环形加热炉的设计
加热炉培训2
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4. 加热炉的主要技术指标
4.1 热负荷
加热炉单位时间内向管内介质传递热量的能力称为热负荷，一般用MW为单位。它表 示加热炉生产能力的大小。 加热炉热效率在设计负荷下一般达到最高值，无论降低还是增加负荷，炉子热效率 都会降低。 炉膛温度指烟气离开辐射室进入对流室时的温度。 加热炉的炉膛温度不能太高。炉膛温度高有利于辐射传热，但太高后会使炉管热强 度高，容易使炉管结焦和烧坏。 同时，进人对流室的烟气温度也会过高，对流管易烧坏。因此，炉膛温度是确保加 热炉长周期安全运转的一个重要指标。
根据炉型方案进行总体布置； 确定炉子燃烧装置、炉用附件等结构； 确定空气配风系统、烟气抽引系统。
3
2.加热炉炉型的特点及选择
2.1 加热炉按外形大致分为：箱式炉、立式炉、圆筒炉、大型方炉。这种划分法是
按辐射室的外观形状，而与对流室无关。
2.2 圆筒炉的特点：
立式炉管可自由悬挂或支撑，可自由伸缩，不受自重的弯曲应力影响；管架相对卧 管炉小，节约合金用量；火焰与炉管距离相等，同一水平面受热均匀；占地面积少； 配件少；外表面积小，金属耗量小，省投资，热损失小。 其缺点是不宜大型化，热负荷较大时炉膛内显得太空，炉膛体积发热强度将急剧下 降，热效率低，目前大型设计较少采用圆筒炉；立式炉管存在气液分层问题，并不 便于排空介质，亦不便于机械清焦。 燃烧器布置在炉管中央，提高了辐射传热的效果；同时具有其他立式炉管的优、缺 点；大型化后可在炉膛中间布置炉管，也采用多个辐射室共用对流室的形式。
4.2 炉膛温度
8
4. 加热炉的主要技术指标
4.3 炉膛体积发热强度
锭坯加热的质量控制
个 烧 嘴 ， 样就 使炉 内温 度处 于掌控 之 中 了。 这
中性气 氛 。它们 的 区别 在于 炉 内煤气 和空 气 的 比例 关 系 ， 气过 剩 的一般形 成 氧化性 气 氛 ， 气过 剩 的 空 煤
ｔｈ ／ 。
图 １ 环形加热炉筒图
（ 外炉体 ； 料 区； ） １ ） （ 溅 （ 内炉体 ； ） 火 ３ （挡 ４ 墙；） （ 大炉门 ； ］ 炉门； ） ５ （小 ６ （ 烧嘴 ７
第 ３期
任妍利： 锭坯加热的质量控制
９ ５
由于环形加热炉使用时间过长 ， 原有 的烧嘴已 不 能满 足生 产 的需要 ， 因此在 ２０ 对环 形加 热炉 ０２年 的烧 嘴进行 了改造 ， 由原 来烧 重油 改成 了烧柴 油 ， 由 于柴油的热效能 高于重 油 的热 效能 （ 重油 发热值 ９ ５ ０ ｋａ ｋ ） 所 以在加 热过 程 中很容 易造成 金属 ．０ ｃｌ ｇ ， ／
任 妍 利
（ 白银有色西北铜加工有限责任公 司， 甘肃 白银 ７ ００ ） ３ ９０
摘
要： 本文通过对环形加热炉的简介 ， 了加热过 程中 Ｈ ｈ９１ 论述 ｐ５－裂边 和 ， Ｉ ２严重 氧化的处理方 法 ， 同时阐述 了
钛锭坯 的加热制度 关键词 ： 锭坯 ； 加热制度 ； 环形炉
是热效率高 、 加热均匀 、 烧损少。同时， 锭坯与炉底 没有相 对滑 动 。 环形加热炉的一些主要技术参数 ：
（ 炉子用途 ： １ ） 轧制前铸锭加热工作制度连续或 中断 ； 炉子最高工作温度 ： ３０℃ ； １５ 生产能力： 紫铜、 黄铜 ２ ｈ镍及铜镍合金 ｌ ０ｔ ， ／ ５
环型加热炉热工制度的优化研究
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈｓ ａ ｅ ｏ ｔ ｐ ｓ ｓ ｈ ｒ ｂｅ ｃ ｓ ｈ ｏ ｎｆｒ ｈ ａ ｎ ｕ ｄｂｌ ｔ ｔ ｉｌ ｎ ｅｉｓ ｂ ｌ ｆｈ ｌｎ ｒｄ ｃ ｓ ｃ ：Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｎｒ ｏ ｅ ｅｐｏ ｌ ｒ ｃ ａ ｔ ｍｓ ｕ ｈ ａ ｅｎ ｕ ｉ ｍ ｅ ｔ ｇｒ ｎ ｉｅ ｍａｅ ａ ａ ｄｔ ｔ ｉｔ ｏ ｅ ｏｌ ｇ ｏ ｕ ｔ ｓ ｔ ｏ ｉ ｏ ｌ ｒ ｈ ｎ ａ ｉ ｙ ｔ ｒ ｉ ｐ
下便 可以获得加热炉 的热 工特性 关系 。从 而制定适合轧
度失效 ，经常性地 出现加 热不透 、加热不均 、脱碳 、氧
化甚 至出现过热 、过烧和化钢 现象，严重地影 响了加热
质量 和生 产过程的顺利进行 。为适应新 的生产 要求，尤
其是大规 格品种钢在加热 过程 中，避免 出现上述 产品质 量 以及 等料待轧的 问题 ，拟对该 环型炉 的加热 制度进行
炉 内隔 墙最 低高 度， ｍｍ
６． ８４ ２ ０— ３０（ ７ ０ ３排）
７０ ０
１ 热段 加
２ 热段 加
均 热段
７ ０～ １ １ ０ Ｉ１ ０～ １２ ０ １２ ０ ～ ｌ２ ０ １２ ０～ ｌ ９ ０ ０ ６ ７ ７ ９ ７ ０ ２
允许工件尺寸（ ｘ ／ Ｍａ ） ｍｍ 设计 能力 ／・ ｔｈ
摘要：针对环型加热炉存在的料坯加热不均、轧制产品质量不稳定的问题，基于火焰炉热工理论，对环型加热炉炉膛结构、热工操
作 以及料坯 的形状和规格 、 轧制工艺等进行了一系列分析 。依据料坯 的加热过程跟踪测试数据，结合环型加热炉的构造特点和 圆坯 加热特点 、以及现行加 热制度下 的热工过程分析，制定 了针对圆坯加热的新的热工制度 ，从而获得 了缩短加 热时间、提高温度均匀 性的良 好效果，很好地满足了 圆坯料轧制的产量和质量要求 。
电阻丝加热炉设计
电阻丝加热炉设计(总94页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--目录1 高温综合实验----------------------- 错误!未定义书签。
实验目的------------------------------------------------- 错误!未定义书签。
实验设备------------------------------------------------- 错误!未定义书签。
实验内容及步骤------------------------------------------- 错误!未定义书签。
了解电阻丝炉的结构 ---------------------------------- 错误!未定义书签。
电阻丝炉的设计 -------------------------------------- 错误!未定义书签。
电阻炉的制作 ---------------------------------------- 错误!未定义书签。
温度的测量 ------------------------------------------ 错误!未定义书签。
铜液定氧 -------------------------------------------- 错误!未定义书签。
实验报告------------------------------------------------- 错误!未定义书签。
作业---------------------------------------------------- 错误!未定义书签。
2物相综合研究------------------------ 错误!未定义书签。
实验的目------------------------------------------------- 错误!未定义书签。
实验设备及原理------------------------------------------- 错误!未定义书签。
真空加热炉结构原理及设计操作维护要点
真空加热炉维护要点
密封 ➢ 除真空阀需保持良好的密封效果外，外接的上水阀、
排水阀、仪表接头等处的密封效果也需检查。 ➢ 检查方法 • 1、听，当负压形成后，这些接头处没有吸气的声音。 • 2、试，负压形成后，调整水浴温度上下限至极限差
值（5℃），经过较长时间运行，真空度不下降。 ➢ 燃气管路系统的密封性能，直接影响生产安全，应定
3、真空相变加热炉检查保养记录
项目 液位
水浴温度
水浴压力
排烟温度
燃气压力（减压 阀前） 燃气压力（减压 阀后） 阀门仪表连接密 封性 真空阀
内容 液位显示清晰 显示正确 显示清晰 校验周期 显示清晰 校验周期 显示清晰 校验周期 显示清晰 校验周期
显示清晰 校验周期 是否有渗漏
是否有渗漏
运行参数
检查周期
型号的说明
□□－□/□/□－□
燃料种类（Y/Q/YQ） 壳程压力(MPa) 管程压力（MPa） 管程介质 加热炉功率（kW） 加热炉型号
型号说明：
真空加热炉—VH；采暖真空加热炉—CWNS；天然气真空加热 炉—VHG；
加热炉功率：用四位数字表示，不足位时前面补零。 管程介质（即被加热的介质符号）： 原油—Y；污水—SY；天然气—Q；多种介质—DY；采暖水—SH。 管程压力： 被加热介质的设计压力，单位MPa；被加热介质为多种介质，则
每天2次 每天1次
----------
每天1次
防爆门
活动是否灵活 密封性是否良好
活动灵活 密封良好
每月1次
保养周期
备注
每月1次 如有必要清洗液位
计内的污垢
每月1次 到有效期或损坏更
换
每月1次 到有效期或损坏更
换
加热炉的过程控制系统的设计
学校代码：10904学士学位论文加热炉的过程控制系统的设计姓名：江鹏学号：200806130160指导教师：付玲学 士 学 位 论 文加热炉的过程控制系统的设计院系(部所)： 机电工程学院 专 业：过程装备与控制工程 完成日期：2012年04月20日姓名：江鹏学号：200806130160 指导教师：付玲院系(部所)：机电工程学院专业：过程装备与控制工程完成日期：2012年04月20日摘要加热炉作为钢铁工业轧钢生产线的关键设备和能耗设备，其过程控制水平直接影响到能耗、烧损率、废钢率、产量、质量等指标。
随着现代化技术的迅猛发展，如何采用先进的过程控制技术与设备，提高基础过程控制效果与水平，确保钢坯的加热质量、实现高效节能、减少污染是本文研究的意义所在。
本文对国内外加热炉控制技术的发展和现状进行了综述。
介绍了串级控制系统的构成，实现了加热炉炉温控制、流量控制、炉压控制、煤气总管和空气总管的压力控制等。
实践证明，本系统运行可靠稳定，操作方便，正确调整有关参数就能达到较好的控制效果，具有推广价值。
关键词：加热炉;过程控制；节能AbstractHeating furnace of steel rolling production line in iron and steel industry as the key equipment and energy consumption of equipment, the process control level directly affects the energy consumption, burning rate, scrap rate, yield, quality index. With the development of modern technology, how the use of advanced process control technology and equipment, improve the basic process control effect and level, to ensure that the billet heating quality, achieve high efficiency and energy saving, pollution reduction is the significance of this study.The heating furnace control technology development and the present situation are reviewed. Introduced the cascade control system, realizes the heating furnace temperature control, flow control, furnace pressure control, gas duct and air manifold pressure control.Proved by practice, this system is stable and reliable operation, convenient operation, correctly adjust relevant parameters can achieve better control effect, have promotion value.Key words: heating furnace; process control; energy saving.目录第1章绪论 (1)1.1加热炉的发展和现状 (1)1.2加热炉控制技术发展和应用现状 (2)1.3 课题的意义和本文的主要工作 (4)1.3.1 课题的意义 (4)1.3.2 本文的主要工作 (5)第2章加热炉控制系统的设计 (6)2.1 串级控制系统 (6)2.1.1串级控制简介 (6)2.1.2炉温一燃料量串级控制 (7)2.2流量控制 (9)2.2.1燃料量—空气流量双闭环控制系统 (11)2.2.2燃料量—空气流量双交叉限幅控制 (12)2.3炉压控制 (14)2.3.1加热一段和加热二段炉压自动控制 (14)2.3.2均热段炉压自动控制 (15)2.4煤气总管和空气总管的压力控制以及汽包液位控制 (16)本章小结 (17)第3章总结和展望 (18)参考文献 (19)致谢 (21)第1章绪论加热炉的耗能量在轧钢等生产中占据了很大的比例，大约占所有耗能总值的70%左右，是冶金行业中主要的耗能设备。
加热炉的结构和工作原理
加热炉的结构和工作原理加热炉是一种用于加热材料的设备，它能够提供高温环境来加热固体、液体或气体物质。
加热炉的结构和工作原理如下：一、加热炉的结构:1. 炉体外壳：加热炉的外壳通常由金属板制成，具有很强的耐热和耐腐蚀性能，以保护内部的热源和加热装置。
2. 加热装置：加热炉的加热装置通常位于炉体的底部或侧面，可采用电加热器、燃气燃烧器、石油燃烧器等不同的形式。
3. 隔热层：加热炉的隔热层主要用于减少热量的散失，提高炉腔的温度稳定性。
常用的隔热材料包括陶瓷纤维、石棉等。
4. 控制系统：加热炉的控制系统通常由温度控制器、计时器、电源控制等部分组成，用于调节加热功率和控制炉腔温度。
5. 排气系统：加热炉通常需要排除炉内产生的有害气体或烟雾，使用排气系统可以有效将这些气体排出。
二、加热炉的工作原理：1. 加热炉的加热方式可以分为辐射加热和对流加热两种形式。
- 辐射加热：通过辐射传热的方式，将加热源所产生的热能传递给被加热的物料。
在加热炉内部，加热源（如电加热器或燃气燃烧器）产生高温，并释放红外线辐射能，这些能量通过辐射作用传递给物料表面，使其加热。
- 对流加热：通过传导和对流传热的方式，将热能传递给被加热的物料。
在加热炉内部，通过对流传热方式使加热源与物料表面之间建立热交换，将热能逐渐传递给物料。
2. 加热炉的工作过程通常包括预热、加热和冷却三个阶段。
- 预热：在加热炉的开始阶段，加热源被启动，并通过传热方式将热能传递给物料，提高其温度。
- 加热：在预热阶段之后，加热源继续工作，保持一定的加热功率，以维持物料的所需温度。
- 冷却：当物料达到所需温度后，加热源关闭，加热炉的内部温度逐渐下降，使物料冷却到所需温度。
加热炉的工作原理就是通过加热装置产生的热能，经过辐射或对流传热途径，将热能传递给物料，使其达到所需的温度。
同时，通过控制系统对功率和温度进行调节和控制，以满足对物料加热的要求。
总之，加热炉的结构和工作原理是多种要素的综合作用，可以根据具体的需求和工艺条件进行设计和调整，其应用广泛，例如在冶金、化工、电子、材料等领域中都有着重要的作用。
西门子PLC在环形加热炉的应用
热 段 把 管 坯 加 热 到 所 需 温 度 。 产 ２ 万 吨 年 ５
加热 炉 一 座 ， 子 有 效 直 径 ２ ｍ。 大小 时 炉 ８ 最
无 缝 钢 管 的 河 南 凤 宝 管 业 公 司 ， 有环 形 完 成 ， 子 转 动一 个 布 料 角 。 格 的 热 坯 通 空 燃 比 范 围内 变 化 ， 制 炉 温稳 定 在 设 定 现 炉 合 控
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｓ ｅ ｔ ｅ ａ ｏ ａ ｅ ｃ ｎ ｔ ｔ ｅ ｔ ｆ ａ ｕｒ ａ ｄ ｓ ｒ ｃ ： ｉ ｔ ｘ ｌ ｂ ｒ ｔ ｄ ｏ ｓ ｉ ｕ ｎ ， ｅ ｔ ｅ ｎ ｍａ ｎ ｕ ｔ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｐ ｉ ｃ ｐ ｌ ａ ｄ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｆ ｅ ｔ ｆ ｉ ｆ ｎｃ ｉ ｎ， ｏ ｔ ｏ ｒ ｎ ｉ ａ ｎ ｐ ｌ ｃ ｔ ｏ ｅ ｆ ｃ ｏ
本 ， 益显著 。 效
３ ２仪 控部分 ．
加 热 炉 的 燃 烧 控 制 系 统 的 任 务 ， 方 一
现 场 工作 站 ： 华 主机 （ＰＣ６１ ／ Ｖ２ 研 Ｉ ０ ＰＩ ．
４ ５ ２ ８ Ｇ 键盘、 Ｇ／ １ Ｍ／ ０ ／ 鼠标 ） １ ” 平彩 面 要 保 持 炉 温 为设 定 值 ， 加 热 的 管坯 达 ９纯 使 显 ．带 Ｃ ５ １卡 ， ， Ｐ ６ １ 用通 讯 电缆 与Ｐ Ｃ实现 到 均 匀 的 符 合 轧 制 的 温 度 。 一 方 面保 证 Ｌ 另
模块 、 关量 输 入 输 出 模块 、 数 功 能模 块 开 计
组成 。
机 ， 过ＰＬＣ控 制 机 械手 下 降 、 紧 、 开 、 通 加 松
上 升 ， 车 的 减 速 、 止 。 车 上 装 有 联 轴 ４结语 小 停 小
编 码 器 ， 门 子 记 数 模 块ＦＭ ３ ０ 集 编 码 西 ５采 该 ＰＬＣ系统 投 产后 运 行稳 定 ， 制效 果 控
环形加热炉技术操作规程
黑龙江建龙钢铁有限公司 连轧厂热轧作业区环形加热炉技术操作规程1 适用范围：本规程适用于180连轧无缝管环形炉加热工、操作工。
2 环形炉安全确认及检查⑴ 炉子正常生产时，应特别注意现场一氧化碳监测仪表的一氧化碳浓度，正常值为小于50ppm ，若偏高报警，则说明有一氧化碳泄漏，应立即报告有关人员进行处理，未处理好前无关人员不得进入或经过加热炉本体区域，并严格执行煤气安全操作规程。
⑵ 生产时无关人员不允许开闭或调节炉子区域阀门、控制元件。
⑶ 自动控制时，要经常对炉膛进行检查，不允许不带手套开启观察孔，开观察孔观察时，要注意炉膛热气喷出。
⑷ 在自动生产时，要注意各设备的运行情况，不允许在无人监护的情况下进行生产。
⑸ 在生产过程中，应两人一组，携带一氧化碳煤气浓度报警仪，巡视炉本体周围、空气和煤气管道、鼓风机及液压站和供水系统，发现异常应立即向有关人员报告，进行处理。
⑹ 检修完毕后，要立即清理干净检修现场，使设备恢复到正常生产状态。
⑺ 电源合闸前，应对该区域进行检查，消除危险隐患并禁止一切无关人员进入。
⑻ 检查炉区传动部件上有无杂物，装、出料机上有无无关人员。
⑼ 严禁在加热炉坑道、操作平台、炉体周围休息、睡觉、吸烟、烤火。
⑽ 在炉顶检查时，要远离防爆板不得直对防爆板，特别注意防爆板突然发生破裂， ⑾ 停炉后要确认煤气总管上的手动蝶阀和盲板阀是否严密、可靠，炉内、管道内煤气检测必须合格、安全。
⑿不得私自拆卸煤气管阀门，严禁在煤气管道上接电焊机地线或电焊引弧，严禁撞击煤气管道。
⒀空气管路压力≮2000Pa,煤气管路压力≮2500Pa ；小于相应压力做停炉操作。
3 热工（参数设定热工参数设定主要包括炉膛温度设定、炉膛压力控制、炉膛气氛控制及热风温度控制等几个部分。
3.1 炉膛温度设定炉膛温度设定主要是通过HMI 画面上的预热段、加热段及均热段，分别对预热段、加热段及均热段进行调节，炉膛温度调节分为串级、自动、手动三种控制方式：① 采用串级控制时，应根据下达的各段加热温度设定各段温度，使环形炉各段燃气及空气控制进入自动控制状态，系统将根据设定自动调节各段温度，温度设定后不允许私直改动设定值编号：C(H) 09 005-E生效日期：2014年9月3日 编制： 高万绪 审核： 汤智涛批准： 姚本金②采用自动控制时，应手动设定各段的燃气及空气流量，系统将根据设定自动调节各段燃气、空气流量，设定后的温度应符合下达的各段温度设定，如温度高于要求的温度，应缓慢适当关小该段的燃气、空气流量，或者是到现场调节烧嘴燃气、空气阀门的开度。
_第五节 加热炉
第五节加热炉第一小节概述一、加热炉的工作原理：燃料在炉内经过燃烧放出热量，把热量传递给炉管（在辐射室主要是通过辐射传热，在对流室主要是通过烟气对流传热），通过炉管壁把热量传递给管内物料，从而达到加热物料的目的。
二、管式加热炉的构成及其作用：1、构成：管式加热炉一般是由燃烧器、辐射室、对流室和烟囱四部分构成。
在辐射室和对流室内装有炉管；在辐射室的底部、侧壁或顶部装有燃烧器；在烟囱内装有烟道挡板。
先进的加热炉还备有空气和燃料比的控制调节系统。
2、作用：（1）燃烧器：主要给加热炉提供高温热源。
（2）辐射室：又叫炉膛，是管式加热炉的核心部分。
从喷嘴喷出的燃料在炉膛内燃烧，由于火焰温度很高，热量主要用辐射方式传送。
一部分被炉管接受，一部分使炉墙温度升高，炉墙又把热量反射回来，传给炉管一部分。
（3）对流室：离开辐射室的烟气温度通常控制在700-900℃，设置对流室，还可以利用这部分热量。
在对流室内主要是对流传热。
为提高传热效率，管内油品的流动方向与管外烟气的流动方向相反。
（4）烟囱：烟气离开对流室的温度一般为300-450℃，为了降低加热炉的热损失，提高加热炉热效率，可用空气预热器回收这部分热量，使烟气温度降至200℃左右。
烟囱内高温烟气的密度比烟囱外空气小而产生抽力，所以烟气可以自动排出。
烟囱越高，炉膛的抽力越大，进入辐射室的风量也越大。
为了控制适当的抽力，在烟囱内需加一块可调节的挡板，以保持炉膛适当的负压。
三、管式加热炉按炉体形状的分类：1.箱式炉：箱式炉又可分为方箱炉和斜顶炉。
斜顶炉在目前炼油厂中很少采用。
2.立式炉：立式炉可分为上、中、下三部分，下部为辐射室，中部为对流室，上部为烟囱。
3.圆筒炉：圆筒炉由于火嘴在底部，火焰向上喷射，所以火焰和炉管是平行的，对于较大的圆筒炉，在炉的上部装有对流室。
圆筒炉火焰与周围的各炉管是等距离的，所以同一水平面上各炉管热强度是较均匀分布的，但是炉管沿管长的热强度分布不均匀。
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环形加热炉的设计Ξ
蔺俐枝1,孙明亮2,王吉平1(1.内蒙古包钢钢联股份有限公司无缝钢管厂,内蒙古包头市014010;
2.包钢(集团)公司炼铁厂,内蒙古包头市014010)
摘 要:文章分析了环形加热炉的现状,从炉子结构、供热分配、烧嘴选择、耐火材料选择和环缝的确定等方面探讨了大型环形加热炉的最优设计方案。关键词:环形加热炉结构;供热分配;烧嘴;耐火材料;环缝中图分类号:TF062 文献标识码:B 文章编号:1009-5438(2008)02-0053-03
DesignofAnnularHeatingFurnaceLINLi-zhi1,SUNMing-liang2,WANGJi-ping1(1.SeamlessTubePlantofSteelUnionCo.Ltd.ofBaotouSteel(Group)Corp.,Baotou014010,NeiMonggol,China;
2.Iron-makingPlantofBaotouSteel(Group)Corp.,Baotou014010,NeiMonggol,China)
Abstract:Thepaperanalyzesthepresentsituationofannularfurnace,discussestheoptimumdesignschemeoflargescalean2nularfurnacefromconstructionoffurnace,distributionofheat,selectionofburnerandrefractory,ascertainmentofannulargap,andsoon.
Keywords:structureofannularfurnace;distributionofheat;burner;refractory;annulargap
包钢无缝厂Φ400mm机组是在上世纪70年代从前苏联引进的自动轧管机组。进入新世纪,无缝钢管厂坚持依靠自身力量,持续开展技术创新,实现了企业快速发展,钢管生产能力不断提升,大口径和中厚壁管成为该机组的特色产品。机组虽经改进,但由于环形炉未进行大的配套改造,环形炉的加热能力成为了产量和质量进一步提升的瓶颈。Φ400mm机组现有2台外径为24.2m的环形加热炉,直径小。中厚壁管和特殊钢种的钢管加热要求为单排布料,环形炉加热能力明显不足,已经满足不了目前生产和市场的需要,重新建设一座大型环形加热炉势在必行。1 环形加热炉的主要设计参数1.1 加热炉类型管坯加热,单、双排布料,机械转底式上供热环形加热炉。1.2 坯料规格及布料方式坯料规格:
直径:Ф180mm、Ф230mm、Ф270mm、Ф300mm、Ф350mm
双排料长度:1.7～2.7m;
单排料长度:>2.7～5.4m。加热钢种:
第34卷第2期2008年4月包 钢 科 技Science&TechnologyofBaotouSteel(Group)CorporationVo1.34,No.2April,2008
Ξ收稿日期:2007-09-10
作者简介:蔺利枝(1972-),女,内蒙古包头市人,工程师,主要从事工业窑炉热工控制及耐火材料的生产使用工作。20#、34Mn、45#、16Mn、27SiMn、15CrMo。1.3 加热能力最大加热能力:130t/h.座。1.4 燃料及热值高焦炉混合煤气,热值2000×4.18kJ/m35个区段供热。管坯入炉温度:室温;管坯出炉温度:1250～1280℃。1.5 炉子基本尺寸环形炉中径:36000mm;环形炉炉膛宽度:6450mm;环形炉炉底有效宽度:6150mm;预热段炉膛高度:1250mm;第一、二、三加热段炉膛高度:2000mm;第四加热段、均热段炉膛高度:1600mm;布料夹角:1.2°、1.6°、1.8°;装出料夹角:14.4°。1.6 炉型结构根据工艺要求,加热炉自装料端到出料端依次为预热段、一加热段、二加热段、三加热段、四加热段、均热段,加热炉炉顶采用平直结构,在装出料位置设置3道隔墙。加热炉采用平焰烧嘴和侧向可调焰烧嘴。采用自然排烟的方式。2 炉型结构的设计环形加热炉由转动炉底和固定炉墙、炉顶组成。结构上沿炉子圆周方向上共分6个区段,自装料端依次为预热段、一加热段、二加热段、三加热段、四加热段、均热段。炉顶采用平直结构,在装出料位置设置3道水冷隔墙。其中5个区段有供热,各段的供热可以单独调节,可以实现自动控制。烧嘴安装在内外环侧墙和炉顶上。2.1 环形加热炉段数的确定环形加热炉一经建成,改扩建都比较困难,并且占地面积大。但在实际生产中,由于品种规格的变化及轧制工艺的改进,常使轧机的实际产量超过设计能力,因此炉底底盘尺寸既要考虑经济、节能,又要为将来轧机留有佘地。综合考虑确定炉子中径为36m,分为6段。将装出料夹角由目前的28°减少为14.4°,有利于提高炉子的有效利用率。各段角度分配见图1。预热段:不安烧嘴,只靠炉内烟气对管坯加热,起到节能降耗的作用;一加热段:烧嘴从这一段开始安装,当炉子产量低时,这段烧嘴可以少开或不开,延长预热段,节约
燃料;
二、三加热段:是供热的主要段,也是提高质量的主要段;
四加热段:是炉子温度最高的段;
均热段:在这段里最大限度的消除管坯表面和中心的温度差,提高管坯的加热质量。
图1 各段角度分配2.2 燃烧系统由于轧机对坯料断面和长度方向上的温度均匀性要求很高,加热炉配置的供热方式和供热能力必须满足这一要求。加热质量的提高也降低了轧制压力,减少了轧机能源损耗,一定程度上减少了轧机事故。获得沿坯长度方向温度均匀性的关键因素是烧嘴的选择、烧嘴的布置和烧嘴的控制。烧嘴在炉内的合理分布,决定了炉内热负荷的科学分配,是实现炉子温度制度的基础。供热负荷分配及烧嘴的布置见表1。均热段及四加热段采用平焰烧嘴。平焰烧嘴高温段辐射传热效果好,可均匀加热管坯,同时该烧嘴调节比可达1:6,在负荷为30%时,仍可保证形成的圆火焰直径达到要求,有利于节能。一加热段、二加热段、三加热段均采用侧向布置的可调焰烧嘴,
给加热炉提供很好的温度分布。可调焰烧嘴对流传热效果好,适用于低温段,该烧嘴调节比可达1:8,
火焰长度调节比可达1:5,火焰稳定、刚性强,空气过剩系数小于1.05,一次点火成功率100%。出料炉门对侧内墙上安装的烧嘴为可调焰火封烧嘴,该烧嘴可实现自动开闭功能,与出钢机动作进行联锁,
出钢机进入炉内后该烧嘴自动关闭,避免烧坏出钢臂,出钢臂退出后,烧嘴自动开启。
45包钢科技 第34卷表1 供热负荷分配及烧嘴项目一加热段二加热段三加热段四加热段均热段高焦混合煤气量/(m3・h
-1)49955903590354484995
供热负荷/(GJ・h
-1)41.7649.3549.3545.5541.76
供热比例(合计120%)2226262422
烧嘴形式侧向可调烧嘴侧向可调烧嘴侧向可调烧嘴平焰烧嘴平焰烧嘴+常规火封烧嘴数量(台)9994844+1
烧嘴供热能力/(GJ・h
-1)4.6405.4835.4830.9490.949+2.090
折合燃气能力/(m3・h
-1)555656656114114+250
2.3 隔墙的设计隔墙是环形加热炉的关键部位,其使用寿命的长短直接影响全炉的工作状况。全炉设置3道隔墙:装料隔墙、中间隔墙、出料隔墙。中间隔墙的作用是防止低温的预热段对高温的均热段吸热,保证出炉管坯的正常加热温度。装料隔墙的设置是为了防止炉膛从装料口吸入大量的冷空气,造成热耗和烧损的增加,因为烟气出口处为负压,对炉膛有一定抽力。出料隔墙主要是防止均热段管坯因靠近出料炉门产生温降。影响加热质量。同时使炉膛压力受炉门开闭的影响减小,利于炉压的稳定。这3道隔墙还有一个共同的作用:防止均热段内的高温炉气短路,直接从烟道排走,造成燃料浪费。
3 耐火材料的选[1]根据环形加热炉各个部位的使用条件及对耐火材料的要求,合理选用不同档次的耐火材料,优化设计砌体复合结构,充分发挥各种材料的性能特点,达到最佳使用效果和经济效益。工作面采用整体浇注结构,炉顶、炉底、炉墙采用复合结构,既方便施工,
又减少炉体散热。炉顶表面温度低于120℃(高温段)、炉底表面温度低于100℃、炉墙表面温度低于80℃,做到既经济、又使用寿命长。炉底在高温下既要承受管坯的重量,又要抗氧化铁皮的侵蚀同时炉底又要不停地从高温段转到低温段。所以,炉底工作面用抗渣浇注料要有良好的抗热震稳定性,较强的抗压强度和良好的抗氧化铁皮侵蚀性能。炉墙、炉顶要求整体性好,绝热,使用寿命长,工作面应采用低水泥重质烧注料。
4 设计合理的环缝[2]为保证转动的炉底不与炉墙相碰并且运行良好,炉底和侧墙的内外环之间需要留有一定的缝隙,
称为环缝。由于炉子在工作状态下受热膨胀,炉子
的外环缝要比内环缝大一些。在实际生产中由于各种原因也存在着极冷极热现象,为减缓由于热膨胀炉底向外移动造成与外环墙之间的卡堵,内环缝为85mm,外环缝为155mm。为保证环形炉有良好的密封性,炉底与炉墙间的环缝采用水封,见图2。水封系统由水封槽、动刀、定刀组成。除了采用水封装置外,在环缝通道处增加了一道弯路,使炉膛内的热辐射不能直接射入到水封系统的下部,同时进入炉内的烟气也不易串入,对炉底下部的钢结构有较好的保护作用。
图2 环缝水封示意图5 结束语此设计结合多年的现场实际经验,针对无缝厂高产、优质、低耗及未来发展的需要,在设计上采取了多项改进措施,从提高炉子的整体寿命、加热质量、节能等方面进行了设计,满足无缝钢管轧制生产线的要求,并为无缝厂未来的进一步拓展奠定了基础,该炉子在今后的生产中必将发挥出自己的作用。
参 考 文 献[1]刘麟瑞,林彬荫.工业窑炉用耐火材料手册[M].北京:冶金工业出版社,2001.
[2]王维邦.钢铁工业炉设计参考资料[M].北京:冶金工业出版社,1979.
55第2期 环形加热炉的设计