緒論基本認識“工廠熱工設備”科的課程性質：設備課；專業課關于設備的知識：一般認識原理構造應用熱工：關于熱的工程技術熱物理過程（熱過程）：過程：原料→各種方式的處理→產品熱物理過程（熱過程）：原料→高溫條件處理→產品熱工過程的兩個基本問題：熱的產生熱的傳遞（熱交換）熱工設備：熱的產生和傳遞需要的空間和裝置擴展視野：能源的生產、分類和應用冶金生產過程對工業熱工設備的要求工藝要求：經濟性要求：生產率熱效率能耗設備材料消耗設備壽命設備基建費用設備空間占用環境要求：污染小，環境友好其它要求：如機械化、自動化水平熱工設備的組成部分設備基礎設備鋼結構和其它組成結構測量和控制系統熱發生裝置熱傳遞空間和裝置原料的輸入輸出系統其它裝置熱工設備的分類按工藝特點分類：如：熔煉爐，加熱爐；發電鍋爐；供熱鍋爐按能源種類分類：燃料爐（煤氣、燃油、煤）；電爐按工作溫度分類：高溫、中溫、低溫按熱工操作特點分類：連續操作；周期操作；間歇操作按工作制度（傳熱方式）分類：輻射式、對流式、層式熱工基本理論與熱工設備研究方法基本理論：熱過程的熱力學燃燒學；電能轉換規律氣體流動的規律傳熱傳制的規律熱工設備的研究：理論研究方法試驗、實驗研究方法數值模擬研究方法高爐高爐鐵礦石高爐高爐鐵礦石焦炭焦爐煤轉爐高爐廢鋼生鐵鐵水鋼錠均熱爐鋼坯加熱爐1電弧爐電極電極焙燒爐廢鋼鐵合金合金鋼錠均熱爐鋼坯加熱爐2鋼粉3化鐵爐感應爐退火爐鑄鐵制品鑄鋼制品軋制軋制軋制鑄造石灰 連鑄機連鑄機

4.火焰爐內熱過程分析4.1概述火焰爐：爐料（被加熱對象、物料）火焰、爐氣（燃燒產物）爐料（被加熱對象、物料）爐襯〔爐（內）墻〕爐墻積熱爐（外）墻散熱火焰爐內熱過程：①氣體流動＋燃料燃燒＋傳熱過程＋傳質過程②物理過程（主要）＋物理化學過程③以傳熱為中心（目的）火焰爐內熱過程分析：①定性物理描述（物理本質是什么？）②定量的數學描述不等溫空間流動（相互影響）熱流場空間溫度場爐襯為主要邊界條件（耦合）流體力學基礎理論燃燒學爐子理論傳熱學傳質學特殊規律＋耦合作用4.2爐內氣體運動及再循環氣體射流運動爐膛內氣體運動氣體回流運動氣體射流運動研究：傳統研究方法（實驗研究方法）∵爐膛內氣體射流≈紊流射流又∵紊流自由射流具有相似性∴實驗路徑冷流體自由射流冷流體限制射流冷流體半限制射流冷熱流體射流差別模型實驗理論（相似理論）數學模擬方法（數值計算方法）：結果分析數學模型物理模型爐子實際狀態分析簡化模擬結果分析數學模型物理模型爐子實際狀態典型化計算射流的研究情況（自由作業，影響平時成績）：查閱有關書目、資料，說明前人從那些角度研究射流？研究了那些射流形態？氣體回流運動研究：內部再循環（自然再循環）結構作用氣體再循環的方式外部再循環（結構再循環）設備作用鈍體再循環再循環現象示意圖：氣體再循環的流動特征（圖）氣體再循環指標：再循環率，再循環倍率縮短火焰，減少火焰中小碳粒的濃度，提高火焰溫度爐氣再循環對燃燒的影響延長火焰，增加火焰中小碳粒的濃度，降低火焰溫度影響參數：火焰根部的溫度T可燃混合物中氧的濃度幾何特征4.3火焰的基本特征析熱特征（吸熱規律）輻射特征火焰（火炬）定義：熾熱的正在燃燒的氣流流股。特點：①溫度比周圍爐氣高。②有明亮輪廓的外形。③是爐氣的一部分。工程計算處理方法：①分別研究火焰和爐氣的作用。②將火焰和爐氣作為具有某種平均溫度的爐氣。火焰的張角火焰的幾何特征火焰的形狀火焰的長度張角：由幾個關系來說明：α（冷等溫自由射流）＜α（實際火焰）α（無旋射流）＜α（旋流火焰）形狀（由邊界面確定）：流速和空氣消耗系數棗核狀和空心截頭錐狀可見火焰長度（肉眼觀察）（定義之一：不完全燃燒程度qh＝1%－2%處）長度：三種指標火焰的化學當量長度Lst（軸線上空氣消耗系數n＝1時的位置）實際火焰長度Lf火焰的析熱特征（析熱規律）析熱規律之一： _____離燒嘴出口x處燃料不完全燃燒百分數；在火焰開始端燃料不完全燃燒的熱量占燃料化學熱的百分數；――火焰長度（即燃燒帶長度，從噴嘴出口至＝0處的長度）；P－－指數，代表燃燒速度的特性，P值越大表明燃燒進行得愈快。析熱規律之二： ――燃盡程度x――沿火焰軸線的距離ma――經驗數據b――當時，b＝1；當時，b＝2火焰的發射率（黑度）火焰的輻射特征火焰溫度火焰的輻射熱流密度火焰的發射率（黑度）提高火焰發射率的主要途徑：火焰增碳（重油加入，碳氫化物含量↑熱裂解小炭粒濃度↑ε↑）增加火焰中的小炭粒的濃度，火焰自動增碳焦爐煤氣預熱1100℃以上熱裂解小炭粒濃度↑ε↑使火焰中局部空氣不足熱裂解小炭粒濃度↑ε↑火焰中增碳輝焰火焰中無炭粒暗焰火焰溫度重油機械霧化噴嘴火焰溫度平展旋流火焰溫度火焰的輻射熱流密度：關于熱能與動力工程專業的服務面向：《熱能與動力工程基礎>翁史烈主編高等教育出版社37.7元主要面向具體設備有關知識鍋爐與換熱器原理,工藝葉輪式動力機械蒸汽輪機;燃氣輪機,壓氣機,泵與風機原理,工藝往復式動力機械內燃機,壓縮機原理,工藝制冷與空氣調節原理,工藝熱力發電技術發電廠主要輔助設備生產過程工業爐熱工設備工業爐原理,工藝

4.4爐內傳熱4.4.1爐內輻射傳熱爐氣溫度及爐溫的概念燃料的理論燃燒溫度:燃料的實際燃燒溫度:η=f(各種熱量交換因素)注：Aη小于1B爐氣向周圍環境散熱爐膛熱交換的復雜性：火焰火焰爐氣爐頂爐氣爐頂物料爐墻物料爐墻爐頂熱電耦火焰爐氣火焰爐氣爐爐墻墻物料物料

討論：①生產中，爐溫指測溫熱電偶所反映的溫度；②爐溫是一個近似的概念，無確切定義（因測溫位置改變而變化）；③工程習慣：從爐頂或爐墻插入爐內１００－３００ｍｍ；④爐溫是所測爐子空間的溫度場的某種平均值（時間的和空間的）⑤爐氣溫度測量方法：抽氣熱電偶法平均輻射溫壓爐料獲得的熱量：輻射溫壓：平均輻射溫壓：兩個例子：例１：對穩定運行的連續加熱爐工業處理：端部供熱連續式加熱爐加熱段的爐溫平均值計算（完全燃燒，僅有熱交換）爐氣１２２爐氣１２２２爐料１逆流式：２爐料１爐氣爐氣12順流式：1爐料21爐料2聯想：逆流＼順流換熱器對數平均溫差的計算公式例２：對溫度均勻的室狀爐，受熱物體表面溫度均勻時，爐圍伸展度（）的作用爐襯在爐膛傳熱中的作用爐襯發射率εl的作用爐襯溫度的作用爐襯常識：

材料

導熱系數

熱容量

發射率

表面溫度分析前提條件：穩定工作的爐子，tl不變，不變，且間歇操作的爐子，tl變化，爐襯積熱※爐圍伸展度（）的作用分析：分析：

ω↑↑

↑時，ω↑（↑）↓

↓時，ω↑（↑）↑

ω↑爐氣厚度↑→↑，↑；爐氣可能充不滿爐膛，下層為冷氣層，↓

結論一：爐膛高度要適當

結論二：爐膛高度不變，提高ω↑（凸起物→聯想肋片的作用）※爐襯發射率εl的作用分析：

對無影響

對無影響

↑↑↓→對影響很小

↑節能↑※爐襯溫度的作用lgm分析：

，↑↑

對影響不大

特別小時，可特別低，無惰性爐．爐氣在爐膛中的傳熱分析曲線ａ：均勻溫度場；均勻輻射熱交換曲線ｂ：對稱溫度場；均勻輻射熱交換曲線c:高溫區下移溫度場；直接定向輻射傳熱定向輻射曲線d:高溫區上移溫度場；間接定向輻射傳熱※均勻溫度場輻射傳熱導出條件：絕熱面應用：計算用于計算機控制 實測；實測；采用熱電偶溫度，反算※定向輻射傳熱直接定向輻射傳熱說明：定向輻射的由來↑↑△ｑ↑原因：較低溫層的作用間接定向輻射傳熱來自爐氣的熱量 爐襯爐襯溫度升高爐襯對物料的輻射傳熱增加爐氣的三種輻射熱交換方式的比較4.4.2爐內對流傳熱說明：①對流換熱作用在不同類型的爐子中不同爐子類型主要傳熱方式對流比例說明高溫火焰爐（＞1000℃）輻射熱交換１０－１５％爐氣速度１－３ｍ／ｓ低溫爐＜650℃對流換熱７０％以上②強化對流作用——高速射流加熱技術（射流沖擊加熱）適用范圍：內部熱阻小的材料（小尺寸或導熱性能好）優點：爐襯溫度可低一點；爐膛可低一點；爐子惰性小一點③可利用各種經驗公式或實驗關聯式計算,加熱爐中的比計算結果要大一點.4.5火焰加熱爐數學模型模型的類型模型以爐氣的溫度場狀態作為劃分標準:數學模型零維模型一維模型二維模型三維模型Tg特征Tl\Tm特征Tg=constTg=f(x)=f(L)Tg=f(x,z)=f(L,H)Tg=f(x,y,z)=f(L,W,H)聯想傳熱學集總參數法一維平板導熱無限長柱體的導熱正六面體的導熱爐子熱工理論研究模型的用途爐子優化設計爐子熱工計算機控制及自動檢測數學模型的優勢:費用低,時間短,“隨心所欲”,有助于對爐子的全面認識數學模型的問題:復雜場合難以用數學描述,需實驗驗證,易犯“主觀”錯誤。流體力學模型加熱爐數學模型的子模型燃燒模型傳熱傳質模型建立傳熱數學模型的方法(區域法)將每一個體積單元當做一個小的“零維模型”(不考慮各個體積單元的相互輻射),對每一個體積單元建立熱平衡方程(區域法).爐襯和被加熱面每一個面積單元當做一個小的“零維模型”,對每一個面積單元建立熱平衡方程n個單元,n個方程,聯立求解若必要,與其它模型的方程耦合求解.作業:教材Ｐ２９－３０，完成與學號個位相同的題目。教材Ｐ４５，完成與學號個位相同的題目。學號個位為７－０的同學分別完成Ｐ５６上１－４題。注：“五一”長假后第一次課交已安排的全部作業。

3.火焰爐熱平衡及燃料消耗量3.1概述熱平衡的概念熱平衡的種類熱平衡測定與計算的目的3.2熱平衡項目及其計算熱收入項：燃料燃燒的化學熱Q1，kJ／t燃料預熱的物理熱Q2，kJ／t空氣預熱的物理熱Q3，kJ／t爐內物料的氧化放熱Q4，kJ／t霧化用蒸汽帶入的熱量Q5，kJ／t入爐物料的物理熱Q6，kJ／t成渣反應熱Q7，kJ／t熱支出項：加熱或熔煉物料的熱量Q′1，kJ／t煙氣帶走的物理熱Q′2，kJ／t冷卻系統帶走的熱量Q′3，kJ／t爐襯散熱損失Q′4，kJ／t爐襯積熱Q′5，kJ／t通過爐門、小孔開口輻射熱損失Q′6，kJ／t通過爐門、逸氣熱損失Q′7，kJ／t化學不完全燃燒熱損失Q′8，kJ／t機械不完全燃燒熱損失Q′9，kJ／t爐渣、爐塵帶走的熱損失Q′10，kJ／t爐內臺車、支架、鏈帶、底盤等帶出的熱量Q′11，kJ／t吸熱反應所需要的熱量Q′12，kJ／t誤差與其它熱損失Q′13，kJ／t熱收入項計算：項目計算公式意義符號意義和單位說明Q1BQ低Kg/t,m3/t；kJ/kg(m3)Q2B(crtr－crete)mc△tm3/t；kJ／(kg·K)Q3Vk(cktk－ckete)mc△tm3/t；kJ／(kg·K)Q45652×103akJ／kg；kg/kgQ5Gq(Hq－He－γq)mc△tkg/t；kJ／kgQ6mc△tkJ／(kg·K)Q7Kg/t注1熱支出項計算：項目計算公式意義符號意義和單位說明Q′11000(cm2tm2－cmetme＋△H)mc△tKJ／(kg·K)；℃Q′2qv,y(cyty－cyete)mc△tm3/t；KJ／(kg·K)Q′3Gs(cs2ts2－cs1ts1)mc△tkg/t；KJ／(kg·K)Gq〔Hq－（cs1ts1＋γ·w′）〕mc△tkg/t；KJ／(kg·K)；kJ／kgQ′4；q·FkJ／m22Q′5Gl(cl2tl2－cl1tl1)/Gmc△tkg；kJ／(kg·K)；t/周期Q′6qF△τ3,4Q′7[qv0(cgtg－cete)/G]×（△τ/60）mc△t△τm3/h(0℃)；kJ／(kg·K)5Q′8BVgΣ(qi×φi)kimim3/m3；m3/kgQ′9KBQ低kMtolK=0.01－0.05Q′10mc△tKg/t；kJ／(kg·K)；6Q′11mc△tKg/h；Kg/周期Q′12kimiKg/t；kJ/kgQ′13課后練習：注1：學號個位為1的同學查閱該公式出處。注2：學號個位為2的同學查閱該公式出處（3.6）。注3：學號個位為3的同學查閱該公式出處（20.43）。注4：學號個位為4的同學討論φ的影響和查閱方法。注5：學號個位為5的同學討論該公式正確與否。注6：學號個位為6的同學查找（209）的出處。注7：學號個位為7的同學參照上表列出鍋爐的熱平衡計算公式表注8：學號個位為8的同學任選一種熱工設備列出其熱平衡計算公式表注9：對Q′7中qv，,t的計算，有如下公式：當爐底壓力與外界壓力相等時，上部開口逸氣量為：學號個位為9的同學推導該公式注10：對Q′7中qv，,t的計算，有如下公式：通過爐墻水平方向開孔或縫隙向爐外溢出爐氣量為：學號個位為0的同學推導該公式3.3熱量的有效利用系數和熱量利用系數從熱量的范圍來定義：從爐子的空間范圍定義：爐膛；爐子整體爐膛熱量有效利用系數爐子熱量有效利用系數爐膛熱量利用系數爐子熱量利用系數系數爐膛熱量有效利用系數爐子熱量有效利用系數爐膛熱量利用系數爐子熱量利用系數符號ηT·XiηL·XiηT·LiηL·Li總供熱量BQ低＋Q帶入＋Q氧化BQ低BQ低＋Q帶入＋Q氧化BQ低有效熱Q物料Q物料留在爐膛的熱量Q物料+ΣQ損失Q物料+ΣQ損失定義式Q物料／（BQ低＋Q帶入＋Q氧化）Q物料／BQ低（Q物料+ΣQ損失）／（BQ低＋Q帶入＋Q氧化）（Q物料+ΣQ損失）／BQ低其它表達式（BQ低＋Q帶入＋Q氧化－Q煙氣－ΣQ損失）／（BQ低＋Q帶入＋Q氧化）（BQ低＋Q帶入＋Q氧化－Ql煙氣-ΣQl損失）／BQ低（BQ低＋Q帶入＋Q氧化－Q煙氣）／（BQ低＋Q帶入＋Q氧化）（BQ低＋Q氧化－Ql煙氣）／BQ低比較ηL·Xi≥ηT·XiηL·Li≥ηT·Li關系ηT·Xi＝ηL·Li－ΣQ損失／（BQ低＋Q帶入＋Q氧化）ηL·Xi＝ηL·Li－ΣQl損失／BQ低熱平衡表達式BQ低＋Q帶入＋Q氧化＝Q物料+Q煙氣＋ΣQ損失討論：A、影響熱量利用系數的因素因素影響作用說明燃料種類Q低↑η↑空氣預熱溫度Tk↑η↑;`Q低↓△η↑B、燃料的置換比B2／B1B1Q1低η1＝B2Q2低η2B2／B1＝Q1低η1／Q2低η23.4燃耗（能耗）表示方法燃耗（能耗）指標定義式單位說明單位實物燃耗kg／t；m3／t單位標準燃料消耗量kg／t單位熱耗kJ／t

4、火焰爐的生產率和熱效率4.1生產率的定義生產率定義式單位符號意義爐子生產率t(kg)/h；t(kg)/周期N：爐子裝入量t(kg)/爐τ：完成工藝所需加熱時間h爐子單位生產率爐底強度kg/(m2·h)：爐底面積m2有效爐底強度（鋼壓爐底強度）kg/(m2·h)：有效爐底面積m2（鋼坯所覆蓋的面積）4.2工藝因素對爐子生產率的影響N↑τ↓→G↑（實際情形N↑τ↑）升溫速度，表面溫度，內部溫度，斷面溫差等4.3熱工因素對爐子生產率的影響熱工因素：影響物料加熱外部傳熱和內部傳熱的諸因素。4.3.1影響因素的確定①忽略氧化反應的爐膛熱平衡關系為ηT·Xi＝（BQ低＋Q帶入－Q煙氣－ΣQ損失）／（BQ低＋Q帶入）＝1－（Q煙氣＋ΣQ損失）／（BQ低＋Q帶入）影響因素：爐子熱負荷BQ低空氣、煤氣預熱帶入的熱量Q帶入鋼加熱所需單位焓增量△I處爐廢氣帶走的熱量Q煙氣爐膛各項熱損失ΣQ損失②影響物料加熱外部傳熱和內部傳熱的因素外部傳熱：N＝const，τ→G關于τ的經驗公式：式中各項符號的意義內部傳熱：影響因素：平均輻射溫壓綜合導來輻射系數對流傳熱系數料坯厚度δ被加熱物料的熱物理性質λ，ρ，a，c等影響因素歸類：先決因素——Q低，δ，λ，ρ，a，c，爐子構造尺寸等操作因素——B，n,煙道閘板位置等控制因素（熱過程因素）——T爐，T煙，氣體成分等4.3.2熱工因素作用分析⑴爐子供熱負荷BQ低B↑G↑注意事項：充分燃燒，穩定壓力，回收熱量，防止高溫副作用三個術語：爐子最大熱負荷爐子最小熱負荷（空爐熱負荷）（BQ低）KL＝ΣQ損失／ηli爐膛容積熱負荷（W／m3）⑵爐子溫度制度和供熱制度的影響供熱制度→溫度制度一段或一期溫度制度多段溫度制度⑶廢氣出爐溫度的影響其它因素一定的條件下，t煙主要受BQ低和ΣQ損失的影響。BQ低ΣQ損失↓t煙↑Gb↑應加強熱量回收⑷物料入爐溫度和出爐溫度的影響↓τ↓G↑⑸料坯厚度的影響δ↑τ↑P↓⑹布料情況及裝入量的影響4.4爐子附屬設備對生產率及熱效率的影響4.5爐子生產率、熱效率及單位燃料消耗量之間的關系

5.預(換)熱器5.1預熱器用途:預熱煤氣或助燃空氣節約燃料作用提高燃燒溫度改善燃料的燃燒提高爐子的生產率注：①節約燃料的定性描述指標：燃料的節約率ＳＳ＝△Ｂ／＝（Ｂ０－Ｂ）／Ｂ０由熱平衡關系，將Ｂ０、Ｂ用其它參數表示，得：5.2預熱器的形式與分類切換式蓄熱式回轉式熱媒式預熱器熱管式金屬質間壁式陶瓷質金屬預熱器的分類雙型煙道內鋼板(環縫式)單型煙囪中――疊置型輻射型直管型鋼管彎管型整體型金屬預熱器鑄鋼／鑄鐵翅片管型直管型煙道型Ｕ形管型對流型彎管型復合型鋼管煙管型整體型（管殼式）空氣管型鋼板－［煙道內接煙道］－板式雙型煙道內鋼板(環縫式)單型煙囪中――疊置型輻射型直管型鋼管彎管型整體型金屬預熱器鑄鋼／鑄鐵翅片管型直管型煙道型Ｕ形管型對流型彎管型復合型鋼管煙管型整體型（管殼式）空氣管型鋼板－［煙道內接煙道］－板式5.3輻射式空氣預熱器5.4管式預熱器5.5鑄造式預熱器5.6陶瓷空氣預熱器5.7蓄熱式預熱器5.7空氣預熱器的選擇與設計類型結構特點傳熱特性傳熱系數（W/m2K）流體流動特性定性評價傳熱系數范圍煙氣（流速／阻力）空氣（流速／阻力）關注點輻射式空氣預熱器同軸內筒/外筒結構．內筒直徑大，兩筒環縫間隙小．煙氣流內筒，空氣流環縫．單位體積傳熱面積小（笨重）吸收煙氣中的輻射熱（>1000℃，>600℃）壁溫＝f(空氣流速，熱負荷，流向分配)40／6045600W/m2<1m/s阻力損失小15-30(40)m/s1000／5000Pa環縫中空氣分布均勻：肋片，風室防止熱應力措施擴大受熱面積措施：疊置對流式管式預熱器管束構成受熱面．煙道型：管內流空氣，管外流煙氣．管殼型：可互換靠對流實現換熱（<900℃）局部：叉流整體：順流,逆流,組合流16-2723-351-3m/s5-15m/s2000/3000Pa1000/2000Pa對流鑄造式預熱器50-1001-24-8陶瓷空氣預熱器6-110.5-2.00.3-0.5工作液體工作液體密封容器液芯蒸汽流蒸發段冷凝段熱管的工作原理

6.金屬加熱工藝導熱系數鋼的有關性質平均比熱容熱物理性質熱擴散率（導溫系數）彈性模量及泊松比機械性質鋼的加熱溫度鋼的加熱均勻性（斷面允許溫差）鋼的加熱工藝（加熱制度）鋼的加熱速度鋼的加熱時間爐溫制度鋼的過熱鋼的過燒鋼的加熱缺陷溫度應力鋼的氧化鋼的脫碳鋼的有關性質：定義和規律λ：λ=f(T,化學成分，顯微組織，熱加工情況)合金化程度↑λ↓碳鋼：T＜800℃，T↑λ↓T＞800℃，趨于一致合金鋼：λ變化不大Ｃ：Ｃ＝=f(T,化學成分，顯微組織)化學成分影響不大Ｔ↑Ｃ略有增加在相變溫度范圍Ｃ變化較大ａ：ａ＝f(T,化學成分，顯微組織，熱加工情況)a=4—6×10-6m2/sＥ：ν＝0.3(0.28---0.45)鋼的加熱工藝參數之一：加熱溫度加熱溫度：鋼加熱完畢時的表面溫度。加熱溫度＝ｆ（壓力加工方式，鋼的性質）塑性↑變形抗力↓熱加工溫度爐內加熱溫度鋼的加熱工藝參數之二：斷面允許溫差△ｔｚ理想情況△ｔｚ＝０實際情況△ｔｚ／ｓ＝100—300℃／ｍ注：①鋼的可塑性↑△ｔｚ↑（低碳鋼；高碳鋼，合金鋼）△ｔｚ受壓力加工方式的影響生產中由控制加熱、均熱時間來使滿足△ｔｚ要求其它溫差：陰陽面，黑印鋼的加熱工藝參數之三：加熱速度定義：金屬表面升溫速度（℃／ｈ）加熱單位厚度金屬所需要的時間（min/cm）單位時間加熱金屬的厚度（cm/min）加熱速度＝薄材ｆ（爐子的加熱能力，金屬本身允許的內部溫差）厚材鋼的加熱工藝參數之四：加熱時間加熱時間確定辦法理論計算法經驗公式法τ＝ｆ（爐型，鋼種，擺放方式）鋼的加熱缺陷之一：過熱鋼加熱溫度過高、時間長，鋼中晶粒過分長大，塑性降低，導致熱加工后鋼表面出現裂紋的現象。鋼的加熱缺陷之二：過燒鋼加熱溫度過高、時間長，鋼中晶界發生熔化而后遭到氧化，晶粒間失去塑性，導致熱加工后鋼表面出現嚴重裂紋甚至斷裂成數塊的現象。注：熱脆區的回避鋼的加熱缺陷之三：溫度應力現象溫度差熱膨脹差內應力溫度應力破裂（溫度應力＞強度極限）溫度水平熱膨脹量受力類型表面內部表面內部表面內部加熱較高較低較大較小壓縮應力張應力冷卻較低較高較低較高張應力壓縮應力注：溫度應力加熱區殘余應力溫度應力的分析：鋼的加熱缺陷之四：氧化氧化產物：Ｆe2O3,Fe3O4,FeO氧化產物的不良影響：對生產過程對鋼的質量對耐火材料氧化產物＝ｆ（Ｔ，τ，爐氣成分，鋼的化學成分，其它因素）措施：Ｔ，τ控制法爐氣中氧氣減少法隔離法鋼的加熱缺陷之五：脫碳脫碳的不良影響：降低鋼材的表面性能和熱處理后的機械性能。脫碳＝ｆ（Ｔ，τ，爐氣成分，鋼的化學成分，其它因素）措施：①加熱溫度控制，“低溫軋制”②控制氣氛和加熱速度③待扎處理

7.加熱爐７.1連續式加熱爐推鋼式連續加熱爐類型環型爐步進爐爐膛空間形狀爐膛空間尺寸爐型燃燒器種類燃燒器布置排煙口布置溫度制度加熱制度供熱制度爐型適用范圍爐型形狀和溫度制度供熱制度說明二段連續加熱爐單面加熱：δ＜100mm或ｌ＜１ｍ兩面加熱：δ＞100mm或δ＜100mm且產量高加熱段＋預熱段Q1:Q2=(30-50%):(70-50%)遮蔽作用；熱氣上升三段連續加熱爐較大斷面鋼坯預熱段＋加熱段＋均熱段Q0:Q1:Q2=30:40:60注意溫差控制多段連續加熱爐板坯預熱段＋加熱段1＋加熱段2＋均熱段變化較大出爐煙氣溫度高順流式連續加熱爐順逆流式連續加熱爐帶爐頂燒嘴的連續爐影響爐溫制度的因素：燃料供入量Ｂ燃料的發熱量Ｑ低析熱系數φ[φ＝1-exp(-axb)]外部傳熱空氣消耗系數ｎ影響因素：爐氣再循環倍率Ｒ推鋼速度ｖ鋼的熱物性λｍ，ｃｍ，αｍ加熱厚度Ｓ內部傳熱受熱面Ｆｍ一般分析：直接影響間接影響ＢＱ低↑ｎ↓（充分燃燒）φ↑Ｒ適當Ｔj↑推鋼速度ｖ↑Ｔj↓注：Ｔj↑≠ｖ↑穩態溫度制度與變溫制度（穩態與非穩態）穩態溫度制度ｔ爐＝ｆ（Ｌ）（穩態工況）操作參數改變趨于穩定物料變溫制度ｔ爐＝ｆ（Ｌ，τ）（非穩態工況）注：①變溫制度更接近于實際情況，有利于自動控制。②研究路線：穩態溫度制度變溫制度實際工況最佳爐溫制度與加熱爐生產計算機控制滿足軋機要求加熱爐生產計算機控制最佳爐溫制度（一定的生產率）熱效率最高，燃耗最低代替人工操作優化數學模型金屬燒損最少現場測試經驗模型最優化模型生產統計優化數學模型目標最優化計算約束條件如：加熱速度最高表面溫度注：①離線模型在線模型修正的在線模型控制模型②滿足軋機要求的控制模型在熱工角度未必是“最優模型”。爐內壓力制度爐內靜壓場的組成由排煙系統形成的壓力場(影響爐膛壓力線上下移動)沿高度方向的幾何壓頭形成的壓力場（影響爐膛壓力沿高度的分布ｔ，Ｈ）由爐內氣體運動引起的壓力場（氣體射流作用引起的壓力變化流速變化引起的壓力變化氣體沿途摩擦損失）對爐壓的基本要求：沿爐長方向變化要小，保持零壓線的位置影響因素：燃燒器位置、安裝角度、射流出口動能等調節爐膛壓力分布的一些辦法：調節燃燒器安裝位置防止下部煙氣上浮爐型曲線不易變化太大注意側燒嘴、端燒嘴的影響作用調節爐膛壓力對溫度分布的影響現場調節手段：煙道閘板升降煙道閘板↑爐子抽力↑爐子壓力水平↓火焰長度↑爐子高溫區后移，廢氣出爐溫度↑（抽力加大、吸入冷空氣增多）煙道閘板↓爐子抽力↓爐子壓力水平↑火焰長度↓爐子高溫區前移。若煙道閘板↓↓爐子壓力水平↑↑燃燒過程↓爐溫↓注：改變端出料爐爐頭吸冷風的技術措施燒嘴角度調整法反向燒嘴法出料口火封法支煙道法端部空間減少法出料方式改變法爐膛尺寸（寬、長、高）的確定寬Ｂ：Ｂ＝２ｌ＋３ａＢ＝ｌ＋２ａ注：Ｂ＝４ｍ＞平頂吊掛結構＜拱頂結構長Ｌ：Ｌ：鋼壓長度ｍ；Ｇ：爐子生產率ｋｇ／ｈ；τ：金屬加熱時間ｈ；ｂ：每根料坯的寬度ｍ；ｍ：每根料坯的質量ｋｇ爐子全長：Ｌ＝Ｌｘｉ＋Ａ（Ａ＝１．４－２．５）注：①公式解析②Ｌｘｉ太短生產率或加熱質量不能滿足要求太長拱鋼現象出現（允許推鋼比＝Ｌｘｉ／Ｓ＝２００－３００）③各段長度比例由計算或經驗確定③均熱段實爐底段的作用：消除鋼坯下表面滑動水管黑印高Ｈ：Ｈｉ＝ｆ（燃料種類，燃燒器布置，熱負荷……）經驗確定高度一般范圍(mm)注意事項煤燃料重油Ｈ11400-1900燒嘴安裝（上，下）1000-1200降低一些Ｈ21600-2500燒嘴安裝（上，下）Ｈ3700-1200Ｈ4＞Ｈ３支柱、水管；減阻Ｈ51500-1600降速增壓，防冒氣Ｈ61200-1500供燃料量少，充滿Ｈ7600-700防拱鋼7.1.2環型加熱爐加熱對象：用推鋼式連續加熱爐難以加熱的物料。室狀爐：機械化操作困難，產量低（車輪，輪箍坯，餅等異型料坯）斜底爐：爐壓難以控制（無縫鋼管坯）

旋轉出料機出料門均熱段加熱段預熱段裝料門加料機工作原理：出料機出料門均熱段加熱段預熱段裝料門加料機結構特點：按需要的速度正常旋轉的環形爐底回轉裝置環形爐底定心裝置水封外側墻切向燒嘴布置位置內側墻方向爐頂徑向熱工特點預熱段的爐底溫度高（有利于下部加熱；防止升溫過快）可留有和控制料坯間距，有利于斷面溫度均勻化。料坯在爐中的實際路程較長，加熱均勻爐子實際長度長，注意爐壓控制。爐底利用系數低。爐子為實爐底。7.1.3步進爐目的要求較大產量時①爐子能適應各種工況變化要求加熱時間變化時待軋時料坯厚度變化時②對爐子長度和產量要求較大時結構特點（爐底）耐熱鋼步進梁及固定梁爐底單面加熱（步進床）耐火材料覆蓋步進梁爐底雙面加熱水冷步進梁爐底步進機構密封結構進出料機構熱工特點加熱靈活性好加熱質量好爐長無限制易于操作和實現自動化7.2均熱爐加熱對象：鋼錠特點：鋼錠大，熱錠多，容量匹配，軋機滿足常規爐型蓄熱式均熱爐底部中心燒嘴均熱爐上部四角燒嘴均熱爐上部單側燒嘴均熱爐加熱制度二期加熱制度三期加熱制度“逆Ｌ”加熱制度7.3室式鍛造加熱爐連續式鍛造加熱爐室式熱工特點燃燒系統爐溫：１２５０－１３５０℃加熱溫度：１１５０－１２８０℃斷面溫差：５０－８０℃燃料：煤氣。燃油，煤使用評價：爐溫，溫控，過程穩定，污染火焰和爐氣組織原則：直接入爐，避開工件，循環良好，爐溫均勻,調節方便，余熱利用。氣流組織燒嘴位置：側墻排煙口位置：爐門口頂部和兩側；必要時，后墻，側墻加熱制度恒定爐溫加熱制度變爐溫加熱制度尺寸較小尺寸較大使用形狀規則形狀不規則范圍合金元素少合金元素多核心：熱應力問題熱工指標爐底面積(m2)爐底強度（kg/m2.h）其它說明＜１350-450熱效率低１０％左右；煙氣出爐溫度高＞１０００℃等待加工時間多１－３300-400＞３250-350常用爐型＆燃油室式加熱爐＆燒煤氣的開隙式加熱爐＆燃油雙室鍛造爐＆車底式加熱爐＆拱頂供熱的室狀加熱爐＆噴流式快速加熱爐＆階梯往復爐排鍛造加熱爐氧化控制加熱方式氧化率（％）普通加熱１－３少氧化加熱0.3－0.7無氧化加熱＜0.3

8.熱處理爐8.1概述熱處理工藝：鋼的熱處理是將鋼在固態范圍內，經過一定的加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織和性能的一種工藝。相變：鋼的熱處理是基于鐵碳合金在加熱和冷卻時，具有相變的特點來實現的。所謂“相變”是指合金在加熱或冷卻過程中，其組織狀態會發生變化。根據鋼的不同加熱和冷卻，熱處理一般可以分為下列幾種：完全退火不完全退火退火球化退火擴散退火鋼的熱處理正火低溫回火淬火與回火中溫回火高溫回火（調質）淬火與回火：鋼的淬火與回火在生產中是決定零件最后性能的熱處理工藝，有時也可作為預報熱處理。鋼淬火能獲得馬氏體。馬氏體組織硬而脆，內應力大。淬火后的工件是不能直接使用的。因此，要經過適當溫度的回火，使馬氏體得到不同程度的分解，硬度降低，脆性減少，韌性、塑性提高，內應力得到不同程度的消除，并使組織穩定。退火：退火是把鋼加熱到發生相變或部分相變的溫度，經過保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。目的：降低硬度，提高塑性，便于切削加工；細化晶粒，均勻組織，消除內應力，提高鋼的沖擊韌性和切削加工性。正火：將鋼加熱到一定溫度，使鋼全部轉變為均勻的奧氏體，然后在空氣中自然冷卻。化學熱處理：滲碳、滲氮熱處理熱工＝加熱溫度＋加熱速度＋保溫時間＋冷卻速度＋爐子氣氛熱處理階段熱工要求說明加熱Tmax＜1300℃；T＜1000℃對加熱溫度（±10℃）、加熱速度控制要嚴格、準確。不準確影響質量保溫保證時間：溫度均勻，組織轉變熱耗較大冷卻冷卻速度要嚴格、準確，有決定性作用。附屬設備：淬火池，緩冷室對熱處理爐的要求工藝性要求經濟性要求環保要求機械自動化要求熱處理爐分類高1000—1300℃溫度中650－1000℃低＜650℃電熱源煤氣燃油煤周期