步进梁式加热炉设计说明书.doc
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目录
第一章概述 2
1.1步进梁式加热炉的简单介绍 2
1.2设计的目的及意义 2
第二章设计原始资料 3
2.1加热炉的产量 3
2.2钢坯尺寸 3
2.3燃烧原料成分 3
第三章不锈钢步进梁式加热炉的计算 4
3.1燃烧计算 4
3.2炉内各段综合辐射系数 7
3.3炉子尺寸的确定 11
3.4热平衡计算 18
设计体会 22
参考文献 24
第一章概述
加热炉是将物料或工件加热的设备。
在冶金工业中加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉，包括有连续加热炉和室式加热炉等。
连续加热炉广义来说，包括推钢式炉、步进式炉、转底式炉、分室式炉等连续加热炉。
连续加热炉按炉温分布，炉膛沿长度方向分为预热段、加热段和均热段；进料端炉温较低为预热段，其作用在于利用炉气热量，以提高炉子的热效率。
加热段为主要供热段，炉气温度较高，以利于实现快速加热。
均热段位于出料端，炉气温度与金属料温度差别很小，保证出炉料坯的断面温度均匀。
由于本设计的内容是关于步进梁式加热炉，所以要对其做一些简单的介绍。
1.1步进梁式加热炉的简单介绍
步进式连续加热炉靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。
炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。
前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。
轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。
步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。
70年代以来，由于轧机的大型化，步进梁式炉得到了广泛应用。
同推钢式炉相比，它的优点是：
运料灵活，必要时可将炉料全部排出炉外；料坯在炉底或梁上有间隔地摆开，可较快地均匀加热；完全消除了推钢式炉的拱钢和粘钢故障，因而使炉的长度不受这些因素的限制。
1.2设计的目的及意义
通过课程设计，系统地总结巩固运用所学的加热炉及热工基础知识，掌握加热炉设计的基本方法、加热炉的基本结构。
培养理论联系实际，训练分析和解决问题的能力。
让学生将理论知识能够应用于实践中,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，让自己的思维方式跟的上时代的步伐。
课程设计还可以培养团队精神，在设计的过程中要靠同学老师的帮助，你会切身体会到互相帮组的快乐，对将来融入社会这个大集体大有裨益。
第二章设计原始资料
2.1加热炉的产量
加热炉的产量为120t/h,（最大产量：
200t/h）。
2.2钢坯尺寸
该加热炉所加热的钢坯尺寸为200mm×200mm×12000mm。
2.3燃烧原料成分：
燃烧原料为高炉煤气，热值
表1.1高炉煤气成分
组份
高炉煤气含量（%）
干成分（钢铁工业炉设计121页）
转化为湿成分（燃烧学）
27.2
26.6
2.5
2.4
0.3
0.3
12.3
12.0
57.7
56.4
2.3
2.3
第三章不锈钢步进梁式加热炉的计算
钢坯规格为200×200×12000，单重为3740kg，空气预热温度550℃，高炉煤气温度：
室温（20℃），燃料低位发热量：
890×4.18,钢坯种类：
300不锈钢，钢坯中心距取320，加热终了时钢坯断面温度差10℃。
采用上、下加热,并且采用三段式炉温制度以保证钢坯的加热质量和较高的生产率。
由于料坯已经很小，故采用单排装料。
3.1燃烧计算
（1）完全燃烧时的理论空气量：
（2）用调焰烧嘴，取过量空气系数:
=1.05
（3）实际供给空气量：
=
（4）烟气中生成量：
（5）烟气中生成量：
（6）烟气中生成量：
（7）烟气中生成量：
=
（8）烟气生成量：
燃烧产物成分：
燃烧产物密度计算：
（9）燃烧理论温度：
，
（查550℃时，）经过计算；
—燃烧产物在理论温度下的平均热熔，
（先估取理论温度，查处理论温度下的平均热熔，再用迭代法计算理论温度，直到温差在10℃以内。
即查图1.1可得到的数值。
经查表得燃烧温度大约为1684.5℃。
燃烧计算数据见表3.1
图3-1查理论燃烧温度的i-t图
表3.1表空气量及燃烧生成量计算数据
计算项目名称
计算公式及参考资料
计算结果
理论空气量
过量空气系数
1.05
实际供给空气量
烟气生成量
烟气中生成量
烟气中生成量
烟气中生成量
烟气中生成量
理论燃烧温度
3.2炉内各段综合辐射系数
炉子宽度B:
单排放料：
（L取钢坯的长度）
（1）炉膛内表面积：
预热段：
加热段：
均热段：
（2）气层的有效厚度：
预热段：
加热段:
均热段:
（3）炉气黑度:
预热段:
=
=
加热段:
=
=
均热段:
=
=
查钢铁厂工业炉设计参考资料（上册）图7－63得：
预热段温度800℃，查得：
＝0.18，＝0.12，＝1.03，
预热段温度1280℃,查得：
＝0.16＝0.08，＝1.03，
加热段温度1280℃,查得＝0.175＝0.09＝1.03
加热段温度1330℃,查得：
＝0.178＝0.09＝1.03
均热段温度1330℃,查得：
＝0.148＝0.06＝1.03
均热段温度1270℃,查得：
＝0.145，＝0.065，＝1.03，
（4）、钢坯面积:
（5）、钢坯遮住炉底面积:
（6）砌体对钢坯的角系数:
预热段:
加热段:
均热段:
⑺综合辐射系数：
取钢坯黑度0.8
预热段温度800℃，
预热段温度1280℃,
加热段温度1280℃,
加热段温度1330℃,
均热段温度1330℃,
均热段温度1270℃,
⑻预热段与加热段交界处取平均值:
加热段与均热段交界处取平均值:
炉内各段综合辐射系数计算数据见表3.2
表3.2炉内综合辐射系数计算
计算项目名称
计算公式及参考资料
计算结果
炉膛内表面积
预热段
加热段
均热段
气层的有效厚度
预热段
2.83
加热段
3.37
均热段
2.41
续表3.2
炉
气
黑
度
预热段
0.680
0.093
加热段
0.808
0.111
均热段
0.579
0.080
预热段温度
800℃
0.3036
预热段温度
1280℃
0.2424
加热段温度
1280℃
0.2677
加热段温度
1330℃
0.2707
均热段温度
1330℃
0.2098
均热段温度
1270℃
0.2120
钢坯面积
15L
钢坯遮住炉底面积
7.5L
砌
体
对
钢
坯
的
角
系
数
预热段
0.841
加热段
0.817
均热段
0.862
钢坯黑度
参考《加热炉》153页
0.8
预热段温度
800℃
1.33
预热段温度
1280℃
1.08
加热段温度
1280℃
1.21
续表3.2
加热段温度
1330℃
1.22
均热段温度
1330℃
0.92
均热段温度
1270℃
0.93
预热段与加热段交界处取平均值
1.15
加热段与均热段交界处取平均值
1.07
3.3炉子尺寸的确定
（1）根据年产量，炉子最大生产率G：
G=200
（2）炉底强度P：
参考《加热炉》表5-1取P=400
（3）加热面积：
（4）有效长度：
（5）炉长：
取炉长
（6）每小时加热的钢坯数：
钢坯单重3740，
=120000/3740=32.1根
（7）、炉内放置的钢坯数：
取钢坯中心距为320，
根
（8）钢坯加热时间：
（9）圆坯计算直径：
（10）加热段的计算：
加热段终了钢坯的平均温度，取温差20℃
℃
参考《钢铁厂工业炉设计参考资料（上）》
此温度下钢坯的热焓导热系数℃
加热段终了进入钢坯的热流为：
加热段终了炉气温度：
℃
预热段终了和加热段开始钢坯表面温度按700℃计算,则交界处的热流为:
此时钢坯内的温度差为:
℃
此时钢坯的平均温度:
℃
参考《钢铁厂工业炉设计参考资料（上）》
此温度下钢坯的热焓=355.1导热系数（℃）
加热段内钢坯的热量焓增加量：
加热段内的平均热流：
（℃）
钢坯在加热段内的时间：
加热段的长度：
（12）均热段的计算：
取温差10℃，均热段终了时钢坯平均温度：
=1245℃
参考《钢铁厂工业炉设计参考资料（上）》
此温度下钢坯的热焓=808.2导热系数=107.2（℃）
均热段终了进入钢坯表面的热流:
均热段终了的炉气温度:
加热段终了和均热段开始钢坯的表面温度按1220℃计算,交界处的热流为:
此时钢坯内的温度差为:
此时钢坯的平均温度：
参考《钢铁厂工业炉设计参考资料（上）》
此温度下钢坯的热焓=732.7导热系数=105.9（℃）
均热段内钢坯的热量焓增加量：
＝808.2-732.7=75.5
均热段内的平均热流为：
钢坯在均热段的加热时间：
均热段的长度：
（13）预热段的计算：
预热段内钢坯的热焓增量：
预热段的长度：
钢坯在预热段的时间：
预热段内的平均热流：
预热段开始处的热流为：
装料门口处炉气温度：
其中1.83为装料门口炉气黑度，据前面公式计算而得。
⒁炉高度的确定：
钢坯出炉的表面温度=1250℃
钢坯入炉的表面温度=20℃
经过预热段以后钢坯的表面温度=650℃
进入均热段时钢坯的表面温度=1300℃
烟气出炉温度=850℃
烟气进预热段温度=1400℃
烟气在加热段中的最高温度=1450℃
烟气在均热段中的平均温度=1275℃
预热段高度：
H=H1+=1575+200=1775取1800其中系数A取0.5，
=200
加热段高度：
=1921.25
H=H1+=1921.25+200=2121.25取2200
其中系数A取0.70，=200
均热段高度：
=1434.375
H=H
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