内蒙古科技大学-陈伟鹏教授《加热炉》作业

1、工业上对加热炉的要求：A、生产率高，在保证质量的前提下、物料加热速度越快越好B、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C、燃料消耗低D、炉子寿命长E、劳动条件好2、金属加热的目的：A、提高金属的塑形B、使金属锭或坯内外温度均匀C、改变金属的结晶组织3、塑性和变形抗力的概念塑性：金属在外力作用下产生永久变形而不破坏的性能变形抗力：塑性加工时金属抵抗变形的能力4、金属加热缺陷：氧化、脱碳、过热、过烧5、影响氧化的因素：A、加热温度的影响：如850~900℃，铁氧化速度很小，1000℃急剧上升B、加热时间：加热时间长，钢的氧化烧损量越多C、炉气成分影响：燃料成分、空气消耗系数、完全燃烧与否D、钢的成分影响：随着钢中碳量增大，烧损下降6、减少氧化措施：A、加速加热B、控制炉内气氛C、使用护炉气层D、采用保护涂料E、使钢料与氧化性气氛隔绝F、敞焰无氧化加热7、脱碳概念、危害、因素A、概念：钢在加热过程中表面除了被氧化烧损外，还会造成表层内碳含量减少B、危害：硬度下降，弹簧钢的抗疲劳强度将降低，要淬火的钢还容易出现裂纹。

要清除钢脱碳层，势必增加额外的工作量C、因素：1、加热温度影响；2、加热时间影响3、钢成分影响；4、炉气成分影响8、过热：概念：钢的加热温度过了临界温度A C3危害：钢的机械性能下降，加工时容易产生裂纹。

扎锻时会开裂，淬火时内应力增大，产生形变或裂纹。

因素：超过了临界温度，晶粒开始长大措施：a、使用合金；b、退火处理9、过烧：概念：加热到比过热更高的温度时，不仅钢晶粒长大，晶粒周围的薄膜开始熔化，氧进入了晶粒之间的间隙，使金属发生氧化，又促进了它的熔化。

危害：进行压力加工过程中就会裂开，这种现象就是过烧。

因素：不仅取决于加热温度，也与炉内气氛有关措施：回炉重新熔炼10、合金元素对钢加热温度影响：A、对奥氏体区域的影响B、生成碳化物的影响11、金属加热速度：在单位时间内，金属的表面温度升高的度数热应力：表面受压力而中心受张力，于是在钢的内部产生了温度应力残余应力：由于表面冷却得快，中心冷却得慢，也要产生了应力组织应力：奥氏体转变为马氏体，体积膨胀，也会造成不同部位间的内应力12、有几种加热制度？概念、优缺点、适合加热的钢种四种加热制度A、一段式加热制度：把钢料放在炉温基本上不变的炉内加热优点：加热温差大，加热速度快，加热时间短缺点：废气温度高，热利用率差适合：断面尺寸不大，导热性好，塑性好的钢料B、二段式加热制度：使金属先后在两个不同温度内加热1、加热期和均热期：加热速度快，断面温差小，废气温度高，热利用率低适合：冷装或低温热装的低碳钢钢锭及热装合金钢锭，在均热炉或室状炉内加热，管束、板迭或成批小件2、预热器和加热期：废气温度低，金属加热速度较慢，温度应力小不宜用于加热断面大的钢坯C、三段式加热制度：三个温度条件不同的区段加热速度比较慢，考虑了加热初期温度应力的危险，考虑了中期快速加热和最后温度均匀性加热各种尺寸冷装的碳素钢坯及合金钢坯，特别高碳钢，高合金钢D、多段式加热制度：包括加热、均热、冷却、13、例题4-114、生产率:单位时间内所加热出来的温度达到规定要求的金属锭或金属坯的产量15、炉底强度：单位生产率、每平米炉底布料面积上每小时的产量16、影响炉子生产率的因素：A、的炉型结构的影响：1、采用新的炉型2、改造就炉型：a、扩大炉膛；b、改进炉型和尺寸；c、减少炉子热损失B、燃烧条件和供热强度的影响C、钢料入炉条件影响D、工艺条件的影响17、炉膛辐射换热的影响因素：A、导来辐射系数1、金属表面的黑度；2、炉气黑度B、金属受热面积A m金属受热越大，差额热越大C、平均辐射温压：18、炉内对流给热公式与因素：A、当气体与固体表面发生对流换热时，只在层流边界层处发生热传导，而边界层热阻较大，挪强化对流传热，必须减小边界层热阻B、增大炉气流速，减小边界层热度19、热平衡收入与支出项：热收入：A、燃料燃烧的化学热B、燃料代入的物理热C、空气预热带入的物理热D、金属氧化放出的热E、金属带入的物理热热支出：A、金属加热所需热B、出炉废气带走的热C、燃料化学不完全燃烧的损失D、燃料接卸不完全燃烧的损失E、经过炉子砌体的散热损失F、炉门及开孔的辐射热损失G、炉门及开口逸气的热损失H、炉子冷水构件吸热损失I、其他热损失20、单位燃料消耗量：指加热单位质量，产品所小号的燃料量21、炉子的热效率：加热金属的有效热与供给炉子的热量百分率：η=金属加热所需热燃料燃烧化学热22、提高炉子热效率降低燃耗途径：A、减少出炉废气从炉膛带走热量B、回收废热用以余热空气、煤气C、减少冷却水带走的热量D、减少炉子砌体的散热E、加强炉子热工管理与调度23、耐火材料性能：A、高温条件下使用时，不软化不熔融，应具有一定耐火度；规定耐火度的低限为1580℃，低于温度不属于耐火材料B、能承受结构的建筑荷重和操作中的作用应力在高温下也不失结构强度C、高温下体积稳定，不致产生过大的膨胀应力和收缩裂缝D、在温度急剧变化时，不致崩裂破坏E、对熔融金属、炉渣、氧化铁皮、炉气的侵蚀有一定抵抗作用，即具有良好的化学稳定性F、具有较好耐磨性和抗震性能G、外形蒸汽，尺寸准确，保证公差不超过一定范围24、耐火材料的分类1、普通耐火材料；2、高级耐火材料；3、特技耐火材料形状：1、块状耐火材料；2、不定性耐火材料；材质的组成：1、硅质；2、硅酸铝质；3、镁制制品；4、铬质；5、碳质制品及碳化硅质制；6、锆质制品25、A、体积密度：耐火制品的每1cm3体积的质量克数B、真密度：耐火制品出去全部气孔后单位体积的质量C、气孔率：气孔的总体积占耐火制品总体积的百分率D、热膨胀系数：耐火材料在受热后发生体积膨胀，膨胀大小可以用线膨胀系数来表示，或者用线膨胀百分率a表示26、耐火度测量：将试样制成一个上底为2mm，下底每边8mm高30mm的截头等边三角锥，把该三角锥与已知耐火度标准锥一起放在高温电炉内升温，测同时软倒为标准耐火度27、高温结构强度：将直径36mm，高50mm的圆柱体试样在0.2MPa的压力下，在高温电炉中以规定速度加热试样开始变形，压缩4%和压缩40%（坍塌）温度28、抗渣性：耐火材料在高温条件下抵抗各种熔渣、炉尘汽蚀作用的能力29、耐急冷急热性：加热炉中耐火材料经常在温度激烈变化条件下工作，具有良好的耐急冷急热性30、高温体积稳定性：耐火材料在高温下使用时，回产生再结晶或进一步烧结31、常用的耐火砖分类：1、黏土砖；2、高铝砖；3、硅砖；4、镁砖；5、碳化硅质制品32、碳化硅质耐火材料的性能与特点：以黏土为结合剂的碳化硅制品中含SiC87%耐火度可达到1800℃荷重软化点为1620℃，有特殊的性能：1、导热性好；2、机械强度大，耐磨性好，耐急冷急热性好；3、比电阻大，可用作电阻炉的电热元件33、耐火混凝土的特点：A、耐火度与同材质的耐火砖差不多，但由于耐火混凝土未经烧结，初次加热时收缩加大，故荷软点比耐火砖略低，总体上性能优于耐火砖B、耐火混凝土由于低温胶结料的作用，常温耐压强度较高C、热稳定性好，得料大部或全部是孰料，膨胀与胶结料的收缩相抵消，故砌体的热膨胀相对来说比砖小，温度应力也小D、生产工艺简单，取消了复杂工艺34、耐火可塑料的优缺点：优点：1、耐火度高；2、耐急冷急热性好；3、绝热性能好；4、抗渣性好；5、抗震性好，及耐磨性好缺点：体积收缩大，如不加防缩剂的可塑料干燥收缩可达4%左右，常温下强度低；35、耐火纤维的优缺点：优点：1、重量轻；2、绝热性能好；3、热稳定性好；4、化学稳定性好；5、容易加工缺点：1、不耐磨，即耐磨性差；2、不耐碰；3、价格贵；4、制造中容易致磨36、轻质耐火材料的优缺点：优点：气孔率比普通耐火砖高一倍，体积密度比同质耐火砖小0.5~7倍。

导热系数小，因此可以用来作炉子的隔热层或内衬以减少热损失，对间歇式工作的炉子，炉墙蓄热和散热损失可减少8%缺点：荷重软化点则略低，轻质砖如果长期在高温下使用时，会继续烧结，不断收缩，造成裂纹甚至破坏，轻质耐火砖的抗渣性差，所以不直接和熔融金属及熔渣相接触，这种砖的机械强度及耐磨性差，不适用高速流体冲刷和震动大的部分37、加热炉的组成部分：炉膛、燃料系统、供热系统、排烟系统、冷却系统、余热利用装置38、炉膛的组成部分：炉墙、炉顶、炉底39、炉墙分为：侧墙、端墙40、炉顶可分为：拱顶和吊顶41、炉底种类：A、固定的室状炉炉底B、车底式炉炉底C、带滑轨的连续加热炉炉底D、两面加热的连续加热炉炉底E、环形加热炉炉底42、钢结构组成：竖钢架、水平拉杆、连接梁、钢板、螺栓43、炉底水管包扎作用方式：作用：降低热损失、减少黑印影响钢板质量方式、复合（双层）绝热包扎、采用10-12mm的石棉或耐火纤维，外面再加40~50mm的耐火可塑料44、A、炉底水管的作用：承受钢料的全部重量、冷却滑轨B、汽化冷却优点、原理、系统装置优点：吸收的总热量大大超过水冷却时所吸收的热量，水消耗量减少原理：水在冷却管内被加热到沸点，呈汽水混合物进入汽包，在汽包中使蒸汽和水分离，分离出来水又重新回到冷却系统中循环使用，而蒸汽从汽包中引出利用装置：软水装置、供水设施、冷却结构、上升管、下降管、汽包45、余热利用途径：A、利用废气余热来余热空气或煤气，即将一个部分热量带回炉膛，提高炉子热效率，采用的设备是换热器或蓄热室B、利用废气余热生产蒸汽和热水，提高热能利用率C、干燥物料，去除固体体物表面水及内部结晶水46、换热器三种形式：1、顺流式；2、逆流式；3、交叉式47、换热器按材质分为哪两种？特点：A、金属换热器；特点：气密性好，传热大，结构简单，不耐高温B、陶制换热器；特点：寿命长，可加热很高温度，体积大，气密差，传热小48、金属换热器的种类分类及优缺点：A、管状换热器；优点：构造简单，气密性较好，不仅可预热空气，也可以预热煤气B、针状换热器和片状换热器；优点：热交换面积大，综合热系数比光管提高了25%~50%，这种办法的缺点为阻力大，材质要用薄壁耐热钢管价格极高C、辐射换热器；优点：构造比较简单，适合含尘量大的高温烟气D、喷流换热器；优点：大大提高了对流传热系数，提高了换热器寿命；缺点：换热器容易被烧坏49、蓄热室工作原理以及优缺点原理：高温烟气进入蓄热室，将能量储存在陶瓷小球或蜂窝体蓄热体内然后将空气或煤气通过蓄热体从而达到预热的目的优点：传热效率高；缺点：电耗大50、余热锅炉分类及要求：分为：火管式和水管式要求：1、请便、占地面积小；2、制造简单，金属材料用量少；3、能抵抗温度的激烈变化；4、一个锅炉机组蒸发量不能太小；5、蒸汽温度和压力变化时，不严重影响用户；6、气密性好流动阻力小可用于含尘量大的烟气51、均热炉的类型：中心烧嘴损热式均热炉、上部四角供热式均热炉、上部单侧烧嘴热式均热炉52、中心烧嘴换热式均热炉的优缺点：优点：1、钢锭的受热比较均匀，火焰不直接喷在钢锭上，加热质量比较好；2、温度比较稳定缺点：1、炉顶的利用率低，炉底中心烧嘴加上周围的围墙，几乎占去炉底面积的四分之一，不能充分利用。