国内外加热炉及加热技术研究情况

1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护
改进措施
（1）模具的制作与支设 依照浇注体形状制作好异型钢模具 模具支设定位准确，牢固可靠 模具支设和拆除应简便 模具应具有通用性和耐用性 （2）施工前的确认 待修部位、锚固件焊接 、杂物 、图纸要求 、浇注料等等
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稳定性
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1.加热炉设备研究
1.3加热炉设计需考虑的几个问题 （3）水冷系统 出水温度≤45℃，进出水温度差△T=15℃
水质要求高需
一般规则
水处理
冷水冷却
开路循环 闭路循环
冷却形式
热水冷却 维修次数多 汽化冷却
小型炉子
一次投资高
水质要求高
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1.2.5组合式加热炉
常 规 燃 烧
（炉尾）
组合式加热炉 蓄热式燃烧
（炉头）
高热值煤气用量不足 而低热值煤气过剩
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1.加热炉设备研究
1.3加热炉设计需考虑的几个问题 （1）钢坯加热“黑印”问题
错
全 热
位
梁
直线梁温差40~50℃
错位梁温差降低15~20℃
1.加热炉设备研究
1.3加热炉设计需考虑的几个问题 （3）滑道（垫块）
顶部温度
常用
滑轨
冷滑轨
半热滑轨
热滑轨
垫块
矩型
梯形
截面形状
优先
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1.加热炉设备研究 (4)
1.3加热炉设计需考虑的几个问题 （4）滑（垫）块的高度
国内：80～120mm 国外：＜150mm
3
3
4
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主要内容
炉子生产组织
5
6
炉子节能和环保
7
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1.加热炉设备研究
1.1炉型种类 工艺用途 线材、板材、型材加热炉等
热
源
煤气炉、油炉、煤炉、 电炉、感应加热炉、微波加热炉等 室式、台车式、井式、 步进式、连续式等
蓄热体内置坑道结构 蓄热体外置箱式结构
加热工艺要求比较高的 炉子，建议采用烧嘴式
蓄 热 烧 嘴 结 构
采用分散换向时，换向阀的数量不宜太多，不要布置 在高温区域，尤其是炉顶，否则使用过程中换向阀的 维护工作量太大，建议一个换向阀控制4个烧嘴
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护 （7）加热炉炉膛爆燃
爆燃的原因
炉膛内或烟道内有一定浓度的可燃物和助燃空气积存； 积存的燃料和空气混合物具有易爆性； 具有足够的点火能源(例如炉内有明火)。
危险工况
燃料、空气突然中断，造成炉膛内瞬时失去火焰； 在多个烧嘴正常运行时，一个或者几个烧嘴突然失去火焰； 整个炉膛熄火，而后再次点火； 点火烘炉初期。
槽内杂物使刮渣板变形；
冷却不到受热变形； 操作维护不规范使用寿命降低。
措施
加热检查维护；
保证冷却效果，调整水封槽低水位报警点、放水前炉 温要降到规定温度； 防止异物落入； 对刮渣板结构进行优化设计，如直角改为钝角等。
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1.加热炉设备研究
1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护
水梁弯曲变形
现象 垫块焊接后，造成水梁较大弯曲变形 原因 耐热垫块集中在水梁一侧焊接 措施
在焊接时从梁中间向两端施焊，以达到减少变形的目的。
水梁开裂
现象
原因 措施
加热段和预热段交界管段，两滑块之间处于或靠近滑 块端部，呈母指状，几乎对称于滑块而展开的裂纹 温度较高且温差也较大耐热滑块的热膨胀系数远大于 管子 、炉温变化幅度稍大而相对较频繁 采 用 骑 卡 件 形 式
原则性防止措施
点火源要有足够的能量； 尽量缩短未点燃的燃料进入炉膛的时间（量）； 对已进入炉膛的未燃的可燃混合物，要尽快给予放散。
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护 （7）其它技术 红外无损探测技术应用在加热炉的点检维护作业中； 加热炉水梁、立柱采用加热保温状态下的焊接工艺施工（如：马钢）； 使用多阀板转动的（百叶窗）形式烟道闸板，使炉压调节更灵活，更精 确 （如：山东莱芜）； 通过在换热器后、烟道内、排烟管以及炉子各段测试烟气中NOX的含量 来判定炉温均匀性等
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护
包扎料易损机理
（1）耐火材料性能(例如抗折强度和热 震稳定性)不理想 （2）锚固钩设计不合理（如有的采用 “L”型锚固钩，或锚固钩太长） （3）锚固件焊接质量较差，不够牢固 或长度、密度、形状不符合要求
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2.加热数学模型及控制研究
数模控制策略
（1）以炉内传热机理数学模型为基础的离线分析
（2）以简化的炉内传热数学模型为基础，其最终目标是实
现炉内的优化加热控制
数模研究内容
燃烧模型、炉内气体流动模型、炉内传热模型、钢坯加热模型等
数模建立方式
零维模型、一维模型、二维模型、三维模型
高度太低
黑印削除难
材 质 要 求 高
高度太高
顶部温度太高 端面开裂和塌腰
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护 （1）水冷梁柱包扎
主要问题
水冷梁柱外层耐火浇注料厚度较薄、 外形不规则，施工难度大，质量不易 保证(3个月～2年不等）。 工作条件非常差，长期受机械震动， 承重运动，温度梯度大，高温及急冷 急热，容易出现开裂、剥落等现象。
（5）施工时模具支设不牢固，浇注 体发生偏心 （6）筋管浇注料修补时，筋管表面 清理不于净 （7）检修工期紧，烘炉没有严格指 定曲线进行 （8）生产初期生产强度过大 （9）生产厂追求产量，加热炉超负 荷运行
（4）纤维毯没压实或铁兹没有缠紧，
露在纤维毯外的锚固件较短
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调整装出钢位或步距 减少坯料与垫块的接触速度 提高垫块的强度 对原垫块的尺寸进行修改
措施
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护 （3）新型耐热滑块
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护 （3）新型耐热滑块
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护
“黑印”严重
现象
原因
措施
钢坯接触滑块部位较其它地方形成明显的存在局部低温区 滑轨大多采用实体结构，合金滑块直接焊于炉筋管上 滑块没有任何阻热措施，高度低矮，被水管冷却速度快 滑块的排列方式不合理，加热效率低 尽可能增加滑块的高度 滑块由单列密排改为双列大间距错位排列 使用新型耐热滑块
滑
道
高度80mm ～100mm 棒线材生产线 预热段和加热段 梁式结构 底式结构
旋转式步进梁(底)
组 合 式 结 构 均热段或高温段
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1.加热炉设备研究
1.3加热炉设计需考虑的几个问题 （2）水梁支承立柱的稳定性
纵向
桁架结构
水梁 立柱
横向 各自独立
结构形式
热工制度 操作方式
源自文库
恒温炉、间断变温炉和连续变温炉等
5
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1.加热炉设备研究
1.2钢坯加热炉
步进梁式预热炉
常规式加热炉 钢坯加热炉 蓄热式加热炉
组合式加热炉
6
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1.加热炉设备研究
1.2.1步进梁式预热炉
利用了高炉煤气热值较低的特点，在钢坯低温的
用 途
升温阶段能准确控制钢坯的升温速度，充分保证了 不锈钢等特殊钢钢坯的低温加热要求 热送热装料的缓冲地带
5
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1.加热炉设备研究
1.2.2常规式加热炉
6
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护 （4）水冷滑道（块）结瘤 钢坯划伤 滑轨结瘤
产品结疤
瘤A：如枣核状相连，硬而脆，中心有柔而软 的铁芯，较松散，与滑轨粘着力较差 ，部分还原成铁 。
瘤B：象滴的烛泪，光滑坚硬，牢牢地焊接在 滑轨上，较坚实，完全还原成铁 氧化铁和滑块之间不具亲合性， 原因 但炉内一旦呈还原性气氛时氧化 铁便在高温下还原成铁。
蜂窝体
蜂窝孔堵塞、蜂窝蓄热体粘渣 、孔壁熔蚀、通孔破裂、蜂窝 蓄热体崩塌、蓄热体错位等
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护 （6）水封槽内刮渣板变形损坏
现象 原因
刮渣板机构使用变形而将水封槽本体刮漏 设计不合理，结构本体存在弱点；
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护 （2）水梁滑（垫）块
材质研究和使用
预热段 炉温较低 铬、镍合金（ZGCr25Ni20
使用寿命、 效果、成本
加热段 均热段
炉温较高
钴基合金( Co20、 Co40、 Co50)
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1.加热炉设备研究
1.2.3蓄热式加热炉
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1.加热炉设备研究
1.2.4蓄热式加热炉的分类
单预热
高热值燃料
按预热方式
双预热
低热值燃料
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1.加热炉设备研究
1.2.4蓄热式加热炉的分类
按 结 构 型 式
1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护
钴合金垫块裂纹
现象
固定梁和活动梁末端垫块出现裂纹， 裂纹发生在末端1/ 3位置，从垫块顶 部直达焊缝，裂纹最宽处达4mm
原因
坯料摆放在垫块的末端,垫块受纵向力（ 坯料静载荷和活动梁托起/放下坯料时动 载荷），该力对活动梁和固定梁垫块的频 繁的冲击，产生疲劳裂纹，并发生扩展
国内外加热炉及加热技术研究情况
时
间：2012年03月
1
前

言
近年来，冶金、机械、石油、化工等行业越
来越重视加热炉生产，对炉子设备、控制技术、 燃烧技术、加热工艺、加热质量、节能环保以及
炉区生产组织等多方面进行了深入研究和推广应
用，取得了很好的经济效益和社会效益。
主要内容
1 2
加热炉设备研究
加热数学模型及控制研究 燃烧技术的研究 加热工艺及质量控制研究
1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护
（3）精细化施工
炉筋管锚固件焊接验收（焊接牢固 、有效长度 、焊接数量 、通水试漏 、刷沥青漆 纤维毯包扎工艺（纤维毯不松动，露出纤维毯锚 固件的长度是否符合要求
自流浇注料施工工艺 （减少胀缝板数量，将胀
缝均设在三通处，立柱在三通下设一个，水梁在 三通两边各设一个，局部修补时胀缝设于新旧料 结合处 ） 烘炉 ：严格按照耐材厂家提供的烘炉曲线 生产 ：初期生产强度不宜过大
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护 （5）燃烧器
燃烧器
平焰烧嘴
调焰烧嘴
低NOX烧嘴
蓄热式烧嘴
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护 （5）蓄热体损坏
应用较多
蓄热体
现象
陶瓷小球
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1.加热炉设备研究
1.4炉子设备运行和维护
水梁漏水
现象
加热炉活动梁高温段，多出现于 双立柱活动梁两侧。
高温段中间活动梁的标高
原因
存在较大误差（10mm） 距焊缝边缘5 rnm左右的 水梁母材因疲劳产生裂纹
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研究模型
基于钢种（钢质、规格、长度）和轧制规格变化的加 热制度
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3.燃烧技术的研究
3.1传统燃烧技术
第一阶段 第二阶段 第三阶段 空燃混合情况 流动形态
燃料与氧化剂混合阶段 混合后的燃料和氧化剂加热并着火阶段 完成燃烧化学反应阶段