加热炉工教材..doc

加热炉工（适用岗位：轧钢厂、热卷板厂加热炉推钢工、出钢工、调火工、汽化工、原料工、十字转盘操作工、垛板台工、库管工相关岗位人员）主编：张建刚副编：李春晓 编审：胡建利目 录第一部分 专业及相关理论知识第一部分 基础及相关理论知识1第一章 钢的加热工艺1第二章 轧钢加热炉概论6第一节 轧钢加热炉的分类6第二节 轧钢加热炉的主要结构9第三节 炉子热平衡与炉子的技术经济指标22第三章 高温空气燃烧技术27第一节 高温空气燃烧技术基础知识27第二节 蓄热式烧嘴和换向阀35第四章 蓄热式轧钢加热炉的结构特点 41第五章 蓄热式轧钢加热炉的操作、维护与安全51第一节 开炉前的准备与烘炉51第二节 供热与停炉操作59第三节 管理、维护和检修61第四节 安全与环保64第六章 热工测量和控制67第七章 汽化冷却 81第二部分 操作部分第一章 原料岗位操作84第二章 推钢式加热炉装出炉操作91第三章 看火操作98第四章 煤气的安全使用111第五章 加热炉的维护及维修114第六章 汽化冷却系统操作120加热炉工技能鉴定大纲 课程类别鉴定内容重要程度一级二级三级四级五级第 一 部 分 专 业 及 相 关 理 论 知 识第一章.钢的加热工艺X X YYZ第二章.轧钢加热炉概论第一节、轧钢加热炉的分类YYZZZ第二节、轧钢加热炉的主要结构ZZYYY第三节、炉子热平衡与炉子的技术经济指标ZZZZY第三章. 高温空气燃烧技术第一节、 高温空气燃烧技术基础知识YXZZZ第二节、蓄热式烧嘴和换向阀XYYYY第四章. 蓄热式轧钢加热炉的结构特点XYYZZ第五章. 蓄热式轧钢加热炉的操作、维护与安全第一节、开炉前的准备与烘炉YYYZZ第二节、 供热与停炉操作XYYYY第三节、管理、维护和检修ZZYXX第四节、安全与环保YYYXX第六章. 热工测量和控制YYYXX 第二 部分 操作技能相关知识 第一章、原料岗位操作xYYZZ第二章、推钢式加热炉装出炉操作YYXXY第三章、看火操作XXYYY第四章、煤气的安全使用XYYZZ第五章、加热炉的维护及维修XXYXX第六章、汽化冷却系统操作XXYXY重要程度：包括核心要素（用“X”表示）、一般要素（用“Y”表示）、辅助要素（用“Z”表示）注：“鉴定标准”中，每个鉴定内容都有其重要程度指标，表中鉴定内容后标以“X”、“Y”、“Z”的内容。重要程度反映了该鉴定内容在本职业（工种）中对从业人员所要求内容中的相对重要性水平。自然，重要的内容被选取考核的可能性也就较大。其中，“X”表示核心要素，是考核中最重要、出现频率也最高的内容；“Y”表示一般要素，是考核中出现频率一般的内容；“Z”表示辅助要素，在考核中出现的几率较小。第一章、钢的加热工艺1. 为什么钢在轧制或锻造前必须进行加热？ 钢经过加热，性质会变得比较柔软，具有较大的塑性和较低的强度，容易延伸和变形。钢对外力的抵抗能力随着温度的提高而减弱。如以常温为标准 ，那么800°C时它将减为常温的30，1000°C时减为20，1100°C时减为14，而1200°C时减为4%左右。所以为了易于进行轧制或锻造，对钢进行加热是十分必须的，加热温度一般以11001200°C为宜。 轧制经过加热的钢锭和钢坯可以提高轧机产量、减少电耗、减少轧辊的磨损。2. 对钢的加热有哪些要求？ 钢的加热是整个热加工生产过程中极为重要的环节，加热操作的好坏对产品质量、数量、节约能源及设备的安全均有重要影响。因此，钢的加热应当满足下列要求： a）加热温度应该达到规定的温度，且不产生过热和过烧； b）坯料的加热温度应沿长度、宽度和整个断面均匀一致； c）钢在加热过程中所产生的氧化烧损应最少。3. 什么叫加热温度差，钢加热的允许温差应该是多少，温度差过大有什么不好？加热温度差是指加热终了时在钢锭或钢坯断面上存在的温度不均匀性。要求钢锭或钢坯在加热终了时沿整个断面温度完全均匀一致是比较困难的。在保证产品质量和轧制顺利的前提下，允许存在一定的温度差。允许温差以坯料断面每米厚度（或直径）所具有的温度差来表示。对于一般轧机，温度差不大于150300m；对于无缝钢管穿孔，温度差应不大于80100m 。对加热温度低和变形抗力较大的坯料，允许的加热温差应取下限。 钢锭或钢坯的加热温度差一般情况下无法捡检，通常只能通过坯料钻孔试验制订合理的加热制度来保证。但利用先进技术，可以通过建立加热炉数学模型计算出在炉钢坯的截面温度差并在计算机里实时显示出来。 产生加热温度差太大的主要原因是加热速度太快和均热时间太短，应该延长加热时间和均热时间。4. 什么叫钢的加热制度? 在钢的加热过程中，炉子操作必须遵守的各种规定总称为加热制度。钢的加热制度的内容包括坯料加热温度、断面允许的温度差、各阶段允许的加热速度、温度制度和加热时间等。某一钢种的加热制度既与炉子的生产率和炉子构造有关，也和钢的性质、坯料尺寸和形状以及在炉内布置的情况有关。选定钢的加热制度除理论计算外，一般根据生产的实际资料来决定。一般来说，钢的加热制度有3种：一段加热制度、两段加热制度和三段加热制度。5. 什么是一段加热制度，适合于加热什么样的坯料？ 一段加热制度是只有单一加热阶段的加热制度。这种加热制度没有预热阶段，坯料从装炉开始就以较快的速度加热，直至达到所规定的加热温度，又不需进行均热即可出炉。一段加热制度适用于薄料的加热， 如加热钢板，薄板坯和薄壁钢管等。因为薄料既不会产生断面温差或热应力，又不需要有均热过程。6. 什么是两段和三段加热制度，各适用于加热什么坯料？ 两段加热制度是由加热和均热两个阶段所组成的加热制度。这种加热制度适合于在加热过程中不会产生热应力的厚料，所以没有预热阶段。如加热热装料的碳素钢和合金钢，可采用这种加热制度。 在两段加热制度中，钢锭或钢坯从入炉开始就经受强烈的加热作用，当坯料表面达到规定的加热温度时，即进行均热，在均热阶段逐渐消除断面温度差。 三段加热制度是由预热、加热和均热三个阶段所组成的加热制度，适用于对温度敏感性大的原料。这时冷钢装炉的炉温要受到限制，以便控制预热阶段的加热速度。当坯料中心温度达到500550以上时，即可提高炉温转人加热阶段。以后用和两段加热制度相同的方法进行加热和均热。各种加热制度的加热曲线见图11。 图11 各种加热制度的加热曲线1炉温；2规定的加热温度；3坯料表面温度；4坯料中心温度7. 加热制度和加热炉的炉型是否一致，有什么区别？ 加热炉的炉型有室式炉和两段、三段、多段连续式加然炉，这些炉型正是为了实现各种加热制度而设计的。室式护适合于一段加热制度，而两、三段加热制度使用两、三段或多段的连续式加热炉比较相当。 但是，应当清楚地认识到，一、两、三段或多段式炉型并不一定就是一、两、三段加热制度，在操作上可以控制使之变化。如室式炉可以实现一段加热制度，也可以控制炉温实现两、三段的加热制度。目前均热炉的操作就是属于这种类型，而且运用自由。同样，连续式加热炉也可以通过改变供热方式而实现某种加热制度，如三、四段或多段连续式加热炉可以实现两段式操作。 应当指明，连续式加热炉不仅是为了适应某种加热制度而设计的，更是为了节约能源，提高热效率而设计的。8. 什么叫钢的加热时间，怎样确定？ 于规定的温度制度下，钢料在炉内达到规定的加热温度所需要的最短时间称为钢的加热时间。加热时间是加热速度的一种表征，是预热、加热和均热各阶段所需时间的总和。钢的加热时间可用传热计算得出，也可通过钻孔试验或根据长期生产实践资料确定。下面介绍一种计算钢坯在炉加热总时间的经验公式：ZS/0.6 (h)式中，S为钢坯厚度（m），Z为单位加热时间(min/cm)，查表11（参见工业炉设计手册P124）。表11 钢材单位加热时间经验数据钢材类别炉子类型被加热钢材厚度S (m)单位加热时间Z (min/cm)低碳钢、扁钢坯双面加热推钢式炉（填充系数0.98）0.120.157.40.160.258.50.260.308.7步进式炉（0.98）0.10.156.30.160.256.60.260.357.2锰钢、硅钢、镍铬合金钢双面加热推钢式炉（0.98）扁钢坯8.2+2S大型钢坯6.0+13S小型钢坯9.4高碳钢、轴承钢、工具钢双面加热推钢式炉（0.98）8.8+4S镍铬不锈钢双面加热推钢式炉（0.98）大型钢坯14小型钢坯9.7+33S低碳钢方钢坯上部单面加热步进炉（0.4）0.080.1154.70.120.155.40.160.26.0推钢式炉（0.98）0.080.1159.09. 什么叫过热，怎样避免钢的过热？钢在高温长时间加热时，就可能产生过热现象。过热时钢的晶粒过分长大，变为粗晶组织。由于粗晶组织的形成，晶粒间的结合力减弱，降低了钢的可塑性。这种钢料经过轧制后，在钢材上产生裂纹或拉裂，特别是在钢锭和钢坯的边角部位更为严重。钢的过热趋向与其化学成分有关，如镍铬、镍铬钼、镍铬钨、铬锰和镍锰钼钢（CrNi4，18CrNiMOA、30CrNiWMO、38CrMnMo、25CrMnMo、35CrMn2）等都易于形成粗大晶粒，而含硅的钢，如硅钢、铬硅钢和铬锰硅钢（40SiCr、25CrMnSiMO、60Si2）等晶粒不易长大。 在钢锭和钢坯加热时，为了避免产生过热的缺陷，必须对加热温度和加热时间进行严格控制。当因故临时停产时，应降低炉温，避免钢在高温下产生过热。10. 什么叫过烧，怎样避免钢的过烧？ 钢在高温长时间加热会变成粗大的结晶组织，同时晶粒边界上的低熔点非金属化合物氧化而使结晶组织遭到破坏，使钢失去应有的强度和塑性，这种现象就叫做过烧。 已经过热的钢在空气系数较大的炉气内就会产生过烧。 过烧的钢在轧制或锻造时会产生严重的破裂，甚至出炉受到震动时即可断为数段或碎裂。因此过烧是比过热更为严重的一种加热缺陷，它使钢的组织遭受破坏，除重新熔炼外无法挽救。 产生过烧的原因；一是加热温度过高，在高温中停留时间过长，温度越高时间越长越易过烧，二是炉内气氛氧化性太强，空气系数越大越易过烧。避免过烧的办法主要是控制加热温度，严格执行正确的加热制度和待轧制度，避免温度过高。11. 为什么钢在加热过程中会氧化？影响钢氧化的因素有哪些？ 钢不是在高温下才开始氧化的，钢的氧化在室温下就在进行着，只是氧化的速度异常缓慢而已。随着钢温的升高，氧化速度逐渐加快。在轧钢和锻造生产中，钢要加热到11001200的高温，这时在炉气的作用下，进行强烈的氧化而生成氧化铁皮。钢与炉气中氧化性气体的反应式如下；在氧和空气的作用下： 2FeO22FeO6FeOO22Fe3O44Fe3O4O26Fe2O3在二氧化碳气体的作用下： FeCO2FeO+CO 3FeOCO2Fe3O4+CO在水汽的作用下： FeH2OFeO+H2 3FeOH2OFe3O4+ H2影响钢氧化的因素有；加热温度，加热时间，炉内气氛等。钢的加热温度越高氧化越快，加热时间越长氧化越多，炉内氧化性气体越浓氧化越厉害。12. 什么叫氧化铁皮，它的生成过程和结构怎样？ 钢在高温下生成能够剥落的氧化铁层称为氧化铁皮。氧化铁皮越厚越容易从钢体剥落。 氧化铁皮的形成是由两个方面进行扩散的过程，一是氧和氧化性气体通过氧化层向钢内部扩散，另一方面是钢中的铁元素向氧化层的表面扩散。由于这两种扩散的结果，生成的氧化铁皮外层含氧较多，而内层则含氧较少。一般氧化铁皮的结构可分三层（图12）：表面层由含氧最多的Fe2O3组成，约占10；中间层由Fe3O4组成，占50；而内层则由含氧量最少的FeO组成，约占40。图12 氧化铁皮结构13. 氧化铁皮的熔点是多少？ 氧化亚铁（FeO）的熔点是1377，四氧化三铁（Fe3O4）的熔点为1527，三氧化二铁（Fe2O3）的熔点为1565。但是，氧化铁皮并非纯氧化铁所组成，除氧化铁外，还有其他元素的氧化物（SiO2，MnO等），这些氧化物与铁的氧化物形成低熔点的化合物，所以氧化铁皮的熔点通常均较低，为13001350，有时甚至低于1300。加热炉的炉顶、炉墙的耐火材料以及燃烧气体中的灰尘落到氧化铁皮上，也促使氧化铁皮的熔点降低，由此可见，氧化铁皮的熔点不是一个固定的温度。14. 钢的熔点为1500左右，为什么在加热过程中有时温度才1300就烧化？ 钢锭或钢坯在加热过程中，有时加热温度才1300多度就产生烧化现象，这是常见的事，一般称之为化钢事故。钢的熔点比这高得多，烧化的并不是钢的本体，而是其表面层的氧化铁皮。钢表面层生成的氧化铁皮的熔点约为13001350，当钢表面达到这个温度时，它就会熔化并从钢的表面流下，从而暴露新的钢面，新钢面继续受到剧烈的氧化并继续熔化而流下。这种现象从表面上看好象是钢烧化了。所谓“烧化钢”只不过是一种习惯上的说法。15. 什么叫烧损，影响烧损的因素有哪些？ 钢料在加热过程中由于表面氧化造成的钢的损失称为烧损。烧损可以按单位钢坯表面上所损失的重量计算，即以gcm2来表示，也可以按烧钢重量的百分数（）来表示。烧损是钢加热的一项重要经济指标，应力求减少烧损。 影响烧损的因素有：钢的加热温度，加热时间，炉内气氛，钢的化学成分，坯料的形状、尺寸等。前三者是加热炉操作可以控制的因素。而后二者是坯料因素，是不可控的。 钢的氧化速度随着加热温度的升高而加快。加热温度在700以下时，氧化进行得并不显著。从850900开始，氧化速度才显著提高。当温度达到1000时，则开始剧烈氧化；1300时 氧化铁皮开始熔化，烧损直线上升。 钢的加热时间越长，生成的氧化铁皮越厚，烧损也就越多。尤其是当钢在高温阶段停留的时间增长时，氧化铁皮生成更快，烧损就更增加。例如滚珠轴承钢在加热炉的12501350加热段中多停留10分钟，就可能使氧化铁皮的厚度增加一倍。但时间再加长时，由于氧化铁皮屋对钢起着保护作用，烧损的增加就逐渐缓慢了。炉气中氧化性气体（O2、CO2、H2O、SO2）的含量越多，氧化能力越强。这4种气体中，二氧化硫对烧损的影响最大，水蒸汽其次，氧气第三，二氧化碳第四。 16. 什么叫烧损率，怎样测定？钢料加热由于表面生成氧化铁皮所造成的损失占钢料加热前重量的百分数（）叫烧损率。测定钢的烧损率一般有两种方法：一为称钢料重量差的方法；另一为测氧化铁皮的方法。称钢料重量差的方法，就是选一块或几块钢料，在装炉前称一次重量，经过加热、出炉、冷却后，除净生成的氧化皮，再称重，两次重量之差就是烧损量，烧损量占加热前钢料重量的百分数就是烧损率。测氧化铁皮法是：通过测出氧化铁皮的平均厚度，然后根据钢坯的表面积算出烧损率：×100 %式中 b氧化铁皮平均厚度，m；A钢坯的表面积，m2；M氧化铁皮的含铁量，； 氧化铁皮的密度，47005300kg/m3；G钢坯重量，kg。第二章. 轧钢加热炉概论（一）轧钢加热炉的分类17. 从供热制度区分，轧钢加热炉常用炉型有哪些？ 从供热制度区分，轧钢加热炉常用炉型有以下几类：a） 两段式加热炉 这种炉子构造见图21a，从钢坯行进方向分预热段和加热段。预热段的作用是利用从加热段过来的高温烟气预热钢坯，以节约燃料。二段式炉一般适用于小断面钢坯的加热，钢坯在炉内几乎没有均热时间，一直处于升温阶段。炉子温度分布是出料处炉温最高，沿炉长方向温度逐渐降低。由于没有均热段，加热大断面钢坯时内外温差较大。大部分二段式炉设上下加热，但对于加热小型钢坯的炉子，也可采用单面加热的实底炉。这种炉子一般比较短，有时炉底带一定斜度，以利于推钢，它们大多采用侧出料。 b) 三段式加热炉 这种炉子构造见图21b，与二段式炉的区别是在加热段后有一个均热段。三段式炉的炉温分布与二段式炉不同，加热段温度最高，钢坯在这一段内加热速度较快，断面上的温差也较大，必须在均热段进行均热后才能出炉。钢坯在均热段进行慢速加热，或维持钢坯表面温度不变，以提高钢坯内部温度。由于钢坯在均热段并不大量吸热，炉温也比加热段稍低一些。 显然，三段式炉与二段式炉比较有较高的产量和较好的加热质量，并适合于加热较厚的钢坯。在炉子构造上三段式炉与二段式炉比较，这种炉型的加热段和均热段之间有明显的界限，在烧嘴配置上，腰炉供热量较多而头炉较少。c）采用强化加热的炉型 为了提高产量，将预热段温度提高使之成为新的加热段，便形成了强化加热的炉型，例如多段式加热炉和平炉顶式炉。图21两段式炉和三段式炉1 推钢机；2钢料；3预热段；4加热段；5均热段；6均热段供热点；7出料炉门 各种各样的多段式炉在实质上都是三段式炉的发展，都有预热段、加热段和均热段，不同的是供热点数量和分布不同，这是随轧机产量提高而出现的新炉型。多段式炉是在预热段和加热段之间增设几个供热点，实际上它只是加热段的延长。但这样的改变使得炉子比原始的三段式炉产量提高了4070%，炉底强度达800900 kg/m2·h。炉子构造见图22a。平炉顶式炉也是延长加热段的一种方式，见图22b。炉子上加热用的烧嘴全部安装在炉顶上。除排烟口外，炉顶是平的，整个炉子几乎全部是加热段；产量很高。炉子的下加热由于结构上的原因仍然是分段的。这种炉子的特点是：没有炉子下压部分和烧嘴出口等局部低温区，因此比轴向布置烧嘴有较强的辐射能力；采用炉顶辐射烧嘴炉膛高度可以降低，减少炉墙散热；炉压分布均匀，减少了冷空气的吸人。这种炉子的缺点是由于炉顶烧嘴很多，维护和管理均不易。 图22多段式炉和平顶式炉1 均热段；2第一上加热段；3第二上加热段；4托出机托杆；5炉顶辐射烧嘴 18. 以坯料行进方式区分，轧钢加热炉有哪几种？以坯料行进方式区分，轧钢加热炉有推钢式炉、步进炉和转底式炉3大类。a) 推钢式炉 这种炉子炉内钢坯连续排列，炉尾用推钢机定时将炉内坯料推进一段距离，到达炉子出料部位已加热好的坯料则分端出料和侧出料两种方式出炉。这种炉子钢料在炉中的填充率高，单位炉底面积的加热能力大，但是有推钢“起拱”的危险；停炉后炉内仍布满钢料，清理困难。b) 步进式加热炉 步进炉是依靠专用的步进机械使被加热工件在炉内移动的一种机械化炉型。与推钢式炉相比，步进炉的主要优点是：炉内工件之间有间隙，能缩短加热时间、减少钢坯氧化、避免粘钢；因为没有推钢起拱危险，炉子长度可做得长一些；停炉时可将炉内料全部出空；操作上灵活性较大，炉子生产能力和加热制度可通过步进机械进行调整等。目前用得最多的是单面供热的步进底式炉和双面供热的步进梁式炉。步进底式炉大多用于加热小型坯，步进梁式炉一般是炉子大、产量高，大多与小时产量达几百吨至一千多吨的带钢轧机配合。b） 转底式炉 转底式炉是借炉底的旋转，使放置在炉底上的坯料在炉内由装料口移到出料口的一种机械化炉型。根据炉底形状，可分为环形炉和盘形炉两种，旋转炉底与固定炉墙之间用水封槽密封。它主要用于要求加热温度比较均匀的坯料和加热在推钢炉和步进炉所不能加热的异形坯料。这种炉型目前在冶金行业被广泛应用于钢管车间管坯穿孔前加热，也用于车轮轮箍轧制前的加热。19. 推钢式加热炉有哪些进出料方式？推钢式加热炉装出料方式可分为端部装料、侧部装料、端部出料和侧部出料几种。只有炉膛较宽的斜底炉因为装料口冒火问题而采用侧装料，其余连续加热炉均采用端部装料，送料与上料的形式有：装料台架、装料小车和装料辊道等，然后用推钢机将钢料推入炉内。通常的端部出料方式是钢坯被推到炉床与斜坡的拐点，钢坯便沿出料斜坡滑到辊道上；对于大型板坯加热炉，由于板坯长、单重大，宜用有托出机械的端出料方式。侧出料方式则是钢料被推到出钢槽上，用出钢机从侧面将其顶出炉外。推钢机和出钢机都是定型的机械产品。推钢机按驱动推杆运动的机构形式分为螺旋式、齿条式、活塞式和曲柄连杆式几种，前两种用得多，从动力上分有的电动和液压两类。一般出钢机的推杆采用摩擦辊传动方式。20. 步进式加热炉有哪些进出料方式？步进式加热炉装出料方式可分为端部装料、端部出料、侧部进料、侧部出料几种。一般的端部装料方式是直接靠步进梁伸出炉外的动作将置于料架或辊道上的钢料送进炉内，也有的为了控制钢料之间的间隙和在步进梁前进运动过程中继续送料，用小推钢机将钢料从辊道上推到炉外的固定梁上，再由步进梁送料进炉。加热板坯的大型步进炉都用托杆出料机来进行端出料。置于炉外的出料机伸出数个出料杆，它们伸入炉内后将板坯托起移到炉外并放在出炉辊道上。出料杆的根数和位置要和步进梁、固定梁相配合。加热方坯的步进炉也可以用斜坡滑道端出料，这时靠步进梁的前进动作将已经置于出料口固定梁上的钢料推到斜坡滑道上。对于一些加热质量要求严格、钢料又较长的步进炉一般采用侧进料与侧出料。大部分情况是在装、出料端各设一排炉内悬臂辊道来完成钢料的输送工作，辊道一般需要用循环水冷却；也有采用出钢槽的，这时步进梁将钢料送到出钢槽中，然后同推钢式炉一样，用出钢机将钢料送至炉外。21. 以余热利用方式不同来区分，轧钢加热炉分哪两大类？传统的轧钢加热炉的余热利用方式为：高温段的烟气流经预热段然后进入炉后烟道，烟气最先在预热段预热刚刚进炉的钢料，再经过设在烟道里的空气换热器预热助燃空气，最后排向烟囱。这种方式的炉尾温度一般为750850，在将空气预热到350500以后，烟气温度降至400500左右排出。也可以在空气换热器后再设煤气换热器或余热锅炉，这样排烟温度降到250以下，就要装引风机强制排烟了。我们称这种炉型为“换热式轧钢加热炉”。自从新型蓄热式燃烧技术引进轧钢加热炉以来，轧钢加热炉的余热利用方式完全改变，蓄热式烧嘴能将高达1200的离炉烟气通过烧嘴内体积极小的蓄热体降至150左右排出，同时将助燃空气和煤气由常温预热到只比炉温低50100的高温，因此给轧钢加热炉带来一场革命性的变革：不但余热利用系统全然不同于以往，连炉型也完全改变，因此出现了一种新的炉型，称之为“蓄热式轧钢加热炉”。而蓄热体就置于烧嘴内部，即只通过烧嘴的改装就实现了蓄热式加热的蓄热式轧钢加热炉称之为“蓄热式烧嘴轧钢加热炉”。22. 轧钢加热炉通常使用哪些燃料？各种燃料的发热值是多少？ 轧钢加热炉通常使用的燃料有各种煤气和重油，也有使用块煤和粉煤的。其中气体燃料占极大部分，常用燃料及其有关数据列于表21。表21 轧钢加热炉常用燃料燃料名称低位发热值x4.18kJ/Nm3x4.18 kJ/kg空气系数=1.1条件下空气需要量Nm3/Nm3(kg)烟气生成量Nm3/Nm3(kg)高炉煤气8000.701.50发生炉煤气12001.101.91发生炉煤气14001.332.13高焦混合煤气16001.612.44高焦混合煤气20002.082.89焦炉煤气40004.605.30天然气800010.4511.46重油970011.8812.46烟煤63507.878.13表中空气需要量是指在空气系数为1.1的情况下燃烧1Nm3或1kg燃料所需要的空气量；烟气生成量是指在空气系数为1.1的情况下燃烧1Nm3或1kg燃料所生成的烟气量。23. 哪些炉型是“无水冷”的？什么情况下可采用？大多数的轧钢加热炉都设立炉底水管，包括带上下加热的推钢式炉和步进梁式炉。但有如下几种炉型是不设炉底水管的，称为“无水冷”炉：实底式炉、步进底式炉和转底式炉。实底式炉是钢坯在实砌炉底上被加热的一种炉型，钢坯需要的热量全部由上部供给；由于只有一面加热，这种炉子通常只用于小断面钢坯及圆管坯的加热，这种炉子产量较低，通常都采用一段供热或二段供热。由于没有炉底水管，没有水冷件吸热这项热损失，因此在节约能源上有优势。钢管行业常将实炉底做成带斜度的，称为斜底式炉，其目的是为了拨钢方便。步进底式炉单面供热，钢料放置在耐火材料炉底或铺设在炉底上的钢枕上。钢坯吸热主要来自上部炉膛，由于一面受热，这种炉子的炉底强度较低。它适用于加热推钢式加热炉不能加热的小型坯、圆坯和钢管加热薄板坯、小断面方坯等或有特殊要求的场合。转底式炉也是一种无水冷梁的炉子，其应用范围见前文。（二）轧钢加热炉的主要结构24. 轧钢加热炉由哪些主要部分组成？轧钢加热炉本体由燃烧器、炉体钢结构、砌体、炉底水冷管、空气煤气管路系统、排烟系统、空（煤）气预热装置、基础等主要部分组成，步进炉还包括水封槽。炉子的附属设备主要是各种炉门，进料端有进料炉门；侧出料的炉子应在出钢槽两端设炉门，共两个；斜坡端出料的炉子设翻开式出料门或链板式挂帘；托出机出料的炉门应与托出机托杆相配合设计。除为进出料设置的炉门外，炉子上还必须配置一定数量的扒渣门、检修门和观察口。与炉子配套的鼓风机、引风机、烟囱等虽不是炉子本体的组成部分，但设计者必须统一考虑，操作者必须熟练掌握其性能。炉子自控系统独成体系，但其测量点和调节阀均装在炉子和管道上。25. 传统燃油轧钢加热炉用的燃油喷嘴有哪些类型？燃油轧钢加热炉用的燃油喷嘴按雾化方式分类，可分为：a) 低压喷嘴 这种喷嘴用燃烧空气本身的动力来雾化燃料油，常见的有K型、R型、RK型、DBR型、QRF型油喷嘴等。其优点是雾化动力消耗较低，靠高压离心风机的鼓风压力即可，雾化质量较好。缺点是喷嘴本身构造复杂，空气预热温度受限制，一般用在小炉子上、出力在100kg/h 以下的场合。b) 高压喷嘴 这种喷嘴是利用高压过热蒸汽或压缩空气来对燃料油进行雾化，雾化质量好而且稳定，供燃烧的空气不直接与油喷出口接触，因此空气预热温度不受限制，这种喷嘴的调节范围也比较大，在集中控制和空燃比调节上都易于自动化，缺点是雾化剂消耗较大。常用的高压喷嘴有GW高压外混型和GNB高压内混型，单个喷嘴的出力可达每小时数百公斤油，多用在大中型加热炉上。c) 机械雾化喷嘴 包括油压式和转杯式两种，油压式靠高压油通过离心喷嘴将油高速喷出而雾化；转杯式喷嘴是一种高速旋转的杯形装置，油在转杯中变成一层紧贴杯壁的油膜，经杯口离心飞出而雾化。机械雾化喷嘴的雾化质量较差，在轧钢加热炉上较少使用。d) 气泡雾化喷嘴 WDH-YJ-A型气泡雾化油喷嘴是根据吴道洪博士发明的气泡雾化燃烧技术由北京神雾热能技术有限公司生产的一种新型喷嘴，其雾化机理不同于上述3种，它是以蒸汽或压缩空气为介质，以气泡（用蒸汽或压缩空气等气体产生）作为燃料油雾化的动力，通过WDH-YJ-A型喷嘴实现气泡的产生、运动、变形、加速直到出口爆破、雾化等全过程来达到良好的雾化。自这种喷嘴在轧钢加热炉上广泛应用以来，取得了很好的节能效果。26. 传统燃煤气轧钢加热炉用的煤气烧嘴有哪些类型？轧钢加热炉用的煤气烧嘴种类较多，按煤气的压力要求来分有高压喷射式烧嘴和低压煤气烧嘴。依照煤气和空气混合的方式可分为：无焰烧嘴、有焰烧嘴和半无焰烧嘴。按照火焰形状可分为：长焰（火焰细长）、短焰（火焰短粗）、平焰（火焰贴壁）、可调焰（火焰长短可调）。按结构和工作原理分则有：套筒式、涡流式、喷射式、多管式等。还有一些特殊类型如：自身预热式烧嘴、高速烧嘴、低氧化氮烧嘴、大气式烧嘴、辐射烧嘴、热脏煤气烧嘴等。众多的烧嘴类型目前没有统一的命名方式，一般按各种烧嘴本身所具有的特点来称呼。传统燃煤气轧钢加热炉上用得最多的是各种类型的低压煤气烧嘴，它们由DW系列低压涡流烧嘴演变而来，其共同特点是：嘴前煤气压力要求低，只要大于1500Pa即可；空气由鼓风机送入并可以使用较高温度的热风；煤气、空气在烧嘴里不预混或部分预混，火焰较长；沿火焰长度上温度分布比较均匀；火焰黑度较大，看起来比较明亮；烧嘴结构紧凑，容易布置。27. 蓄热式烧嘴与普通烧嘴的主要区别是什么？蓄热式烧嘴是基于蓄热式燃烧技术在轧钢加热炉上使用而发展起来的一种新型煤气烧嘴，它与传统煤气烧嘴的不同之处主要是：a) 蓄热式烧嘴不但要完成煤气与空气的混合、着火与组织炉内火焰的任务，还要完成空气（或空气与煤气）预热到高温（比炉温只低50100）的任务；b) 蓄热式烧嘴除预热入炉空气煤气外，还负担着将出炉烟气降到极限排烟温度的任务；c) 介质预热的原理是蓄热式而不是换热式（自身预热烧嘴预热空气是换热式），所以蓄热式烧嘴里比普通烧嘴多了一个放置蓄热体的空腔，称之为“蓄热室”；d) 因为蓄热式燃烧是周期性换向的，所以蓄热式烧嘴必须成对安装，可以是炉膛两侧“成对”，也可以同侧上下、左右烧嘴“成对”。28. 列举轧钢加热炉几种典型炉墙结构，它们由哪些材料组成？图23示出轧钢加热炉的三种典型炉墙结构。（a）为最普通采用的一种，它由348mm粘土耐火砖或高铝砖作为耐火层，外层116mm轻质粘土砖或硅藻土砖作保温层；（b）是在上述结构基础上改进的一种结构，它将保温层分成68mm轻质粘土砖和80mm厚的珍珠岩板两部分，因为珍珠岩板的导热系数比轻质粘土砖小，所以炉外壁温度要降低约40，散热损失约减少40；随着新型耐火材料和保温材料的出现和迅速推广使用，轧钢加热炉的炉墙结构也发生了很大的变化，图23（c）是目前常用的一种新结构，耐火层用耐火浇注料，紧贴其外砌一层116mm厚的轻质粘土砖，再外层是绝热性能良好、强度也大的厚100mm的耐火纤维板，紧靠炉墙钢板的是一层20mm厚的耐火纤维毡，固定耐火浇注料用的锚固砖用固定件从炉墙钢板上焊出。我公司使用低水泥浇注料整体浇注的复合结构。各层材料为：低水泥浇注料： 286 mm；轻质粘土砖：（1.0）114 mm；硅酸铝纤维板：（0.2）100 mm；总厚度： 500 mm图23 三种典型的炉墙结构1 粘土砖或高铝砖；2轻质粘土砖；3珍珠岩板；4耐火纤维毡；5耐火纤维板；6耐火浇注料29. 轧钢加热炉有哪几种炉顶结构？轧钢加热炉的炉顶从形式上分拱顶和平顶两种，拱顶用耐火砖砌筑，一般内层是232或300mm厚的耐火砖层，外铺保温层，这种型式只在炉膛宽度小于3m的小炉子上使用；大型炉子都采取平炉顶。早先的平顶是用异形耐火砖吊挂，但自从不定形耐火材料推广使用以来，轧钢加热炉的炉顶就几乎全部使用耐火浇注料或耐火可塑料制作了，典型的耐火浇注料炉顶结构有两种，见图24 。图中（a）所示为整体浇注结构，施工时，先支好模板，并把锚固转固定到炉顶钢结构上，然后浇注耐火层，注意留好膨胀缝；耐火层上面的保温层使用轻质浇注料。图中（b）所示为一种预制块结构，图中看到的是预制块的断面，其长度视炉子宽度而定，长度尺寸应比炉子内宽稍大，但不能将预制块的重量压在炉墙上，它们的重量是靠一些吊挂件吊在炉顶钢结构上面的。这种结构出现于不定形耐火材料使用的初期，其优点是便于施工与检修，但用料多，炉顶保温不好，已逐步被整体浇注结构所替代。我公司使用低水泥浇注料整体浇注的吊挂炉顶。各层材料为：低水泥浇注料： 230 mm；硅酸铝纤维毡：（0.2）40 mm；膨胀珍珠岩： 80 mm；总厚度： 350 mm图24 两种浇注料炉顶结构30. 什么叫粘土砖？它的牌号等级及使用范围如何？粘土砖是由耐火粘土及其熟料经粉碎、混合、成型、干燥和烧结等工序而制成的耐火制品。原来的老国标（已经废止）中，粘土砖按理化指标分为3种牌号，即（NZ）40，（NZ）35，及（NZ）30；新标准（GB4415-84）将粘土砖依耐火度从大到小分为N1，N2a，N2b，N3a，N3b，N4，N5，N6共8个牌号。 高牌号的粘土砖（含Al2O3相对多）是砌筑加热炉高温段炉体的主要材料，中牌号的粘土砖适用于砌筑加热炉预热段等低温部位的炉体，而低牌号的粘土砖主要用于砌筑烟道。31. 什么叫高铝砖，它的牌号等级及使用范围如何？ 高铝砖以高铝矾土为主要原料，配入软质生粘土作结合剂，成型后并经1500°C左右高温烧成。 高铝砖含Al2O3大于48%，它的耐火度、荷重软化点及重烧收缩等指标都比粘土砖高，耐急冷急热性则比粘土砖差。高铝砖属于中性耐火材料，随Al2O3含量增加，抗渣性能增强。原来的老国标（已经废止）中，普通高铝砖有3个牌号，即（LZ）