加热及热处理技师(加热部分)

加热与热处理技师培训2012.09钢坯加热工艺加热的目的：提高钢的塑性，降低变形抗力，利于轧制。要求：1.加热温度应严格控制在规定的温度范围，防止产生加热缺陷。2.加热制度必须满足不同钢种、不同断面、不同形状的钢坯在具体条件下合理加热。3.钢坯的加热温度应在长度、宽度和断面上均匀一致。热量传递方式传导对流辐射热传导概念：热传导又称导热，是借助物质的分子、原子或自由电子的运动将热量从物体温度较高的部位传递到温度较低的部位的过程。热传导可发生在物体内部或直接接触的物体之间。实例：炉墙散热、钢坯由表面向内部的加热、金属棒由热端向冷端的传热等。传导传递的热量计算公式。热传导影响热量传导的因素：与温差、热导率、导热面积成正比，与传导距离成反比。热导率是表征物质导热性能的一个物性参数。导热性能的大小与物质的组成、结构、密度、温度及压力等有关。热导率的大小：金属非金属液体气体对流传热概念：是指利用流体质点在传热方向上的相对运动，将热量由一处传递至另一处。根据引起流体质点相对运动的原因不同分类：对流传热自然对流传热强制对流传热若相对运动是由是由流体内部各部分温度的不同而产生密度差异，使流体质点发生相对而进行热量传递若相对运动是由外力作用引起实现的对流传热影响对流传热的因素1.流体流动的情况。强制对流时，运动速度和温度差越大，内部的扰动与混合越强烈，传热效果越好。传热强度较自然对流高。2.流体流动的性质。紊流流动传热效果较层流流动好。3.流体的物理性质。比热容、密度、热导率等数值越大，对流传热越强；黏度越大，对流传热越弱。 4.固体表面形状、大小和位置。热辐射概念：物体的热能变为电磁波（辐射能）向四周传播，当辐射能落到其它物体上被吸收后又变为热能的过程。辐射换热与对流和传导传热有本质区别：1.辐射是一切物体的固有特性。2.辐射传热不需要任何中间介质。3.热辐射的过程伴随有能量形式的转变。热辐射辐射能力：物体在某温度下单位面积单位时间所辐射出去的能量称为该物体的辐射能力。影响辐射传热量大小的因素：1.辐射体的温度。2.辐射体的黑度。烧油（特别是焦油）辐射能力比烧煤气好；天然气比焦炉煤气好；焦炉煤气比高炉煤气好。不管什么物体，其辐射能力和对热射线的吸收能力是相等的。气体的辐射和吸收的特点1.不同的气体，其辐射和吸收辐射能的能力不同。2.热辐射.在气体中，能量的吸收和辐射是在整个体积内进行的，当热射线穿过气体时，其能量因沿途气体所吸收而减少。3.气体的辐射和吸收具有选择性。钢坯在炉膛内的加热当温度在800℃以下时：对流和传导当温度在800--1000℃时：对流和辐射当温度在1000℃以上时：辐射90%以上特点：1.燃料燃烧所产生的烟气是炉膛内的热源，温度以炉气最高，钢坯最低，炉墙居中。2.炉墙本身不是一个热源体，它具有高温是因为它吸收了炉气的热量。3.炉气和钢坯的黑度对热交换有很大的影响。钢坯加热组织性能的变化1.组织变化2.性能变化钢的热导率根据依其化学成分、热处理和组织状态的不同而有很大差别。加热过程中，良好的导热性能可以使钢坯透热加快，密度和比热容大，使钢的透热速度慢。低温时，钢的热导率较大而比热容较小，钢料透烧容易。随着温度升高，钢坯强度和硬度迅速降低。加热过程中，钢料内外温度不同使钢料断面上产生热应力。加热工艺参数主要加热工艺参数：加热温度、加热速度、加热时间、加热气氛加热温度：指钢料在炉内加热完毕出炉时的温度。钢的加热温度因钢种而异。还要考虑轧制工艺、轧机的结构特点及炉子的结构特点等实际情况。加热工艺参数加热速度：是指钢在加热时，单位时间内其表面温度升高的度数，单位为℃/h。钢材加热速度的规律：开始阶段（700--800℃以下），对高碳钢、高锰钢、轴承钢、高速钢等，应低速升温；低碳钢升温速度不受限制。中期：采用较快的加热速度。末期：加热温度均匀。加热工艺参数加热时间：是指在规定的温度制度下，钢坯在炉内加热至达到轧制所要求的温度时所必须的最少时间。加热时间是预热、加热和均热三个阶段时间的总和。钢的加热制度1.钢的预热、加热和均热。2.钢的加热制度一段式加热制度二段式加热制度三段式加热制度加热炉的热工操作加热炉生产人员的主要工作：开炉、装炉、钢坯在炉内运行、出炉、钢的加热制度和炉子的热工制度的控制、停炉检修等。烘炉曲线概念：烘炉时必须遵守的升温速度、保温时间，以时间—温度来表示的曲线。烘炉曲线根据炉子砌体自然干燥情况、炉子大小、炉墙厚度与结构、耐火材料的性质等具体条件来制定。连续式加热炉热修或凉炉的烘炉时间：2天以内：用烧嘴烘炉，炉温低于300℃时，以每小时不大于100℃的速度，低于700℃时，不超过每小时200℃，700℃以上不受限制。2—5天：按小修烘炉，1—2天。长期停炉：按中修或大修烘炉，3—4天或5—6天。烘炉曲线1.硅砖炉顶加热炉的烘炉曲线。各保温阶段的作用。2.耐火黏土砖砌筑的加热炉的烘炉曲线。3.耐火混凝土砌筑的炉子烘炉曲线。4.耐火可塑料捣制炉子的烘炉。5.黏土结合耐火浇注料浇捣的炉体烘炉。钢温目测钢坯颜色与温度对照表。目测温度的误差要求±20℃以内。钢料断面温度差的判断。目测火焰颜色判断烧嘴工作情况目测烟气判断燃料燃烧情况。冷却水温估计加热质量及其控制1.氧化烧损：烧损率：烧损掉的金属重量在钢坯总重量中所占的百分比。氧化的危害：金属损失降低钢的热导率氧化铁皮在炉内堆积轧制咬入困难影响产品表面质量氧化铁皮分布影响氧化的因素1.加热温度2.加热时间3.炉气成分4.钢的成分影响脱碳的因素1.加热温度2.加热时间3.炉内气氛4.钢的化学成分加热炉的经济指标与节能技术加热炉的生产率概念：是炉子单位时间内所加热合格钢坯的量，一般用小时产量（t/h）来表示。也可以用日产量或班产量来表示。G=N/τ(t/h)式中：N：加热炉装炉量，tG：加热炉生产率，t/hτ:加热时间，h有效炉底强度概念：单位有效炉底面积上的小时产量来反映其工作的好坏，又称单位生产率。有效炉底强度可用下式计算：P=1000G/F效式中：P：炉底强度，Kg/(m2*h)G：加热炉生产率，t/hF效：有效炉底面积，m2推钢式加热炉F效=nlL效式中：n：料排数l：坯料长度，mL效：有效炉长，m计算例题例：已知某推钢式加热炉长33m，宽3.2m，被加热钢坯断面为150mm*150mm，长2850mm，要求钢坯在炉内加热时间120min。求加热炉的小时产量？（钢的密度为7.8t/m3）解：由已知条件设钢坯长度为L，边长为b，加热炉小时产量为Q，钢坯单重为G，加热时间为h。由题意得：G=(2850*150*150*7.8)=0.5t钢在炉内的布料总数n=33000/150=220支小时产量Q=nG/h=220*0.5/2=55t/h计算例题例：某加热炉的生产率G为35t/h，加热炉的有效长度为30m，双排布料，钢坯长度为1.5m，求这个加热炉的有效炉底强度P？解：G=35*1000=35000Kg/hF=30*1.5*2=90m2P=G/F=35000/90=389Kg/(m2*h)影响加热炉生产率的因素1.炉型。关键2.炉底水管绝热。是节能提效的重要措施3.合理的热负荷。4.提高供热强度。5.改善燃烧条件和传热条件。6.坯料的入炉温度。7.加热工艺。加热炉燃耗炉子单耗：即炉子加热每吨钢坯（锭）所消耗的热量，其单位为KJ/Kg单位热耗指标=实际燃料消耗量/加热钢坯质量影响单位燃料消耗的因素：加热时间、加热制度、坯料尺寸、钢种、坯料装炉温度、燃料的品种和质量、炉子的结构、生产率、工人操作的熟练程度等。标准燃料消耗：标准燃料消耗=单位热耗/29302Kg（标准燃料）/Kg（钢）统计燃耗的方法：1.按炉子正常生产每小时平均2.按月或季度平均。计算例题例：有一座推钢式加热炉，有效长30m，加热钢坯尺寸为：0.15*0.15*3m，加热炉正常生产，要求钢坯在炉时间为120min，已知每小时耗用煤气90GJ，每根钢坯重0.5t，求该加热炉的单位能耗？解：装炉总重量=（炉子有效长/钢坯宽度）*钢坯单重=(30/0.15)*0.5=100t加热能力=装炉总重量/加热时间=100/2=50t/h单位能耗=小时煤气耗量/加热能力=90/50=1.8GJ/t加热炉的热效率概念：指加热金属的有效热量占供给炉子热量（燃料燃烧的化学热）的百分率，用符号η表示。即：η=Qt/Q1*100%式中：η：加热炉的热效率，%Qt：金属加热所需的热量Q1：燃料燃烧的化学热提高热效率和降低燃耗的措施1.减少出炉废气从炉膛带走的热量2.回收废热用以预热空气、煤气3.减少炉子冷却水带走的热量4.减少炉子砌体的散热5.加强炉子的热工管理加热工序管理与节能降耗热装就是坯料在热态下装入加热炉。热装与冷装相比的优点：1.节约能源2.提高成材率3.简化了生产工艺流程，节省厂房和劳动力，投资费用减少4.简化了生产工艺，减少了工序，提高了产品质量加热工序管理与节能降耗连铸坯热送热装的类型：1.直接轧制型2.高温热装