加熱爐的原理
1、目的
加熱的目的是把坯料加熱到均勻的、適合軋制的溫度（奧氏體組織）。溫度提高以后，首先是提高鋼的塑性，降低變形抗力，使鋼容易變形。如T12鋼室溫下變形抗力約為600Mpa，加熱到1200℃時變形抗力下降到30Mpa左右，只相當室溫下變形抗力的二十分之一。加熱溫度合適的鋼，軋制時可以用較大的壓下量，減少因磨損和沖擊造成的設備事故，提高軋機的生產(chǎn)率和作業(yè)率，而且軋制耗能也較少。其次，加熱能改善鋼坯的內(nèi)部組織和性能。不均勻組織和非金屬夾雜物通過高溫加熱的擴散作用而均勻化。加熱溫度和均勻程度是加熱質(zhì)量的標志，加熱質(zhì)量好的鋼，容易獲得斷面形狀正確、幾何尺寸精確的成品。
2、加熱過程
鋼坯的加熱溫度包括表面溫度、沿斷面上的溫度差及沿坯子長度方向上的溫度差。鋼坯在爐內(nèi)的最終加熱溫度是考慮了軋制工藝、軋機的結構特點以及爐子的結構特點等實際情況后規(guī)定的。加熱到規(guī)定溫度所需時間，取決于鋼坯的尺寸、鋼種、采用的溫度制度及一些其他條件。
鋼坯在爐內(nèi)以對流方式和輻射方式得到熱量，前者是爐氣沖刷鋼坯表面；后者是爐氣和熾熱的爐襯輻射熱。我們加熱爐沿長度方向上分三段控制：即預加熱段、加熱段和均熱段。鋼坯進入加熱爐預熱段，熱流逐漸增大，鋼坯到二加熱段，熱流基本保持不變，鋼坯到均熱段，熱流逐漸減小。鋼坯在均熱段內(nèi)，鋼坯表面溫度基本保持不變，而斷面溫差逐步縮小，鋼坯表面得到的熱量以熱傳導的方式向內(nèi)部擴散。傳給鋼坯表面的熱流越小、受熱面積越大、鋼坯的斷面尺寸越小、鋼的導熱率越大，斷面溫差就越小。一般斷面大的鋼坯要比斷面小的鋼坯加熱時間要長，合金鋼要比碳鋼的加熱時間要長。
3、加熱缺陷
合金鋼開裂：加熱開始階段（700℃以下），對高碳工具鋼、高錳鋼、軸承鋼、高速鋼等這類導熱率小的鋼，如果升溫速度過快、表面溫度驟然升高而斷面溫差過大，將產(chǎn)生熱應力，導致出現(xiàn)裂紋。
過熱和過燒：加熱溫度過高或高溫下停留時間過長，會使鋼的晶粒過分長大，晶粒間的聯(lián)系削弱，鋼變脆，這稱為過熱。過熱的坯料軋制時會產(chǎn)生裂紋；即使軋制沒有開裂，成品的力學性能也不能滿足要求。過熱鋼坯進行正火可以挽救。過熱進一步發(fā)展，晶粒繼續(xù)長大，而且晶界出現(xiàn)氧化或熔化，軋制時往往碎裂或崩裂，這稱為過燒。過燒的坯料是不可挽救的廢品。在軋制作業(yè)突然出現(xiàn)故障停軋時，容易出現(xiàn)過熱或過燒現(xiàn)象；高碳鋼如溫度控制不當，也很容易造成過熱或過燒現(xiàn)象。
鋼坯的氧化和脫碳：鋼坯在爐內(nèi)加熱的過程中，鋼中金屬元素和爐內(nèi)的氧化性氣氛發(fā)生反應并生產(chǎn)氧化鐵皮（氧化鐵皮的內(nèi)層是氧化鐵、中間層是四氧化三鐵、最外層是三氧化二鐵）。脫碳是鋼中的碳元素向表面擴散并和爐內(nèi)氣氛反應而引起的。軸承鋼、工具鋼、彈簧鋼和其他一些鋼種，鋼的脫碳是有害的，脫碳后的鋼件表面在淬火時達不到所要求的硬度，此外還使抗壓性能、耐磨性能、彈性降低。
氧化和脫碳過程是同時進行的，它們都和加熱條件（溫度、爐內(nèi)時間、爐內(nèi)氣氛以及坯料的化學成分）有關。一般來說，溫度小于750℃時氧化和脫碳都不明顯。但溫度大于800℃時增加的特別快。
特別注意的是：對于碳鋼加熱溫度一般不能大于1300℃，大于此溫度，其一，鋼坯表面的氧化鐵皮會熔化（純氧化鐵皮的熔點為1377~1565℃，含有雜質(zhì)時降到1300~1350℃），從鋼表面上掉下來，露出新的表面，燒損迅速增加。其二，當加熱溫度大于1300℃時，鋼坯很有可能會出現(xiàn)過熱或過燒。生產(chǎn)其它鋼種時更應該注意最高加熱溫度。
鋼坯氧化燒損后，必然影響成材率；氧化鐵皮的熱導率非常差，對鋼坯的加熱時間有影響；氧化鐵皮脫落并堆積在爐低，人工清理非常困難，工作非常辛苦。
4、熱工制度
熱工制度涉及燃料于空氣進入爐內(nèi)的情況、燃燒情況、燃燒產(chǎn)物的排除情況以及余熱回收利用等情況。熱工制度包括溫度制度、爐壓制度和爐子燃燒制度。
溫度制度：加熱溫度和注意事項見下表
加熱溫度和注意事項
測量爐溫和鋼溫的感受元件是熱電偶，測的是爐膛溫度，一般比鋼坯表面溫度高20℃以上。
5、爐壓制度
加熱爐內(nèi)爐壓大小及其分布是調(diào)整溫度場、控制火焰及爐內(nèi)氣氛的一個重要手段，它影響加熱速度和加熱質(zhì)量，也影響燃料利用的好壞。特別是爐子出料段處爐膛壓力尤為重要。
爐壓設定應比大氣壓力高出0~30Pa左右。爐壓過大則裝料口、出料口、觀察孔等開口部位都會往外冒火，其結果是：⑴爐氣損失增大，使熱損失增大；⑵SO2等有害氣體進入車間使作業(yè)環(huán)境污染；⑶冒火部位的爐墻、附近的鋼結構或機械設備受損或者變形。反之，爐壓過低，則吸收車間冷空氣將使⑴爐溫降低燃料消耗量增加；⑵低溫空氣對坯料冷卻導致溫度不均；⑶爐氣的含氧量增加導致燒損增加。
6、燃燒制度
其基本要求是保證燃料在爐膛范圍內(nèi)燃燒完全，同時空氣系數(shù)α要小。空氣過剩則煙氣量大，帶走的熱量增多；空氣量不足，爐內(nèi)形成不完全燃燒，同樣使熱損失增加。
7、爐子的操作
承德建龍棒材加熱爐是步進梁蓄熱式加熱爐，它是一座復雜的機械化與自動化的熱工設備。它由爐子本體（步進系統(tǒng)）、坯料的運輸設施、輸送各項介質(zhì)（高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、空氣、氮氣、壓縮空氣、水、液壓油、潤滑劑）的管道系統(tǒng)、燃料的燃燒設施、燃燒產(chǎn)物的排放和余熱回收設施、熱工制度的控制系統(tǒng)、各部件的冷卻系統(tǒng)、加熱中生成氧化鐵皮的清除設施等。只有生產(chǎn)人員很好的了解和掌握了這套工藝設備，才能正確的維護和操作，加熱爐才能有好的指標。生產(chǎn)人員的工作涉及：鋼坯的裝爐、鋼坯在爐內(nèi)運輸、鋼坯出爐、鋼坯的加熱制度和爐子的熱工制度；氧化鐵皮的清理；事故停爐；按計劃停爐檢修和檢修后的開爐等。
加熱爐的操作主要注意以下幾個方面的內(nèi)容：
在所有的調(diào)節(jié)器都投入運行的前期下熱工制度的控制通常是自動的，調(diào)節(jié)器的設定來自工藝規(guī)程。在自動調(diào)節(jié)器失靈或檢修后用手動操作，出現(xiàn)事故或自動元件損壞時可用手動操作。
為了保持爐子能長期有效的使用，應定期維護并注意其使用狀況；定期清理氧化鐵皮；經(jīng)常檢查爐內(nèi)水冷構件的水量、水溫和水壓情況。
風機出現(xiàn)故障或突然斷電時供風會逐漸中斷，此時要迅速關掉燒嘴上的空、煤氣閥門及煤氣的主閥門。
烘爐：加熱爐在生產(chǎn)前、大修或小修后要進行除去砌體中的水分即烘爐。烘爐時間應考慮多方面的因素。這里提供一些參考數(shù)據(jù)：某150t的步進梁加熱爐生產(chǎn)前，用36h自室溫升到150℃，保溫60h；以15℃/ h的升溫速度升溫到350℃，保溫60h；再以15℃/ h的升溫速度升溫到600℃，保溫48h；然后以20℃/ h的升溫速度升溫到8000℃，保溫36h；再以20℃/ h的升溫速度升溫到1200℃，保溫36h。總的烘爐時間為14天。大修的烘爐是升溫到200℃并保溫4h；以20℃/ h的升溫速度升溫到700℃再保溫4 h；再以50℃/ h的升溫速度升溫到1200℃后保溫4h?？偟暮鏍t時間為2天，時間富裕可以延長到3天。小修后的烘爐是以25℃/ h的升溫速度升溫到600℃再保溫6h；再以50℃/ h的升溫速度升溫到1200℃后保溫4h?？偟暮鏍t時間約2天。
點火：新建、大小修后或長期停用后的爐前煤氣管道在通煤氣前必須將管道內(nèi)的空氣全部清楚。操作中并注意管道及其附件有無泄漏。
將管道及其附件內(nèi)的空氣驅(qū)趕到車間外大氣中的操作稱為放散，即現(xiàn)以氮氣（或蒸氣）驅(qū)趕空氣，再以煤氣驅(qū)趕氮氣（或蒸氣）。放散是分段進行的，并且是由總管到各主管再到各支管最后到燒嘴前煤氣管。通氮氣到規(guī)定的時間并確認置換良好后停止通入氮氣，再通入煤氣并驅(qū)趕氮氣從放散管排出，此步驟完成后，從煤氣管路末端的取樣管取樣并作爆發(fā)試驗，合格后即可關閉放散閥并認為此段以放散完畢。如不合格則需再驅(qū)趕一段時間并作爆發(fā)試驗直到合格為止。
爆發(fā)試驗在直徑70~100mm、長300mm左右的圓桶內(nèi)進行。離煤氣現(xiàn)場稍遠的安全地點處點著一小火團置于地上，將充有試樣的圓筒筒口移向火團，打開筒蓋點著筒內(nèi)試樣，當著火和緩慢而無聲地一直燒到筒底時，則認為是合格；如點著后燃燒較快，說明還有若干空氣；點著后迅速燃燒或產(chǎn)生爆鳴，說明試樣正在爆炸范圍內(nèi)，后兩種情況都應繼續(xù)進行放散，并再次作爆發(fā)試驗。
燒嘴前點火時，先稍稍向燒嘴送風（空氣碟閥打開20%~30%），然后打開燒嘴前的煤氣閥（打開1/3~1/2），用燃旺的油棉紗引燃，再逐步調(diào)節(jié)煤氣和空氣量。煤氣噴出后未點著，應立即關閉燒嘴前的煤氣閥門，等爐內(nèi)可燃混合物排除后再重新點火。
來源：軋鋼之家
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