推钢式连续加热炉设计张青.doc

内蒙古科技大学推钢式连续加热炉课程设计说明书 学号：0862126407 姓名： 张青 班级：热动08-4班 指导老师：魏祥瑞 目录一、设计内容…………………………………………………………………………………… 3 二、设计资料和参数……………………………………………………………………… 3三、加热炉炉型选择……………………………………………………………………… 3四、设计计算 …………………………………………………………………………………… 4（一）燃料燃烧计算………………………………………………………………………… 4（二）钢坯加热时间的计算…………………………………………………………… 52.1预热段加热时间的计算………………………………………………………… 52.2加热段加热时间计算………………………………………………………………82.3均热段加热时间计算…………………………………………………………… 10（三）炉子尺寸的决定与有关的几个指标…………………………………10（四）炉子热平衡与燃料消耗量………………………………………………… 124.1均热段的热平衡…………………………………………………………………… 124.2加热段的热平衡…………………………………………………………………… 164.3预热段的热平衡…………………………………………………………………… 18五、 设计心得…………………………………………………………………………………… 21六、参考文献…………………………………………………………………………………… 22一、设计内容1.选择合理的炉型结构；2.燃料燃烧计算，包括理论空气需要量、实际空气需要量、燃烧产物量，理论燃烧温度的温度等；3.钢坯加热时间计算，分为三个计算段，分别进行计算；4.炉子基本尺寸的确定，包括炉膛宽度、炉膛高度、炉体长度、各段长度的确定等；5.热平衡计算及燃料消耗量的确定；6.撰写设计说明说；7.画加热炉的构造图。

二、设计资料和参数1.加热炉为推钢式连续加热炉；2.炉子生产率：70t/h；3.进出料方式：端进端出4.空气预热温度：T＝400℃5.被加热金属： 1）钢坯尺寸：180×180×3300mm；2）钢坯种类：普通碳钢 3）钢坯入炉表面温度：=20℃3） 钢坯出炉表面温度：=1200℃ 4）经过预热段以后钢坯表面温度：=650℃5）进入均热段时钢坯表面温度：=1250℃6.燃料： 1）燃料种类：焦炉煤气，Q＝4130千卡/标米 2）烟气出炉温度：t＝800℃ 3）烟气进入预热段温度：t＝1400℃ 4）烟气在预热段平均温度：＝1275℃5）高焦炉混合煤气（湿成分）： 高焦炉混合煤气成分表煤气种类COCO2H2CH4CmHnO2N2H2O合计 体积分数/%6.31.955.724.62.00.86.42.3100三、加热炉炉型选择 轧钢生产连续性较大，加热钢坯的品种也比较稳定，并且数量也比较大，故决定采用连续加热炉，钢坯断面尺寸为180mm×180mm×3300mm，故决定采用上下两面加热，并且采用三段的炉温制度以保证钢坯加热质量和较高的生产率。

由于料坯很长，故采用单排装料四、设计计算（一）燃料燃烧计算1.1换算燃料成分已知的高焦炉混合煤气成分见下表 高焦炉混合煤气成分表煤气种类COCO2H2CH4CmHnO2N2H2O 体积分数/%6.31.955.724.62.00.86.42.31.2空气需要量和燃烧产物量及其成分的计算计算理论空气需要量L0计算实际燃烧产物需要量Ln（无焰燃烧，选取n=1.05） 计算燃烧产物生成量及成分(每100m3燃料) 则生成物含量见下表 生成物成分表产物成分C02N2O2H2O总和含量（%）7.1468.070.8523.94100.01.3 计算燃烧产物密度1.4计算燃料理论燃烧温度400℃时，，设燃烧温度为1800~2100℃，则因此，可满足连续加热炉加热工艺燃料理论燃烧温度计算结果序号名称数据单位序号名称数据单位1234高炉煤气发热量空气需要量理论量 实际量燃烧产物量41304.184.15234.35967.14kj/ m3m3/m3m3/ m3m3/ m3 %45燃烧产物密度理论燃烧温度23.9468.070.851.19562248%%%m3/m3（二）钢坯加热时间的计算①钢坯出炉的表面温度 = 1200℃；②钢坯入炉的表面温度 =20 ℃；③经过预热段以后的表面温度 =650℃；④进入均热段时的表面温度 =1250℃；⑤烟气出炉的温度 =800 ℃； ⑥烟气进入预热段的温度 =1400 ℃；⑦烟气在预热段的最高温度 =1350 ℃；⑧烟气在均热段的平均温度 =1275℃；2.1预热段加热时间的计算2.1.1 传热系数的计算(1)求平均温度 =℃ 预热段完了处理金属的平均温度表面的温度与中心得温差65℃； =650℃-60℃=590℃(2)炉气黑度 炉子宽度（有效宽度）B=L+2×0.25=3.3+0.5=3.8m设计中实取炉宽为4m预热段炉膛高度H=2H效+0.18=2×0.814+0.18=1.808m 加热段炉膛高度 H=均热段炉膛高度 H=炉膛内表面积 s=2(H+B)L 预热段： s=2×(1.808+4)Ly=11.616Ly 加热段： s=2×(3.125+4)Lj=14.25Lj 均热段： s=2×(2.32+4)Ljr=12.64Ljr容器体积： V=Hy B Ly 预热段： V=(1.808×4)Ly=7.232Ly 加热段： V=(3.125×4)Lj=12.5Lj 均热段： V=(2.32×4)Ljr=9.28Ljr有效平均射线长度 预热段： S = =m 加热段： S = =m 均热段： S = =m PCO2 =0.071×2.45×= 0.174×﹙m﹚PH2O =0.24×2.45×=0.588×﹙m﹚当= =0.125 =0.269所以预热段的黑度为 =0.12＋0.269=0.389（3）辐射传热系数 查的 =2.49×4.18辐射传热系数==124.3×4.18（4）对流传热系数 取 =0.05 , 0=1.5m/s , ct=0.374.18 =1.25×4.18（5）总传热系数=136.8×4.182.1.2确定加热时间﹙预热段﹚(1) 钢的成份取=0.6% =0.7% =0.2%(2) 钢的热导率 =（60-8.7-14.4-29）×4.18×100 =38.9×4.18 =×0.85=33×4.18(3) 钢的比热容当碳含量%=0.6% =440℃ C=0.16×4.18(4) 钢的厚度 钢坯的厚度180mm，但在炉中是两面加热，故在计算中应用的坯胎厚度为 90mm(5)各无量纲的特征束的数值 Bi=136.8×0.09／33=0.373 φ= Fo==2.3故预热时间τ=2.3×S²／α=0.710(h)2.1.3确定钢坯经过预热段之后表面与中心的温差 Fo=2.3 Bi=0.373 查的 =0.460 故 =603.2℃ 由此知预热终了表面与中心的温差 Δt1=650℃-603.2℃=46.8℃2.2加热段加热时间计算2.2.1传热系数的计算(1) 炉子的平均气温 =+=2247℃ =1400℃ =(1250+650)/2=950℃带入式中 得：=1753℃(2) 炉气的黑度 S = = 3.43mPCO2S =0.071×3.43×= 0.244×﹙Pa.m﹚PH2OS =0.24×3.43×=0.823×﹙Pa.m﹚当=1753℃ =0.078 =0.18所以预热段的黑度为 =0.078＋0.18=0.258(3) 辐射传热系数 =0.53 查的 =2.40×4.18辐射传热系数=436.7×4.18(4) 对流传热系数=55×4.18(5) 总传热系数=491.7×4.182.2.2 确定加热时间﹙加热段﹚(1) 钢的热导率 =λo×0.68=38.9×0.68×4.18=26.5×4.18(2) 钢的比热容 =0.18×4.18(3) 各无量纲的特征数的数值Bi=1.49 φ==0.501=0.0188m²／h Fo==0.48(4) 预热时间τ=0.38×S²／α=0.207(h)2.2.3确定钢坯经过预热段之后表面与中心的温差 Fo=0.48 Bi=1.49 查的 =0.66 =1036℃ 由此知预热终了表面与中心的温差Δt2=1250-1036=214℃2.3确定均热时间 钢坯出炉时表面与中心温差最大允许为15℃Δt2=214℃ =0.070 查的 m=0.76=λo×0.76=28.4×4.18=0.17×4.18 a==0.02133m²／h代入得 =m.s2/a=0.273h 则：钢坯在炉内的总加热时间 0.710+0.207+0.273=1.19h现实中实取加热时间如下：预热时间：0.7h加热时间：0.2h均热时间：0.3h 总时间1.2h（三）炉子尺寸的决定与有关的几个指标3.1炉子宽度（有效宽度）B=L+2×0.25=3.3+0.5=3.8m设计中实取炉宽为3.8m3.2炉膛高度(1) 预热段炉膛高度H=。