唐平推钢式连续加热炉

1 文献综述 推钢式连续加热炉，是将处在同一平面的预热段加热段设计成具有一定垂距的上下两个加热段，以坯料为界每个加热段又分成上下加热区，上下段分别由作支撑滑道用的冷却水管及炉墙围成的空间作烟道，并通往排烟口，上下段喷嘴分别朝炉头及炉尾方向倾斜，在上段横水管底部装有下推臂，顶钢机装有上推臂，上下推臂之间装有传动臂，来传动下推臂将坯料推出炉头。本炉热效率高，节能显著，加热速度及质量优于现有同类加热炉。 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。

工业炉的基本类型

工业炉按供热方式分为两类：一类是火焰炉(或称燃料炉)，用固体、液体或气体燃料在炉内的燃烧热量对工件进行加热；第二类是电炉，在炉内将电能转化为热量进行加热。大型台车式炉火焰炉的燃料来源广，价格低，便于因地制宜采取不同的结构，有利于降低生产费用，但火焰炉难于实现精确控制，对环境污染严重，热效率较低。电炉的特点是炉温均匀和便于实现自动控制，加热质量好。按能量转换方式，电炉又可分为电阻炉、感应炉和电弧炉。 工业炉按热工制度又可分为两类：一类是间断式炉又称周期式炉，其特点是炉子间断生产，在每一加热周期内炉温是变化的，如室式炉、台车式炉、井式炉等；第二类是连续式炉，其特点是炉子连续生产，炉膛内划分温度区段。在加热过程中每一区段的温度是不变的，工件由低温的预热区逐步进入高温的加热区，如连续式加热炉和热处理炉、环形炉、步进式炉、振底式炉等。 2

火焰炉结构 在冶金.化工.机械制造等工业部门中，以燃料燃烧的火焰为热源的各种工业炉统称为火焰炉。 火焰炉广泛应用于物料（工件）的焙烧.干燥.熔化，熔炼加热和热处理等生产环节。火焰炉得到广泛应用的原因有以下几点：1：火焰炉所采用的燃料有较大的灵活性，可以根据燃料的种类和规格建造各种不同型式和构造的炉子、，以满足生产的需求。2：燃料的供应一般比较充足，价格也比较低。3：火焰炉对于被处理物料（工件）的形状大小。规格等的限制较少，大到几百吨的金属锭，小到细颗粒，都可以在火焰炉中进行热工处理。4：火焰炉工作温度的范围比较大，可以满足不同工作温度的需求。5：火焰炉通常是直接加热式，但如果有特殊要求，也可以进行间接加热。正是以上的几点，使的火焰炉的到广泛的应用。 火焰炉一般由炉子热工工艺系统、装出料系统、热工检测及自动控制系统等 三个系统互相配合，使炉子正常运转。

炉子的热工工艺系统是火焰炉最基本的组成部分。包括炉子的工作室(炉膛)、供热系统（油泵、管道、燃烧装置等)、排烟系统(烟道、烟闸、换热器、余热锅炉、烟囱、排烟机等)及冷却系统等。参见图1—1。工作室是炉子的核心。主要的热工及工艺过程都在工作室内完成。炉子其他各部分的任务是为工作室内所进行的热工工艺过程提供有利条件。 装出科系统和热工检测及自动控制系统，是现代化火焰炉不可缺少的两个工作系统。前者包括炉前炉后的装出料机械和炉内的运料机械，后者包括热工参数 3

的检测仪表、显示仪表记录仪表、自动控制仪表或计算机以及执行机构等。在炉子上配备这两个系统，可以实现产的自动化操作，从而提高炉子的生产指标。 下面仅对热工工艺系统中的主要组成部分加以介绍。

火焰炉的组成 炉膛(工作室)： 炉膛一般是由炉墙、炉顶和炉底构成的一个近乎六面体的空间。因工艺和用途的不同，炉膛形状是各式各样的。大多数炉膛是在高温下工作，经受炉气、炉尘和炉渣的侵蚀和冲刷。因此，要求构成炉墙、炉顶和炉底等所用的材料、结构型式的尺寸等，都必须适应这一特点，以保证炉子的正常工作。 炉墙： 炉子四周的围墙称为炉墙。加热炉都采用直立的炉墙，分为侧墙和端墙。为保证炉墙结构的稳定性，炉墙必须有一定的厚度，并应随炉子尺寸增大和炉膛温度的升高而增厚。为减少散热和蓄热损失，炉墙应设有绝热层。侧墙的厚度一般为2—2．5块砖厚(464。580mm)，其中起稳定作用的主墙用粘土砖砌筑，厚度为1．5—2块砖厚，其余部分为绝热材料，构成复合炉墙。用耐火浇注料或耐火可

塑料等制作的炉墙．主墙厚度一般为250一300mm。端墙厚度应视烧嘴孔道尺寸而定，一般为2．5—4块砖厚。为提高炉子强度和气密性，炉培外面包以4—10mm厚的钢板。 4

炉墙的经济厚度，应根据砌休的材料费和蓄热散热损失引起的燃料费进行优化计算确定。

炉墙上常设有炉门、窥视孔、烧嘴孔以及热工参数检测孔等孔洞。为防止砌体破坏，炉墙应尽量避免直接承受附加负荷，炉门、冷却水管等构件应设置在钢 5

结构上。加热炉炉门尺寸已标准化，尺寸可由有关手册中查得。侧墙上还必须设有供检修用人孔假门。 炉顶： 炉顶是炉膛组成中的薄弱环节。炉顶是否牢固可靠，对炉子工作有重大影响。尤其在熔炼炉（如平炉.玻璃炉）中，往往因受炉顶温度的限制而妨碍炉子生产率的提高，由于炉顶的损坏而降低炉子的作业效率。固在炉子设计时对炉顶的可靠性必须给予足够的重视。 炉项按其结构型式分为拱顶和吊项两种。 拱顶可用楔形砖砌筑或不定形耐火材料捣制而成，结构参见图1—3。拱顶的拱角可变化在60度到180度之间，通常采用的有60度、90度、120度和180度拱顶。60度拱顶的R等于炉子跨度B，拱顶矢高A＝o．1345，称为标准拱顶。拱顶的质量W作用于拱角砖上，承受在两侧护路上，水平分力F通过拱角梁由钢结构承受。 吊顶是由一些特制的异形砖组成的，异形砖用金属吊杆单独地或成组地吊在护子钢结构上。吊顶的结构型式很多，图1—4是常见的几种吊顶结构。图中(6)是槽砖吊挂结构，这种吊砖结构和砌筑都比较简单，更换也方便。为避免挂砖的工字钢温度过高，砖的上表面不允许敷设绝热层，因此萨顶散热量较大。图中(6)；(f)是颈吊式吊挂结构，这种结构的每一块吊砖都有一个夹钩和一个吊杆。由于金属夹钩在砌体外面，故可以在砖的部分表面敷设绝热层，炉顶散热损失较小。但这种结构只适用于吊挂水平的及倾斜度不大的炉顶，较大倾斜度及转弯处须做特殊处理。图中(墨)是齿槽式吊挂结构，它的优点是砖与砖之间互相咬合，气密性好，个别砖块即使断裂也不致掉落，缺点是砖形复杂，公差要求严格，砌筑难度大。这种结构的炉顶砖上面也不宜敷设绝热层。 炉底： 炉底的工作条件是非常恶劣的。它不仅要承受被处理物料的机械负荷、碰撞与摩擦等作用，有时还要受到被处理物料的化学侵蚀及熔体的渗透等。炉底结构型式和所用材料，决定于工艺过程和炉内的工作温度及化学反应的性质。 加热炉的炉底结构型式基本有两种：①固定式炉底一—被处理的炉料推钢机推动在炉底上移动。为了避免物料与炉底耐火材料直按摩擦而损坏炉底与金属表面．有些情况下用砂封的移动式炉底，在炉底上装有金属滑轨或水冷管滑道。②移动式炉底——机械化的活动炉底带动炉内物料一道移动，属于这种类型的炉子很多，其中主要有步进式加热炉、转底式加热炉、分室式加热炉、辊底式加热炉和链式加热炉等。这种炉底因为需要设置复杂的炉底机械装置，构造比固定式炉底复杂。

炉子基础和钢结构：

修建炉子时必须打好炉子基础。炉子基础一方面要承受整个炉子的质量不致下沉或倒场；另一方面还要防止炉底受潮或遭受地下水的侵袭，保证炉于正常工作。 6

根据炉子的大小和土质的好坏，炉子基础可采用不同材料和结构来砌筑。小炉子可用红砖或块石砌筑，绝大多数大中型炉子都采用混凝土或钢筋混凝土修建，因为它既结实又抗潮。 在设计和修筑炉子基础时应注意以下几点： (1)混凝土任何部分的温度都不允许超过300℃，否则混凝土就会变质而压坏。因此当炉底直接建筑在混凝土上时，要在炉底与混凝土之间用绝热材料隔开，对于温度较高的炉子，要把炉底架空起来，靠空气冷却基础。 (2)炉子基础必须是整块的，不允许有断裂现象。炉子基础要与其他基础(如辅助设备、二房、烟囱等基础)分开，以避免由于基础受力不同而引起不均匀下沉，使基础开裂或设备倾 (3)基础的底部应在地基的冻土线以下，以免因天气寒冷使基础遭道到破坏。 (4)炉子基础应尽可能地建于地下水面以上，以免由于地下水的侵入而损坏基础的强度。炉子个别部分（如烟道。换热器等）必须建在地下水面以下时，一定要有防水沟或防水层等严密的防水措施。 炉子钢结构一般是由钢柱、横梁、拉杆、拱角梁等组成的钢架。其作用是： (1)加固炉子砌体，承受炉子拱顶的水平分力或者炉子吊顶的全部重量，并把它们的作用力传到炉子基础上。 (2)钢结构也是炉子的骨架，在其上可以安置炉门框、炉门、烧嘴和冷却水管等各种炉子部件，井承受这些部件的重量。 (3)可抵抗砌体的高温膨胀，使炉子受热后不发生变形。 为使钢架形成整体而把炉子夹固起来，各个独立的钢件之间必须互相连接起来，除有特殊要求采用活动连接外．一般都采用焊接结构。钢铁下端大都固定在炉子基础上。由于钢架是固定死的，故各部分砌体均需留有膨胀缝，以免受热后钢架变形。钢结构所用材料通常有槽钢、工字钢、角钢、圆钢、钢轨和钢板等。为使钢结构工作可靠，又能节约钢材，各种钢件的尺寸和规格的选用都应通过计算，并参照实际使用资料来确定。 此外，炉子的平台、栏杆及扶梯等，也都用于钢结构的范围，应根据炉子的具体情况来设置。 两段式连续加热炉

按炉温制度分为加热期和预热期，炉膛也相应的分为加热段和预热段。加热薄料坯的小炉子也有单面加热的，一般多为两面加热。烧煤时设有端部的燃烧室，。称为炉头，下加热的燃烧室设在两侧，成为腰炉。 具有两面加热的两段式连续加热炉，其燃料的分配比例上加热大约是30%到40%，下加热大约是60%到70%。以为下面的炉气要上浮，部分气体有两侧的空隙上来，使下部的热量供应不足；其次钢坯下面的冷却水要带走大量的热量，这部分热几乎都要有下面加热来供给；此外，钢坯与水管接触的地方要产生黑印，若下加热能力不足，则黑印回更加严重，而到了实体段时，只有上表面能够加热。因而需要给下加热燃料多供给些。