预热系统设计说明书

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！本次设计的主要内容为：设计一种电弧炉炼钢用的水平式振动输送废钢预热系统，该系统由电弧炉、预热通道、预热通道后端的加料仓、振动输送机，输送槽、工字钢支撑结构等组成。电弧炉在炼钢时产生高温烟气，进入预热通道内，与废钢铁料相向逆流直接进行热交换，在预热通道外面覆盖一层保温绝热层，可阻止烟气热量的大量流失，因此，可大大提高废钢预热的温度。连续加料和向电弧炉送料，可实现电弧炉的全熔池操作。因此，具有结构简单，占地面积少，投资少，废钢预热温度高，热效率高，操作方便等特点，为电弧炉炼钢与改造提供了一种新型的预热系统。本设计的主要特点是：方案设计中提出多种方案，从可靠性、可实现性、综合性能等进行方案比较，选择方案。技术设计中应考虑总体设计合理、安全；选材和技术条件可行；制图正确、标注齐全符合国家标准。充分注意系统各部分之间的相关性，力求整个系统的一致性和最优化性。关键词：电弧炉炼钢，废钢预热，水平式振动输送1Thedesignofthemaincontentis:horizontalvibrationdesignofanelectricarcfurnacesteelmakingconveyingscrappreheatingsystem,thesystemiscomposedofelectricarcfurnace,thepreheatingpassage,preheatingpassagebackincludeafeedbin,vibrationconveyor,conveyingchannel,I-steelsupportingstructure.Electricarcfurnaceproducehigh-temperaturefluegasinsteel-making,entersthepreheatingpassage,andscrapironmaterialsarecountercurrentsubjectedtodirectheatexchange,coveredwithalayerofinsulatinglayerinthepreheatingchanneloutside,canpreventthefluegasheatloss,therefore,cangreatlyimprovethescrappreheatingtemperature.Continuousfeedingandfeedingtotheelectricarcfurnace,whichcanrealizeallthemoltenpoolarcfurnaceoperation.Therefore,hastheadvantagesofsimplestructure,smalloccupationarea,lessinvestment,scrappreheatingtemperatureishigh,highthermalefficiency,convenientoperationandthelike,providesanovelpreheatingsystemforelectricarcfurnacesteelmakingandtransformation.Thedesignofthemainfeaturesare:designinavarietyofprogram,fromthereliability,canberealized,suchascomprehensiveperformanceprogram,theoptions.Technicaldesignshouldbeconsideredintheoverallallocationofreasonablesafety;selection,processingmethodsandtechnicalconditionsfeasible;correctmapping,taggingcompletewithnationalstandards.Fullattentiontothecorrelationbetweeneachpartofthesystem,theconsistencyandoptimizationtothewholesystem.KeyWords:Scrappreheating，electricarcfurnacesteelmaking，horizontal1绪论............................................错误！未定义书签。1.1设计废钢预热系统的目的及意义...............错误！未定义书签。1.2废钢预热的发展与经济效益..................错误！未定义书签。1.3废钢预热系统的分类........................错误！未定义书签。1.4废钢预热系统发展趋势......................错误！未定义书签。1.5国内废钢预热技术的发展.....................错误！未定义书签。1.6废钢预热的影响因素.........................错误！未定义书签。1.7本课题主要设计内容.........................错误！未定义书签。1.8小结......................................错误！未定义书签。2预热系统的总体结构设计..........................................132.1预热方式的选择............................错误！未定义书签。2.1.1预热方式.............................错误！未定义书签。2.1.2烟气预热.............................错误！未定义书签。2.2废钢预热系统的基本原理....................错误！未定义书签。2.3预热系统的结构细节........................错误！未定义书签。2.3小结......................................错误！未定义书签。3传热学分析......................................错误！未定义书签。3.1传热方式..................................错误！未定义书签。3.2传热学分析与计算..........................错误！未定义书签。3.2.1相关热力学计算参数的选取.............错误！未定义书签。3.2.2计算毕渥数Bi........................错误！未定义书签。3.2.3计算加热时间.........................错误！未定义书签。3.3小结......................................错误！未定义书签。4预热系统的结构参数..............................................204.1电弧炉的选取..............................错误！未定义书签。4.1.1电弧炉的规格参数.....................错误！未定义书签。4.1.2电弧炉的生产工艺.....................错误！未定义书签。4.1电弧炉的选取..............................错误！未定义书签。4.2.1预热系统长度计算....................错误！未定义书签。4.2.2预热系统外形参数.....................错误！未定义书签。4.3钢板的选择与加工...........................错误！未定义书签。第3页4.3.1钢板的分类与选择.....................错误！未定义书签。4.3.2支撑结构的校核.......................错误！未定义书签。4.3.3焊接的形式...........................错误！未定义书签。4.3.3焊接的方法...........................错误！未定义书签。4.3.4焊缝的分类...........................错误！未定义书签。4.5隔热保温材料...............................错误！未定义书签。4.5.1隔热保温材料简介.....................错误！未定义书签。4.5.2隔热耐火材料分类.....................错误！未定义书签。4.5.3隔热保温材料的选择...................错误！未定义书签。4.5.4隔热保温材料的应用...................错误！未定义书签。4.6小结......................................错误！未定义书签。5结论............................................................30参考文献..........................................................31致谢..............................................................32附录..............................................................331.1设计废钢预热系统的目的及意义追求高产、优质、低耗是我们的必然目标。虽然我国电炉炼钢有了长足进步，但就能耗与国外同行业相比，我国电炉炼钢的综合能耗偏高，尚未达到国际先进水平，电炉炼钢节能降耗是电炉企业的一项重要工作。废钢在装炉前预热，其潜在的优点首先是降低电弧炉的总能耗，其次是提高生产率和减少电极消耗。炼钢厂家现在正寻求更好的解决方法使炼钢更为经济、更符合生态要求及具有更大的生产灵活性。为达到这些目标，必须采用维护少而工效高的设备。采用这样设备的宗旨是保持企业商业上的成功及竞争力。电力成本持续升高、大气二氧化碳排放条例以及陆地及水源保护法规趋严—这些无不使炼钢厂家竭力降低能耗及尽量利用生产废物及介质。用废钢预热方法补偿电炉炼钢能源已有30加热。高温气体的热源来自于电炉或烧嘴排出的废气，而供给电炉的一次能源则用于将入炉废钢加热至废钢熔点。这样就可通过废钢预热装炉节省能源。预热废钢还可避免湿废钢入炉，从而避免炉内发生爆炸。因此，废钢预热还能保证工厂安全及防止设备意外损坏事故。废钢进行预热的突出优点是可以减少电炉炼钢的电力消耗及提高钢厂生产效率。通过毕业设计，使我们进一步巩固、加深对所学的基础理论、基本技能和专业知识的掌握，使之系统化、综合化；培养我们独立思考、独立工作和综合运用已学知识分析与解决实际问题的能力，尤其注重培养我们独立获取新知识的能力；培养我们在方案设计、设计计算、工程绘图、文字表达、文献查阅、计算机应用及工具书使用等方面的基本工作实践能力；使我们树立具有符合国情和生产实际的正确设计思想和观点，树立严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、勇于创新、善于与他人合作的工作作风。近年来，随着降低能源消耗的需要，日本、西欧、美国等一些国家已相继在实际生产中采用了废钢预热技术，即在废钢装入电弧炉冶炼之前，借助于电弧炉排出的高温烟气，将废钢进行预热。据报道，日本已有40多万台电弧炉安装了废钢预热装置。废钢预热可减少电弧炉中的熔化时间，降低熔化所需的能耗，每吨钢可节电30千瓦时到50千瓦时。从炼钢电弧炉热平衡可以看出，烟气显热一般约占电炉热量的20%用传统的汽化冷却烟道和余热锅炉方式的。例如某厂30t电炉（最大装炉量为40t）采用第四孔排烟、余热锅炉和布袋除尘器系统，余热锅炉平均产生蒸汽2.5t/h25%钢生产，它的热回收率与预热器的型式、联接系统、操作条件、废钢种类等条30%炉输入热量的6.2%,或相当于输入电能的10%。随着科学的不断发展，钢铁的使用也日益增多。在资源有限的地球上，把废旧的钢铁回收不仅可以循环利用，还能为保护环境做出贡献。废钢预热在上1968年开始使用烟气预热废钢的研究，尽管从技术上已确认了它的可行性，但当时能源价格低，使技术开发工作中断了。同时，在欧洲采用外加燃料预热废钢技术已由实验室投入到工业应用。这项技术以高800展，以及炼钢工艺向富氧操作和炉外精炼发展，这种预热废钢方式逐渐减少了。到19791980年日本安装了1台50t电炉的废钢预热器。由于这项技术具有明显的节能和提高生产率的效果，因此，日本、西德、美国等国家已普遍在炼钢电弧上推广应用废钢预热器。在国内，废钢预热系统仍然在发展中，大多数厂家的预热系统都是通过改装而来，对于技术来说，比较成熟的有河南太行全利重工股份有限公司生产的废钢预热设备。现就国外废钢预热技术概况简介如下:电炉炼钢过程中,产生出高温含尘烟气,排入除尘系统的烟气所含显热量占总能量的15一20%。利用钢铁企业余热进行废钢预热能够有效地提高余热利用率，降低电弧炉炼钢的电耗和缩短每炉冶炼时问，提高生产效率。早先的废钢预热系统是采用料斗进行，即将盛有废钎的料放入一密封装置内，然后向密封装置内通入电弧炉排放的烟气或向其内放入盛有钢液的钢包、热钢坯(锭)等，采用热交换的方式来预热废钢。由于这种方式预热废钢的温度有限，且预热虚钢仅占电弧炉整炉废钢的一部份，固此，在实际生产中因效果不明显而求成功地延续工业性生产运用。目前比较成熟的废钢预热系统基本类型主要有以下种：双炉型、竖炉型、连续炼钢型和料篮式型。（1）双炉型废钢预热系统组成：双炉型废钢预热系统主要由两个标准炉体：一个炉顶、一个炉盖和一套共用电极臂及控制系统组成预热废钢时预热炉傩加盏炉的炉体利用炉顶和电饭臂及控削系筑。②缩短冶炼时间，提高生产效率15%～20%；（2）竖炉型废钢预热系统竖炉型废钢预热系统由Fuchs公司研制成功．在欧洲运用比较广泛。我国张家港润忠钢铁公司就采用了该套废钢预热系统竖炉型废锕预热系统是将废钢预热装置置于电弧炉炉顶上方。既利于电弧炉冶炼时排放的烟气来预热废钢。又利于借废钢自身重量下落到电弧炉炉由直接进料。这种废钢预热系统的余热利用率高。且投资成本相应较低，是现在主要的废钢预热系统。在预热废钢时，同样可以向预热室内喷畋燃料以将废钢预热到更高的温度，但应防止废锕牯接以影响进料。①节电效果明显，可回收废气带走热量的60%～70%，节电60～80Kwh/t以上；②提高生产效率15%以上；连续炼钢工艺是Inter-steel弧炉排除的废气来预热废钢，井通过给料设备将预热后的废钢不断加入炉内，同时在出钢时炉内需留有一定的钢液保汪炉内有充分的热量，利于废钢的迅速熔炼，提高生产效率连续炼钢工艺首先在北荚怫罗里达钢公司应用成功并逐步在北美推广应用。佛罗里达钢公司Charlotte分厂在70t电弧炉上的连续炼钢操作工艺是:开炉前先用料斗向炉内加入35～10t的废钢,只要开始冶炼时待炉内废钢熔化后。则通过给料装置连续不断地加入废钢。出钢时炉内留有一半的钢液。③由于废钢炉料在预热过程碳氢化合物全部烧掉，冶金过程熔池始终保持沸腾，降低了钢中气体含量，提高钢的质量；⑥由于电弧加热钢水，钢水加热废钢，故电弧特别稳定，电网干扰大大减少，不需要用“SVC”装置等。世界上第一套料篮式废钢预热装置，是日本于1980年用在50t电炉上。工作原理及效果：电炉产生的高温废气（1200℃～1400℃）由第四空水冷烟道经燃烧室后进入装有废钢的预热室内进行预热。废气进入预热室的温度一般为700℃～800℃，排出时为150℃～200℃，每篮料预热30～40min，可是废钢预热至200℃～250℃。每炉钢的第一篮（相当于60%）废钢可以得到预热。料篮预热法能回收废气带走热量的20%～30%，可节电20～30Kwh/t,节约电极0.3～0.5，提高生产率5%。由新日铁设计的炼钢工艺：竖炉与电炉盖分离并偏向一侧，将电炉内的高温废气导入竖炉下部预热废钢；电炉接料时将竖炉移至电炉正上方，装完后恢复原位。故电极可正常配置，废钢熔化均匀，加之高温废气不通过钩爪，可采用面结构而提高了设备的可靠性。德国MHD公司正在开发中的CONTIARC技术：废钢被连续装入电炉的顶电极周围，在炉内形成充填层而被上升的高温废气预热。具体而言，是由旋转磁铁此工艺受废钢几何形状的制约：另一关键是确保废钢装入设备的耐热性和可靠性。其代表是英特尔制钢公司开发的CONSTEEL工艺：用封闭型振动型传送带将废钢连续输送至电弧炉内，而高温废气则逆向流经废钢上面对之进行预热。英特尔公司认为此工艺可预热废钢至50025kwh/t钢，与理论计算值相符。简称NSCF工艺，由新日铁开发，目的是为了解决CONSTEEL工艺中传送带上废钢预热不均的问题。为此，在封闭式传送带下部设置了废气出口，使废气自10米左右的废钢温度由原来小于100度提高到大于300度，其节能效果明显。DP系列废钢预热输送成套设备是河南太行全利重工股份有限公司研制的节能环保型炼钢设备，该设备采用电炉余热利用、废钢预热输送、高温烟尘净化和系统智能控制等一系列先进技术，利用电炉余热全封闭连续化预热废钢，填补了国内空白，已在舞钢、西宁特钢、冀南特钢、华鑫特钢等单位推广应用，取得了显著的经济效益和环保效益。④电极消耗减少0.5-0.8%；耐火材料消耗减少；吨刚释放的二氧化碳量减少20-30%；生产现场含尘量减少10mg/m3；⑤二恶英和CO达标排放，烟尘排量由17kg/h减少至；⑥废钢预热温度600度以上；①节约电能：与传统的电炉相比，连续式加料电炉节能来源于废钢预热，另外电炉炉盖不用打开，避免了熔池暴露造成的热辐射损失，且电炉连续在精炼状态下工作，电弧一直被覆盖，使得电弧到熔池的热传导效率增高，降低了电弧对内衬、炉盖及水冷壁的热损失，故使得冶炼周期由普通电炉的60～100分钟缩短到38～75分钟，易于和连铸机匹配，且电能消耗费用也被降到最低。由于电炉采用连续操作，供电曲线平稳，这至少可再减少的电量消耗。②电极消耗降低：由于冶炼电流降低，使得电极头部损耗下降；炉内为还原气氛，减少了电极表面的消耗，这也就降低了电极折断率。③提高了废钢至钢水的收得率：连续式加料电炉冶炼操作降低了炉渣中氧化铁的含量及扒渣时的金属损失，一般可使金属收得率提高1.5～2%。④烟尘处理量降低：烟气在通过预热段时，部分烟尘可沉积到废钢中被重新回炉利用，使吨钢烟尘产生量可降低到11kg，而顶部装料的同样电炉烟尘产生量约为17kg～20kg。⑤高了能量的利用率：连续式加料电炉操作中，氧和碳喷入熔池后所产生的充足的CO率。⑥充分进行了余热利用;在输送段上可将废钢预热至400℃，后部余热可通过余热锅炉产生蒸汽来发电或采暖，锅炉出来的烟气基本上可以直接进入袋式除尘器进行除尘。而普通电炉系统烟气则需要经过水冷管道、机力冷却器等设备，要消耗大量能源来进行降温后方可将烟气通到除尘器，而烟气所携带的能量则被完全浪费掉。⑦保证CO除尘系统的烟气被降到了最低，减少了除尘器增大时所产生的各种费用，可将系统投资有效地降低。⑧布袋除尘电耗低：因为加料不需要打开炉盖，连续式加料电炉工艺的除尘系统和传统顶加料电炉相比显著降低，风机功率减少30%。-冶炼系统保持负压，所以环境清洁。连续式加料电炉以连续溶化-精炼的方式操作，也可期望得到低的磷硫含量。(4)用户效益①80-100Kw.h0.5元Kw/h。吨钢成本下降50100t电炉年产钢1256250万元。②废钢在输送过程中并通过了1100度以上的炉气进行预热，提高了料温，缩短了冶炼时间。一天可多出3炉钢，日增产300吨，月增产9000吨，每年可提高产量10万吨左右。③每吨钢节省电极0.5-0.8公斤,年产钢50万吨的企业每年节省电极2500-4000吨左右,年节约资金4000-6400万元。）在整个冶炼过程中，电炉排出的烟气温度有变化，如果进入预热通道的烟气温度太高，废钢中的可燃物质会剧烈燃烧，引起废钢氧化，从而降低炼钢的产量。另一方面，烟气温度太低时，很难把废钢预热到预定温度。因此，要根据用于预热的气体流量。废钢种类变化很大,一般情况下,总表面积(与气体接触面)和重量的比值越大,预热越容易。切削废钢预热最快，碎刚得堆积密度相当高且有一定空隙，易于通过气体，能较满意的加热。冲压废钢结构较密，密度大，预热时间较长。重质废钢大小变化很大，很难确定它的预热性，处于冲压钢与碎钢之间。总之，废钢的堆积密度小，单位重量得受热面积就大，预热就越容易，碎钢本身的密度越大，预热时间越长。正常操作中是使用各种废钢的混合料，将重质废钢置于咽气口处，轻质废钢置于烟气出口处，能提高预热效率。在充分阅读和了解国内外各种不同形式的废钢预热系统及方式的情况下，进行部分借鉴和参考，再依据毕业设计任务书，设计出了废钢预热水平振动输送系统——预热系统。该系统与振动输送机共同组成废钢预热水平振动输送系统，自己完成的是预热部分，在参考相关文献基础上，改进了预热方式和输送方式，使整个预热系统具有结构简单，占地面积少，投资少，废钢预热温度高，热效率高，操作方便等特点，为电弧炉炼钢提供了一种新型的预热系统。本章节主要从设计此废钢预热系统的目的和意义开始介绍，再依次阐述对废钢进行预热所带来的经济效应，再说明废钢预热系统的分类，以及废钢预热系统的发展趋势，接着说明国内废钢预热技术的发展，为本设计做好铺垫，之后说明废钢预热时的两点重要的影响因素，接下来设计中需要注意，最后阐述了本课题设计的主要设计内容，说明自己需要完成的主要任务，引出接下来后文的正文的设计及说明。2电弧炉废钢预热技术是节约电能的非常有效的途径，其基本原理是将入炉（1钢预热回收技术应用；（2加热里面运行的废钢，来提高废钢预热的温度。用低价值的煤来产生煤气代替高价值的电能加热，是“以煤代电”的技术应用。这两项统一称为废钢预热技术工艺。烟气，如果直接排入大气，会造成很大的浪费，故在当前资源紧张的情况下，采用高温烟气预热是比较合适的方式。当前推广使用的电弧炉废钢预热系统设备是振动输送机。即用一条封闭的振动输送槽给电弧炉从炉盖处加料，同时在引风机作用下，电弧炉熔炼的高温烟气沿振动输送机的预热通道逆流运行，进入除尘系统前与振动输送机上的废钢逆流换热达到预热废钢的目的。炉内的高温烟气在压力的作用下，从电弧炉的加料口进入预热通道内，高温烟气穿过预热通道内的废钢料柱与废钢铁料相向流动进行对流热交换。废钢预热后经烟气净化装置净化后排入大气。在预热装置和烟气净化设备之间，可增加预热利用装置进行二次预热利用（如预热锅炉、换热设备等）。废钢由预热通道后部的加料仓加料口加入，再由振动输送机以较慢的速度推送废钢铁料前进，与电弧炉内产生的高温烟气相向对流进行热交换，将预热通道内的废钢铁料预热到一定温度。预热通道内主压头和加料仓压头动作的巧妙配合，解决了加料不方便的问题，使预热通道在合适的状态下工作，减少了漏风量，确保废钢预热的效果，预热过的废钢经振动输送机末端不断送入电弧炉。整套装置十分简单，机械运动不多，但却实现了连续预热和加料，进而实现了电弧炉的全熔池操作。由于此预热系统电弧炉内的高温烟气和预热通道内的废钢铁料直接进行热交换，而不是靠热辐射传热，所以废钢预热的温度可达250度的提高，有效地降低了电弧炉的吨钢能耗，缩短了冶炼周期，同时也提高了生产率，对降低电弧炉炼钢的生产成本具有重要意义。对于不同的炉型和炉子容量，需要预热的废钢可通过控制预热通道内的加料压头，分一次、或多次、因此本设计方案具有结构简单、占地面积少、投资少、建设周期短、废钢预热温度高、热效率高等特点；同时提供了对现有电弧炉在不停产，利用电弧炉维修时间进行改造的可行性。2.1预热系统的结构示意图该课题设计的是废钢预热水平振动输送系统，该预热系统利用电弧炉的高温烟气进行预热，故结构组成如下：（1热废钢，炼钢所用的装置无法移动，故应选择电弧炉，而不选择中频炉。该电弧炉应由厂家专门订购生产，而且应顶端封闭，侧面由于要与输送槽连结，以便废钢进入电弧炉，同时高温废气也可由此进入振动输送槽，而输送槽是类似长方体的结构，电弧炉是圆柱形的结构，故两者之间还需一个零件进行连接，该零件的示意图如下图所示：（2）烟气预热通道:该烟气预热通道是为了使高温烟气能顺利通过，废钢放置在振动输送槽上，随振动输送机前进，要使烟气能不扩散，并且全部通过振动输送槽上的废钢，从而预热废钢，预热通道应能将振动输送槽封闭起来，对于（3）加料仓和振动输送槽：由振动输送机提供，通过加料仓持续的向振动输送槽上提供废钢，以保证整个预热系统持续有效的进行工作；（4）保温层：为了保证烟气带来的热量能被废钢有效地吸收，在预热通道外面必须加上一层保温层，防止热量大量传递到外面；（5）钢板结构支撑：振动输送槽是类似长方体结构，而预热通道是紧挨着输送槽，故用工字钢组成的结构支撑比较合适，可以方便加工和装配，该结构支撑要固定在地面，故可以采用工字钢进行支撑；（6）连结电弧炉与振动输送槽的零件：结构示意图和设计原理如上面图2-1中所示。本章节主要介绍的是预热系统的总体结构设计，因为要对废钢进行预热，先要说明废钢预热的预热方式，主要是电弧炉产生的高温烟气预热和燃烧发生炉点燃煤气来加热废钢两种方式，自己选择的是高温烟气余热，能够提高烟气的利用率，节约能源。接着说明了废钢预热系统的基本原理，使此预热系统有科学的根据，之后详细介绍了预热系统的结构细节，分部分进行介绍和说明。33.1传热方式自然界的热量传递有三种基本方式：热传递、热对流和热辐射。任何热量传递过程都是以这三种方式进行的。一个实际的热量传递过程可以是以其中的一种热量传递方式进行，但大多数情况下都是以两种或三种方式同时进行的。（1）热传导当物体内有温度差或连个不同温度的物体接触时，依靠分子、原子以及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象称为热传导，简称导热。纯导热过程中，温度不同的各部分之间不发生宏观的相对位移，也没有能量形式的变化。导热可以在固体、液体和气体中发生。（2）热对流若流体有宏观的运动，由于流体中温度不同的各部分之间发生相对位移，冷热物体相互掺混而产生的热量传递现象称为热对流。这时，除了有因流体各因而对流必然伴随有导热现象。工程上经常遇到的是流动着的流体与所接触的物体表面之间由于存在温差而引起的热量传递现象，成为表面对流传热（习惯上称为对流换热）。对流传热是流体宏观热运动（对流）与微观热运动（导热）联合作用的结果，因而必对流传热的基本计算式是牛顿冷却公式：ccfwt、t;cw比例系数h称为表面对流换热系数，简称对流传热系数（习惯上称为对流换热c系数），是表征对流传热强弱的非物性参数，单位是w/mk。2.cccc式中，对流传热面积A和温差Δt都较易确定，诸多复杂的影响因素都集中在对流传热系数h的身上，不同情况下的h数值相差很大。因此，研究对流传cc热，计算热流量Φ或热流密度q的关键就在于分析对流传热系数h的影响因ccc素，确定h值，但大多工程计算中都将h的值告诉了，方面计算的准确性。c（3）热辐射c一切温度高于0K的物体的都会以电磁波的方式发射具有一定能量的微观粒子，即光子，这样的过程称为辐射，光子所具有的能量称为辐射能。所以辐射式物体通过电磁波来传递能量的方式。物体会因不同的原因发出辐射能。由于热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射，这时辐射能是由物体的内能转化而来，物体的温度越高，其辐射能力越强。0高温烟气温度：经查阅资料，炼钢废气的温度基本都在800℃左右，故可以取烟气温度为t=800℃1废钢需要被加热到的温度：根据任务书上的要求，该设计要求最后废钢预热的表面传热系数：经查阅相关参考书籍，可得h100w/mk2λ45.6w/mk热扩散率：经查阅相关参考书籍，可得a219.710m/s62λ式中：h——表面传热系数，w/mk；ll（又ecλ45.6w0.92θo01ww1θwθ0ttθθθ17θθθτ02aλlll（又ec傅里叶数F是一个无量纲时间，说明时间对非稳态导热过程的影响，或者说表0征非稳态导热过程进行的深度。θ根据与查阅诺谟图曲线可得F=0.3>0.2,由此可算出废钢板表面由室温θBi本章节主要介绍的是传热学分析的内容，先介绍的是传热的三种方式及基本原理，热传导、热对流、热辐射，讲清楚了各种传热方式的使用环境和基本的计算方法。之后主要进行的是详细的热力学计算步骤，首先要查阅资料对各个热力学参数进行选取，讲究要有根据，并且要合理。之后对主要的热力学参数进行了计算，列出了详细的计算方法和步骤，最后查阅热力学的文献，进行了重要热力学曲线图的查阅和分析，计算出加热时间，以便下一章节利用振动输送机速度和此处的加热时间进行结构参数的选取和设计。4.1电弧炉的选取经查阅相关资料,再结合此预热系统的特点，可选取一个中小型的电弧炉，压缩空气系统：工作压力耗量电弧炉炼钢从整体可分为八大阶段，工艺流程图如下图所示：原材料的准备工作→补炉→配料→装料→熔化期→氧化期→还原期→出钢。（1）原材料的准备工作废钢是电弧炉炼钢的主要材料，废钢质量的好坏直接影响钢的质量、成本和电炉生产率，因此，对废钢有如下几点要求：废钢表面应清洁少锈，因废钢中沾有的泥沙等杂物会降低炉料的导电性能，延长熔化时间，还会影响氧化期去磷效果以及侵蚀炉衬。废钢锈蚀严重或沾有油污时会降低钢和合金元素的收得率，增加钢中的含氢量。废钢中不得混有铅、锡、砷、锌、铜等有色金属。铅的密度大，熔点低，不溶于钢液，易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故。锡、砷和铜，易引起钢的热脆。废钢中不得混有密封容器，易燃、易爆物和有毒物，以保证安全生产。废钢化学成分应明确，硫、磷含量不宜过高。废钢外形尺寸不能过大(截面积不宜超过150mm×150mm过350mm)。生铁在电弧炉炼钢中，一般被用来提高炉料的配碳量，通常配入量不超过炉料的30%。一般情况下，每炼完一炉钢后，在装料前要进行补炉，其目的是修补炉底和被侵蚀的渣线及被破坏的部位，以维持正常的炉体形状，从而保证冶炼的正常进行和安全生产，补炉的要点如下：出钢后立即检查炉衬，需填补炉底时，应先将炉底残渣全部扒出，然后进行填补。补炉的原则是高温、快补、薄补，维护炉膛原状。补炉料要提前半个小时混合均匀，补炉后放下电极烘烤30min，若补镁砂量较大，应酌情延长烘烤时间。配料是电炉炼钢工艺中不可缺少的组成部分，配料是否合理关系到炼钢工能否按照工艺要求正常地进行冶炼操作。合理的配料能缩短冶炼时间。配料时应注意：一是必须正确地进行配料计算和准确地称量炉料装入量。二是炉料的大小要按比例搭配，以达到好装、快化的目的。三是各类炉料应根据钢的质量要求和冶炼方法搭配使用。四是配料成分必须符合工艺要求。（4）装料2％，以便提前造好熔化渣，有利于早期去磷，减少钢液吸气和加速升温。低碳废钢和难熔炉料，大料之间放入小料，中型料装在大料的上面及四周，大料的最上面放入小料。凡在配料中使用的电极块应砸成50mm左右，装在炉料下层，且要紧实，装好的炉料为半球形，二次加料不使用大块料及湿料。（5）熔化期在电弧炉炼钢工艺中，从通电开始到炉料全部熔清为止称为熔化期。熔化期约占整个冶炼时间的一半左右，耗电量占电耗总数的2/3左右。熔化期的任务是在保证炉体寿命的前提下，用最少的电耗快速地将炉料熔化升温，并造好烧化期的炉渣，以便稳定电弧，防止吸气和提前去磷。熔化期主要包括启弧阶段、穿井阶段、电极上升阶段、熔化末了阶级。熔化期的主要任务是熔化炉料，但是在熔化期既是造好炉渣，也是熔化期的重要操作内容，如果仅为满足覆盖钢液及稳定电弧的要求，只需～1.5%的渣量就已足够了，但从脱磷的要求考虑，熔化渣必须具有一定的氧化性、碱度和渣量。（6）氧化期氧化期的主要任务如下：继续氧化钢液中的磷、使钢液均匀加热升温。氧化期操作要点：熔清后取样及测温、氧化测温符合要求、脱碳速度符合要求、调整渣况、期中取样分析及控制终点碳、温度控制、净沸腾、扒渣、增碳。（7）还原期氧化期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。主要任务是脱氧、脱硫、控制化学成分、调整温度。出钢必须做到以下几点：成分合格，各主要元素达到内控规范要求。脱氧良好，加硅铁前必须是白渣，加入后在10min内出钢。出钢槽必须清洁、干燥、平整，并与出钢口保持平直，以利于出钢畅通，15min加2.0kg硅铝钡终脱氧刹，以及每吨钢液加入1kg的稀土硅铁，并在包内烤红。出钢后在盛钢桶内取成品样，检查温度及脱氧情况是否良好，根据包内钢液温度并结合烤包、炉渣量等实际情况决定镇静时间，以达到铸钢件始浇温度不高于该钢种浇注温度，出钢后应保证镇静时间≥5min。220要5.68min，取振动输送槽的速度为18mm/s，计算得：对预热通道的长度数据进行优化计算取：L=6000mm4.2.2预热系统外形参数再根据电弧炉的单位小时出钢量，结合振动输送槽运送废钢前进的速度，计算出前进的距离，可得振动输送槽的相关参数，由此可取预热系统的外形参数（4按用途分类：①桥梁钢板、②锅炉钢板、③造船钢板、④装甲钢板、在本设计中，预热通道内部的钢板因为与高温烟气直接接触，所以在此选用耐热钢。而预热通道外壁没有与火焰直接接触只起一个连接作用，所以预热通道外壁选取一般钢板。耐热钢：是抗氧化和热强钢的总称。按其特性和用途可分为抗氧化钢、热强钢、耐热合金，按其组织要分为珠光体钢、马氏体钢、铁素体刚、奥氏体和合金。抗氧化钢又叫不起皮钢，它在高温下有较好的抗氧化性和一定强度，多用来制造炉用零件盒热交换器。热强钢是在高温下有一定的抗氧化能力和较高强度的钢种、用于制造汽轮机、燃气轮机的转子和叶片、锅炉过热器、高温工作螺旋和弹簧、内燃机进气阀等。耐热合金是在高温下工作的铁镍基、镍基和钴基合金，包括抗氧化合金和热强合金。它们的抗氧化性和热强性都比耐热钢好，主要用来制造燃气轮机叶片、轮盘、螺栓及火焰筒等。该支撑结构选用的是工字钢支撑，因要与预热通道侧壁底板焊接，故参考预热通道侧壁底板的宽度，可选用32#c型号工字钢，该工字钢的截面系数3w=760[]=140Mpa,而工字钢支撑承载的是所有预z热通道部分，包括各种类型的钢板焊接组成的部件和内部的耐火保温层，而各块不同类型尺寸已知，经过计算可得总重量m=21475kg，即总压力为0该预热通道共有8根工字钢进行支撑，并且是沿预热通道均匀分布，则选F=53687.5N，校核步骤如下：04Lmax2M故该工字钢支撑结构满足稳定性要求，可以选用。4.3.3焊接的形式焊接,塑料的制造工艺及技术。①加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，必要时可加入熔填物辅助；②单独加热熔点较低的焊料，无需熔化工件本身，借焊料的毛细作用连接③在相当于或低于工件熔点的温度下辅以高压、叠合挤塑或振动等使两工依具体的焊接工艺，焊接可细分为气焊、电阻焊、电弧焊、感应焊接及激光焊接等其他特殊焊接。焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。除了在工厂中使用外，焊接还可以在多种环境下进行，如野外、水下和太空。无论在何处，焊接都可能给操带来危险，所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施。焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等。在工业生产应用中，焊接的方法很多。根据焊接过程特点的不同，焊接可分为三大类：熔化焊、压力焊和钎焊。其中最常用的是熔化焊，如电弧焊、气焊等。形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝的焊接方法。熔化焊简称熔焊。熔化焊是应用最广的焊接方法。压力焊：压力焊是在焊接过程中对工件加压（加热或不加热）完成焊接的方法。压力焊简称压焊。它是各工业部门广泛应用的加工和装配工艺。由于被焊工件的材料、形状、尺寸及质量要求不尽相同，所以具体的焊接工艺也各有特点。压力焊的种类很多，其中最常用的有电阻焊和摩擦焊等。钎焊：钎焊是利用熔点比母材低的填充金属熔化以后，填充接头间隙并与钎料，将钎料加热到熔化状态，液态的钎料润湿母材，并通过毛细管作用填充到接头的间隙，进而与母材相互扩散，冷却后形成接头。焊缝的分类：①平焊缝、②角焊缝、③船形焊缝、④单面焊缝、⑤单面焊双面成形焊缝按焊缝本身截面形式不同，焊缝分为对接焊缝和角焊缝。①对接焊缝:按焊缝金属充满母材的程度分为焊透的对接焊缝和未焊透的对接焊缝。未焊透的对接焊缝受力很小，而且有严重的应力集中。焊透的对接焊缝简称对接焊缝。为了便于施工，保证施工质量，保证对接焊缝充满母材缝隙，根据钢板厚度采取不同的坡口形式.当间隙过大（3～6mm）时，可在V形缝及单边V形缝、I证焊接质量，防止焊缝两端凹槽，减少应力集中对动荷载的影响，焊缝成型后，除非不影响其使用，两端可留在焊件上，否则焊接完成后应切去。②角焊缝:连接板件板边不必精加工，板件无缝隙，焊缝金属直接填充在两焊件形成的直角或斜角的区域内。直角焊缝中直角边的尺寸称为焊脚尺寸,其中较小边的尺寸用hf表示。为保证焊缝质量，宜选择合适的焊角尺寸。如果焊脚尺寸过小，则焊不牢，特别是焊件过厚，易产生裂纹；如果焊脚尺寸过大，特别是焊件过薄时，易烧伤穿透，另外当贴边焊时，易产生咬边现象。4.4.1隔热保温材料简介thermalinsulationmaterial热绝缘材料。传统绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等，新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。隔热保温材料分为多孔材料,第26页身所含的孔隙隔热，因为空隙内的空气或惰性气体的导热系数很低，如泡沫材料、纤维材料等；热反射材料具有很高的反射系数，能将热量反射出去，如金、银、镍、铝箔或镀金属的聚酯、聚酰亚胺薄膜等。真空绝热材料是利用材料的内部真空达到阻隔对流来隔热。4.4.2隔热耐火材料分类④硅藻土质隔热耐火材料②中文隔热材料（600-1200℃）③高温隔热材料（大于1200℃）所选保温隔热材料的耐温性能必须符合使用环境。10-30℃左右的材料。选择中温保温隔热材料和高温保温隔热材料时，一般选择分类温度高于长期使用温度约100-150℃的材料。（3）各种隔热保温材料的使用温度（只截取与本设计相近的温度）表4-2部分隔热耐火材料使用温度4.4.3隔热保温材料的选择此废钢预热系统采用高温烟气预热废钢，所以隔热保温材料的使用范围比较广泛，而耐火纤维以耐高温、耐振动、尽热、吸声和重量轻等优点，已取代砖结构和浇注料而成为耐火、保温、隔热、隔声、防火的优选材料，在冶金、石油、化工、机械、建筑等行业得到广泛应用耐火纤维分为非晶质（玻璃态）和多晶质（结晶态）两大类：非晶质耐火纤维包括硅酸铝质、高纯硅酸铝质、含铬硅酸铝质和高铝质耐火纤维；多晶质耐火纤维包括莫来石纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维，故可选用多晶氧化铝纤维。耐火纤维制品有很多优点，但其强度和耐火砖、高强度浇注料相比，还是有较大差距，故耐火纤维制品适用于直接与炉衬接触、无颗粒气流冲洗及燃气流速≤20m/s（若喷涂表面涂料可增强抗气流冲洗能力）的各种产业炉窑的耐火衬里和复合炉衬的保温层。采自中国资产治理网。另外，通过纤维原料的选用，塔、罐、容器等的外保温也可用纤维制品。喷涂技术是耐火纤维施工技术的改进和进步，施工速度快，质量较好。适合使用耐火纤维制品的结构同样适合喷涂技术的使用。目前国内大部分炉窑的炉墙仍采用砖砌层结构，其缺点是点火升温时，蓄热量大，升温速度慢，热耗增加；保温效果差，散热损失大，工作环境恶劣；热惰性大，不适合自动化控制燃烧。块等，固然在一定程度上进步了炉窑技术性能指标，但纤维制品的施工工艺落后，施工质量难以保证，内衬的寿命受到较大影响。主要缺点是人力投进大，施工速度慢，施工质量很难控制；纤维制品间有贯通式直缝，密封性差，易窜火；球面及异型结构难以施工，维修和抢修困难。对于加热炉等产业炉衬来说，纤维喷涂材料采用优质纤维原棉，高性能纤维系列结合剂为原料，在一次性整体喷涂过程中形成网络结构，与其他施工方法相第28页(1)缩，消除了窜气、露点腐蚀等对炉壳、锚固钉的危害，强化了密封、保温顺耐火性能，进步了产业炉窑的热效率。(2)纤维喷涂技术可以降低复杂形面，如球面、拐角、炉门及排烟管结合处等部位整体锚固的施工难度，进步了异形结合处的密封性能。衬层坚固、均匀而平整，具有较强的抗腐蚀能力。喷涂施工方便、灵活，锚固钉用量少，且全部埋在纤维炉衬里，有效防止钉头烧损，避免热短路。(3