工业炉期末复习

工业炉期末复习

绪论and第一章.炉子的一般组成部分

一.1.定义:

工业生产中应用的炉子，我们称之为“工业炉”。例如我国工业炉主要指加热炉，锻造炉,热处理炉，窑炉和熔化炉。所谓炉子是一种保证热过程顺利进行的装置，它具有围壁与周围空间隔离开来，并从某种能源获得热量以保持一定的温度，以便按某种工艺要求将热量传递给在它中间进行加热处理的工件或物料。

2.对炉子的基本要求:炉子是完成某一工艺过程的热工设备, 在满足工艺要求的前提下还应满足下列要求:

(1).炉子生产率要高;

(2).能保证热加工产品质量达到工艺要求;

(3).热效率高,单位产品能耗低;

(4).使用寿命长,砌筑和维护方便,筑炉材料消耗少;

(5).机械化自动化程度高;

(6).基建投资少，占车间面积小而且便于布置;

(7).对环境造成的污染小。

3.炉子的主要组成部分:

炉子的主要组成部分包括:炉体及基础，热发生装置，进出料机构，钢结构以及测量和控制仪表等。对于燃料炉来说:还应包括:燃料和空气供给系统，排烟系统和余热回收装置及炉子冷却系统等部分。

炉子附属设备:炉门窥孔、烟道闸板、烧嘴、预热器等。有的已制成一定的标准件，可以直接选用。

4.炉子的一般组成部分:

火焰炉一般由炉子热工工艺系统、装出料系统、热工检测及自动控制系统等三部分(三大系统)

（1）炉子的热工工艺系统是火焰炉最基本的组成部分。包括炉子的工作室(又叫炉膛，工作室是炉子的核心，主要的热工及工艺过程都在工作室内完成）、供热系统(风机、油泵、管道、燃烧装置等).、排烟系统(烟道、烟闸、换热器、余热锅炉、烟囱、排烟机等)以及冷却系统等。

（2）装出料系统包括炉前炉后的装出料机械和炉内的运料机械。

（3）热工检测及自动控制系统包括热工参数的检测仪表、显示仪表或记录仪表、自动控制仪表或计算机以及执行机构等。

5.炉子的分类

(一)按炉子的工艺特点分类

(1)熔炼炉:在其中完成物料的加热和熔炼，在物料的内部进行着一定的物理化学反应，并伴有热量的吸收和放出，并且物料的状态也发生变化。

1 )物料加热和熔炼的目的是未来从矿石得到金属,如炼铁高炉

2)对金属(如铁水，废钢)进行精炼，去除其中的杂质如碳硅硫磷等，或进行合金化。如转炉和电

3)物料加热和熔炼的主要目的是为了把固态金属变为液态，如铸造用的化铁炉等。

(2 )加热炉:在加热炉内完成物料的加热，提高物料的温度，改变物料的物理机械性能，但并不改变物料的物态。

1)用于金属压力加工前的加热，如轧制和锻造前的加热，目的是为了提高其可塑性，减少压力加工的变形抗力。如推钢式连续加热炉步进炉室状炉台车式加热炉等.

2)金属加热的目的是为了改变其结晶组织，获得所需要的物理机械性能，如热处理炉

3)加热目的是为了排除被加热物料或工件中的水分即干燥炉

4)物料加热目的是为了获得新产品，如石灰石、白云石的焙烧炉

(二)按炉子所用能源种类分类

(1)燃料炉:是以各种燃料燃烧放热为炉子热能来源的炉子

(2)电炉:电炉的热能来源是由电能转换而来，如电弧炉，电阻炉，感应炉等。

(三)按炉子工作温度的高低分类

(1)高温炉:工作温度在1000°C以上，如熔炼炉和加热炉

(2)中温炉: 工作温度在1000^ 650。之间，如热处理炉

(3)低温炉:工作温度低于650 °C，热交换以对流换热为主，多用于干燥以及有色金属，铝及其合金的加热，钢铁及有色金属的回火处理等

(四)按炉子热工操作特点分类.

(1)连续操作的炉子:炉温延炉长方向连续变化，料坯在炉内运动，从装料门进入炉内从出料门出料。如推钢式连续加热炉，步进炉，环形炉，链式炉等。

(2)周期操作的炉子:成批装料成批出料。如均热炉，台车炉，罩式炉，井式炉，反射炉等。

(五)按炉子工作制度分类

(1)炉子的辐射式工作制度:如均热炉加热炉

(2)炉子的对流式工作制度:如低温炉

(3)炉子的层式工作制度:如竖炉流态化炉

6.轧钢厂生产流程:

7.炉膛（工作室）

炉膛一般由炉墙、炉顶和炉底构成，因工艺和用途的不同，炉膛形状是各式各样的。（1）炉墙：炉子四周的围墙称为炉墙。加热炉都采用直立的炉墙，分为侧墙和端墙。炉墙具有一定的厚度，以保证炉墙结构的稳定性，且炉墙厚度应随炉子尺寸的增大和炉膛温度的升高而增厚。炉墙设有绝热层，以减少散热损失和蓄热损失。炉墙外面包以4-10mm厚的钢板，以提高炉子强度和气密性。

炉墙有用成型耐火材料( 耐火砖、隔热砖、隔热板等)砌筑的，也有用耐火可塑料、耐火浇注料或投射料、捣打料、喷涂料等不定形耐火材料施工的无缝炉墙。

侧墙厚度一般为2~2.5块砖厚( 464-580mm) ，主墙起稳定作用，用粘土砖砌筑，厚度为1.5-2块砖厚，其余部分为绝热材料，构成符合炉墙。用耐火浇注料或耐火可塑料等制作的炉墙，主墙一般厚250-300mm。端墙厚度应视烧嘴孔道尺寸而定，一般为2.5-4块砖厚。炉墙最经济厚度，应根据砌体的材料费和蓄热散热损失引起的燃料费进行优化计算确定。炉墙上常设有炉门、窥视孔、烧嘴孔以及热工参数检测孔等孔洞。为防止砌体破坏，炉墙应尽量避免直接承受附加负荷，炉门、冷却水管等构件应设置在钢结构上。

加热炉炉门尺寸已标准化，尺寸可由有关手册中查得。

（2）炉顶：炉顶是炉墙中的薄弱环节，炉顶是否牢固可靠，对炉子工作有重大影响。故在炉子设计时对炉顶的可靠性必须予以足够的重视。炉顶的型式大致有拱顶、吊挂顶、自立炉盖等，采用哪种型式必须考虑到炉内宽度、炉内温度、温度变化的程度和频率，以及有关荷重、振动等机械外力因素。

1）拱顶：拱顶可用楔形砖砌筑或不定形耐火材料捣制而成。

拱顶的角度可变化，在60°-180°之间，通常采用的有60°、90°、120度和180°拱顶。

标准拱顶：60°拱顶的r等于炉子跨度b,拱顶矢高h=0.134b，成为标准拱顶。

拱顶的质量M作用于拱顶角砖上，承受在两侧炉墙上，水平分力F通过拱角梁由钢结构承受。

半圆拱顶：180°拱顶成为半圆拱顶。其特点是不产生水平分力，不需要用钢结构加固，造价低，但炉顶下面有较大的上推力，当上面没有压力时，这种拱顶反而不牢固，故多用于埋在地下的烟道上。拱顶的厚度和材质与炉子跨度和炉内温度条件有关。一般随炉子跨度增大，拱顶厚度也适当增厚，加热炉拱顶厚度通常选用230~300mm。由于炉顶散热损失约占炉子砌体散热损失的40%-60%，所以加强炉顶绝热比加强炉墙绝热更重要。

2）吊顶：吊顶是由一些特制的异形砖组成的,异形砖用金属吊杆单独地或成组地吊在炉子钢结构上。吊顶的结构型式很多，如：槽砖吊挂结构：这种吊砖结构和砌筑都比较简单，更换也方便。为避免挂砖的工字钢温度过高，砖的上表面不允许敷设绝热层，因此炉顶散散热量较大。颈吊式吊挂结构：这种结构的每一块吊砖都有一个夹钩和一个吊杆。由于金属夹钩在砌体外面，故可以在砖的部分表面敷设绝热层，炉顶散热损失较小。这种结构只适用于吊挂水平的及倾斜度不大的炉顶，较大倾斜度及转弯处须做特殊处理。齿槽式吊挂结构：它的优点是砖与砖之间相互咬合，整体性和气密性好，个别砖块即使断裂也不致掉落;缺点是砖形复杂，公差要求严格，砌筑难度较大。这种结构的炉顶砖上面也不宜敷设绝热层。

加热炉用吊顶砖的材质，高温部分通常采用一级粘土砖或高铝砖，低温部分可用普通粘土砖。熔炼炉上多采用硅砖、镁铝砖或其他高级耐火材料。在连续式加热炉上多采用吊顶(平顶)而不采用拱顶。这是因为它不受炉子跨度限制，便于局部修理，便于安装烧嘴，炉气在炉膛宽度上铺展均匀。近年来，由于不定形耐火材料的发展与应用，使用耐火浇注料和耐火可塑料等直接浇注或捣打的炉顶越来越多。这种炉顶的优点是使用寿命长，便于机械化施工，能适应结构复杂的形状等。这种炉顶是靠锚固砖将炉顶吊挂在钢结构上，在这种吊顶上可以敷设大面积绝热层，绝热密封性能很好，但施工是需要用模板支撑。我国中小型加热炉上已经成功采用了耐火混凝土预制炉顶。

（3）炉底：炉底的工作条件十分恶劣，它不仅要承受被处理物料的机械负荷、碰撞与摩擦等作用，有时还要受到物料的化学侵蚀及熔体的渗透等。炉底结构型式和所用材料，决定于工艺过程和炉内的工作温度及化学反应的性质。

1）加热炉的炉底结构型式基本有两种:

固定式炉底:被处理的炉料靠推钢机推动在炉底上移动。为了避免物料与炉底耐火材料直接摩擦而损坏炉底与金属表面，有些情况下在炉底上装有金属滑轨或水冷管滑道。

移动式炉底(机械化炉底):机械化的活动炉底带动炉内物料一道移动，属于这种类型的炉子很多，其中主要有步进式加热炉、转底式加热炉、分室式加热炉、辊底式加热炉和链式加热炉等。这种炉底因为需要设置复杂的炉底机械装置，构造比固定式炉底复杂。

2）炉底砌体厚底和材质

加热炉炉底砌体厚度和材质取决于炉子尺寸和温度。厚度一般变化在200~700mm;材质一般是粘土砖。熔炼炉的炉底必须做成一定熔池形状，以容纳被熔炼的物料。熔池砌筑要特别严密，以防止熔融金属渗透。因此，要求炉底的砖缝特别小，最上层还要有打结或烧结层，所用材料比加热炉要求更加严格。炉底的厚度取决于炉子的容量,一般采用500-1200mm厚