9.2.3 加热炉——环形加热炉在线视频

同学们大家好

这一讲我们学习环形加热炉

环形炉可以用于钢材锻造

和轧制前的加热

也可以用作工件的热处理

无论哪种用途的环形炉

炉子系统结构及组成基本相同

都有燃料系统 助燃风系统

排烟系统 辅助机械系统

以及控制系统组成

我们主要介绍用于锻造和轧制前

钢材加热的环形炉

环形炉属于连续式炉

生产过程中炉体固定不动

炉底转动

物料在炉底上随炉底一起转动

根据生产率和工艺要求

将炉体分为若干个工艺段

主要有预热段 加热段和均热段

各段之间采用隔墙隔开

有利于炉温的准确控制

生产过程中

一般采用逆流加热方式

物料从上料口入炉

先进入预热段

利用烟气余热对物料进行预热

随后进入加热段

在加热段钢坯被快速加热

并且达到加热目标温度

一般加热炉的均热段

用于消除钢坯的断面温差

以保证轧制质量

生产过程中

如果产量波动 钢种变化

或者轧机事故等情况发生的时候

环形炉的适应性比较好

可以根据需要在调整炉内

物料摆放间隙

或者把炉子出空

生产节奏比较灵活

环形炉适用于各种气体 液体燃料

使用低热值燃料时

要对煤气和空气进行预热

否则可能出现点火困难

或者燃烧温度较低的情况

环形炉炉底回转运动

就像一些酒店里可以转动的

圆桌一样

物料也像圆桌上的菜品一样

有间隙地摆放

炉底回转运动

使得环形炉炉底一直处于

高温环境中

有利于物料快速加热

减少氧化和脱碳

同时 由于炉底承重

而且一直处于回转运动状态

炉底的驱动需要消耗较大的动力

一般要设置液压或者机械转动机构

投资费用比较高

与其他连续式炉相比

环形炉占地面积不算太大

但是一般的轧钢车间都是长方形的

所以车间布置有一定的难度

另外 环形炉单面加热

炉底强度比较低

生产率比较低

而且一旦建成

改建和扩建都比较困难

这张照片就展示了一座

环形加热炉的外观

从照片可以看出来

炉子系统的空气管路 煤气管路

烧嘴等设备都布置在环形炉体上

排烟系统 炉底驱动系统

助燃风机等设备布置在环形炉的

中间区域

环形炉的装出料炉门处于相邻位置

操作灵活

易于实现装出料的机械化 自动化

环形炉装出料炉门区域的炉体

最好不要连接在一起

可以根据装出料操作空间需要

留出扇形区域

这样可以断开高温的均热段

和温度稍低的预热段

我们知道

逆流加热的炉子

一般排烟口都设置在装料口附近的

预热段内

如果预热段和均热段炉体相连

有可能均热段甚至于加热段的

高温烟气直接从排烟口排出

而没有按照设计人员的预想

从炉内延着均热段 加热段 预热段

这样的路线将热量传递给物料后

排出

这就是我们所说的气流短路

还有一点

如果预热段和均热段炉体

连接在一起

炉底一直处于高温状态

对于一些特殊材料

冷装时热炉底对钢坯的加热

很有可能超过了钢坯的

最快加热速率

造成钢坯由于升温过快

而产生质量不合格

这在一些特钢生产过程中

应当特别注意

因此 从这两方面来考虑

环形炉装出料口位置

最好将炉体断开

留出专门的操作空间更为合理

接下来 我们学习

环形加热炉的基本参数确定方法

我们拿到环形加热炉的生产率要求

和钢坯加热工艺相关参数

要确定的首先是环形炉的中环直径

中环直径确定

也就确定了炉子的基本长度

这个基本长度其实就是

环形炉的周长

这个周长根据什么来定呢

依据就是被加热钢坯的在炉时间

不同的材质升温速率要求不同

加热温度也不同

钢坯不同的断面尺寸

加热到目标温度所用的时间

也是不同的

因此 钢坯的在炉时间

要根据材料本身

结合加热工艺来确定

确定的方法跟步进加热炉基本相同

这两种炉形的加热时间计算

最大的区别在于

物料的受热面积不一样

步进炉一般双面加热

物料受热面积大

而环形炉一般是单面加热

物料受热面积相对较小

因此 所需要的加热时间更长

根据我们学过的传热学知识

可以根据炉内的热交换

钢种以及料坯尺寸等已知条件

按照非稳态加热过程进行计算

在工厂里

一般采用相对加热时间来估算

炉子有效长度和生产能力

相对加热时间与炉子的热工条件

钢种以及加热温度都有关系

与料坯尺寸也有关系

合金钢一般为9到10min/cm

强化加热是7到8min/cm

不锈钢一般13min/cm

可以根据这些经验参数

以及料坯的尺寸估算加热时间

钢坯的加热时间确定后

我们就根据钢坯的尺寸来决定

钢坯在炉内的摆放方式了

一般尺寸较小的钢坯

采用双排或者多排布置

尺寸较大的钢坯采用单排布置

以此来确定炉膛的宽度

这是我们环形炉炉宽计算公式

其中n是物料排数

l是钢坯长度

s是钢坯端头与炉墙之间

或者是钢坯端头之间的距离

一般取150到250mm

炉膛宽度和钢坯在炉时间确定后

炉长也就确定了

环形炉的炉长其实就是由

装料炉门到出料炉门

两个中心线之间

炉底圆周上的弧长

环形炉炉底中心直径称为中环直径

通常以中环直径来代表环形炉规格

可以用这个公式来确定

其中 G为炉子最大小时生产能力

τ是钢坯在炉内的加热时间

x是钢坯在炉底上的中心间距

n是延炉底径向布料排数

g为钢坯单件重量

β是装出料炉门中心线夹角

一般在20到30度范围内

环形炉燃料消耗量的计算方法

跟其他炉形一样

用前几章讲的方法或者热平衡方法

都可以

这里我们强调一下

环形炉烧嘴的安装方式

为了促使炉气与钢坯

成逆流方向运动

并且避免炉气冲刷炉墙

一般烧嘴安装应该按照

炉子半径逆向炉底运动的相反方向

按一定角度安装

注意内外环烧嘴安装角度不同

外环烧嘴中心线与炉子半径间的

夹角为20到40度

内环烧嘴中心线与炉子半径夹角

为0到30度

炉宽越窄夹角应越大

这里我们举例给出几个环形炉

各段供热量分配比例

供大家设计时参考

从表中供热量分配可以看出

70%以上的热量都集中在加热段内

因此在加热段

钢坯升温幅度较大

应该注意的是

根据加热目标所确定的升温速率

不同钢种的升温速率不同

以此来确定钢坯在加热段的

停留时间

进而确定加热段的长度

均热段的作用与步进式加热炉相同

用于消除钢坯的断面温差

以保证轧制质量

好 这一讲我们就讲到这里

谢谢大家