3. 1蓄热烧嘴的结构烧嘴采用空气、煤气组合式, 由空气蓄热烧嘴、煤气蓄热烧嘴组合而成, 上加热煤气喷口在下, 空气喷口在上, 下加热烧嘴则反之; 尽量在钢坯的上下表面形成还原性气氛, 降低氧化烧损和表面脱碳 。蓄热式烧嘴的设计既要考虑低热值燃气的燃烧混合问题, 又要保证煤气的完全燃尽, 同时实现炉膛温度的均匀性, 因此采用双流股蓄热式烧嘴形式 。
燃烧喷口是燃烧系统的关键部位, 合理的燃烧组织有赖于此, 在燃烧组织上既要确保燃气在炉内充分燃烧, 不会在对面的蓄热体内继续燃烧而对其造成损坏, 同时又要合理促成低氧燃烧的实现, 避免出现局部的高温过热; 既强化炉温的均匀性, 减少NO x 等有害气体的生成, 又减小高温下脱碳的发生 。因此, 在喷口设计上要选择最优的气体出口速度和混合喷射角度 。燃料在喷口处边混合边燃烧, 空气、煤气在喷出过程中卷入周围的炉气, 稀释空煤气浓度, 低氧燃烧, 使烟气中NO x 的产生大大降低, 减少了有害气体的排放量 。由于采用集中点火烘炉方式, 只要炉气温度高于700 ℃, 高炉煤气喷入炉内就会燃烧, 且连续式加热炉并不会频繁地冷炉启动, 因此将高温段蓄热式烧嘴配带自动点火及火焰检测系统是没有必要的, 这样既简化了烧嘴结构、降低了投资, 也减少了高温段存在的点火烧嘴经常烧损的情况 。
3. 2蓄热体蓄热体有陶瓷小球和陶瓷蜂窝体, 发展趋势是采用陶瓷蜂窝体 。
其高温段材质为高纯铝质材料,有较高的耐火度和良好的抗渣性; 中部采用莫来石材料; 低温段材质为堇青石, 其特点是在低于1000 ℃的工况下具有较好的抗腐蚀和耐急冷急热性 。蜂窝体的前端增加刚玉挡砖, 减少高温炉膛对蜂窝体的辐射, 同时可增加蜂窝体的堆放稳定性 。与颗粒状蓄热体(球形蓄热体) 比较, 蜂窝状蓄热体有如下优点:单位体积换热面积大, 100 孔/平方英寸的蜂窝体是Φ15 mm 球比表面积的
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