首钢技术研究院为了更好地开展科研工作,为生产服务,适应市场的需要,提高首钢产品竞争力,拟在中试基地建多功能实验加热炉。目的是针对各种优质碳素钢、合金钢及不锈钢等新产品钢坯技术开发,对各种加热工艺及不同烧嘴等实验。本文以首钢中试基地多功能实验炉为背景,进行实验炉研发设计。本文主要内容有:实验炉方案设计,采用台车炉结构,全纤维炉衬,设有多种燃烧器,包括单蓄热烧嘴、双蓄热烧嘴、低压涡流烧嘴、高速烧嘴,采用上下加热方式。实验炉设计参数的确定是实验炉结构设计的基础,对不同烧嘴及组合燃烧状况的参数进行确定,并对实验炉进行结构设计。实验炉实验方案开发,编制9项实验方案,①不同燃料条件下金属加热工艺实验。分析不同煤气加热对钢坯加热质量的影响;②蓄热体及蓄热室性能实验。对不同蓄热体的传热性能进行分析比较;③蓄热燃烧热工特性试验。分析蓄热燃烧换向时间对炉况的影响;④各种燃烧器实验。分析不同燃烧器燃烧的状况,对加热炉燃烧器的选择起到重要的参考价值;⑤高速烧嘴脉冲控制实验。了解脉冲燃烧最优占空比的调节方法,分析占空比对炉况的影响;⑥蓄热式燃烧条件下Nox排放浓度实验。了解不同燃料成分、燃烧温度、蓄热式烧嘴结构、空燃比条件下的NOx排放特性;⑦炉温控制与调节实验。掌握炉温控制方法,研究不同控制策略、控制算法的控制效果,选择合适的加热制度;⑧换热器性能实验。了解换热器性能测量与计算方法,对实践生产中换热器测量,评估提供方法和依据;⑨实验加热炉热平衡测试实验。了解热平衡中热量的收入项和支出项,掌握各项热量的测定方法和计算方法。在实验设计、炉施工过程中,解决了许多关键性技术问题,如单蓄热实验烧嘴,双蓄热三通换向系统,实底段设计及全纤维炉墙结构等,本文对关键性问题进行了论述,并对解决方法进行说明。