加熱及熱處理技師(加熱部分)

加熱與熱處理技師培訓2012.09鋼坯加熱工藝加熱的目的：提高鋼的塑性，降低變形抗力，利于軋制。要求：1.加熱溫度應嚴格控制在規(guī)定的溫度范圍，防止產(chǎn)生加熱缺陷。2.加熱制度必須滿足不同鋼種、不同斷面、不同形狀的鋼坯在具體條件下合理加熱。3.鋼坯的加熱溫度應在長度、寬度和斷面上均勻一致。熱量傳遞方式傳導對流輻射熱傳導概念：熱傳導又稱導熱，是借助物質(zhì)的分子、原子或自由電子的運動將熱量從物體溫度較高的部位傳遞到溫度較低的部位的過程。熱傳導可發(fā)生在物體內(nèi)部或直接接觸的物體之間。實例：爐墻散熱、鋼坯由表面向內(nèi)部的加熱、金屬棒由熱端向冷端的傳熱等。傳導傳遞的熱量計算公式。熱傳導影響熱量傳導的因素：與溫差、熱導率、導熱面積成正比，與傳導距離成反比。熱導率是表征物質(zhì)導熱性能的一個物性參數(shù)。導熱性能的大小與物質(zhì)的組成、結構、密度、溫度及壓力等有關。熱導率的大小：金屬非金屬液體氣體對流傳熱概念：是指利用流體質(zhì)點在傳熱方向上的相對運動，將熱量由一處傳遞至另一處。根據(jù)引起流體質(zhì)點相對運動的原因不同分類：對流傳熱自然對流傳熱強制對流傳熱若相對運動是由是由流體內(nèi)部各部分溫度的不同而產(chǎn)生密度差異，使流體質(zhì)點發(fā)生相對而進行熱量傳遞若相對運動是由外力作用引起實現(xiàn)的對流傳熱影響對流傳熱的因素1.流體流動的情況。強制對流時，運動速度和溫度差越大，內(nèi)部的擾動與混合越強烈，傳熱效果越好。傳熱強度較自然對流高。2.流體流動的性質(zhì)。紊流流動傳熱效果較層流流動好。3.流體的物理性質(zhì)。比熱容、密度、熱導率等數(shù)值越大，對流傳熱越強；黏度越大，對流傳熱越弱。 4.固體表面形狀、大小和位置。熱輻射概念：物體的熱能變?yōu)殡姶挪ǎㄝ椛淠埽┫蛩闹軅鞑?，當輻射能落到其它物體上被吸收后又變?yōu)闊崮艿倪^程。輻射換熱與對流和傳導傳熱有本質(zhì)區(qū)別：1.輻射是一切物體的固有特性。2.輻射傳熱不需要任何中間介質(zhì)。3.熱輻射的過程伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)變。熱輻射輻射能力：物體在某溫度下單位面積單位時間所輻射出去的能量稱為該物體的輻射能力。影響輻射傳熱量大小的因素：1.輻射體的溫度。2.輻射體的黑度。燒油（特別是焦油）輻射能力比燒煤氣好；天然氣比焦爐煤氣好；焦爐煤氣比高爐煤氣好。不管什么物體，其輻射能力和對熱射線的吸收能力是相等的。氣體的輻射和吸收的特點1.不同的氣體，其輻射和吸收輻射能的能力不同。2.熱輻射.在氣體中，能量的吸收和輻射是在整個體積內(nèi)進行的，當熱射線穿過氣體時，其能量因沿途氣體所吸收而減少。3.氣體的輻射和吸收具有選擇性。鋼坯在爐膛內(nèi)的加熱當溫度在800℃以下時：對流和傳導當溫度在800--1000℃時：對流和輻射當溫度在1000℃以上時：輻射90%以上特點：1.燃料燃燒所產(chǎn)生的煙氣是爐膛內(nèi)的熱源，溫度以爐氣最高，鋼坯最低，爐墻居中。2.爐墻本身不是一個熱源體，它具有高溫是因為它吸收了爐氣的熱量。3.爐氣和鋼坯的黑度對熱交換有很大的影響。鋼坯加熱組織性能的變化1.組織變化2.性能變化鋼的熱導率根據(jù)依其化學成分、熱處理和組織狀態(tài)的不同而有很大差別。加熱過程中，良好的導熱性能可以使鋼坯透熱加快，密度和比熱容大，使鋼的透熱速度慢。低溫時，鋼的熱導率較大而比熱容較小，鋼料透燒容易。隨著溫度升高，鋼坯強度和硬度迅速降低。加熱過程中，鋼料內(nèi)外溫度不同使鋼料斷面上產(chǎn)生熱應力。加熱工藝參數(shù)主要加熱工藝參數(shù)：加熱溫度、加熱速度、加熱時間、加熱氣氛加熱溫度：指鋼料在爐內(nèi)加熱完畢出爐時的溫度。鋼的加熱溫度因鋼種而異。還要考慮軋制工藝、軋機的結構特點及爐子的結構特點等實際情況。加熱工藝參數(shù)加熱速度：是指鋼在加熱時，單位時間內(nèi)其表面溫度升高的度數(shù)，單位為℃/h。鋼材加熱速度的規(guī)律：開始階段（700--800℃以下），對高碳鋼、高錳鋼、軸承鋼、高速鋼等，應低速升溫；低碳鋼升溫速度不受限制。中期：采用較快的加熱速度。末期：加熱溫度均勻。加熱工藝參數(shù)加熱時間：是指在規(guī)定的溫度制度下，鋼坯在爐內(nèi)加熱至達到軋制所要求的溫度時所必須的最少時間。加熱時間是預熱、加熱和均熱三個階段時間的總和。鋼的加熱制度1.鋼的預熱、加熱和均熱。2.鋼的加熱制度一段式加熱制度二段式加熱制度三段式加熱制度加熱爐的熱工操作加熱爐生產(chǎn)人員的主要工作：開爐、裝爐、鋼坯在爐內(nèi)運行、出爐、鋼的加熱制度和爐子的熱工制度的控制、停爐檢修等。烘爐曲線概念：烘爐時必須遵守的升溫速度、保溫時間，以時間—溫度來表示的曲線。烘爐曲線根據(jù)爐子砌體自然干燥情況、爐子大小、爐墻厚度與結構、耐火材料的性質(zhì)等具體條件來制定。連續(xù)式加熱爐熱修或涼爐的烘爐時間：2天以內(nèi)：用燒嘴烘爐，爐溫低于300℃時，以每小時不大于100℃的速度，低于700℃時，不超過每小時200℃，700℃以上不受限制。2—5天：按小修烘爐，1—2天。長期停爐：按中修或大修烘爐，3—4天或5—6天。烘爐曲線1.硅磚爐頂加熱爐的烘爐曲線。各保溫階段的作用。2.耐火黏土磚砌筑的加熱爐的烘爐曲線。3.耐火混凝土砌筑的爐子烘爐曲線。4.耐火可塑料搗制爐子的烘爐。5.黏土結合耐火澆注料澆搗的爐體烘爐。鋼溫目測鋼坯顏色與溫度對照表。目測溫度的誤差要求±20℃以內(nèi)。鋼料斷面溫度差的判斷。目測火焰顏色判斷燒嘴工作情況目測煙氣判斷燃料燃燒情況。冷卻水溫估計加熱質(zhì)量及其控制1.氧化燒損：燒損率：燒損掉的金屬重量在鋼坯總重量中所占的百分比。氧化的危害：金屬損失降低鋼的熱導率氧化鐵皮在爐內(nèi)堆積軋制咬入困難影響產(chǎn)品表面質(zhì)量氧化鐵皮分布影響氧化的因素1.加熱溫度2.加熱時間3.爐氣成分4.鋼的成分影響脫碳的因素1.加熱溫度2.加熱時間3.爐內(nèi)氣氛4.鋼的化學成分加熱爐的經(jīng)濟指標與節(jié)能技術加熱爐的生產(chǎn)率概念：是爐子單位時間內(nèi)所加熱合格鋼坯的量，一般用小時產(chǎn)量（t/h）來表示。也可以用日產(chǎn)量或班產(chǎn)量來表示。G=N/τ(t/h)式中：N：加熱爐裝爐量，tG：加熱爐生產(chǎn)率，t/hτ:加熱時間，h有效爐底強度概念：單位有效爐底面積上的小時產(chǎn)量來反映其工作的好壞，又稱單位生產(chǎn)率。有效爐底強度可用下式計算：P=1000G/F效式中：P：爐底強度，Kg/(m2*h)G：加熱爐生產(chǎn)率，t/hF效：有效爐底面積，m2推鋼式加熱爐F效=nlL效式中：n：料排數(shù)l：坯料長度，mL效：有效爐長，m計算例題例：已知某推鋼式加熱爐長33m，寬3.2m，被加熱鋼坯斷面為150mm*150mm，長2850mm，要求鋼坯在爐內(nèi)加熱時間120min。求加熱爐的小時產(chǎn)量？（鋼的密度為7.8t/m3）解：由已知條件設鋼坯長度為L，邊長為b，加熱爐小時產(chǎn)量為Q，鋼坯單重為G，加熱時間為h。由題意得：G=(2850*150*150*7.8)=0.5t鋼在爐內(nèi)的布料總數(shù)n=33000/150=220支小時產(chǎn)量Q=nG/h=220*0.5/2=55t/h計算例題例：某加熱爐的生產(chǎn)率G為35t/h，加熱爐的有效長度為30m，雙排布料，鋼坯長度為1.5m，求這個加熱爐的有效爐底強度P？解：G=35*1000=35000Kg/hF=30*1.5*2=90m2P=G/F=35000/90=389Kg/(m2*h)影響加熱爐生產(chǎn)率的因素1.爐型。關鍵2.爐底水管絕熱。是節(jié)能提效的重要措施3.合理的熱負荷。4.提高供熱強度。5.改善燃燒條件和傳熱條件。6.坯料的入爐溫度。7.加熱工藝。加熱爐燃耗爐子單耗：即爐子加熱每噸鋼坯（錠）所消耗的熱量，其單位為KJ/Kg單位熱耗指標=實際燃料消耗量/加熱鋼坯質(zhì)量影響單位燃料消耗的因素：加熱時間、加熱制度、坯料尺寸、鋼種、坯料裝爐溫度、燃料的品種和質(zhì)量、爐子的結構、生產(chǎn)率、工人操作的熟練程度等。標準燃料消耗：標準燃料消耗=單位熱耗/29302Kg（標準燃料）/Kg（鋼）統(tǒng)計燃耗的方法：1.按爐子正常生產(chǎn)每小時平均2.按月或季度平均。計算例題例：有一座推鋼式加熱爐，有效長30m，加熱鋼坯尺寸為：0.15*0.15*3m，加熱爐正常生產(chǎn)，要求鋼坯在爐時間為120min，已知每小時耗用煤氣90GJ，每根鋼坯重0.5t，求該加熱爐的單位能耗？解：裝爐總重量=（爐子有效長/鋼坯寬度）*鋼坯單重=(30/0.15)*0.5=100t加熱能力=裝爐總重量/加熱時間=100/2=50t/h單位能耗=小時煤氣耗量/加熱能力=90/50=1.8GJ/t加熱爐的熱效率概念：指加熱金屬的有效熱量占供給爐子熱量（燃料燃燒的化學熱）的百分率，用符號η表示。即：η=Qt/Q1*100%式中：η：加熱爐的熱效率，%Qt：金屬加熱所需的熱量Q1：燃料燃燒的化學熱提高熱效率和降低燃耗的措施1.減少出爐廢氣從爐膛帶走的熱量2.回收廢熱用以預熱空氣、煤氣3.減少爐子冷卻水帶走的熱量4.減少爐子砌體的散熱5.加強爐子的熱工管理加熱工序管理與節(jié)能降耗熱裝就是坯料在熱態(tài)下裝入加熱爐。熱裝與冷裝相比的優(yōu)點：1.節(jié)約能源2.提高成材率3.簡化了生產(chǎn)工藝流程，節(jié)省廠房和勞動力，投資費用減少4.簡化了生產(chǎn)工藝，減少了工序，提高了產(chǎn)品質(zhì)量加熱工序管理與節(jié)能降耗連鑄坯熱送熱裝的類型：1.直接軋制型2.高溫熱裝