加热炉基础知识与操作2

耐火材料分为定形、不定形两种。
按材质分为：硅质、硅酸铝质、镁质、铬质、
碳化硅质、锆质等等。 按耐火度分普通的（1770℃以下）、高级的（2000℃ 以下）、特级的（2000 ℃以上） 另外还分酸性的、碱性的、中性的。 耐火材料的工作性能：耐火度、高温结构强度、高
温体积稳定性、抗热震性、化学稳定性等。 重要指标：耐火度、荷重软化开始温度、常温耐压强度、 密度等。
常见耐火材料： 定形料：各类耐火砖包括黏土砖、高铝砖、
硅砖、镁砖、碳化硅材料等。 不定形料：耐火浇注料、耐火可塑料、耐火 泥、耐火涂料等。 轻质耐火材料及其它隔热材料： 轻质砖、石棉、硅藻土、矿渣棉、珍珠岩、 耐后纤维。 耐火材料的选用一般考虑满足工作条件、经 济上合理，能用低的不用高的。



燃烧温度的概念：
燃烧放出的热量包含在气态燃烧物中，燃烧产物所能达到 的最高温度就是燃烧温度，或火焰温度。 燃烧温度的高低取决于燃料的成分，或所含热量的高低。燃 烧产物中所含热量的多少取决于燃烧过程中热量的收入与支 出。 提高燃烧温度的措施：

①提高燃料的发热量； ②实现完全燃烧； ③降低炉体热损失； ④预热空气和煤气； ⑤尽量减少烟气量。（注意：不是排烟量）
在。 机械不完全燃烧：没有参加混合就损失了。
理论空气需要量：煤气中的可燃成分全部燃
烧需要的空气量。 空气消耗系数：为了实现完全燃烧，实际空 气供给量必须大于理论空气需求量，实际量 与理论量的比值就是空气消耗系数。


固体燃料：1.20～1.50
液体燃料：1.15～1.25 气体燃料：1.05～1.15
2、燃料的发热量 单位质量或体积的燃料，完全燃烧后所放出
的热量称为燃料的发热量。 固体、液体用kJ/kg表示； 气体用kJ/m3表示。 依据燃烧后，燃烧产物水的状态分为: 高发热量、低发热量。主要看水是液态还是 气态。
我们日常提到的发热量一般是指
低发热量
●加热炉常用的煤气种类


减少氧化的措施：
①保证钢的加热温度不超过规程的规定温度； ②采取高温短烧的的方法，提高炉温，并使炉子高 温区前移并变短、缩短钢在高温区的加热时间 ③保持微正压操作。防止吸入冷风 ④尽量降低空气过剩系数，减少燃料中的水分、含 S量。 ⑤待轧时及时调整供热量和炉压、降炉温；关闭阀 门；使炉内呈弱还原性气氛。
最外层 第二层 第一层 钢坯
Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe
10% 50% 40%
氧化铁皮的危害：
1、造成大量金属消耗；
2、炉底堆积，侵蚀耐火材料，定期清理劳动
强度大，严重时造成被迫停产； 3、影响钢的表面质量； 4、轧钢被迫增加工序予以清除； 5、影响加热、增加煤气消耗。 氧化铁皮熔点为1300～1350℃。 （注意粘钢）
六、发现煤气中毒后怎么办？
立即将中毒者抬至空气新鲜的地方；
将伤员的裤带、衣服扣松开，保证呼吸畅通，
能喝水的给予水喝； 对已经停止呼吸的要立即通知煤气救护人员， 并进行指压人中、口对口人工呼吸和同时进 行呼吸胸外挤压。
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2 CO2+C=2CO C+O2=CO2

过烧的钢无法挽救，只有报废回炉重炼。
防止钢过烧的措施： 避免加热温度过高 减少钢在高温段的停留时间 减少过剩空气量
2、钢的加热缺陷和预防处理 ●钢的加热缺陷包括：钢的氧化、脱碳、过热、
过烧、加热温度不均匀。
●加热缺陷的预防处理： ①钢的氧化 定义：钢在加热炉内加热时，钢的表面同 炉气中的CO2、H2O、 O2、SO2发生反应， 生成氧化铁皮的过程叫钢的氧化。 生成的氧化铁皮即所说烧损，通常为 0.5~3%。氧化铁皮结构示意图如下：
第三部分、钢的加热工艺



1、钢加热的目的 ①提高钢的塑性，以降低钢在热加工时的变形抗 力，从而减少轧制中轧辊的磨损和断辊等机械设 备事故。 ②使坯料内外温度均匀，以避免由于温度应力过 大造成成品的严重缺陷或废品。 ③改善金属的结晶组织或消除加工时所形成的内 应力。 总之，钢的加热对于钢材的质量、产量、能耗以 及机械寿命等都有直接关系

影响氧化的因素：加热温度、加热时间、炉气成 分、钢的成分等。
加热温度的影响：在850~900℃以下时，钢的氧化速度 很小；当达1000℃以上时，钢的氧化速度急剧增加。 加热时间的影响：在相同条件下，加热时间愈长则钢的 氧化层愈厚。 炉气成分的影响：火焰中的炉气成分决定与燃料成分、 空气消耗系数、完全燃烧成度等。炉气成分对氧化的影 响很大。按照对钢氧化的效应把炉气分为：氧化性气氛、 中性气氛和还原性气氛。 钢的成分的影响：对于碳钢随其含炭量的增加钢的烧损 量有所下降。合金元素如Cr、Si、Mn、Al等本身即已 被氧化成相应的氧化物，但由于这些氧化物组织结构十 分致密稳定，可进一步阻止钢的氧化。

四、煤气系统的处理过程
处理煤气就是煤气设施内的煤气通过蒸汽或者 氮气进行吹扫置换，然后再被空气进行置换的过程， 又叫撵煤气作业。 煤气的可靠切断装置只有：盲板、眼睛阀、蝶 阀加U型水封。


五、煤气中毒及救护
中毒。高炉煤气能使人中毒，高炉煤气是无
色、无味的气体，人吸入体内后与血液中的 血红蛋白结合，夺取血液中的氧气，使人体 因缺氧而导致死亡。 如何预防高炉煤气中毒？A、上炉顶平台工作 时必须两人以上同行；B、煤气区域检查巡视 时必须携带煤气报警仪；C、不能在有煤气 管道和设施附近打盹、睡觉、滞留。
●防止脱碳的主要方法：
快速加热，减少钢在高温段的停留时间，一般
以不超过三十分钟为宜。 正确选择加热温度，避开易脱碳的峰值范围。 适当调节和控制炉内气氛，炉气最好控制在中 性或弱氧化气氛。
③、钢的过热与过烧

钢的过热：当钢的加热温度超过临界点后，钢的晶粒
开始长大， 温度愈高，加热时间愈长，晶粒长大愈显。晶 粒长大后使其机械性能变坏，这种现象叫钢的过热。 过热的钢轧制时极易产生裂纹，特别是坯料的棱角和端头。 过热的钢还能补救，但增加成本影响产量。
加热炉基础知识与操作2
第二部分 热工基础知识
2.1燃料及燃烧
燃料：热源，在燃烧时能够放出大量的热。 燃料种类：固体燃料、液体燃料、气体燃料
固体燃料：煤、煤粉等；目前轧钢加热炉很少用。 液体燃料：重油、煤焦油等。 气体燃料：天然气、高炉煤气、焦炉煤气、混合煤 气、转炉煤气、发生炉煤气等。
一、高炉煤气的性质和用途
高炉煤气是无色、无味、有毒的气体，着火温度 700℃，co含量在30%左右，如泄漏极易造成人身中 毒。发热值在3345KJ/m3左右，理论燃烧温度约为 1300~1500℃。 高炉煤气作为燃料的主要用户在钢铁厂有高炉热风 炉、焦炉、发电锅炉、轧钢加热炉。 九江线材高炉煤气用户：高炉热风炉、发电锅炉、 轧钢加热炉
８ １ ０ .５ ０.２５
当煤气在一定的容器内与空气进行混合达 到一定的浓度，遇明火时将产生煤气爆炸。 煤气爆炸的必要条件： １ 在容器内。如房间、管道、炉内等； ２ 混合达到着火浓度。高炉煤气40~70%； ３ 着火温度。高炉煤气500~700℃。

三、煤气使用与检修
日常使用煤气应注意的问题： １煤气管道和设备要密封不泄漏。 ２煤气设施内必须保持正压。 ３点燃煤气时，必须先提供火源和空气，后 给煤气。 在煤气设施上动火检修必须遵守的原则： １办理动火证。 ２在正常生产的煤气设施，要保持内部为正压， 并准备好防毒面具，灭火器材，设专人监护。 ３在停止运行的设施，须确保可靠切断煤气来源， 用蒸汽或者氮气吹扫置换合格后方可。
2、气体燃料的燃烧过程
是个复杂的过程，但整个燃烧过程可视为：
混合→着火→反应 极短时间完成 提高燃烧强度的途径必须很好地完成混合过 程，是最关键的环节。 有焰燃烧：煤气与空气预先不混合，各自单 独进入炉膛，边混合边燃烧。有碳氢化合物 燃烧产物（游离碳）轨迹形成的火焰。 无焰燃烧：煤气与空气先混合再喷入炉内。 燃烧很快，碳氢化合物来不及分解，所以看 不到火焰或很短。 ▲蓄热式加热炉都是有焰燃烧。无焰燃烧预 热温度不能太高，否则易造成回火事故。
综合传热：两种以上传热方式同时存在称为综合传热。
800 ℃以下时：主要是依靠对流和传导； 800 ℃～1000 ℃时：主要是对流及辐射同时进行； 1000 ℃以上时：约90%传热依靠辐射。



炉膛内传热的有关问题： 1、炉内炉气温度最高，钢坯温度最低，炉壁温度居中。 2、炉墙和炉顶吸收了炉气热量，又通过辐射传热传给钢坯， 炉壁起传递热量的作用。 3、钢坯的热量来源于炉气和炉壁。炉壁替钢坯储存热量。 炉壁、炉气、钢坯黑度对热交换影响很大。（了解即可）
排水器
排水器是事故常发部位。 排水器应有明显的警告标志； 排水器的满流管口应保持溢流。
高炉煤气的产出过程
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●燃料的燃烧
1、基本概念
完全燃烧：燃烧产物中不存在可燃成分； 不完全燃烧：燃烧产物中存在可燃成分。 不完全燃烧又分两种： 化学不完全燃烧:混合不好，产物中有CO存
●、耐火材料
砌筑加热炉使用各种耐火材料和绝热材料。 耐火材料要求： 1、耐火度，高于1580℃，不软化不熔融； 2、一定的结构强度； 3、高温下体积保持稳定； 4、抗温度急剧变化性能； 5、抗腐蚀能力强； 6、耐磨、抗热震； 7、外形整齐，尺寸精确。

耐材分类：

●燃料的一般性质
1、化学组成：气体燃料一般由CO、H2、CH4、 C2H2、CnHm、H2S、CO2、N2、O2、H2O等。
Baidu Nhomakorabea燃成分：
CO、H2、CH4、C2H2、CnHm、
H2S。 不可燃成分： H2S、CO2、N2、O2、H2O

固体燃料和液体燃料都来源于埋藏于地下的有机物质。由古 代的动植物经过长期的物理化学变化而成。（了解即可不做 特别介绍）
②钢的脱碳
定义：钢在加热时除表面被部分氧化烧损外，
炉气中的氧化性气体还要和钢中的碳（即 Fe3C）发生反应而使钢中的碳含量降低，这 种现象称为钢的脱碳。 脱碳的危害：脱碳后钢的机械强度（尤其是 硬度）大为降低，严重时其疲劳强度也降低 （如弹簧钢）。 影响脱碳的因素：加热温度（1100℃左右是 峰值）、加热时间、炉气成分、钢的成分等。

二、高炉煤气中毒和爆炸
高炉煤气中co含量在30%左右，co同人体血液中的血 红素的亲和力比氧同血红素的亲和力大300倍，就是说当co 被吸入人体肺部，首先co同血红素结合，使血液失去携带 氧的能力，造成人体细胞缺氧，发生煤气中毒现象。 环境中co浓度（mg/Nm3） 允许停留时间（h）
３０ ５０ １００ ２００
防止钢过热的措施： 掌握好加热温度 减少钢在高温段的停留时间 适当缩短加热时间



钢的过烧：当钢的加热温度比过热更高，时间
更长，不仅钢的晶粒长大，而且晶粒之间的边界 开始融化，氧进入晶粒间隙，使金属发生氧化并 促使融化，导致晶粒间的结合力被破坏，是钢失 去本身的强度和塑性，这种现象叫钢的过烧。

●、炉内综合传热
钢坯加热是通过炉内热交换过程进行的，炉内热交换过程有三 种基本方式，即：对流传热、传导传热、辐射传热。 1、对流传热 对流传热是炉气与钢材表面接触时的热交换过程，包括炉气各 部分发生位移所产生的对流作用及炉气分子之间的导热作用。 2、传导传热 传导传热是温度不同的物体直接接触（或物体存在温差）由于 自由电子的运动（对于钢材）或分子的运动（对于炉气）而 发生的热交换现象，此种传热发生在钢材表面及内部和钢材 及炉底之间。 3、辐射传热 辐射传热是物体热射线的传播过程，温度越高，辐射能量越大， 此种传热存在于炉气对炉壁、炉气和炉壁对钢坯表面。