冶金炉
炉子是一种保证热过程顺利进行的装置，主要分布在冶金，建材，机械，化工等四个部门。
炉子主要组成部分包括：炉体及基础，热发生装置，进出料机构，钢结构以及测量和控制仪表等，燃料和空气供给系统，排烟系统和余热回收装置以及炉子冷却系统等部分。
分类：
1、工艺特点：熔炼炉，加热炉
2、能源：燃料炉，电炉
3、工作温度：高中低
4、工作制度：辐射，对流式，层式
火焰炉膛内的气体运动可分为气体射流运动与气体回流运动。
气体再循环的方式有3种：1）内部再循环2）外部再循环3）钝体再循环
气体再循环对燃烧结果会带来相反的影响：1）缩短火焰，减少火焰中心小碳粒的浓度，提高火焰的温度，2）相反
火焰也称火炬，是一股炽热正在燃烧的气流
火焰的几何基本特征：张角，形状，长度
火焰的析热规律：由于燃烧器结构，燃料种类以及热过程不同，火焰析热规律也不同。
火焰的辐射特性：辐射率，吸热率，火焰的温度及辐射热流密度。
火焰在炉内的辐射热流密度的大小与燃料种类去，火焰长短，燃烧完全程度等有着密切的关系，还与火焰和被加热物体之间的相对位置有关。
火焰的发射率：对于碳氢化合物含量比较少的气体燃料来说，燃烧产物中主要是CO2和H2O，这种气体成分具有辐射能力，这时火焰亮度很小，称为暗焰。
往纯冷焦炉煤气中加入部分重油，由于提高了火焰中碳氢化合物的含量，经过热裂解后，提高了火焰中小碳粒的浓度，使火焰发射率和辐射能力增大了，这种提高火焰发射率的方法叫火焰增碳。
在燃烧时创造条件使火焰中局部地区由于空气不足而引起燃料中碳氢化合物的热裂解，结果在高温下能形成发射率较大的辉焰，这叫火焰的自动增碳。
火焰温度：t炉气>t炉温>t炉料
由于沿火焰长度方向上的析热场的存在，导致其发射率和温度分布不均匀性，因此辐射热流密度大小就不同。
炉膛中热电偶测出的温度必然是炉气，炉衬和被加热金属表面与电偶热端之间热交换处于热力学平衡状态下的温度，即所谓炉温。
实际炉气温度或炉温是个时变的或稳定的温度场。
平均辐射温压：A几何平均值：适用于端部供热连续式加热炉加热段的炉温平均值计算；B平方平均值：适用于室状受热物体表面温度均匀的情况。
均匀温度场辐射穿热，定向辐射穿热，间接定向辐射。
火焰炉数字模型：零维：用于模化炉温比较均匀的室状炉。
一维：对于炉长比较宽大的多的炉子，炉气温度沿炉长方向有较明显的变化，而在炉宽及炉高方向炉气温度变化比较小，可以认为是均匀的。
二维：考虑炉高
三维：考虑炉宽
炉子热平衡是根据热力学第一定律建立起来的，表示在一定时间内炉子热量收入和热量支出在数量上的平衡关系。对于连续操作的炉子来说是小时热平衡，对于周期操作的炉子来说是周期热平衡也可以是单位产品的热量平衡。
热平衡分为炉子系统热平衡，炉膛热平衡，炉膛内局部热平衡。
只有完成工艺过程所需要的热量才是有效利用的热量，热量有效利用系数为有效热与供给炉膛或炉子总热量之比。供给炉膛的总热量可以归纳为燃料燃烧防热，物料带入炉内的物理热与空，煤气预热带入炉内热量，以及氧化放热。
热量利用系数：将留在炉膛内热量与总共热之比，叫热量利用系数，其中，留在炉膛内的有一部分为炉膛热损失，是维持炉子正常生产必须的既使炉子空烧也是不可缺少的，即空炉热负荷。
降低炉子燃烧耗量的措施：
1）尽可能化学未完全燃烧热损失
2）减少烟气带走的物理热，并用换热器或蓄热式将其回收利用
3）减小炉膛各项热损失
4）控制炉子小时产量，提高作业率
5）调整生产结构，加强调度管理，加强节能意识
工艺因素对炉子生产率的影响：
由于各种炉子所完成的工艺过程和条件不同，因此生产率也不同。
热工因素主要是指影响金属加热外部穿热的诸因素。外部传热的影响，主要是指影响炉膛热交换的各种因素，内部传热的影响，主要是指和被加热物体导热有关的物理性质和料坯尺寸等因素。
热工因素作用分析：1）炉子供热负荷
2）炉子温度制度和供热制度
3）温度：一段式和多段式制度
4）废气出炉温度
5）料坯温度，布料情况及装入量
炉子热效率，生产率单位燃烧量关系：
随着热负荷提高，生产率提高，热损失所占比例减小，热效率随之提高，燃烧耗量减少，当提高到一定值时，继续增大热负荷，生产效率可以提高，但由于热负荷过大，导致炉子超过最佳工况条件，会造成炉膛热损失增加，燃烧增加热效率下降。
当余热回收完整，工况较好时，极值点右移。
预热器
1、作用：1）节约燃料，2）提高燃烧温度，3）改善燃料燃烧，4）提高炉子生产率
2、分类：蓄热式：切换，回转；管热式；间避式：陶瓷制，金属制
3、辐射式空气预热器
气体辐射强度与辐射层厚度成正比：1）环缝式：内筒表面积为传热面积2）管式
其基本传热特性：辐射式空气预热预热器主要是吸收烟气辐射热。适用于回收1000℃以上的高温烟气预热。因此，不能将排烟温度降到很低，回收率很低，空气与烟气的流向用顺流可降低筒壁温度。主要用于：均热炉，高温加热炉，锻造，玻璃窑，铝熔化。
金属加热工质
1、金属加热工艺包括：加热温度和加热均匀性，加热速度和加热制度。
2、钢的热物理性质（导热系数，热扩散率）
导热系数：1）合金化程度上升 入下降；2）800℃以前，碳钢合金随温度上升 入下降，800℃以后趋于一致；3）珠光体>铁素体>奥氏体
比热容：1）化学成分对其影响不大；2）随温度增加，钢碳合金钢稍有增加；3）在相变温度范围内比热容有较大的影响。
钢热扩散率：在室温下扩散率和它的化学成分有关。
和钢弹性
有关的是钢受张力时的弹性模量E以及断面收缩和纵向伸长之比v（泊松比）。
钢的加热温度指的是加热完后钢的表面温度。
对于热处理炉来说，钢的加热温度主要是根据由相变温度确定的热处理工艺要求的温度来制定的，它随热处理工艺的不同而不同。
铸件要求钢的加热温度比轧质体低些，高了会影响产品质量。
钢的热加工最适合的温度主要由钢的塑性及形变抗力来决定。
所谓过烧就是指钢晶界发生熔化而后遭到氧化，因而晶粒间失去塑性，热加工后表面出现严重裂纹，严重时甚至会断裂成数块，过烧后的钢是无法挽救的，只能报废。
钢的热温度太高，时间又长结果晶粒过分长大，因而使塑性降低，热加工后表面出现裂纹，这种现象叫做过热。
钢的加热温度一般随钢中的含碳量增加而降低。
加热缺陷：1）过热2）过烧3）氧化4）脱碳
由于温度差引起的应力叫做温度应力。
通常将0—600℃作为温度应力加热区，在这温度范围内加热必须注意采取较低的加热速度，但对于软钢来说，由于它在低温下就具有较好的塑性，因此加热时可以不考虑温度应力的限制。
等到整个金属内外温度即使完全相等时在金属内部仍然保持有应力的存在，这种应力叫残余应力。残余应力方向和加热时温度应力的方向是一致的。
1、温度应力绝对值大小和物体线膨胀系数，弹性模量成正比。
2、钢内外温差愈大，温度应力愈大，亦即加热速度与大，引起温度应力愈大。
3、温度应力随△t变化，在正规加热制度开始时达到最大，因这时△t达到最大。
加热速度通常指的是金属表面升温速度，或者指加热单位厚度金属所需要的时间。
对厚材料来说加热速度受金属本身所允许的内部温差与炉子的加热能力。
不同钢种的加热制度包括：钢的最终加热温度，断面允许温差，允许各阶段加热速度以及炉温制度和加热时间。
金属烧损量达4%-5%。
影响氧化的因素：1）温度影响2）加热时间影响3）炉气成分影响4）钢的化学成分影响
减少钢氧化的措施：1）掌握好加热温度和时间2）减少冷空气吸入，特别是高温区3）采用间接加热，少或无氧化直接加热，在浴炉内直接加热，在被加热金属表面涂保护涂料。
影响脱碳的因素：1）加热温度及时间2）炉气成分3）含金元素4）其他因素
减少脱碳的措施：1）对于易脱碳的钢种采取特殊的加热制度2）采用合理的加热方式及炉型结构3）改进加热操作
连续式加热炉主要包括推钢式，环形炉和步进炉。
推钢式连续加热炉产量高，结构简单，投资省，建造快，维修比较方便。
二段连续加热炉：沿炉长份加热和预热两段，又分单面与上下面加热，当料坯厚小于100mm时可采用单面，对于100-250mm或小于100mm但要求产量较高或大于300mm的小钢锭都可采用上下面加热。但料坯
2长度小于1m以一面为宜，一般有效炉底强度为500kg/(m*h)左右，炉温一般在1250-1350℃左右。
三段连续加热炉分均热，加热，预热段，加热较厚料坯200mm以上，各段热量分配：均热：上加热：下加热为30:40：60
提高炉子的小时产量方法：一是将炉子适当加长，而是多增设供热点。
多段式连续加热炉另一方面的优点是可以灵活的调节加热段数，适应不同的加热制度及产量要求。缺点是废弃出炉温度达1150-1250℃。
连续加热炉炉温制度指的是在稳定生产状态下各热工参数都不随时间变时的情况，这时炉温仅是炉长的函数。
影响各段炉温Ti的一些主要因素包括：燃料供入量B，燃料发热量Qar.net，吸热系数ψ，空气消耗系数n，推钢系数Uc，炉气再循环倍率R，料坯热特性λm Cm am以及加热厚度S，受热面Fm。因此一个炉子的热过程的好坏应该以它达到额定生产率以后的情况下的热效率大小来衡量。
炉子处于最佳温度制度下操作，能在满足加热质量前提条件下达到规定的炉子生产率，最低的单位燃料消耗量和金属烧损量，叫做最佳炉温制度。
为了适应轧机产量的波动，并且考虑到具有较大的热惰性，因此就要适当控制好路子的加热速度，这时与之相应的炉子温度制度为次佳温度制度。
炉内静压场是由三个分压场组合而成的，包括：
1、由烟囱或排烟机闸板等形成的压力场
2、由于炉内炽热气体存在受到周围环境作用产生的几何压头形成的压力场
3、由炉内气体运动形成的压力场。
上述1项的作用在于影响炉膛压力线上下移动，一般希望炉底或者炉门槛线处的压力尽可能控制在和外界大气压力相等的水平上，以减少吸入冷风或者是炉内气体溢出。2项引起的炉内压力场的变化指的是沿炉高方向压力变化，它决定于炉气的温度和路子的高度。
由炉内气体运动引起的勒内压力场的变化包括：a、由于气流射流动量作用而引起的压力变化b、由于炉膛断面形状尺寸的改变引起的气体流速变化以及与之相应的静压力的改变c、炉气沿途摩擦阻力损失。改善端出料炉头吸冷风的一些措施：
1、增加均热段烧嘴的角度，一般和水平成15°-18°；
2、出料口采用火封；
3、在出料口下面开支烟道，采用反向烧嘴，减少炉头端部空间。
炉底滑动水管一般结构由纵水管，衡水管以及支撑水管等以不同方式组成。衡水管的作用是支持纵水管，它由单根或双根无缝钢管构成。
减少或消除钢坯水管黑银的只要措施由：
1、改进滑动水管结构，尽量减少衡水管根数以改善下部热交换；
2、滑动水管绝热；
3、减少滑道和钢坯下表面的接触面积；
4、采用无水冷滑轨。
环形加热炉提高了炉子产量和加热质量，大大减轻了劳动强度，减少了操作人员，提高了劳动生产率，但是造价太高。
炉子基本构造：环形炉底，环形炉底空心装置，环形炉底回转装置，环缝和水封，环形炉炉衬，燃烧器，烟道及换热器，进出料装置。
环形炉热工特点：1）环形炉底从均热段转贷装料门再转到预热段时，炉底温度是很高的，它等于一个辅助的热源；2）由于装料机夹子有一定厚度使相邻料环间留有一定间隙；3）环形炉展开较长，使料坯最终加热很均匀；4）由于炉子很长应注意控制好炉膛压力；5）炉底利用系数较低。
环形炉问题：基建费用高，车间布置困难，占地面积大，扩建有困难，机械结构也较复杂。
步进炉是依靠步进梁的有顺序的运动使加热的料坯在颅内逐步地从炉尾移动到出料端，使钢坯达到规定的温度后出炉。
步进炉炉底结构：活动部分和固定部分
炉底：
1、步进梁和固定梁均由耐热钢铸件组成；
2、耐火材料覆盖步进梁；
3、水冷步进梁及固定梁。步进机构包括动梁提升和平移运动机构以驱动机构两部分
步进炉优缺点：
1、加热灵活性
2、加热质量好
3、炉长不受限制
4、操作方便
5、便于实现自动化操作。
热处理工艺有淬火，退火，正火，回火，和化学处理
热处理从热工角度看都是有三个阶段组成，即加热，保温，冷却
一般热处理工艺三个阶段特点：加热 钢铁热处理加热温度最高1300，但大部加热温度在1000以下，属中温炉，对留给热占有重要地位。 保温 工件达到规定加热温度后，还要在此温度下保持足够的时间。 冷却 将工件按一定速度冷却下来即为冷却。
对热处理炉的要求：1 从炉型结构和热工制度上保证热处理工艺的实现 2 温度均匀性好，一般要求温差不大于10 3 炉内气氛可以控制 4在优质的基础上力求高产和节能 5实现装出料机械化和热工自动控制 6符合环保有关规定
热处理炉分类：按温度 高 中 低。按热源：燃煤炉 燃油热处理炉 燃煤气的热处理炉 电阻炉 感应加热装置。按作业方式分：周期作业热处理炉 连续作业热处理炉。按加热方式分：直接加热与间接加热。安热处理工艺分：淬火炉 回火炉 退火炉 正火炉 渗碳炉。按炉内加热介质分：气体 液体 固体。安机械化方式分：台车炉 步进炉 链式炉 网带炉 转底炉 振底炉 悬链式炉 塔式炉。安热处理产品分：金属材料的热处理炉 机械零部件的热处理炉
热处理炉采用的燃料有固体燃料 液体燃料和气体燃料
电热的优点：温度控制准确，稳定，炉内气氛可以自由选择，环境洁净自动化程度高，劳动条件好，主要缺点是热处理成本高。
热处理炉加热方式有直接加热和间接加热。
对热处理炉烧嘴的要求：1 调节性能 2 改善炉温均匀性常采用下述几种途径：加强炉气循环 降低火焰温度 避免局部过热 3 便于余热利用。
炉衬结构
炉型及热工特点：1 温度均匀性好。热处理炉内工件各部分温差应在10以内，最好达到5。 2加热速度慢生产率低。3 热效率低，单位热耗高。
热处理可控气氛：为去除氧化脱碳，采用可控气氛，可分为保护气和化学活性气氛两类。前者又称光亮热处理，后者在加热过程中对工件表面进行渗氮或渗碳处理。
可控气氛检测方法有：气体分析法 露点测定法，直接定碳势法。
可控气氛炉构造特点：必须保证炉子密封性，炉壳采用连续焊缝，炉门和门框接触面采用机加工，所有空洞都有密封装置，设有前室和加热室，火帘和防爆装置。炉内气氛要均匀分布，装设循环风扇。炉衬
材料具有抗还原性，抗渗碳能力，厚度比一般电阻炉厚。可控气氛炉机械化，自动化程度高，为此应采用计算机控制。
当要求热处理质量严格时，常采用电能作为电源。优点有:1 炉温便于控制 2 炉内气氛可自由选择 3 热效率高 4 设备简单紧凑 5 操作方便，劳动条件好。缺点有基建投资大，耗用电能多，处理成本高。因此电加热常用于成品热处理和加热质量要求高的钢材。
电加热由三种类型：1 直接加热电阻炉 2 直接电阻加热 3 感应加热。
冶金生产中应用的熔炼炉主要包括高炉 转炉平炉 反射炉 电炉和流化炉。
在熔池中炉料的加热和熔化可以分为两种情况，一种是在炉子气氛中进行的，热源是火焰或电弧发出的热量，另一种情况是在兑入铁水以后炉料的加热和熔化，这两种情况下的热过程不完全相同。 熔池中的搅拌作用:方法有三种：电磁力的作用 2 气体射流的作用 3 机械搅拌
气体射流引入情况来看可以分为三种方式：1 顶吹射流2 底吹射流 3 侧吹射流
竖炉在它的炉膛空间内充满者被加热的散状物料，而炽热的炉气自下而上的在炉膛空间内和散料表面间进行着复杂的热价换过程。和火焰路相比，它是一种热效率较高的热工设备
竖炉用燃料：固体：焦炭和无烟煤块，液体燃料：重油，气体燃料有高炉煤气，焦炉煤气，混合煤气和天然气。
使用固体燃料优点：可以在料层断面上合理的分布燃烧，这时只要保证供入空气分布均匀就可以在料层断面上保证温度均匀。2 可以较好地利用从冷却带来的预热空气。3 由于焦炭温度高和炉料直接接触，强化传热，促进了炉料的烧结。4 比较容易控制不同的燃料制度即中性制度，还原性制度和氧化性制度。
对固体燃料有一定要求：1 焦炭或无烟煤要有一定的强度及对于摩擦的抵抗能力 2 兼做还原剂的焦炭要有良好的反应性能。 3 要求含灰分少而且对灰分的化学成分有一定要求。
使用液体燃料的优点是对产品成分不产生污染作用，可以获得比较纯的产品，但对于燃料和空气的混合和燃烧制度的控制方面比起固体燃料来说要复杂一些。
燃料供入方式可以分为直接和间接。
当使用固体燃料，根据工艺要求按照空气供入量与燃料供入量比值的不同，可以有三种不同的燃烧方法，即中性 还原性 和氧化性
流态化炉按照流态化不同可分为沸腾料层炉和悬浮料层炉
