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第一节 设计概述1

一、炉型分类1

目录1

第一章 工业炉设计概述1

二、设计要则2

四、设计计算3

三、设计原始资料3

（二）气体燃料4

（一）固体燃料4

第二节 炉型选择4

一、燃料选择4

二、预热器选择6

（三）液体燃料6

三、燃烧装置选择7

四、排烟方式选择8

（一）煤的分类9

一、固体燃料9

第二章 燃料与燃烧计算9

第一节 燃料性质9

（二）煤的一般燃烧性质11

（一）液体燃料的性质12

二、液体燃料12

（二）燃油标准及性能指标15

（一）各种煤气17

三、气体燃料17

（三）恩氏粘度与运动粘度的换算17

（二）油气19

（三）液化石油气20

（一）燃料发热量计算21

一、燃烧计算21

第二节 燃料燃烧21

（二）燃烧计算表22

（三）燃料理论燃烧温度计算23

（四）空气量及燃烧生成气量计算26

（五）燃料的不完全燃烧损失率28

（二）着火极限30

（一）着火温度30

二、着火温度与着火极限30

一、换算公式31

第三节 燃料换算31

二、计算举例33

第一节 基本概念34

第三章 钢材加热34

一、炉温35

二、加热温度36

三、热处理加热37

五、温度压头与钢材截面温差39

四、“薄钢材”“与“厚钢材”39

（一）导热系数λ40

七、计算参数40

六、加热、均热与保温时间40

（三）重度γ41

（二）热容量Cр41

（六）综合给热系数α∑43

（五）热惰性系数b43

（四）导温系数α43

（二）加热“薄钢材”、加热温度＞1200°C时44

（一）加热“薄钢材”、加热温度≤1200°C时44

（七）钢材平均表面温度fjb44

第二节 加热时间简易计算公式44

一、恒温炉内加热时间44

（四）加热“厚钢材”、加热温度＞1200°C时45

（三）加热“厚钢材”、加热温度≤1200°C时45

三、表面温度不变情况下加热46

二、热流不变情况下加热46

一、恒温炉内加热时间49

第三节 加热时间计算图表49

二、台车式炉内钢锭加热时间图表51

（一）各计算参数55

三、连续式炉内钢材加热时间计算图表55

（二）计算例题57

第四节 无氧化加热60

一、无氧化加热工作原理61

二、无氧化加热计算62

三、计算例题63

一、砂型及泥芯干燥炉66

第一节 炉底（或容积）热强度指标66

第四章 燃料消耗量计算66

二、塞杆烘炉及烘包器67

四、室式及台车式热处理炉68

三、各种加热炉68

七、燃油或燃煤气熔铜坩埚炉69

六、燃油或燃煤气热处理用盐浴炉69

五、井式热处理炉69

第二节 单位热耗指标70

一、热收入项73

第三节 热平衡计算73

二、热支出项74

三、炉子热效率计算85

四、用热平衡法计算燃料消耗量86

一、DR型低压煤气烧嘴95

第一节 煤气烧嘴95

第五章 燃烧器95

二、DT型低压天然气烧嘴99

（一）使用预热气体的高压喷射式烧嘴100

三、高压喷射式烧嘴100

（三）使用冷煤气冷空气的高压喷射式烧嘴110

（二）单独预热煤气的高压喷射式烧嘴110

（四）改进后的高压喷射式烧嘴112

（五）燃烧道设计113

四、天然气喷射式烧嘴114

五、天然气半喷射式烧嘴116

七、焦炉煤气喷射式烧嘴118

六、焦炉煤气扁烧嘴118

八、扩散式煤气烧嘴119

九、大气式煤气烧嘴120

十、油、煤气烧嘴121

（二）低压油嘴计算123

（一）一般特性123

第二节 燃油烧嘴123

一、低压油嘴123

（三）油嘴分类124

二、高压油嘴130

（一）高压油嘴计算131

（二）高压油嘴分类132

（三）高压油嘴使用的旋流式调风器134

（一）工作原理135

三、转杯式油嘴135

（二）油嘴分类及性能数据136

一、平焰烧嘴137

第三节 新型烧嘴简介137

二、高速烧嘴141

三、油压自动比例调节油嘴142

一、预热器的作用144

第一节 预热器的作用及使用规定144

第六章 预热器144

（一）有关设计参数与计算数据146

一、设计概述146

二、预热器使用规定146

第二节 预热器设计146

（二）设计要点148

（一）块状、管状预热器150

二、预热器计算150

（二）圆筒辐射预热器156

（三）带筋片圆筒辐射预热器164

（四）铁屑预热器170

（五）蓄热室171

一、蒸汽套管式燃油加热器177

第三节 燃油加热器177

二、油箱178

（二）电加热计算179

（一）蒸汽加热蛇形管计算179

二、耐火材料分类180

一、工业炉对耐火材料的要求180

第七章 筑炉材料与砌体设计180

第一节 耐火材料180

（一）耐火材料的使用性能181

三、耐火材料的热性能181

（二）耐火制品的热学性能183

（三）耐火制品的化学性能184

四、常用耐火制品的形状及尺寸186

（四）耐火制品的级别186

（一）简介194

五、耐火纤维194

（二）分类195

（三）纤维炉墙参考结构196

（四）热工计算197

（二）耐火泥浆199

（一）耐火泥199

六、耐火泥与耐火粉料199

（三）涂料、填料、捣打料与密封泥料200

第二节 耐火混凝土203

一、铝酸盐水泥耐火混凝土204

二、水玻璃耐火混凝土207

三、磷酸盐耐火混凝土208

四、镁质耐火混凝土209

六、轻质耐火混凝土210

五、硫酸铝耐火混凝土210

七、耐火可塑料211

二、硅藻土质绝热材料212

一、绝热材料的主要性能212

第三节 绝热材料212

三、石棉制品214

五、蛭石215

四、矿渣棉215

六、高温超轻质珍珠岩制品216

二、水泥217

一、普通粘土砖217

第四节 普通筑炉材料217

三、砂218

四、常用胶结剂219

六、铸石制品222

五、促凝剂222

七、常用筑炉材料的重度、导热系数、热容量224

三、膨胀缝留法225

二、砌体尺寸225

第五节 砌体设计225

一、砌体设计的一般要求225

（二）拱形结构的设计要点228

（一）拱顶厚度与中心角度228

四、拱形结构设计228

（三）拱形结构尺寸及每环用砖量230

（一）炉墙厚度238

五、炉墙结构设计238

（二）炉墙结构239

（三）炉底结构240

三、设计要点242

二、计算流速242

第八章 炉前管道242

第一节 炉前煤气管道设计242

一、设计范242

四、管件244

五、阀门选用及布布置245

六、放散吹扫系统246

七、管道支架247

八、管道阻力计算249

九、施工及检验说明250

一、设计范围251

第二节 空气管道设计251

（一）离心式风机253

四、鼓风机（通风机）253

二、设计要点与设计数据253

三、设计布置253

（三）风机性能的换算255

（二）罗茨风机255

（四）风机的选用与布置256

（三）绝热层结构及施工说明257

（二）检验说明257

五、施工及检验说明257

（一）施工说明257

一、设计范围259

第三节 燃油管道设计259

三、设计要点260

二、燃油流速及阀门选用260

四、阻力计算261

六、U形膨胀节264

五、施工及检验说明264

二、设计要点265

一、水的计算流速265

第四节 炉前冷却水管道设计265

三、施工及检验说明266

一、概述267

第一节 炉架267

第九章 炉用结构件267

二、拱顶旁推力计算268

四、拉杆受力计算270

三、侧支柱承受的最大弯矩270

六、前、后支柱长细比计算272

五、拱脚梁承受的最大弯矩272

七、钢材选用273

（一）柱脚计算275

八、钢支柱结构计算275

（二）柱顶板计算278

（三）缀板计算279

（一）轨道安装280

一、台车轨道280

第二节 轨道与砂封280

（二）轨枕弯矩计算285

二、砂封装置286

（一）平台结构288

一、结构设计288

第三节 操作平台288

（二）扶梯结构289

（一）正应力计算292

二、结构计算292

（四）受弯构件的容许挠度f293

（三）容许长细比λ293

（二）强度和稳定性计算293

（一）室式炉用炉口装置294

一、炉门与炉口装置的一般分类294

第四节 炉门与炉口装置294

（三）井式热处理炉炉口装置300

（二）台车式炉用炉口装置300

（一）室式炉炉门及炉口装置设计301

二、炉门与炉口装置的结构设计301

（四）室式干燥炉炉门301

（二）台车式热处理炉炉门及炉门导板设计304

（三）台车式加热炉炉门及炉门导板设计305

（四）井式热处理炉炉盖307

（五）室式干燥炉炉口装置308

（一）台车式炉炉门计算309

三、炉门与炉口装置的计算309

（二）室式干燥炉炉口装置计算310

（三）井式热处理炉炉盖计算311

（一）铸铁烟道闸门313

一、烟道闸门分类313

第五节 烟道闸门313

（三）转动烟道闸门315

（二）水冷烟道闸门315

（二）电动卷扬机317

（一）手动卷扬机317

二、烟道闸门配件317

一、烟道布置319

第一节 车间烟道319

第十章 排烟系统319

（二）烟气温度321

（一）烟气流量321

二、烟道计算321

（五）烟道施工说明322

（四）烟道截面尺寸322

（三）烟气流速与阻力计算322

（六）烟道结构温度计算333

二、烟囱布置340

一、排烟方式及特点340

第二节 烟囱340

三、烟囱高度与直径计算341

（一）有关计算参数343

一、带扩散段喷射器计算343

第三节 喷射排烟计算343

（四）喷射器各段压力变化344

（三）喷射器最大效率344

（二）喷射器空气喷出口速度344

（五）喷射器结构参数计算345

（一）喷射气体喷出口速度348

二、简单喷射器（无扩散段）348

（三）计算举例349

（二）计算步骤349

一、概述351

第一节 室式炉351

第十一章 常用炉型设计351

（二）炉膛尺寸计算355

（一）炉温计算355

二、设计计算355

（四）有关计算参数356

（三）烧嘴数量及布置356

（一）炉膛结构357

三、炉型结构357

（三）烟道结构358

（二）炉底结构358

四、计算举例359

（四）热电偶与窥视孔的布置359

一、概述362

第二节 台车式炉362

（三）烧嘴数量及布置365

（二）炉膛尺寸计算365

二、设计计算365

（一）炉温365

（四）有关计算参数366

（五）炉子测量要求367

（一）炉膛结构368

三、炉型结构368

（二）炉底结构369

（三）烟道结构370

（四）炉口结构371

一、概述373

第三节 井式炉373

（五）炉后结构373

（二）烧嘴数量及布置374

（一）炉膛尺寸计算374

二、设计计算374

（一）炉膛结构375

三、炉型结构375

（三）有关计算参数375

（四）热电偶、窥视孔、测压孔布置375

（二）排烟方式378

一、概述379

第四节 振底式炉379

（三）炉口结构379

（二）振底式炉的分类380

（一）振底式炉的特点380

（二）有效炉底面积计算385

（一）设计原始资料385

二、设计计算385

（三）炉底有效长度计算386

（四）炉底推力计算387

（五）基础受力计算388

（六）燃料消耗量及燃料分配389

（一）炉膛结构390

三、炉子结构390

（二）炉底结构393

（三）其他有关结构397

四、计算举例399

（一）加热时间401

二、设计计算401

第五节 环形炉401

一、概述401

（三）炉子供热402

（二）炉膛尺寸的确定402

（一）炉膛区段404

三、炉型结构404

（四）砌体结构406

（三）排烟406

（二）炉内隔墙406

（五）环缝及水封装置410

（二）装、出料方式411

（一）炉底传动411

（六）金属结构411

四、炉底传动和装、出料方式411

一、概述412

第六节 煤炉412

（一）燃烧室分类及结构尺寸的确定413

二、燃烧室413

（二）炉篦类型与结构尺寸418

（三）供风方式419

三、排烟结构420

（一）燃煤加热炉421

四、炉型设计421

（二）燃煤热处理炉424

（三）燃煤室式干燥炉425

（一）直炉膛冲天炉428

二、设计计算428

第七节 冲天炉428

一、结构原理428

（二）多排小风口曲线炉膛冲天炉431

（三）多排交叉风口冲天炉432

（四）中央送风冲天炉433

（六）煤粉、燃油、天然气冲天炉435

（五）大间距小风口冲天炉435

（三）热平衡计算举例442

（二）燃烧反应442

三、冲天炉的热量平衡442

（一）各项热参数442

四、附录445

（一）炉室尺寸及燃气道与排烟道的布置450

二、炉室结构450

第八节 室式干燥炉450

一、概述450

（三）炉顶结构452

（二）燃气道结构452

（四）炉内几何压力455

（三）炉子填充率455

三、设计计算455

（一）炉温455

（二）烧嘴数量及布置455

（八）循环倍数与循环烟气量456

（七）离炉烟气量与离炉烟气温度456

（五）炉内烟气流速456

（六）排烟阻力456

（一）5×3.5×3室式干燥炉457

四、炉型示例457

（二）7×5.5×4.2室式干燥炉459

五、计算举例460

（一）固定式坩埚炉462

一、简介462

第九节 坩埚炉462

（二）倾动式坩埚炉463

（一）熔化金属所需热量464

二、设计计算464

（二）燃料消耗量465

三、坩埚的选用466

（二）钢铁在炉气氛中的氧化—还原反应468

（一）钢铁与氧的反应468

第十二章 可控气氛炉468

第一节 可控气氛468

一、钢铁与炉气氛间的化学反应468

（三）钢铁在炉气氛中的脱碳—增碳反应469

（四）炉气内部的化学反应471

（二）炉气氛碳势控制的原理473

（一）定义473

（五）炉气氛中N2、NH3、S对钢铁的作用473

二、炉气氛的碳势控制473

三、可控气氛简介474

四、可控气氛类型476

五、可控气氛的选择479

（一）经验指标480

六、可控气氛的用量480

（二）计算公式481

（三）原料气的成分与性质482

（二）原料选用原则482

七、原料与用量482

（一）原料种类482

（四）原料的用量486

一、炉型类别490

第二节 炉型类别及特点490

二、可控气氛炉特点492

一、炉子砌体493

第三节 炉用材料与构件493

（二）砌体结构494

（一）对抗渗碳耐火材料的性能要求494

（三）火焰辐射管495

（二）电辐射管495

二、加热元件495

（一）波形带495

三、风机503

五、火封装置505

四、防爆装置505

六、窥视孔507

八、排气508

七、供气508

九、可控气氛的取样509

十、烧净510

（二）炉体设计511

（一）机组类型511

第四节 可控气氛热处理炉机组511

一、室式多用炉热处理机组511

（三）前室514

（一）机组类型518

二、推杆式炉热处理机组518

（四）传送机构518

（二）炉体设计519

（六）回火炉523

（五）清洗设备523

（三）装料前室523

（四）后室（淬火或缓冷室）523

（九）动作控制524

（八）料盘返回机构524

（七）推料机524

（十）附表526

（二）台车式电阻炉528

（一）室式电阻炉528

第十三章 电阻炉528

第一节 电阻炉设计528

一、炉型528

（五）立式电阻炉联合机组529

（四）推杆式电阻炉529

（三）井式电阻炉529

三、安装功率计算534

二、炉膛尺寸计算534

（一）热平衡计算法535

（二）指标计算法536

四、安装功率的分配537

五、砌体设计538

（一）金属电热元件539

六、电热元件设计539

（二）非金属电热元件555

（三）管状电热元件567

（四）抗渗碳金属电热元件573

一、炉型575

第二节 空气循环电炉设计575

（一）加热时间计算公式577

二、热工计算577

（二）对流给热系数578

（四）气流速度、循环次数与炉温均匀度关系582

（三）加热时间计算图表582

三、电热元件计算584

四、电热元件的安装585

（一）风机的安装位置586

五、空气循环装置设计586

（二）风道的阻力计算及风机选择587

（三）导流装置588

（四）风机轴的冷却591

六、结构件的膨胀缝593

（一）插入式电极盐浴炉596

一、炉型分类596

第三节 电极盐浴炉设计596

（二）埋入式电极盐浴炉597

二、炉膛设计598

三、电极设计599

四、起动电极602

六、电极盐浴炉用变压器603

五、炉罐603

七、排气装置607

八、电极盐浴炉常用盐类及钢材的性能参数608

一、硝盐炉功率计算610

第四节 硝盐炉设计610

二、管状电热元件的安装611

三、汇流排612

四、搅拌器613

五、内槽615

七、硝盐616

六、槽漏警报装置616

一、投产前的准备工作619

第一节 火焰炉的投产619

第十四章 火焰炉的投产、热工测定与调整619

二、烘炉620

（二）金属烧损率的测定与计算623

（一）炉子生产力的测定与计算623

三、热工指标的测定与计算623

（三）炉子热效率的测定与计算624

（四）单位燃料消耗量的测定与计算627

（二）压力计使用方法628

（一）热工测定时常用的压力计628

第二节 火焰炉热工参数测定方法628

一、压力的测定工具和方法628

（二）毕托管使用方法630

（一）常用的流速计和流量计630

（三）测量压力时应注意的问题630

二、流速及流量的测定工具和测量方法630

（三）节流装置使用方法633

（四）流量计算637

（五）标准孔板的计算641

（二）水银或酒精温度计使用方法644

（一）常用的温度计644

三、温度的测定工具与方法644

（三）热电偶温度计使用方法645

（四）光学高温计使用方法648

（五）特殊温度的测定方法649

（一）热工测定时常用的气体分析器650

四、气体成分的测定工具与方法650

（二）露点杯使用方法651

（三）干湿球湿度计使用方法652

（四）化学气体分析器使用方法653

一、供风系统的测定与调整655

第三节 火焰炉热工性能测定与调整655

（五）采取气样时应注意的问题655

二、排烟系统的测定与调整656

四、供煤气系统的测定与调整657

三、供油系统的测定与调整657

五、炉膛内空气过剩系数的测定与计算658

八、炉内气氛的测定与调整659

七、炉压的测定与调整659

六、炉膛温度的测定与调整659

十、烧嘴的测定与调整660

九、预热器性能的测定与调整660

一、环形起重链及链轮662

第一节 炉用机械零部件设计662

第十五章 炉用机械662

二、钢丝绳、绳轮及卷筒664

三、板式起重链及链轮669

四、套筒滚子链及链轮670

五、销齿条及钝齿轮671

六、心轴674

七、转轴675

九、滚球带676

八、滚柱带676

十、滚球678

十二、齿轮679

十一、轴承679

十三、传动机构684

一、手动炉门升降机构689

第二节 炉门升降机构689

二、气动炉门升降机构692

三、电动炉门升降机构693

一、台车类型694

第三节 台车694

（二）行走机构699

（一）车架699

二、台车结构699

（三）加热炉及热处理炉台车的设计与计算702

（二）车架计算温度702

三、台车的设计与计算702

（一）车架材料及容许弯曲应力702

（四）干燥炉台车的设计与计算708

（五）台车牵引构件711

一、行车牵引机构714

第四节 台车牵引机构714

三、钢丝绳牵引机构715

二、钝齿轮牵引机构715

四、板式起重链牵引机构716

六、行星摆线针轮减速器牵引机构717

五、自行式牵引机构717

八、往复小车牵引机构718

七、蜗轮减速器牵引机构718

第五节 气动719

一、气缸分类720

二、气缸牵引力计算723

三、气动三大件及控制阀724

（二）速度控制基本回路731

（一）压力控制基本回路731

第六节 液压传动731

一、液压基本回路与炉用机械液压回路选例731

（三）方向控制基本回路736

（四）炉用机械液压回路选例738

（五）图形符号741

（一）油缸745

二、液压件的选择与设计745

（二）油泵755

（三）控制阀的选择756

（四）液压油及辅助设备762

三、计算举例775

第十六章 消烟除尘与噪声防治779

第一节 消烟除尘779

一、烟尘来源779

二、烟尘危害779

三、消烟除尘措施779

（一）干法除尘780

（二）湿法除尘782

四、有害气体及防治783

（一）二氧化硫（SO2）783

（二）氮氧化物（NOx）784

（三）一氧化碳（CO）784

（四）光化学烟雾784

（五）氟化氢（HF）785

五、有害物质的排放标准785

第二节 噪声防治786

一、噪声的危害786

二、噪声的物理量度787

（一）噪声强度787

（二）噪声频谱788

（三）响度级789

（一）风机噪声的产生790

（二）风机噪声的控制方法790

三、冲天炉用风机的噪声控制790

四、消声器的设计原理791

（一）阻性消声器791

（二）扩张室消声器792

（三）共振消声器793

（四）阻抗复合消声器794

五、消声器设计要点796

六、几种风机的噪声级及共频谱特性798

附录一 常用数学公式799

一、三角函数表799

附录799

三、数学公式800

（一）代数及指数800

二、拱形结构尺寸计算800

（二）对数公式801

（三）三角函数公式801

（四）级数近似计算式802

（五）微分802

（六）积分803

（七）温度换算804

四、理想气体的状态变化804

附录二 热参数计算及选用图表805

一、热参数选用图表805

（三）按烟气成分近似计算烟气重度813

（二）煤气及燃烧生成气的重度813

（四）改变化学成分时钢重度的变化813

（五）多孔物体的导热系数813

（一）平均热容量813

二、部分热参数的近似计算公式813

（六）水流量计算814

附录三 局部阻力系数表814

附录四 地区气象表823

附录五 铁水包、盛钢筒主要尺寸825

附录六 图例826

附录八 耐热钢与电热合金827

涂漆类别（参考）827

一、常用抗氧化钢和抗氧化合金827

附录七 炉体及管道的827

二、高电阻电热合金830