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1、 铜 陵 学 院毕业设计（毕业论文）说明书课题名称：加热炉设计学生名称：张 雷 指导老师：汪 劲 松系 别：机械工程系专业班级：03 压 加2 0 0 6 年0 6 月 0 6日目 录第一章 文献综述31. 题目来源32. 加热炉的作用及种类133.加热炉炉型34. 连续加热炉炉型35.加热炉系统设计65.1 本加热炉炉膛结构，设计方案如下：65.2 燃料系统设计75.3 冷却系统设计75.4 余热利用系统设计85.5 供风系统及排烟系统86. 炉子的平面布置28第二章 计算101. 加热炉炉膛尺寸计算3102.燃烧计算102.1. 空气需要量102.2 燃烧产物量的计算102.3 燃烧产物成
2、分102.4 燃烧产物密度113.热平衡计算113.1 炉子燃料消耗量计算113.2 热量的收入113.3 热量的支出12第三章 设备的选择141 喷嘴的选择143. 烟道及囱的选择16第四章 劳动组织与技术经济指标191. 车间劳动定员192.车间管理组织机构及其职责193.技术经济评论21第一章 文献综述1. 题目来源本设计题目由老师指定的毕业设计课题，论文的题目为100万吨/年，曲线炉顶推送式连续加热炉。2. 加热炉的作用及种类1加热炉的功能就是在加工过程中使钢坯的温度升高，使其具有的塑性可以经济地轧制或锻造的方式把钢坯压缩到所要求的断面尺寸。通常加热炉分为三类：（1）均热炉；（2）加热
3、炉；（3）热处理炉。3.加热炉炉型均热炉是将装炉钢坯置于炉膛的固定位置并加热到轧制温度的加热炉，它是初轧厂中钢锭加热用的设备。炼钢厂的热钢锭脱膜后即送到初轧厂开坯，轧制前钢锭在均热炉内均热或加热到所要求的温度。均热炉是老式的炉子，可以加热所有牌号和尺寸的钢坯，但自从连续式加热炉引进以来，现在较小的方坯已很少使用这种炉子加热了。 热处理炉是实现热处理工艺的基本设备。轧材厂轧制的型材，一部分可以直接作为成品材，还有一部分需要经过热处理，才能作为成品材。 连续加热炉是轧制车间应用最普遍的炉子。料坯由炉尾装入，加热后由另一端排出。燃烧产生的炉气一般是对着被加热的料坯向炉尾运动，即逆流式流动。料坯移动到
4、出料端时，被加热到所需的温度，经过出料口出炉，再沿辊道送往轧机。 炉子的选型要根据各炉型对钢材的牌号、形状和尺寸所要求的加热速度及它们要求的加热温度的经济适用性来确定。本设计的加热炉是为了生产中厚板轧制所需的热坯料，其产量大，加热温度高，所以应该选用连续加热炉。4. 连续加热炉炉型 连续加热炉按物料在炉内运动的方式可分为：推送式连续加热炉、步进式连续加热炉、辊底式炉、转底式炉、链式炉等。 转底式环行加热炉，主要是用来加热圆钢胚和其他异型刚坯，也可以加热方坯。这种炉型也用于锻压车间；链式加热炉，这种炉子用于叠扎薄板胚和板叠的加热或热处理； 辊底式加热炉 这种加热炉子常用于管坯穿孔前的加热、焊管坯
5、的加热，还可以加热单个的大而长的钢坯。它的优点是：炉温高，加热速度快；氧化烧损少；每个炉室单独工作，便于调节和维护。缺点是：炉子热损失大，炉子寿命短；由于加热快，容易出现加热不均，为消除温差，炉子需要一定长度的均热段。推送式连续加热炉，最初设计的时候是为了加热小方坯和小断面大方坯的。这种炉子的炉底长度相对较短而且沿纵向朝出钢一端倾斜，这样是为了便于方坯在通过炉底时的移动。早期设计的炉子是由位于出钢端的烧嘴进行加热的，热气流从钢坯上表面朝装炉端流过加热炉对钢坯进行加热。推钢机将刚装上炉的冷方坯向前推进，气流与钢材在炉内流动方向相反。虽然旧式推送式加热炉，特别是用来加热小方坯的炉子还在大量使用，但
6、现代推送式加热炉已经在许多方面与早期设计的不同了。现在建造的加热炉通常较长，有些加热炉炉底长约24.532m，分成上下加热，并包括预热段、加热段和均热段。炉底一般建成水平底，并利用换热器来进行废热回收。 步进梁式加热炉是用机械运动的步进梁传送钢坯。早期的加热炉是使用合金钢步进梁的，其最高的工作温度仅为1065，这种材料的步进梁直接暴露在炉内的加热温度下，而且易受热的腐蚀并且易扭曲，而且在较高的温度下很难保持足够的强度。另外步进梁与炉底固定部分的密封也遇到了许多问题。 首次应用与加热小方坯和大方坯并成功地在较高温度范围工作的步进梁式加热炉是二十世纪五十年代从欧洲。现在这种加热炉在美国国内和其它国
7、家除了用于加热小方坯和大方坯之外，还用来加热板坯。步进梁式加热炉的主要优点是： （1）钢坯在炉底上可以相互分离放置，免除了粘结疤痕； （2）可以减少钢坯堆垛问题，可以加热异型料坯； （3）坯料和炉底不存在摩擦，最大限度地减小了炉底和坯料的磨损； （4）不出现与水冷滑轨接触所造成的黑印； 但步进梁式加热炉缺点也很明显： （1）步进梁系统比较复杂，固定投资费用较高； （2）必须采取预防措施以防加热料坯氧化皮剥落而引起的问题； （3）炉底密封和炉底耐火材料需经常维护； （4）水耗量和热耗量超过同样生产能力的推送式加热炉。推送式加热炉与以上各炉相比有以下优点：（1）单位投资的生产率高； （2）钢坯装炉
8、和出炉非常方便。（3）炉底面积的效率高，单位占地面积的生产率高；（4）在各个温度区对加热速度都能较好的控制。由于温度是逐渐上升的，因此不需要先将炉子冷却就可以进行冷装炉。（5）炉子可以根据工件的合理长度来建造，因为该炉的加热长度超过室式炉的加热长度，故减小了切头切尾的损失，因此使轧机产量有所提高。推送式连续加热炉，根据炉温制又可分为二段式加热炉，三段式加热炉，多点供热式加热炉。二段式连续加热炉 按炉温制度可分为加热期和预热期，炉膛也相应地分为加热段和预热段，加热薄料的小炉子也有单面加热的。一般多为二面加热，烧煤时设有端部的燃烧室，称为头炉，下加热的燃烧室设在二侧，称为腰炉。烧重油或煤气炉子在上
9、下部的端墙上安装烧嘴，有时侧墙上也安装烧嘴。当坯料的厚度不大，可以采用的二段式炉，但当胚端面较厚时，加热终了后内外上下温度差较大，为了消除温差，必须延长加热时间，但受到物料表面温度的限制。如果表面温度过高，就会产生加热缺陷。这时二段式连续加热炉就不能适应要求。 三段式连续加热炉，采取预热期，加热制，均热期的三段温度制度。在炉子的结构上也相应地分为预热段，加热段和均热段，一般有三个供热点，即上加热，下加热与均热段供热。断面尺寸较大物料的加热多采用三段连续加热炉。料坯由炉尾推入后，先进入预热段缓慢升温，出炉咽气温度850-950度，最高不超过1050度，料胚进入加热段后，强化加热表面迅速升温到出炉
10、所要求的温度，允许物料内外有较大温差，最后物料进入温度稍低的均热段进行均热表面温度不再升高，而是使断面上的温度逐渐趋于均匀，均热段的温度一般为1250-1300度，即比物料出炉温度高约50度，现在连续加热炉的加热段及均热段的温度有提高的趋势，加热段超不过1400度，烟气出炉温度也相应提高，同时也很重视温度分布的均匀性，各段温度可以分段自动调节。 三段式的炉型的变化很多，但结构上有一些共同的基本点，炉顶轮廓曲线的变化是很大的，有曲线炉顶，有平炉顶，曲线炉顶能够合理地引导热气流的运动，但平炉顶结构比较简单，施工方便。 本设计考虑到节约燃料和投资，故采用三段平炉顶、推送式连续加热炉。5.加热炉系统设
11、计一般加热炉由以下各部分组成：炉膛，燃料系统，供风系统，排烟系统，冷却系统，余热利用系统等。其炉膛又是由炉墙，炉顶，炉底组成的一个空间，是金属进行加热的地方。选择合适的加热炉，其要求是：1）生产率高 在保证质量的前提下，物料加热速度越块越好，这样可以提高加热炉的生产率。2）加热质量好 金属的扎制质量与金属加热质量有密切的关系。3）燃料消耗低 轧钢厂能量的消耗的10%-15%用于加热炉上，节省燃料对降低成本和节约能源都有重大意义，一般用单位燃烧消耗量来评价炉子的工作，如每kg钢消耗的燃料量或热量4）炉子寿命长 由于高温作用和机械磨损，炉子不可避免会有损坏必须定期进行检修，应尽可能延长炉子的使用寿
12、命，降低修炉的费用。5）劳动条件好 要求炉子的机械化及自动化程度高，操作条件好，安全卫生，对环境无污染。 以上五个方面是对加热炉的要求，在对待具体炉子时，应辨证的看待各项指标之间的关系。如提高生产率,提高加热质量和降低燃料消耗量一般是统一的。但有时则有主要有次要。例如一些加热炉过去强调有较高的生产率，但随着能源问题的突出则更多是着眼于节能，而适当降低炉子热负荷和生产率。在现今阶段注重节能远大于生产率，所以提高加热炉的节能措施是非常必要的。为此本设计采取下列措施，节能降耗。1）制定合理的热工制度，严格控制炉温不超过1573k2）采用合理的炉低强度，不进行强化操作3) 延长预热段降低烟气排出温度4
13、) 加强炉体，热空气管道，重油管道及炉底水管的绝热。5) 整体浇注炉体，提高炉体严密性，减少炉气外泄和吸入冷空气。5.1 本加热炉炉膛结构，设计方案如下：5.1.1 炉墙炉墙分为侧炉墙和端炉墙,侧炉墙的厚度为两块砖厚,端炉墙为四块砖厚.加热炉炉墙内忖由耐火砖砌成，外加绝热层组成。炉墙外包以7mm厚的钢板外壳。炉墙用350mm厚的黏土浇注料，用114mm厚的隔热砖，再加50mm厚无石棉耐高温硅酸钙绝热板，外层用10mm厚的岩棉板多层绝热结构，共计厚524mm5.1.2 炉顶炉顶按其机构形式分为拱顶吊顶两种本炉顶设计成大型工字梁平顶吊挂结构，炉顶和炉墙采用全浇注不定型耐火材料和轻质隔热耐火材料复合
14、结构。这大大地加强了炉体的整体和气密性，使之能达到如下效果。1) 大幅度延长炉体使用寿命，减少修炉时间，提高炉子作用率，增加了产量，节约了检修费用。2) 炉子气密性增强，减少了冷风的吸入和高温烟气的逸出，散热损失大为减少，有利于提高炉子热效率，降低燃烧节约能源3) 便于炉子内气氛控制，提高了加热质量和减少了氧化烧损。烧注的炉顶由二层不同时浇注料组成，内层用250mm厚黏土浇注料，外层用100mm厚轻质浇注料，共计厚350mm，5.1.3炉底 炉底是炉膛底部的砌砖部分。炉底不仅要承受被加热金属的负荷，而且要经受炉渣和氧化铁皮的化学侵烛，以及金属的碰撞和摩擦作用。炉底的厚度取决于炉子的尺寸和温度。
15、炉底下部用绝热材料隔热，最上步要接触1200-2500度的高温，还有氧化铁皮的作用，故多采用镁砖。均热床采用厚250mm电容皓莫来石，204mm黏土砖，136mm轻质隔热砖，20mm岩棉板共计厚610mm。5.2 燃料系统设计 加热炉燃料可以是煤气、煤或重油，本设计选用液体燃料主要是重油，重油是石油加工的产品也称渣油成本较底，并能够很好的满足加热炉的燃烧加热作用，所以在此选用200号的重油，发热值为40.15kj/kg。（空气为助燃气）燃烧用的重油，从厂区总油库输送到车间中间油罐，经乳化后的重油，在输送到两加热其器，将油温提高至430k后，送至炉各烧嘴，本炉设有炉顶平焰烧嘴和侧烧嘴。重油在输送过程中，采用蒸汽套管保温。5.3 冷却系统设计 本设计炉内管道冷却系统，采用自然循环气化冷却方式，炉内支柱采用水冷却，冷却水管采用双层绝热包扎。炉底水管产生的蒸汽经过上升道管输送到气泡，冷凝后的
