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加热炉基础知识

2018/07/02
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。
 
以下介绍的是冶金行业中常见的几种加热炉。
 
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,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。
 
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)。
 
分室式快速加热炉由若干个摆在一条线上的加热室所组成。加热室和加热室之间设间室,传送料坯的辊子设在间室内,料坯单根(或双根)地通过各加热室和间室而被加热。每个加热室与相邻的间室构成一个“炉节”,所以又称节式炉。这种加热炉能快速加热,氧化和脱碳少,适用于加热圆形料坯和钢管。与行星轧机相配合,可用来加热连铸板坯;也可对某些钢材进行局部加热。缺点是单位炉长的生产能力低,炉子热效率较低。室式加热炉用于金属坯或锭锻压前的加热。物料加热时不移动;炉内不分段,要求各处炉温均匀,对于大钢锭加热采用周期性的温度制度(即炉温按时间分为预热期、加热期、均热期等)。室式加热炉有两种:固定炉底室式炉和车底式炉。固定炉底室式炉炉底面积一般1~10米2。装出料多靠人工或简单机械;加热较大工件的室式炉,也有用专门装出料机的。燃料为煤、重油或煤气。有的炉在炉墙上开一缝隙,料坯由缝隙送入炉内加热,叫“缝式炉”,常用于小件加热或长料坯的端头或局部加热。这类炉的炉底单位面积产量通常为300~400公斤/(米2·时),单位热耗每吨钢约为(1.0~1.5)×106千卡。车底式炉用于重量为十几吨至几百吨的大钢锭在锻压前的加热,炉型为室式或隧道式。加热物件放置在台车上,炉外进行装卸料,由车间吊车或其他牵引装置把台车拽入或拖出炉膛,大钢锭加热要求炉温分布均匀,所以车底式炉常采用分散供热和分散排烟(烧嘴和烟道口分散地布置在炉子侧墙上)。

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