钢铁冶金环形加热炉

第四节环形加热炉

一、环形加热炉特点

环形加热炉具有以下特点:

(1)可以加热圆形或异形钢坯;

(2)根据需要可以改变钢坯在炉内的分布,从而改变加热制度,在生产中有较大的灵活性;

(3)钢坯在整个加热过程中,随炉底的转动没有相对摩擦和振动,氧化铁皮不易脱落;

(4)钢坯在炉底上相互间隔放置,三面受热,加热时间短,温度均匀,没有水冷"黑印",加热质量较好(温度差≤±10℃);

(5)与推钢式连续加热炉比较,炉子容易排空,可避免钢坯在炉内长时间停留,同时便于更换钢坯规格;

(6)环形炉的机械化与自动化程度较高,装出料与钢坯在炉内运送均可自动运行.另外,燃烧及管理可自控;

(7)环形炉的转动炉底与固定的内外环墙之间的环缝,由环状水封槽进行水封.由于环状炉底钢结构高温时向外热膨胀,冷态的内外环缝大小是不同的,一般根据炉子的中径大小不同相差约40~70mm,故活动的炉底中心与固定的炉膛中心在冷态是不一致的,而热态则趋向一致.环形炉尺寸是以炉膛的平均直径(中径)和炉膛的内宽来表示的.环形加热路属特殊工艺所要求的加热设备,与长形连续加热炉相比有其自身缺点:

1)炉子是圆环形的,特别是大直径的环形炉,占用厂房面积较大;

2)环形炉一经建成,改建或扩建都比较困难,因此发展的余地、潜力都较小;

3)钢坯在炉内呈辐射状间隔分布,炉底面积利用较差.特别是炉膛较宽的炉子,炉底外半环利用更低.环形加热炉的炉子有效长度内的利用率(根据装出料机夹钳夹钢所要求的不了间距与料长等有关)仅为30%~50%.

二、钢坯的加热与加热时间

环形加热炉相当于一座头尾相接的长形连续加热炉,所以炉子的热工制度及分段(预热段、加热段、均热段)原则,均与推钢式连续加热炉等类似.但环形炉内的钢坯加热有其自身特点. (一)间隔布料的影响

由于装出料机夹钳操作的需要,炉底上钢坯与钢坯之间必须留有一定间隙,其大小视夹钳操作所必需的空间而定.钢坯三面加热,加热时间较单纯上加热可大大缩短,钢坯内外温差较少.但炉内的单位炉底过钢面积的产量却很低,一般管坯在300kg/m2²h左右.

(二)热炉底的影响

环形炉炉底由高温的均热段过度到预热段时,由于他积蓄的热量只散失很少一部分,所以它的温度仍高于预热段炉膛的温度约200℃左右,对刚入炉的冷坯有明显的加热作用.

(三)加热时间

据有关文献统计,环形加热炉内管坯的加热由于间隔布料和热炉底影响,加热速度约5.5~6.5min/cm,普通钢取5.5~5.7min/cm,合金钢取6.0~6.5min/cm,.低碳钢管坯的加热时间可按有关计算手册进行计算,也可按式3.5-3的经验公式计算:

τ=(5.1+0.034d)d (3.5-3) 式中τ-加热时间,min;

D-管坯直径,cm.

三、炉子产量和装载量的确定

环形炉的装载量按式3.5-4确定:

P=Gτ 1 (3.5-4)

式中 P-炉子装载量,t;

G-炉子产量,t/h;

τ1-加热时间,h.

炉子生产能力(G)应与轧机的产量相配合.由于环形炉一经建成,改建或扩建都很困难,因此

炉子产量要充分满足轧机的需要.但也不能过大,一面炉子长期在低负荷下工作.

四、炉膛尺寸的确定

环形炉炉内钢坯是呈辐射状布置,钢坯在环形炉炉底上的布料,见图3.5-13所示.

(一)炉子直径的确定

根据小时产量、钢坯单重、钢坯的布料间距与排放及相应的加热时间,以及装出料夹角来确定.单排布料按公式3.5-5,双排布料按公式3.5-6和公式3.5-7计算.

D= Pd (3.5-5)

gk(π-0.5α)

式中 D-炉底平均直径,m;

P-炉子装钢量,t;

d-钢坯直径,m;

g-钢坯单重,t;

π-圆周率;

α-装料机与出料机轴线的中心角,rad(弧度).1°=π÷180=0.0174533rad(或

1rad=57.2958°)中心角的大小与环形炉的直径D均大小有光,一般大中型环形炉为

0.17~0.26rad(10°~15°),而小型环形炉可达0.44rad(25°);

k-炉子有效长度内的填充系数,k=d/S2;

S2-相邻钢坯的布料间距,m.

D1= Pd (3.5-6)

ngk(π-0.5α)

式中D1-双排布料时,那排钢坯中心在炉底所占平均直径,m;

n-钢坯在炉底径向上的排数.

D=D1+S1 (3.5-7)

式中S1-双排钢坯中心的径向间距,m.

由公式3.5-5或公式3.5-6和公式3.5-7计算所得D,是环形炉炉底的平均直径,初定时可视为环形炉炉膛的平均直径(D均).

(二)环形炉的炉膛高度

环形炉的炉膛高度一般为1.5~2m,而非供热段炉膛高度有时降到0.8～0.9m.

(三)环形炉有效炉底长度

有效炉底长度是使钢坯沿着炉底总长度移动的那一部分,即装了口和出料口中心外侧轴线之间的炉底长度.有效长度L(m)有式3.5-8确定:

L=D(π-0.5α) (3.5-8) (四)环形炉布料角

为了把沿炉直径方向排列的钢坯从环形炉炉底上一次轮流取出,环形炉每次转过的角度β

(rad,弧度)等于相邻钢坯的布料角,由式3.5-9确定:

2S2

β= πD (3.5-9) 式中β-每次取料转过的角度,rad(弧度).

(五)炉底转一圈的平均时间τ周(h)

炉底转一圈的平均时间τ周(h)按式3.5-10确定:

τ周=βτ 1

2(π-0.5α) (3.5-10)