城市建設與安全工程學院
畢業設計(**)開題報告
題目普碳鋼連續式加熱爐設計
專業熱能與動力工程
班級12106501
學號1210650119
姓名王方正
指導教師徐兆康
2016 年 1 月 5 日
在冶金工業中，加熱爐是將物料或工件(一般是金屬)加熱到軋制成鍛造溫度的裝置。加熱爐應用遍及石油、化工、冶金、機械、熱處理、表面處理、建材、電子、材料、輕工、日化、製藥等諸多行業領域。
加熱爐包括有連續加熱爐和室式加熱爐等。金屬熱處理用的加熱爐另稱為熱處理爐。初軋前加熱鋼錠或使鋼錠內部溫度均勻的爐子稱為均熱爐。廣義而言，加熱爐也包括均熱爐和熱處理爐。
在鍛造和軋制生產中，鋼坯一般在完全燃燒火焰的氧化氣氛中加熱。採用不完全燃燒的還原性火焰(即「自身保護氣氛」)來直接加熱金屬，可以達到無氧化或少氧化的目的。這種加熱方式稱為明火式或敞焰式無氧化加熱，成功地應用於轉底式加熱爐和室式加熱爐。
連續加熱爐
連續加熱爐包括推鋼式加熱爐、步進式爐、轉底式爐、分室式爐等連續加熱爐，但習慣上常指推鋼式爐。
連續加熱爐多數用於軋制前加熱金屬料坯，少數用於鍛造和熱處理。
主要特點是：料坯在爐內依軋制的節奏連續運動，爐氣在爐內也連續流動；一般情況，在爐料的斷面尺寸、品種和產量不變的情況下，爐子各部分的溫度和爐中金屬料的溫度基本上不隨時間變化而僅沿爐子長度變化。
推鋼式連續加熱爐
靠推鋼機完成爐內運料任務的連續加熱爐。料坯在爐底或在用水冷管支撐的滑軌上滑動，在後一種情況下可對料坯實行上下兩面加熱。爐底水管通常用隔熱材料包覆，以減少熱損失。
為減小水冷滑軌造成的料坯下部的「黑印」，支撐在由耐火材料砌築的基牆上，這種爐子叫「無水冷爐」。
步進式連續加熱爐
靠爐底或水冷金屬梁的上公升、前進、下降、後退的動作把料坯一步一步地移送前進的連續加熱爐。爐子有固定爐底和步進爐底，或者有固定梁和步進梁。前者叫做步進底式爐，後者叫做步進梁式爐。
軋鋼用加熱爐的步進梁通常由水冷管組成。步進梁式爐可對料坯實現上下雙面加熱。
轉底式加熱爐
爐身固定，爐底轉動，放置在爐底上的料坯隨爐底轉動由進料口移送到出料口。根據爐底的形狀，轉底式加熱爐可分為環形爐和盤形爐兩種，冶金廠軋鋼車間多用環形爐。圖是一座生產能力為每小時75噸的轉底環形加熱爐剖面圖。
這種爐子適於加熱不能用推鋼和步進方式運送的物料，如圓坯、車輪和輪箍坯、模鍛前的異形坯以及品種多和長短不一的料坯等。缺點是爐底面積利用率低，爐底單位面積產量通常約為350～400公斤/(平公尺·時)。
分室式快速加熱爐
由若干個擺在一條線上的加熱室所組成。加熱室和加熱室之間設間室，發送料坯的輥子設在間室內，料坯單根(或雙根)地通過各加熱室和間室而被加熱。每個加熱室與相鄰的間室構成乙個「爐節」，所以又稱節式爐。
這種加熱爐能快速加熱，氧化和脫碳少，適用於加熱圓形料坯和鋼管。與行星軋機相配合，可用來加熱連鑄板坯；也可對某些鋼材進行區域性加熱。缺點是單位爐長的生產能力低，爐子熱效率較低。
室式加熱爐
用於金屬坯或錠鍛壓前的加熱。物料加熱時不移動；爐內不分段，要求各處爐溫均勻，對於大鋼錠加熱採用週期性的溫度制度(即爐溫按時間分為預熱期、加熱期、均熱期等)。
室式加熱爐有兩種：固定爐底室式爐和車底式爐。
固定爐底室式爐
爐底面積一般1～10平公尺。裝出料多靠人工或簡單機械；加熱較大工件的室式爐，也有用專門裝出料機的。燃料為煤、重油或煤氣。
有的爐在爐牆上開一縫隙，料坯由縫隙送入爐內加熱，叫「縫式爐」，常用於小件加熱或長料坯的端頭或區域性加熱。這類爐的爐底單位面積產量通常為300～400公斤/(平公尺·時)，單位熱耗每噸鋼約為(1.0～1.
5)×106千卡。
車底式爐
用於重量為十幾噸至幾百噸的大鋼錠在鍛壓前的加熱，爐型為室式或隧道式。加熱物件放置在臺車上，爐外進行裝卸料，由車間吊車或其他牽引裝置把台車拽入或拖出爐膛，大鋼錠加熱要求爐溫分布均勻，所以車底式爐常採用分散供熱和分散排煙(燒嘴和煙道口分散地布置在爐子側牆上)。
按通風方式分類
分為自然通風加熱爐：利用煙囪的抽力吸入燃燒空氣，並將煙氣排出的加熱爐。
強制通風加熱爐：燃料氣燃燒所需要的空氣是用鼓風機送入，而煙氣則通過引風機(或煙囪抽力)排出的加熱爐。
按熱源劃分
有燃料加熱爐、電阻加熱爐、感應加熱爐、微波加熱爐等。
推鋼式爐是連續加熱爐中歷史最長的一種爐型，自上世紀初沿用至今。在2023年以前，所有的現代軋機都是採用推鋼式爐。步進式爐是在上世紀三十年代才出現的爐型，有一些優點超過了推鋼式爐。
這兩類爐型經過七十年以上的時間的發展，其效能指標的相互比較也發生了很大的餓變化。推鋼式選用合理的溫度制度和供熱制度，降低爐內的最高溫度和廢氣排放溫度，提高爐內燃燒產物的熱量利用率，提高廢熱**率，減少其他熱損失，進行現代化管理，採用計算機控制，推鋼式爐和步進式爐有同等的效果，並且推鋼式加熱爐一次性投資少，維護執行費用低。
國外軋鋼連續加熱爐的主要進展：
(1)採用新型燃燒器。近年來世界工業發達國家為了節約能源，改善爐內傳熱條件和減少公害等，成功研製多種燃燒器。
(2)採取綜合措施，降低單位燃耗。如採取最佳爐底強度，正確掌握熱工操作。
(3)注意熱裝和餘熱利用。國外大型加熱爐，一般都安裝換熱器，既預熱空氣又預熱煤氣，如不預熱燃料，至少要預熱空氣。近年來由於能源危機，要求出爐煙氣溫度低於800℃，故美國趨向用金屬管狀換熱器，日本喜用片狀換熱器，壽命長達五年。
英國正在研究能將空氣預熱到1100℃ 的裝置；一種高效率的用鎂鋁矽微孔泡沫玻璃陶瓷制迴轉蓄熱室，可以將廢氣熱量**90%。
近代國外連續加熱爐的發展方向是 ：
(1)提高爐子生產率，例如一座現代化大型連續加熱爐的產量能達350～420噸/時；
(2)降低單位燃耗或熱耗 (千卡/ 公斤)。日本軋鋼生產的單位熱耗是世界上最先的；
(3)減少氧化鐵皮燒損，一般不超過2%；
(4)減少噪音和公害。對於車間風機和燒嘴等產生的噪音，不允許超過70～80分貝；
(5)從軋機到加熱爐，實行最佳程式自動控制。
我國加熱爐的現狀不是很好，主要表現在以下幾個方面:
(1)加熱爐生產效率和占地面積的比例依然很低，導致了土地資源的浪費；
(2)現如今的加熱爐燃料主要還是以焦爐煤氣、高爐煤氣等含磷硫等元素比較高的燃料為主，這些燃料燃燒時產生大量汙染氣體，且沒有較好的廢氣**裝置，造成了環境汙染；
(3)現在耐火材料雖然種類很多，但或多或少都存在一定的缺點，對加熱質量和爐子壽命有很大的影響。
(4)加熱爐的自動化程度仍然很低，未能實現真正的自動化。
在實際生產中，合理地設計爐型、爐襯、加熱元件(或裝置)等，同時通過綜合管理控制，建立節能的管理體制，最有效地利用裝置，使能源和原材料得到最充分的利用，從而可獲得效能優良的產品。目前加熱爐生產中所用的能源有電力和燃料。電力是無汙染的能源。
各類燃料燃燒對大氣均造成汙染。加熱爐的控制方法，已從單純的燃料量控制向多種控制的方向發展，向節能和環保的方向發展。現在加熱爐的發展趨勢有以下幾方面：
(1) 新型耐火材料的不斷開發；
(2) 機械化、自動化程度越來越高；
(3) 高產、高質、低能耗、低汙染新爐型的設計；
(4) 連續加熱爐的使用日漸廣泛。
國外熱處理爐的發展趨勢：
(1) 以電能為熱源的爐子增多，油和煤氣為熱源的熱處理爐比例逐漸減少。
(2) 對產品表面質量的要求更為嚴格，可控氣氛熱處理爐仍佔重要地位。
(3) 爐襯趨向使用輕質材料，在電阻爐上應用非金屬爐用耐熱構件和發熱元件的比例逐漸增加。
(4) 微機和可程式設計序控制器的發展加速了熱處理自動化，並有與其它工序組成全自動熱處理線的趨勢。
加熱爐是軋鋼車間的主要工藝裝置之一，其作用是將鋼坯加熱後送往軋機進行軋制。加熱爐的主要技術經濟指標為加熱溫度和能耗兩項。軋鋼加熱爐控制質量的好壞直接關係到經濟效益，特別是爐溫控制對杜絕粘鋼現象，提高加熱爐壽命，降低鋼坯燒損、提高成材率、節能降耗、減少環境汙染等有重要意義。
孫潔[1]以多年來在鋼鐵企業從事的科研專案為背景，從控制的角度對軋鋼加熱爐溫度控制的相關問題作了進一步討論。
呂以清，孫瑋[3]介紹了濟鋼中板廠採用新技術對軋鋼用連續式加熱爐進行改造設計所取得的延長爐體壽命、提高加熱能力、改善加熱質量、降低能源消耗的成功經驗。
連續式加熱爐是個典型具有大慣性、純滯後、多變數、時變並且相互藕合的複雜被控物件，而且有許多不確定因素。許昌，呂劍虹，程明，鄭源，孫曉雷，張紅梅[4]在爐溫設定、空燃比控制、燃燒控制、爐壓控制、待軋策略和空氣預熱器保護6個方面對現有文獻進行綜述研究，為加熱爐控制系統設計、執行和改造提供參考依據。
趙渭國，杜濤[6]根據連續加熱爐爐壓分布的特點，針對常規爐壓控制方法應用中的不足，提出了以熱負荷訊號直接控制爐壓的新方法。
張先棹，高仲龍，高家銳[7]簡要介紹了目前工業加熱爐存在的一些矛盾，提出「高爐溫，高菸溫，高餘熱**和低爐子惰性」(三高一低)是工業加熱爐的發展方向，並提出一些為實現理論所需的技術基礎和實施的範圍。
步進式加熱爐控制系統設計
班級 測控技術與儀器083班 姓名 高翔 學號 089064081 設計日期 2011年12月22至2012年1月2號 設計地點 安徽工業大學東校區 小組成員 安健高翔吳正偉張長帥嚴言 目錄第一部分 步進式加熱爐 1.步進式加熱爐簡介3 2.步進式加熱爐結構4 3.步進式加熱爐工藝流程5 第二部分 ...
畢業設計 畢業設計開題報告
保定職業技術學院 2009年 12 月 01 日 填寫要求 1 開題報告作為學生畢業設計 答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業設計 工作前期內完成，經指導教師簽署意見後交畢業設計領導小組審查，組長簽字效。2 開題報告內容必須用小4號宋體 固定值20磅行距電子文件標準格式...
畢業設計開題報告
第三 完成硬體設計部分並畫出各部分電路圖，將系統部件通過介面電路集合在一起，並畫出電路圖。根據繪製出主流程圖和系統控制過程完成軟體設計部分。第四 在指導老師的安排幫助下解決困難和問題。第五 理論聯絡實際，進行並完成課題設計。第六 歸納系統的研究過程，撰寫 三 研究工作進度 2011年12月19 日至...