钢坯加热设备的类型及选用

钢坯加热设备的类型及选用

摘要：本篇文章主要介绍了均热炉、连续式加热炉和热处理炉。均热炉主要有中心烧嘴换热式均热炉，上部四角供热换热式均热炉，上部单侧烧嘴换热式均热炉。连续式加热炉主要有推送式连续加热炉、机械化炉底加热炉、步进式加热炉。热处理炉主要有冷轧薄板热处理炉、中厚板热处理炉。了解各加热设备的设生产效率、加热质量、燃料消耗、炉子寿命和劳动条件，可以更加合理得去创新和更好得适应未来的生产工艺，使工厂的利益最大化。

关键词：均热炉，热处理炉，步进式加热炉，三段式连续加热炉。

绪论：在轧钢生产中，必须将金属或坯加热到一定的温度，使它具有一定的可塑性，才能

进行轧制。即便是采用冷轧工艺，也往往需要先行对金属进行热处理。为了对金属加热，就需要各类型的加热炉，因此学习加热炉的类型和它的应用是很有必要的。

1均热炉

1.1中心烧嘴换热式均热炉

1.1.1中心烧嘴换热式均热炉的结构

中心烧嘴换热式均热炉的结构如图1所示。

中心烧嘴换热式均热炉的炉膛尺寸波动范围为:长3.7～5.7m，宽3.7～4.8m，高2.8～3.3m。为了避免炉墙在高温下向内膨胀，将炉墙砌成弧形。每组两个炉坑，每坑可以装10~20根钢锭，沿炉墙四周直立放置。炉子只有一个烧嘴，位于炉底中心，炉膛两侧各有一个陶制管砖的换热器。空气在换热器预热到700～800°C后，经热风道送往烧嘴。煤气多数情况下不预热，有时也用另设的金属换热器预热。煤气与空气边混合边燃烧，向上喷到炉盖上在折向下，由两侧烟道口进入换热器。排烟口的位置必须适当，太低则氧化铁皮容易掉进烟道堵塞换热器，太高则炉底温度太低。换热器后还可以安装预热锅炉。

1.1.2中心烧嘴换热式均热炉的优缺点

中心烧嘴换热式均热炉的优缺点：（1）钢锭的受热比较均匀，火焰不直接喷射到钢锭上，加热质量比较好。（2）温度比较稳定。过去这种炉型曾取代了大部分蓄热式均热炉。但这种炉型也存在许多缺点：（1）炉底的利用率低，炉底中心烧嘴加上其周围的围墙，几乎占去炉底面积的四分之一不能充分利用。（2）温度仍不均匀，靠炉盖的上部温度高，而下部温度低，钢锭面向火焰的一面温度高，靠炉墙的一面温度低。（3）换热器容易堵塞和漏气，寿命一般只有两年。经常需要掏风道。换热器漏风严重时，能高达60%，以致炉子供风量不足，而不得不减少煤气量，如此势必影响炉子产量。（4）因为火焰直接喷在炉盖上，炉盖寿命低，中心烧嘴围墙容易被钢锭砸坏，围墙损坏变形后，又造成火焰偏斜不正，钢锭偏热。

1.2上部四角烧嘴换热式均热炉

1.2.1上部四角烧嘴换热式均热炉的结构

这种炉型是我国一些初轧厂在原来中心烧嘴均热炉基础上改造的。炉子结构未作大的改动，只是取消了中心烧嘴，在炉膛上部四个角上安装四个烧嘴，为了产生旋转的火焰，以克服炉坑内气体循环的死角，烧嘴的布置分别同炉体的中心线成25°角，如图2：

1.2.2上部四角烧嘴换热式均热炉的优缺点

由中心烧嘴改为四角烧嘴的炉型后，收到一定效果，其优点是：

（1）扩大了装入量，提高了炉子产量。改造后取消了中心烧嘴，使可利用的炉底有效面积增加了25%～30%，沸腾钢锭还可以放在炉坑的中部。

（2）延长了炉子寿命。中心烧嘴均热炉的火焰直冲炉盖，而这种均热炉火焰与炉盖平

行，延长了炉盖寿命：过去钢锭全部靠在炉墙上，由于碰撞和磨损，影响了炉墙寿命，现在部分钢锭可以直立炉内，减少了炉墙的损坏。

（3）改善了加热质量。炉坑比过去加深，以免钢锭的头部容易烧坏，下部也有四个辅助烧嘴（热负荷只占全坑四分之一），以提高下部温度。炉子上下部的温差较前为小，因为上下部热负荷的分配容易调节，钢锭受热比较均匀，加热质量提高。

（4）换热器堵塞的问题有所改进。去掉中心烧嘴后，炉底没有了热风道，有的炉子增加了沉渣室，即将换热器向看火道一侧外移，在原来热风道位置加了一个沉渣室。烟气由炉膛出来后，先转90°向下，经挡渣墙再返回向上进入换热器。由于烟气流向和流速的改变使其中所携带的灰渣落入沉渣室，使换热器堵塞的现象减少。

这种均热炉也存在若干缺点：

（1）由于烧嘴多，空气和煤气的管路复杂，操作与控制不便;

（2）换热器的漏风问题仍然存在;

（3）把热风道砌在侧墙内不占炉外空间，但检修时要经常扒掉重砌，如热风道的砌筑尺寸不精确，会影响四角热负荷的均匀分配。

1.3、上部单侧嘴换热式均热炉

1.3.1上部单侧烧嘴换热式均热炉的结构

上部单侧烧嘴换热式均热炉是应用最普遍的一种炉型。如图3：

这种炉型结构比较简单，一个烧嘴（也有双烧嘴的）安装在炉膛一侧端墙的上部，废气排出口在同一端墙的下部。火焰从烧嘴喷出后，直接加热钢锭，从炉墙上部冲到对面端墙上，再折回成马蹄形流动，经排烟口、沉渣室进入换热器。根据烟道抽力的大小，可以使部分气流在炉膛内再循环，改变炉内气流分布，控制炉内温度分布。

1.3.2上部单侧烧嘴换热式均热炉的优缺点

上部单侧烧嘴换热式均热炉能发展成为主要的炉型，因为它具有一些优点：

（1）单位车间厂房长度的产量高，每米厂房装炉量可达20t，而中心烧嘴均热炉不及

10t。它把庞大的换热器移到了车间副跨或外面（如金属换热器），所以主跨单位长度厂房可以放置较多的钢锭。在同样装炉条件下，这种均热炉占地面积最小。与此相应地运锭距离缩短了一半，减少了运锭时间，保证了钢锭的轧制温度。随着产量的加大，原有的一字型车间布置已不适宜需要，因此单侧烧嘴均热炉车间的发展趋势是采用T字型布置。

（2）炉子的单坑装入量大，这种均热炉单坑装入量可达150t，个别接近300t。年产量150万t的中心烧嘴均热炉车间改建为单侧烧嘴均热炉后，主厂房及钳式吊车不需更换，产量就可以扩大一倍。

（3）结构简单，投资少，操作也比较简便。如果采用金属辐射换热器，还有可以大大减少地下工程量，因此建设快，投资也较省。

（4）可以采用喷射引风的陶质换热器，大大改善了换热器的气密性，使热风温度及风量得到较好的保证，这在中心烧嘴和四角烧嘴换热式均热炉是难以做到的。

这种炉型的缺点主要还是炉内的温度分布不均匀，特别是随着炉子容量加大以后，沿炉长方向炉温不均匀。同时烧钢过程中热负荷是变化的，加热阶段供给的燃料多，空气量大，火焰的运动量大，高温区在烧嘴对面端墙；而均热阶段，燃料和空气量小，火焰短，高温区缩向烧嘴这边端墙。曾经采取加烧嘴数目和在相对两端墙用双烧嘴的办法，但炉子结构与调节太复杂。随着火焰长度可调烧嘴的使用，在一定程度上解决了这个问题。

2连续加热炉

连续加热炉是轧制车间应用最普遍的炉子。料坯由炉尾装入，加热后由另一端排出。推钢式连续加热炉，钢坯在炉内是靠推钢机的推力沿炉底滑道不断向前移运：机械化炉底连续加热炉，料坯则靠炉底的传动机械不停地在炉内向前运动。燃烧产生的炉气一般是对着被加热的料坯向炉尾流动，即逆流式流动。

2.1推送式连续加热炉

推送式连续加热炉是以前应用最广泛的形式。根据炉温制度又可分为两段式加热炉、三段式加热炉、多点供热式加热炉。

2.1.1两段式连续加热炉

两段式加热炉按炉温制度分为预热期和加热期，炉膛也相应地分为预热段和加热段。加热薄料坯的小炉子有单面加热的，一般多为两面加热。

具有上下两面加热的两段式连续加热炉，其燃料分配比例上加热占30%~40%，下加热占60%~70%。因为下面的炉气要上浮，部分气体由两侧的空隙上来，使下部的热量感到不足；其次，料坯下面的冷却水要带走大量的热，这部分热几乎要由下加热供给；此外，料坯与水管接触的地方要产生黑印，下加热不足时，黑印现象更严重，料坯到实炉底段以后，只有上部受热。因此，下加热应供给较多的燃料。

当料坯的厚度不大时（一般小于200mm），可以采用两段式炉。但当料坯断面较厚时，加热终了后内外上下温度差较大，为了消除温差，必须延长加热时间，但受到物料表面温度的限制，如果表面温度过高，就会产生加热缺陷。这时两段式连续加热炉就不能适应要求。多数推送式连续加热炉尾烟道是垂直向下的，这是为了让烟气在预热段能够紧贴钢坯的表面流过，有利于对流换热。由于炉气的惯性作用，炉气经常会从装料门喷出炉外，出现冒黑烟