3.2 型钢、棒线材钢坯加热炉
3.2.1 炉型选择和主要结构的设计应符合下列规定：
1 大中型型钢轧机钢坯加热宜选用上下加热的步进梁式加热炉。
2 厚度小于等于130mm的小规格钢坯加热宜采用步进底式加热炉，厚度大于130mm的大规格钢坯加热宜采用上下加热的步进梁式炉。
3 中小型型钢轧机钢坯加热炉，用于普通碳素结构钢加热时，可采用推钢式加热炉，用于优质钢加热时宜采用步进梁式加热炉。
4 不锈钢和易脱碳钢加热应选用步进梁式加热炉。
5 棒线材步进梁式加热炉宜采用炉内悬臂辊道侧装料和侧出料方式，装料侧可设置液压推钢机。
6 棒线材步进底式加热炉加热冷装钢坯时，应采取防止入炉后钢坯受热弯曲的措施。
7 新建棒线材推钢式钢坯加热炉，宜采用带较短出钢区、由出钢机侧向推出的出钢方式，可不设置水冷出钢槽。
8 型钢步进梁式炉加热大型坯时，宜采用端装料和端出料方式，装料可用推钢机或托入机，出料可用托出机。
炉型选择和主要结构是工业炉设计的基本内容，可采用类比法和多方案比较确定。
1 步进梁式加热炉加热钢坯质量好，操作灵活，能够适应热送热装、小批量、多品种、炉温制度变化大的操作特点，因而逐渐取代推钢式加热炉，成为轧钢加热炉的主要炉型。
步进梁式加热炉除具有加热功能外，还可以完成生产中连铸坯的储存和缓冲。尤其有利于热装，特别是直接热装操作。
2 钢坯在步进底式炉内基本上是三面加热，底面还可以吸收一部分炉底的热量，因此厚度小于等于130mm小规格钢坯加热采用步进底式加热炉，可以取得燃耗低、省水等方面的好处。对于厚度大于130mm的较大规格钢坯，透热深度较大，要求炉温较高，加热时间也较长，如用步进底式炉，则易发生炉底积渣引起操作上的困难，而且炉子长度大，会造成设备庞大以及平面布置上的困难，因此宜采用上下加热的步进梁式加热炉。
3 现代化连续小型和高线轧机的钢坯加热，宜采用步进梁式加热炉。当加热普通碳素结构钢钢坯而且轧线装备水平不高时，或因建设单位的要求等方面的原因，并不排除采用推钢式炉，但要通过方案比较决定。
4 不锈钢和易脱碳钢因为加热工艺比较特殊，要求有较大的操作灵活性，而且这些特种钢的价格高，因此应选用装备水平较高的步进梁式加热炉。
5 步进梁式炉加热长钢坯时，如采用端部装料或端部出料，长的装出钢炉口会造成大量热损失，降低炉子热效率，而且加热好的钢坯因炉口吸冷风会引起温降。此外给炉压控制造成困难，恶化炉尾装钢区操作等。因此，宜采用炉内悬臂辊道侧装料和侧出料方式。装料侧设置液压推钢机，可以使入炉钢坯摆正在同一起步线上，而且可调整步距。
从加热炉节能和炉压控制等方面考虑，无论是加热方坯、圆坯及管坯，乃至宽度不大于400mm的钢坯，采用侧装料、侧出料的方式都有较多的优点。
6 步进底式加热炉加热冷装长钢坯时，入炉冷钢坯因上下表面温差大，会产生瓢曲，严重时造成操作事故。因此，入炉段应采取一定的预防措施，以减少入炉钢坯弯曲，保证炉子的正常操作。
7 推钢式加热炉采用滑坡出钢方式时，由于敞开的出料口斜坡会造成吸冷风及热辐射损失等，给加热操作带来很多恶果，这种结构在新设计的加热炉上已不再使用。也有一些原来采用滑坡出料的炉子，改造为端部托出料的例子。因此，可以采用带较短出钢区、由出钢机侧向推出的出钢方式。单排装料时，可不设置出钢槽。
8 型钢步进梁式炉加热大型坯时，由于坯料尺寸大，质量重，如果采用炉内悬臂辊侧装料或侧出料，会因为悬臂辊悬臂大、负荷重，出现设备笨重、布置困难和维修频繁等问题，因此宜采用端装料和端出料方式。
3.2.2 一个车间宜设置一座用于高速线材轧机或连续小型轧机的加热炉。
表3.2.3 加热炉炉底强度设计值
注：1 表中炉底强度指标适用于燃煤气加热炉，加热普通碳素钢，冷装，出钢温度为1200℃。
2 本表规定的炉底强度指标不适用于全热装和采用蓄热式燃烧的加热炉。
高速线材轧机、连续小型轧机用的原料为断面较小的长形坯料，一座加热炉可以增加有效炉长以保持合适的长宽比，并采用侧装料、侧出料方式以提高加热炉的热效率。对于侧装料和侧出料的炉型，轧线上要布置两座或多座加热炉是不合适的。
3.2.3 炉底强度应经济合理，新设计加热炉炉底强度应符合表3.2.3的规定。
炉底强度是一种经验值，一般以此作为计算加热炉有效炉长的依据。设计选用的炉底强度主要与下列因素有关：
——炉型和上下加热段所占的比例；
——被加热钢坯的钢种及断面尺寸；
——入炉钢坯温度；
——要求的出钢温度和温差；
——加热炉各供热段热量分配和相应的炉温制度。
3.2.4 加热炉的热负荷配备应符合下列要求：
1 全热装或热装率大于90%的加热炉，应根据温度较低的热装标准坯加热所需供热量，配备单座加热炉的供热能力。
2 多炉同时工作时，应根据同时利用系数确定车间能源介质（燃料等）的流量。
3 多段加热炉的热负荷，可按额定供热能力的1.2～1.3倍设计。
加热炉额定热负荷是新砌筑的加热炉，在额定产量下的供热量。加热炉最大热负荷是炉役后期，炉内水冷部件的隔热包扎层脱落到规定程度时，最大产量下需要的最大燃料消耗，是加热炉在各种工况下出现的最高供热量。
加热炉最大热负荷规定为额定热负荷的1.2～1.3倍，依此决定加热炉接点燃料流量和烧嘴装备能力。
本规范中的热负荷只计算燃料的化学热量。
3.2.5 燃烧装置的选择应符合下列要求：
1 应根据加热炉型式和结构尺寸、加热工艺、燃料种类、热负荷大小及环保要求，选择合适规格的燃烧装置。
2 坯料长度大于10.0m的大型燃气加热炉，当采用侧部烧嘴时，宜采用可调焰烧嘴或脉冲燃烧方式。
燃烧装置的选型要考虑很多因素，设计时宜在现有类似加热炉实际使用的燃烧设备中择优选用。
侧部供热有炉子结构简单、操作方便、供热控制方便等优点，但对于坯料长度大于10.0m的大型燃气加热炉，容易造成炉宽方向温度不均匀。因此，要求侧烧嘴有足够长的火焰长度。对于出炉温度精度要求高的超长钢坯加热，当侧部供热无法满足加热均匀性要求时，可在均热段采用端部供热或炉顶平焰烧嘴供热。
3.2.6 炉用机械设备应符合下列要求：
1 轧钢加热炉装料和出料以及钢坯在炉内运行，应有相应的操作设备，并实现联锁操作。
2 型钢、棒线材步进式加热炉宜采用液压驱动、两层框架和两层辊轮结构的步进机械，并有定心装置。
3 步进式加热炉装料端，应设置入炉钢坯定位装置。
炉用机械设备要求：
1 轧钢加热炉装料和出料，以及钢坯在炉内运行，目前均已实现机械化和联锁操作，甚至实现了自动化操作。因为钢坯笨重，操作环境恶劣，即使是小型钢坯或圆坯加热，均不允许采用人工操作。
2 步进炉采用液压传动，两层框架和两层辊轮并有防止跑偏装置的炉底机械，是目前国内步进炉传动机构典型设计。
3 当坯料长度规格较多时，入炉钢坯定位装置是保证钢坯顺利装料、出料和炉内顺行的必要条件。
3.2.7 炉衬设计应符合下列规定：
1 在满足砌筑部位温度、承受荷重等使用性能的前提下，应根据绝热效果、使用寿命和经济合理性，选用炉衬材料。
2 各部位的砌体必须采取有效的绝热措施，并按不同接触面温度使用不同材料的复合炉衬。
3 用耐火浇注料和可塑料整体砌筑炉顶以及炉墙时，应设置锚固砖。炉顶锚固砖的间距宜为300～400mm，炉墙锚固砖上下、左右的间距宜为450～600mm。
4 耐火可塑料或浇注料砌筑的倾斜炉顶，当推力较大时，应在斜顶部位设置耐热托板，下加热高度大于3.0m的直墙也可设置耐热托板。
5 侧出料加热炉的出钢槽或出钢区部位，宜用电熔砖或烧结砖等高温、耐磨、抗渣、耐急冷急热性能的材料铺砌。
6 耐火砖砌体的长度与宽度应为116mm的倍数，高度应为68mm的倍数；烧结普通砖砌体的长度和宽度应为120mm的倍数，高度应为60mm的倍数。
炉衬设计要求：
1 应按照砌体散热和各层交界面的计算温度、材料价格、施工费用和实际使用效果，合理选用炉衬材料。高温段炉体寿命应达到5年以上。
2 工业炉的炉衬是由工作层和保温层组成的。轧钢加热炉只有采用复合炉衬才能达到现行国家标准《工业炉窑保温技术通则》GB/T 16618的要求。
3 耐火可塑料或浇注料砌体内锚固砖间距，是经过实践验证的常用值，可根据炉顶厚度和炉墙高度，在此范围内选用。
4 耐火可塑料或浇注料砌筑的倾斜炉顶部位，会产生向下的横向推力，对相邻砌体产生挤压或使膨胀缝失效，当推力较大时，在斜顶部设置耐热托板可以预防炉顶挤压造成损坏。下加热高度大的直墙设置耐热托板可以防止炉墙倾斜倒塌。
5 实践证明，加热钢坯的侧出料加热炉用电熔砖或烧结砖代替水冷出钢槽是成功的。但对于钢锭，由于荷重大、熔渣多，出钢前有的要求翻钢，故采用水冷出钢槽。
6 根据现行国家标准《通用耐火砖形状尺寸》GB/T 2992，直形耐火砖砖号T-3的尺寸为230mm×114mm×65mm，等效于《耐火砖-尺寸-第一部分-直形砖》ISO 5019—1标准。根据现行国家标准《烧结普通砖》GB 5101，烧结普通砖（即红砖）的尺寸为240mm×115mm×53mm。考虑适当的砖缝后作出统一的砌砖尺寸规定。砌筑耐火黏土砖时，为保证要求的砖缝，可通过搭配其他砖号来解决。