推钢式连续加热炉设计毕业设计说明书

推钢式连续加热炉设计毕业设计说明书内容摘要：

┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 防止因热胀冷缩而使换热 器体开裂。 换热器的工作环境也是换热器寿命的重要保证。 若使用不当，再好的换热器短时期内就可能损坏，因此在系统中必须有保护措施 :一是换热器烟气人口温度控制，即烟气稀释法，在 换热器人口前烟道上增加一个冷却用空气阀门 (冷空气可 来自引风机 )。 二是空气预热温度控制，即热风放散法，当助燃空气温度过高时，增大空气流量以降低空气温度，且打开热风管道的放散阀，将多余的热空气排人大气。 炉膛压力控制 炉膛压力不允许在负压状态下操作，以防冷空气进人炉内破坏氛和影响加热质量，一般炉底处为 1030 Pa 微正压。 当因 炉门开启等原因造成炉压波动时， 炉压的控制有两种方法可选 :一是通过烟道闸门的开大 或关小达到控制炉压之目的。 二是对引风机进行变频控 制，通过控制排烟量来达到控制炉压。 对一个节能的加热炉的基本要求是：有较高炉底（或膛）效利用率，在此面积（或炉膛）上有均匀的温度场，有较高的装载量；炉内加热元件（或装置）、炉气、炉膛对工件有良好的传热效果，可缩短工件加热时间；较好的保温能力和较少的热损失，有较高的热效率。 以上各要求须通过合理地设计炉型、炉衬、加热元件（或装置）等来实现。 工业 炉节能的几个措施 (1)炉衬 炉衬在保证炉子的结构强度和耐热度的前提下，应尽量提高保温能力和减少储蓄热。 单纯依靠增加炉衬厚度来降低炉外壁温度是不合适的，因为这样做不仅会增加炉衬储蓄热和成本，还相应地减少了炉底面积（炉膛）的有效利用率。 而实行炉衬纤维化和轻质化，则有很大的节能效果。 耐火纤维也称陶瓷纤维，它具有耐高温、热导率低、密度小、蓄热量少、抗热震性能好等特点，耐火纤维炉衬可以采用叠铺或用预制块安装，也可用耐火纤维喷涂。 罩式退火炉在炉衬上采用硅酸铝针刺毯保温材料，取得了良好的节能效果，能耗比轻质砖炉衬降低 40％，大大减轻了炉架的负荷。 (2)炉膛结构及强化热交换 使炉膛形成一个热交换的系统，在加热元件、炉衬和工件三者之间进行热交换。 提高炉膛热交换常有如下措施： 首先采用合理的炉膛空间。 由于集箱加热退火长度在 9m以下，采用罩式炉，其加热元件均匀分布在炉膛内壁，确保炉膛均匀传热；若集箱长度在 6m以下，则只采用两个边炉罩组合，灵活运用，有效利用炉膛空间，提高了热效率。 其次在不增大炉膛空间容积的前提下，加大炉内壁的面积，以增大热交换面积，如采用波纹形的炉顶。 共 页 第 12 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第三，可采用 圆形炉膛，替代箱形炉膛，可强化炉膛对工件均匀传热的效果，并减少炉壁散热量。 第四，炉膛内安设风扇，以加强炉内对流传热。 特别是小型加热炉，高速气流可破坏停滞在工件表面阻碍传热和界面反应的炉气边界底层，起到缩短加热时间和加快提高工件温度的作用。 第五，炉膛密封，包括炉膛内各引出构件、炉壳、炉门等处的密封。 炉子密封影响气氛控制、工件品质和能耗。 当炉内有 96Pa 负压时，通过 3cm2 的孔洞将会吸进 10m3/h 冷空气，炉门开启 ，热能消耗会增加 15％。 因此注意炉膛、炉壳、炉门等处的密封有利于节 能。 (3)加热元件布置 对于电炉，加 热元件的布置对节能有一定影响，在炉膛内均匀布置可形成温度均匀的有效加热空间。 本公司在边炉罩与中炉罩的衔接处仍安装了加热元件，可改善炉体结合区温度偏低的现象。 也可采用辐射管加热元件有利于炉温均匀和节能。 燃料炉的节能 燃料炉与电加热炉比较，主要不同点是其热源依靠燃料烧和产生气体。 因此，其节能除具备电加热炉节能的基本要点外，主要是燃料燃烧和炉内气流合理组织等。 (1)油燃烧装置（或称喷嘴、燃烧器） 油的燃烧程度主要取决 于油的雾化程度，一般认为雾化颗粒小于 50μ的占85％以上最为理想，油的雾化效果决定于喷嘴结构和油的粘度。 油雾化的机理有：压力雾化、气动雾化和发泡雾化。 依此制造了各种类型的喷嘴。 压力雾化的喷嘴是最常用的形式。 压力喷射雾化式的油压比例调节喷嘴（ F型喷嘴），以油压为调风的动力，调节时自动地随之调风，自动地实现油风比例的调节。 本公司采用 F 型喷嘴替代 R 型喷嘴可显著节能。 气动雾化利用具有一定压力的雾化剂与燃油之间的相互作用把油雾化。 用这种机理制造的 ZBF 型转杯式燃油器，利用高速度旋转的转杯的离心力， 使燃油雾化。 用它来代替压缩空气压力雾化的高压喷嘴，燃烧更为安全，可显著节油。 发泡雾化燃烧器适用于粘度较大的重油和渣油燃烧，其节油率可达 6％以上。 (2)燃气燃烧装置（或称喷嘴、燃烧器） 对于气体燃料燃烧，当燃料与空气混合比例合适时，着火后可瞬间燃尽。 优良的气体烧嘴，能自动调节燃气与空气比比例，燃烧的火焰在炉内应能强化炉内热交换。 平焰烧嘴根据气流附壁效应产生盘形平展火焰，贴着炉壁流动的燃烧气体能够促进炉内气体的再循环，强化对流换热。 炉壁形成高温，强化辐射传热。 该烧嘴多数安装在炉顶，可 保护炉膛压力，减少从炉门处吸入冷空气。 生产应用表明，使用平焰烧嘴比使用普通火炬烧嘴要节能 20%～ 30%。 共 页 第 13 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 高速烧嘴是煤气与空气在烧嘴内混合燃烧后，燃烧产物以高速喷出，极大地强化炉内对流换热，促进气流再循环，提高加热速度，可显著节能。 (3)煤燃烧装置 一般通用燃烧形式是在炉栅上的块煤燃烧。 这种燃烧形式不但漏煤严重，而且由于煤释放挥发分、冒黑烟和固定碳燃烧，致使燃烧不完全、不稳定，污染环境。 本公司使用的小型煤加热炉一焦炭炉，主要用于合金钢管夹、防磨罩、耳板等小型工件加热，占地面积小，操 作方便。 对于大型燃煤燃烧装置的改进主要采用往复式炉排和链式燃烧装置，实现连续机械加煤和燃烧。 粉煤燃烧可改善煤与空气的混合和燃烧，与块煤相比有较好的节能效果和减少黑烟。 (4)空气消耗系数与节能 在燃料燃烧中，空气消耗系数的值对炉子的能耗有很大影响。 当空气不足，则燃料不能完全燃烧。 如果空气过剩，需额外加燃料以加热过剩空气，以免造成炉温下降。 减少过剩空气量可减少多余的空气带走的热损失，减少送风量和送风机、引风机的动力费，可抑制炉内多余氧气与氮化合成 NOx。 因此，合适的空气消耗系数对节能 有很大的帮助。 加热工艺设计节能 一个产品零部件应具有何种性能要求，实施何种工艺过程和加热规范，采用何种钢材，在何种设备中加热，这些都是加热工序设计的要求，它在很大程度上限定了加热过程中的能耗。 常规加热工艺规程节能 选用的加热设备应在满足加热工艺要求的基础上，具有较高的生产率、热效率和低能耗。 通常当产品有足够批量时，选用专用设备有最好的节能效果。 满载的加热炉热效率高于间隙式加热炉。 合理的加热工艺规程也能达到很好的节能效果 . (1)加热温度 钢材的加 热温度是由其特性决定的，但常允许在一个温度范围内变动。 适当降低加热温度有显著的节能效果。 例如：把加热温度降低 30℃，对 It 钢件在热效率为 40％的炉内加热时，可节能 14kW/h。 通常φ 1000 14 的封头加热温度允许在 1050177。 50℃加热，在一般情况下可选用 1050℃的下偏差值加热，即为 1000℃，降低温度 500℃。 为了节能也有把加热温度提高的情况。 提高加热温度，加快碳在钢中的扩散速度，可显著缩短加热时间。 当温度从 900～ 930℃提高到 980～ 1010℃时，可使封头加热压制时间缩短 10%。 由于缩短加热时间带来的节能远大于因温度升高的热 共 页 第 14 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 损失，实施升温加热常受到炉罐耐热性和常规钢材晶粒粗大的限制。 (2)加热时间 加热时间通常依经验公式计算，在生产中又常留有余量，取大数，导致加热时间过长，浪费热能。 据统计，在加热生产中实施正确的加热时间，在总体上可节能 10%。 因此合理计算升温与保温时间，可有效节能。 (3)加热速度 加热速度影响加热时间和节能。 除大型零件和高合金钢外，绝大多数的钢材允许快速加热，快速加热的基本途径是强化炉内热交换。 具体措施有：实施热装炉。 提高炉温进 行快速加热，提高炉温可显著强化辐射加热，在高温下，即使很小的温差也能产生很大的传热速度。 例如 1℃的温差所引起的传热量在 1200℃时约为540℃时的 5倍。 在 实际生产中，只要合理地设计炉型、衬加热元件（或装置）等，同时通过综合管理控制，建立节能的管理体制，最有效地利用设备，使能源和原材料得到最充分的利用，从而获得性能优良的产品。 目前加热炉生产中所用的能源有电力和燃料。 电力是无污染的能源。 各类燃料燃烧对大气均造成污染。 加热炉的控制方法，已从单纯的燃料量控制向 多种控制的方向发展，向节能和环保的方向发展。 随着我国能源的变化，采用电加热炉的比例会逐渐扩大，成为加热炉的发展趋势。 推钢机的结构特点及应用 在中厚板生产中，加热炉担负着钢坯的加热任务，而推钢机是将钢坯推进或推出加热炉的附属设备，常见的加热炉有推钢式加热炉和步进式加热炉。 各种加热炉的推钢机结构形式不尽相同，双机架齿式推钢机是一种新型结构。 本文结合济钢中厚板厂加热炉用双机架齿式推钢机的结构，介绍其特点和使用情况。 推钢机种类 推钢机的种类很多，常见的有齿轮齿条式、丝杠螺母式、曲柄 连杆式、液压式等，还有的推机把齿轮齿条传动和液压传动相结合，形成了液压齿条式，它们各有特点。 齿轮齿条式推钢机通过齿轮齿条的啮合传动把电动机的旋转运动转变为齿条的直线运动，带动推杆完成推钢。 其工作可靠，传动效率高，推力和行程大，但设备自身较重。 目前齿轮齿条推钢机应用比较广泛。 丝杠螺母式和曲柄连杆式推钢机结构工作效率低，行程和推力较小，一般用于小型加热炉，新加热炉一般很少采用。 液压式推钢机由液压缸直接推动推杆工作，结构简单，推力大，自重轻，速度、行程易控制，但行程不宜太大，且液压系统制做、维护较困难。 共 页 第 15 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 双机架齿轮齿条式推钢机结构及特点 齿轮齿条式推钢机主要包括电动机、减速机、联轴器、齿轮轴、齿条、推杆、机架、压轮、托轮等。 机架一般为多层箱体，箱体间用螺栓联 的称为下置式，齿轮轴位于箱体上层的称为上置式。 无论采用下置式还是上置式，都存在维修时更换零、部件困难的问题，尤其是更换下部零件时，需要把箱体层层拆分开。 况且该结构不易观察齿轮齿条的啮合情况。 使用性能 确保使用性能可靠，是加热炉耐火一保温内衬设计选材基本的要求，也是设计选材应遵循的基本原 则。 所说的使用性能应包括如下几个方面 : 热性能 耐火一保温内衬在高温下工作，应具备优良的热性能，是设计选材中应优先考虑的问。