加熱爐基礎(chǔ)知識(shí)與操作2

加熱爐基礎(chǔ)知識(shí)與操作2第二部分熱工基礎(chǔ)知識(shí)2.1燃料及燃燒燃料：熱源，在燃燒時(shí)能夠放出大量的熱。燃料種類(lèi)：固體燃料、液體燃料、氣體燃料固體燃料：煤、煤粉等；目前軋鋼加熱爐很少用。液體燃料：重油、煤焦油等。氣體燃料：天然氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、混合煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、發(fā)生爐煤氣等?！袢剂系囊话阈再|(zhì)1、化學(xué)組成：氣體燃料一般由CO、H2、CH4、C2H2、CnHm、H2S、CO2、N2、O2、H2O等?？扇汲煞郑篊O、H2、CH4、C2H2、CnHm、H2S。不可燃成分：H2S、CO2、N2、O2、H2O固體燃料和液體燃料都來(lái)源于埋藏于地下的有機(jī)物質(zhì)。由古代的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的物理化學(xué)變化而成。（了解即可不做特別介紹）2、燃料的發(fā)熱量單位質(zhì)量或體積的燃料，完全燃燒后所放出的熱量稱(chēng)為燃料的發(fā)熱量。固體、液體用kJ/kg表示；氣體用kJ/m3表示。依據(jù)燃燒后，燃燒產(chǎn)物水的狀態(tài)分為:高發(fā)熱量、低發(fā)熱量。主要看水是液態(tài)還是氣態(tài)。我們?nèi)粘Ｌ岬降陌l(fā)熱量一般是指低發(fā)熱量●加熱爐常用的煤氣種類(lèi)一、高爐煤氣的性質(zhì)和用途高爐煤氣是無(wú)色、無(wú)味、有毒的氣體，著火溫度700℃，co含量在30%左右，如泄漏極易造成人身中毒。發(fā)熱值在3345KJ/m3左右，理論燃燒溫度約為1300~1500℃。高爐煤氣作為燃料的主要用戶(hù)在鋼鐵廠有高爐熱風(fēng)爐、焦?fàn)t、發(fā)電鍋爐、軋鋼加熱爐。九江線材高爐煤氣用戶(hù)：高爐熱風(fēng)爐、發(fā)電鍋爐、軋鋼加熱爐二、高爐煤氣中毒和爆炸環(huán)境中co濃度（mg/Nm3）

允許停留時(shí)間（h）

３０８５０１１０００.５２０００.２５

高爐煤氣中co含量在30%左右，co同人體血液中的血紅素的親和力比氧同血紅素的親和力大300倍，就是說(shuō)當(dāng)co被吸入人體肺部，首先co同血紅素結(jié)合，使血液失去攜帶氧的能力，造成人體細(xì)胞缺氧，發(fā)生煤氣中毒現(xiàn)象。

當(dāng)煤氣在一定的容器內(nèi)與空氣進(jìn)行混合達(dá)到一定的濃度，遇明火時(shí)將產(chǎn)生煤氣爆炸。煤氣爆炸的必要條件：１在容器內(nèi)。如房間、管道、爐內(nèi)等；２混合達(dá)到著火濃度。高爐煤氣40~70%；３著火溫度。高爐煤氣500~700℃。三、煤氣使用與檢修日常使用煤氣應(yīng)注意的問(wèn)題：１煤氣管道和設(shè)備要密封不泄漏。２煤氣設(shè)施內(nèi)必須保持正壓。３點(diǎn)燃煤氣時(shí)，必須先提供火源和空氣，后給煤氣。在煤氣設(shè)施上動(dòng)火檢修必須遵守的原則：１辦理動(dòng)火證。２在正常生產(chǎn)的煤氣設(shè)施，要保持內(nèi)部為正壓，并準(zhǔn)備好防毒面具，滅火器材，設(shè)專(zhuān)人監(jiān)護(hù)。３在停止運(yùn)行的設(shè)施，須確?？煽壳袛嗝簹鈦?lái)源，用蒸汽或者氮?dú)獯祾咧脫Q合格后方可。四、煤氣系統(tǒng)的處理過(guò)程

處理煤氣就是煤氣設(shè)施內(nèi)的煤氣通過(guò)蒸汽或者氮?dú)膺M(jìn)行吹掃置換，然后再被空氣進(jìn)行置換的過(guò)程，又叫攆煤氣作業(yè)。煤氣的可靠切斷裝置只有：盲板、眼睛閥、蝶閥加U型水封。

五、煤氣中毒及救護(hù)中毒。高爐煤氣能使人中毒，高爐煤氣是無(wú)色、無(wú)味的氣體，人吸入體內(nèi)后與血液中的血紅蛋白結(jié)合，奪取血液中的氧氣，使人體因缺氧而導(dǎo)致死亡。如何預(yù)防高爐煤氣中毒？A、上爐頂平臺(tái)工作時(shí)必須兩人以上同行；B、煤氣區(qū)域檢查巡視時(shí)必須攜帶煤氣報(bào)警儀；C、不能在有煤氣管道和設(shè)施附近打盹、睡覺(jué)、滯留。六、發(fā)現(xiàn)煤氣中毒后怎么辦？立即將中毒者抬至空氣新鮮的地方；將傷員的褲帶、衣服扣松開(kāi)，保證呼吸暢通，能喝水的給予水喝；對(duì)已經(jīng)停止呼吸的要立即通知煤氣救護(hù)人員，并進(jìn)行指壓人中、口對(duì)口人工呼吸和同時(shí)進(jìn)行呼吸胸外擠壓。C+O2=CO2CO2+C=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2排水器排水器是事故常發(fā)部位。排水器應(yīng)有明顯的警告標(biāo)志；排水器的滿(mǎn)流管口應(yīng)保持溢流。高爐煤氣的產(chǎn)出過(guò)程高爐煉鐵工藝動(dòng)畫(huà)\高爐煉鐵工藝動(dòng)畫(huà)\高爐本體_.swf高爐煉鐵工藝動(dòng)畫(huà)\高爐煉鐵工藝動(dòng)畫(huà)\煤氣凈化系統(tǒng).swf●燃料的燃燒1、基本概念完全燃燒：燃燒產(chǎn)物中不存在可燃成分；不完全燃燒：燃燒產(chǎn)物中存在可燃成分。不完全燃燒又分兩種：化學(xué)不完全燃燒:混合不好，產(chǎn)物中有CO存在。機(jī)械不完全燃燒：沒(méi)有參加混合就損失了。理論空氣需要量：煤氣中的可燃成分全部燃燒需要的空氣量?？諝庀南禂?shù)：為了實(shí)現(xiàn)完全燃燒，實(shí)際空氣供給量必須大于理論空氣需求量，實(shí)際量與理論量的比值就是空氣消耗系數(shù)。

固體燃料：1.20～1.50

液體燃料：1.15～1.25氣體燃料：1.05～1.152、氣體燃料的燃燒過(guò)程是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，但整個(gè)燃燒過(guò)程可視為：混合→著火→反應(yīng)極短時(shí)間完成提高燃燒強(qiáng)度的途徑必須很好地完成混合過(guò)程，是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。有焰燃燒：煤氣與空氣預(yù)先不混合，各自單獨(dú)進(jìn)入爐膛，邊混合邊燃燒。有碳?xì)浠衔锶紵a(chǎn)物（游離碳）軌跡形成的火焰。無(wú)焰燃燒：煤氣與空氣先混合再?lài)娙霠t內(nèi)。燃燒很快，碳?xì)浠衔飦?lái)不及分解，所以看不到火焰或很短。▲蓄熱式加熱爐都是有焰燃燒。無(wú)焰燃燒預(yù)熱溫度不能太高，否則易造成回火事故。燃燒溫度的概念：

燃燒放出的熱量包含在氣態(tài)燃燒物中，燃燒產(chǎn)物所能達(dá)到的最高溫度就是燃燒溫度，或火焰溫度。燃燒溫度的高低取決于燃料的成分，或所含熱量的高低。燃燒產(chǎn)物中所含熱量的多少取決于燃燒過(guò)程中熱量的收入與支出。提高燃燒溫度的措施：①提高燃料的發(fā)熱量；②實(shí)現(xiàn)完全燃燒；③降低爐體熱損失；④預(yù)熱空氣和煤氣；⑤盡量減少煙氣量。（注意：不是排煙量）●、爐內(nèi)綜合傳熱鋼坯加熱是通過(guò)爐內(nèi)熱交換過(guò)程進(jìn)行的，爐內(nèi)熱交換過(guò)程有三種基本方式，即：對(duì)流傳熱、傳導(dǎo)傳熱、輻射傳熱。1、對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱是爐氣與鋼材表面接觸時(shí)的熱交換過(guò)程，包括爐氣各部分發(fā)生位移所產(chǎn)生的對(duì)流作用及爐氣分子之間的導(dǎo)熱作用。2、傳導(dǎo)傳熱傳導(dǎo)傳熱是溫度不同的物體直接接觸（或物體存在溫差）由于自由電子的運(yùn)動(dòng)（對(duì)于鋼材）或分子的運(yùn)動(dòng)（對(duì)于爐氣）而發(fā)生的熱交換現(xiàn)象，此種傳熱發(fā)生在鋼材表面及內(nèi)部和鋼材及爐底之間。3、輻射傳熱輻射傳熱是物體熱射線的傳播過(guò)程，溫度越高，輻射能量越大，此種傳熱存在于爐氣對(duì)爐壁、爐氣和爐壁對(duì)鋼坯表面。綜合傳熱：兩種以上傳熱方式同時(shí)存在稱(chēng)為綜合傳熱。800℃以下時(shí)：主要是依靠對(duì)流和傳導(dǎo)；800℃～1000℃時(shí)：主要是對(duì)流及輻射同時(shí)進(jìn)行；1000℃以上時(shí)：約90%傳熱依靠輻射。爐膛內(nèi)傳熱的有關(guān)問(wèn)題：1、爐內(nèi)爐氣溫度最高，鋼坯溫度最低，爐壁溫度居中。2、爐墻和爐頂吸收了爐氣熱量，又通過(guò)輻射傳熱傳給鋼坯，爐壁起傳遞熱量的作用。3、鋼坯的熱量來(lái)源于爐氣和爐壁。爐壁替鋼坯儲(chǔ)存熱量。爐壁、爐氣、鋼坯黑度對(duì)熱交換影響很大。（了解即可）●、耐火材料砌筑加熱爐使用各種耐火材料和絕熱材料。耐火材料要求：1、耐火度，高于1580℃，不軟化不熔融；2、一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；3、高溫下體積保持穩(wěn)定；4、抗溫度急劇變化性能；5、抗腐蝕能力強(qiáng)；6、耐磨、抗熱震；7、外形整齊，尺寸精確。耐材分類(lèi)：耐火材料分為定形、不定形兩種。按材質(zhì)分為：硅質(zhì)、硅酸鋁質(zhì)、鎂質(zhì)、鉻質(zhì)、碳化硅質(zhì)、鋯質(zhì)等等。按耐火度分普通的（1770℃以下）、高級(jí)的（2000℃以下）、特級(jí)的（2000℃以上）另外還分酸性的、堿性的、中性的。耐火材料的工作性能：耐火度、高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、高溫體積穩(wěn)定性、抗熱震性、化學(xué)穩(wěn)定性等。重要指標(biāo)：耐火度、荷重軟化開(kāi)始溫度、常溫耐壓強(qiáng)度、密度等。常見(jiàn)耐火材料：定形料：各類(lèi)耐火磚包括黏土磚、高鋁磚、硅磚、鎂磚、碳化硅材料等。不定形料：耐火澆注料、耐火可塑料、耐火泥、耐火涂料等。輕質(zhì)耐火材料及其它隔熱材料：輕質(zhì)磚、石棉、硅藻土、礦渣棉、珍珠巖、耐后纖維。耐火材料的選用一般考慮滿(mǎn)足工作條件、經(jīng)濟(jì)上合理，能用低的不用高的。第三部分、鋼的加熱工藝1、鋼加熱的目的①提高鋼的塑性，以降低鋼在熱加工時(shí)的變形抗力，從而減少軋制中軋輥的磨損和斷輥等機(jī)械設(shè)備事故。②使坯料內(nèi)外溫度均勻，以避免由于溫度應(yīng)力過(guò)大造成成品的嚴(yán)重缺陷或廢品。③改善金屬的結(jié)晶組織或消除加工時(shí)所形成的內(nèi)應(yīng)力?？傊摰募訜釋?duì)于鋼材的質(zhì)量、產(chǎn)量、能耗以及機(jī)械壽命等都有直接關(guān)系2、鋼的加熱缺陷和預(yù)防處理●鋼的加熱缺陷包括：鋼的氧化、脫碳、過(guò)熱、過(guò)燒、加熱溫度不均勻。●加熱缺陷的預(yù)防處理：①鋼的氧化定義：鋼在加熱爐內(nèi)加熱時(shí)，鋼的表面同爐氣中的CO2、H2O、O2、SO2發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鐵皮的過(guò)程叫鋼的氧化。生成的氧化鐵皮即所說(shuō)燒損，通常為0.5~3%。氧化鐵皮結(jié)構(gòu)示意圖如下：最外層Fe2O3

10%第二層Fe3O4

50%第一層FeO

40%鋼坯Fe

氧化鐵皮的危害：1、造成大量金屬消耗；2、爐底堆積，侵蝕耐火材料，定期清理勞動(dòng)強(qiáng)度大，嚴(yán)重時(shí)造成被迫停產(chǎn)；3、影響鋼的表面質(zhì)量；4、軋鋼被迫增加工序予以清除；5、影響加熱、增加煤氣消耗。氧化鐵皮熔點(diǎn)為1300～1350℃。（注意粘鋼）影響氧化的因素：加熱溫度、加熱時(shí)間、爐氣成分、鋼的成分等。加熱溫度的影響：在850~900℃以下時(shí)，鋼的氧化速度很??；當(dāng)達(dá)1000℃以上時(shí)，鋼的氧化速度急劇增加。加熱時(shí)間的影響：在相同條件下，加熱時(shí)間愈長(zhǎng)則鋼的氧化層愈厚。爐氣成分的影響：火焰中的爐氣成分決定與燃料成分、空氣消耗系數(shù)、完全燃燒成度等。爐氣成分對(duì)氧化的影響很大。按照對(duì)鋼氧化的效應(yīng)把爐氣分為：氧化性氣氛、中性氣氛和還原性氣氛。鋼的成分的影響：對(duì)于碳鋼隨其含炭量的增加鋼的燒損量有所下降。合金元素如Cr、Si、Mn、Al等本身即已被氧化成相應(yīng)的氧化物，但由于這些氧化物組織結(jié)構(gòu)十分致密穩(wěn)定，可進(jìn)一步阻止鋼的氧化。減少氧化的措施：①保證鋼的加熱溫度不超過(guò)規(guī)程的規(guī)定溫度；②采取高溫短燒的的方法，提高爐溫，并使?fàn)t子高溫區(qū)前移并變短、縮短鋼在高溫區(qū)的加熱時(shí)間③保持微正壓操作。防止吸入冷風(fēng)④盡量降低空氣過(guò)剩系數(shù)，減少燃料中的水分、含S量。⑤待軋時(shí)及時(shí)調(diào)整供熱量和爐壓、降爐溫；關(guān)閉閥門(mén)；使?fàn)t內(nèi)呈弱還原性氣氛。②鋼的脫碳定義：鋼在加熱時(shí)除表面被部分氧化燒損外，爐氣中的氧化性氣體還要和鋼中的碳（即Fe3C）發(fā)生反應(yīng)而使鋼中的碳含量降低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為鋼的脫碳。脫碳的危害：脫碳后鋼的機(jī)械強(qiáng)度（尤其是硬度）大為降低，嚴(yán)重時(shí)其疲勞強(qiáng)度也降低（如彈簧鋼）。影響脫碳的因素：加熱溫度（1100℃左右是峰值）、加熱時(shí)間、爐氣成分、鋼的成分等?！穹乐姑撎嫉闹饕椒ǎ嚎焖偌訜幔瑴p少鋼在高溫段的停留時(shí)間，一般以不超過(guò)三十分鐘為宜。正確選擇加熱溫度，避開(kāi)易脫碳的峰值范圍。適當(dāng)調(diào)節(jié)和控制爐內(nèi)氣氛，爐氣最好控制在中性或弱氧化氣氛。③、鋼的過(guò)熱與過(guò)燒鋼的過(guò)熱：當(dāng)鋼的加熱溫度超過(guò)臨界點(diǎn)后，鋼的晶粒開(kāi)始長(zhǎng)大，溫度愈高，加熱時(shí)間愈長(zhǎng)，晶粒長(zhǎng)大愈顯。晶粒長(zhǎng)大后使其機(jī)械性能變壞，這種現(xiàn)象叫鋼的過(guò)熱。過(guò)熱的鋼軋制時(shí)極易產(chǎn)生裂紋，特別是坯料的棱角和端頭。過(guò)熱的鋼還能補(bǔ)救，但增加成本影響產(chǎn)量。防止鋼過(guò)熱的措施：掌握好加熱溫度減少鋼在高溫段的停留時(shí)間適當(dāng)縮短加熱時(shí)間鋼的過(guò)燒：當(dāng)鋼的加熱溫度比過(guò)熱更高，時(shí)間更長(zhǎng)，不僅鋼的晶粒長(zhǎng)大，而且晶粒之間的邊界開(kāi)始融化，氧進(jìn)入晶粒間隙，使金屬發(fā)生氧化并促使融化，導(dǎo)致晶粒間的結(jié)合力被破壞，是鋼失去本身的強(qiáng)度和塑性，這種現(xiàn)象叫鋼的過(guò)燒。過(guò)燒的鋼無(wú)法挽救，只有報(bào)廢回爐重?zé)挕７乐逛撨^(guò)燒的措施：避免加熱溫度過(guò)高減少鋼在高溫段的停留時(shí)間減少過(guò)?？諝饬竣堋摰谋砻鏌c粘鋼如果鋼的加熱溫度過(guò)高，鋼表面氧化鐵皮容易熔化，時(shí)間長(zhǎng)了容易發(fā)生過(guò)熱或過(guò)燒。表面燒化了的鋼，出鋼時(shí)由于溫度有所降低而使鋼坯容易粘在一起，發(fā)生所謂粘鋼。另外表面燒化后，容易使鋼坯皮下氣泡暴露，加熱時(shí)氣泡內(nèi)壁氧化，軋制時(shí)不能軋合，最終會(huì)在鋼材上產(chǎn)生裂紋。粘鋼產(chǎn)生原因：一是加熱溫度過(guò)高，鋼表面熔化，而后溫度又降低。二是在一定推鋼壓力下，高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱。三是氧化鐵皮熔化后粘結(jié)。處理方法：一是采用快拉的方法，快速拉開(kāi)。且不能采取關(guān)燒嘴、減風(fēng)等辦法降溫，否則會(huì)加劇粘鋼。二是一定要處理完粘鋼后在調(diào)整溫度。⑤、鋼的加熱溫度不均勻性原因：加熱時(shí)間不足、均熱時(shí)間不足、燃料分配不當(dāng)。內(nèi)容：內(nèi)外溫度不均、上下表面溫度不均、長(zhǎng)度和寬度方向上溫度不均。預(yù)防措施（具體情況具體分析有針對(duì)性解決）鋼的加熱溫度應(yīng)嚴(yán)格按照鋼種的溫度制度、供熱制度和爐壓制度進(jìn)行操作。適當(dāng)延長(zhǎng)鋼的加熱時(shí)間和均熱時(shí)間。提高下加熱爐堂溫度，適當(dāng)延長(zhǎng)鋼在均熱段的停留時(shí)間。適當(dāng)調(diào)整燒嘴的開(kāi)啟度、及時(shí)開(kāi)啟的個(gè)數(shù)，來(lái)調(diào)整燃料在長(zhǎng)度和寬度上的分配。⑥、鋼的加熱裂紋加熱裂紋分為表面裂紋、內(nèi)部裂紋兩種。表面裂紋：原料表面缺陷（皮下氣泡、夾雜、裂紋）造成，加熱時(shí)受溫度應(yīng)力影響發(fā)展成可見(jiàn)裂紋；過(guò)熱也會(huì)產(chǎn)生裂紋。表面裂紋軋制時(shí)成為產(chǎn)品的表面缺陷。內(nèi)部裂紋：加熱速度過(guò)快、裝爐溫度過(guò)高都會(huì)造成內(nèi)部裂紋，特別是高碳鋼和合金鋼。其導(dǎo)熱性差，內(nèi)外溫度懸殊時(shí)，鋼不均勻膨脹會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。要嚴(yán)格控制加熱速度及爐尾溫度。3、鋼的加熱工藝鋼的加熱工藝制度包括：加熱溫度、加熱速度、加熱時(shí)間、加熱制度?！窦訜釡囟龋褐镐撆髟跔t內(nèi)加熱完畢出爐時(shí)的表面溫度。加熱上下限溫度的選擇：加熱溫度的選擇依賴(lài)于鐵碳相圖。當(dāng)鋼處于奧氏體區(qū)域時(shí)塑性最好。理論上限溫度是AE固相線（1400～1530℃）以下。實(shí)際加熱溫度要低，原因是鋼種成分偏析、夾雜物的存在，溫度過(guò)高容易造成晶界出現(xiàn)熔化，晶粒間失去塑性。確定上限溫度一般低于固相線100～150℃；下限溫度在高于AC3線30～50℃的基礎(chǔ)上，結(jié)合終軋溫度及軋制道次，成品尺寸等來(lái)確定。終軋溫度越高，晶粒聚集長(zhǎng)大傾向越大，奧氏體晶粒越粗大鋼的機(jī)械性能越低，所以終軋溫度一般控制在不超過(guò)900℃

，但絕不能低于700℃.鐵碳合金相圖在制定熱加工工藝方面的應(yīng)用●在鑄造生產(chǎn)方面，根據(jù)相圖可以確定鑄鋼和鑄鐵的澆注溫度?！裨阱戃埳a(chǎn)方面，可確定開(kāi)軋、終軋溫度?！駥?duì)熱處理來(lái)說(shuō)，可確定加熱范圍?！窦訜崴俣龋号c加熱溫度同樣重要。指鋼在單位時(shí)間內(nèi)表面溫度升高的度數(shù)?；蚣訜徜撆鞯暮穸?。單位：℃/h或cm/min。實(shí)際操作中常由于加熱速度不當(dāng)，造成鋼內(nèi)外溫差大而產(chǎn)生裂紋甚至斷裂。加熱速度越大，鋼坯的氧化、脫碳越少，煤氣消耗越低。提高加熱速度是改善爐子指標(biāo)的重要途徑。加熱速度受鋼坯材質(zhì)、加熱初期斷面上的溫差、加熱末期斷面上燒透程度限制。以及爐溫過(guò)高會(huì)造成加熱缺陷的限制。低碳鋼可以進(jìn)行快速加熱不會(huì)給質(zhì)量帶來(lái)影響。高碳鋼、合金鋼加熱速度受限，特別是500～600℃時(shí)易產(chǎn)生裂紋，所以限制加熱速度顯得很重要。●加熱時(shí)間：鋼坯在爐內(nèi)加熱達(dá)到軋制所要求的溫度所必須的最少時(shí)間。通常為預(yù)熱、加熱、均熱時(shí)間之和。加熱時(shí)間經(jīng)驗(yàn)公式：τ=CS式中：τ—加熱時(shí)間，h；

C—鋼皮厚度，cm；

S—每1cm厚鋼坯加熱所需時(shí)