论文部分内容阅读
摘 要：随着我国经济的发展和技术的进步，目前的大型台车热处理炉技术存在很多的问题，原来的技术已经不能很好地满足工业生产进行，因而需要对其结构进行优化与改进，这不仅可以提高工作效率，降低能源消耗，还能够提高产品的质量。文章对大型台车式热处理炉的问题进行了进行分析，并提出了改进措施。
关键词：大型台车；热处理炉；优化改进
中图分类号：TG155.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）11-0088-01
近些年來，大型装备制造业在我国发展迅速，传统的台车式热处理炉已经不能很好地满足要求。主要体现在大型铸锻件的加热中，需要台车式炉能够载重大、载荷集中以及能够承受冲击载荷和高温等。为促进其进一步的发展，有必要对其进行优化。
1 大型台车式热处理炉的发展概况
1.1 目前我公司台车式热处理炉的主要技术参数介绍
台车尺寸/m×m：7.5×15 m，炉膛进料高度/m：5，最大装炉量/t：600，最高炉温/℃：1 100，升温速度/℃·h-1：20～100可调，降温速度/℃·h-1：20～100可控，保温结束炉温均匀度/℃：≤±10 ℃，燃料：城市煤气、天然气+空气、城市煤气+天然气+空气三种气源互换使用，城市煤气低热值H：4 200 Kcal/Nm3，华白数为：7 661 KCal/Nm3，波动范围±10%，燃料消耗量/m3·h：2 300（平均）。
1.2 台车式热处理炉的性能优化介绍
目前所着我国工业的发展进步以及对于大型装备制造业要求提高，所以；炉子具有密封性、炉温的均匀性以及承载能力和抗冲击能力强等特点。通过分析以前炉子中存在的问题，总结需要优化和改进的方面。主要以下几大点：一是优化炉腔内部的燃烧方案，二是增强对于炉腔内部共建冷却方案掌控，三是提高台式车的抗冲击能力和承载能力，四是在高温下，炉门骨架的抗高温能力以及抗变形能力，五是炉架横梁强度的提高。这是目前台式车热处理炉需要优化的地方，这对于进一步的发展我国装备制造业有着重要作用。
2 大型台车热处理炉优化以及改进措施分析
2.1 优化燃烧方案的措施
在锻造某些大型铸锻件的过程中要求有均匀的炉温，一般是±（3～7） ℃。通常在空间小的炉内是比较容易控制的，但在大型的炉内就显得不容易，需要利用独特的技术控制。
2.1.1 分级供热，调节和设定温度
利用分级供热方法，能够为炉内需要大量热量的地方供热，并调节炉内其他部位的供热，保持炉温的均匀性。此外，这种供热方式，能够合理分配烧嘴功率，这对于节约大功率烧嘴的费用，降低在这方面的经济投入。
2.2.2 利用超高速和大动量烧嘴来强化炉内气氛循环
炉内气氛的循环量直接影响着影响炉温均匀性。一般来说采取的主要方式有两种：一是利用搅拌风机以及导流装置，搅拌炉内气氛，增强炉气循环；二是利用高速或者是亚高速烧嘴，结合烧嘴喷出的高速气流来搅拌炉气，优化炉气循环。当前，公司采用最多的是第二种方式，并且绝多数是利用亚高速烧嘴，一般出口速度是70～80 m/s。但这点对于较宽或较高炉膛空间的炉气搅拌能力不强，但不到理想的目标。因而就需要利用超高速、大动量烧嘴，具有170 m/s的出口速度。通过研究发现，出口速度一旦超过100 m/s，就会伴随大量的噪声，这也是超高速烧嘴使用较少的原因。所以需要对其进行改进，设置导流装置在烧嘴内部，经过实验控制一次助燃风以及二次助燃风的混合比例，从而去控制气体的燃烧频率，以此降低噪声。
2.2 优化炉内工件冷却速度的措施
传统的的冷却方式一般是炉外空冷、喷水、随炉冷却、喷雾或者吹风冷却等，这些冷却方式的存在一个不足之处，就是无法控制工件的冷却速度。但这对于特殊零件来说就是一个致命的缺点。为了满足对于特殊零部件的冷却速度的要求，就需要根据炉子体积以及炉内温度确定风量，然后向炉内供降温冷风。此外还需要控制冷风的出口速度，确保炉气有足够的搅动量，保证炉温均匀性。具体来说，中层风冷管口需要使得倾斜135 ？觷，避免因冷风直接吹至工件表面导致温度内外不一致。运用到时工作中，在实现650 ℃的工件保温后，就需要利用这种方式降低炉温，并使用控温电偶的温度反馈信号控制好管道上的电动蝶阀，完美的掌控温度，在工件温度降至300 ℃时，在进行下步的处理。关于炉内冷却系统的简图如图1所示：
2.3 改进台车结构
通常来讲，公司台车为大型台车，是四个电机减速机驱动的自行走式的台车，这使得台车极易受到集中载荷的影响，并且在装卸该类大型工件的过程中还有一个不足就是吊装设备没法做到100%的稳定，会导致冲击载荷的发生。所以需要改进台车结构，避免此类问题的发生。具体来说，在改进中需要做到：①增加受力支撑点，保证受力均匀，②为了保证传送的稳定，需要分离传动机构和承重梁。
2.4 炉门骨架结构改进
实际操作中，经常会出现炉门频繁开启与闭合的现象，导致其冷热交替频繁，使极有可能导致炉门骨架变形，从而引发一系列问题，比如说炉子的密封效果等。所以需要改进炉门，具体改进中需要增强抗变形能力，主要有以下几大措施：一是变炉门骨架为双层骨架结构，增强受热能力；二是利用隔热块分离纤维模的面板与外侧金属结构。利用原理是改变金属之间的热传递为金属同空气间的热传递，这极大地降低了热传导，降低了出现变形的可能性。
2.5 增强炉架横梁强度
一般的炉顶横梁是利用型钢搭建而成，这只能满足一般的台式炉使用。对于大型台式热处理炉就显得力不从心。比如说一炉膛跨度大概9 200 mm，炉架顶部配置有两个最大直径1 600 mm、长5 100 mm的大型换热器，此外还有各类卷管、耐材以及阀件等部件，且总重达14.3 t。普通的热处理炉就不能满足其要求。所以，为了保证实际操作中炉体钢结构能够满足大型装备制造使用，就需要利用先进的科学技术，比如说计算软件技术分析计算炉架横梁的受力能力以及三维受力分析技术，改进炉架结构。在改进后，其宽炉膛炉顶纤维模块变得牢固耐用，并且保证了即使处于高温下，炉衬几乎不会因为因横梁下挠而开裂，这保证大型零部件正常生产。
3 结 语
近些年来，我国经济的发展带动了装备制造业的发展，常规的台式热处理炉技术已经不能满足某些零部件的生产，这严重阻碍了我国装备制造业的进一步发展。因而有必要研究针对大型台式热处理炉的改进技术，从而推动我国经济的发展。
参考文献：
[1] 白瑞瑞.大型台车式热处理炉的优化与改进[J].工业炉，2013，（2）.
[2] 赵晖.大型台车式热处理炉的改造[J].宽厚板，1999，（3）.
[3] 解文书.台车式加热炉和热处理炉的比较分析[J].工业炉，2010，（1）.
[4] 刘义平，温治，刘训良，等.燃气台车式加热炉的应用现状及其分析[J].工业加热，2012，（1）.
[5] 崔勇.台车式热处理炉设计中关键技术问题研究[D].沈阳：东北大学，2009.
关键词：大型台车；热处理炉；优化改进
中图分类号：TG155.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）11-0088-01
近些年來，大型装备制造业在我国发展迅速，传统的台车式热处理炉已经不能很好地满足要求。主要体现在大型铸锻件的加热中，需要台车式炉能够载重大、载荷集中以及能够承受冲击载荷和高温等。为促进其进一步的发展，有必要对其进行优化。
1 大型台车式热处理炉的发展概况
1.1 目前我公司台车式热处理炉的主要技术参数介绍
台车尺寸/m×m：7.5×15 m，炉膛进料高度/m：5，最大装炉量/t：600，最高炉温/℃：1 100，升温速度/℃·h-1：20～100可调，降温速度/℃·h-1：20～100可控，保温结束炉温均匀度/℃：≤±10 ℃，燃料：城市煤气、天然气+空气、城市煤气+天然气+空气三种气源互换使用，城市煤气低热值H：4 200 Kcal/Nm3，华白数为：7 661 KCal/Nm3，波动范围±10%，燃料消耗量/m3·h：2 300（平均）。
1.2 台车式热处理炉的性能优化介绍
目前所着我国工业的发展进步以及对于大型装备制造业要求提高，所以；炉子具有密封性、炉温的均匀性以及承载能力和抗冲击能力强等特点。通过分析以前炉子中存在的问题，总结需要优化和改进的方面。主要以下几大点：一是优化炉腔内部的燃烧方案，二是增强对于炉腔内部共建冷却方案掌控，三是提高台式车的抗冲击能力和承载能力，四是在高温下，炉门骨架的抗高温能力以及抗变形能力，五是炉架横梁强度的提高。这是目前台式车热处理炉需要优化的地方，这对于进一步的发展我国装备制造业有着重要作用。
2 大型台车热处理炉优化以及改进措施分析
2.1 优化燃烧方案的措施
在锻造某些大型铸锻件的过程中要求有均匀的炉温，一般是±（3～7） ℃。通常在空间小的炉内是比较容易控制的，但在大型的炉内就显得不容易，需要利用独特的技术控制。
2.1.1 分级供热，调节和设定温度
利用分级供热方法，能够为炉内需要大量热量的地方供热，并调节炉内其他部位的供热，保持炉温的均匀性。此外，这种供热方式，能够合理分配烧嘴功率，这对于节约大功率烧嘴的费用，降低在这方面的经济投入。
2.2.2 利用超高速和大动量烧嘴来强化炉内气氛循环
炉内气氛的循环量直接影响着影响炉温均匀性。一般来说采取的主要方式有两种：一是利用搅拌风机以及导流装置，搅拌炉内气氛，增强炉气循环；二是利用高速或者是亚高速烧嘴，结合烧嘴喷出的高速气流来搅拌炉气，优化炉气循环。当前，公司采用最多的是第二种方式，并且绝多数是利用亚高速烧嘴，一般出口速度是70～80 m/s。但这点对于较宽或较高炉膛空间的炉气搅拌能力不强，但不到理想的目标。因而就需要利用超高速、大动量烧嘴，具有170 m/s的出口速度。通过研究发现，出口速度一旦超过100 m/s，就会伴随大量的噪声，这也是超高速烧嘴使用较少的原因。所以需要对其进行改进，设置导流装置在烧嘴内部，经过实验控制一次助燃风以及二次助燃风的混合比例，从而去控制气体的燃烧频率，以此降低噪声。
2.2 优化炉内工件冷却速度的措施
传统的的冷却方式一般是炉外空冷、喷水、随炉冷却、喷雾或者吹风冷却等，这些冷却方式的存在一个不足之处，就是无法控制工件的冷却速度。但这对于特殊零件来说就是一个致命的缺点。为了满足对于特殊零部件的冷却速度的要求，就需要根据炉子体积以及炉内温度确定风量，然后向炉内供降温冷风。此外还需要控制冷风的出口速度，确保炉气有足够的搅动量，保证炉温均匀性。具体来说，中层风冷管口需要使得倾斜135 ？觷，避免因冷风直接吹至工件表面导致温度内外不一致。运用到时工作中，在实现650 ℃的工件保温后，就需要利用这种方式降低炉温，并使用控温电偶的温度反馈信号控制好管道上的电动蝶阀，完美的掌控温度，在工件温度降至300 ℃时，在进行下步的处理。关于炉内冷却系统的简图如图1所示：
2.3 改进台车结构
通常来讲，公司台车为大型台车，是四个电机减速机驱动的自行走式的台车，这使得台车极易受到集中载荷的影响，并且在装卸该类大型工件的过程中还有一个不足就是吊装设备没法做到100%的稳定，会导致冲击载荷的发生。所以需要改进台车结构，避免此类问题的发生。具体来说，在改进中需要做到：①增加受力支撑点，保证受力均匀，②为了保证传送的稳定，需要分离传动机构和承重梁。
2.4 炉门骨架结构改进
实际操作中，经常会出现炉门频繁开启与闭合的现象，导致其冷热交替频繁，使极有可能导致炉门骨架变形，从而引发一系列问题，比如说炉子的密封效果等。所以需要改进炉门，具体改进中需要增强抗变形能力，主要有以下几大措施：一是变炉门骨架为双层骨架结构，增强受热能力；二是利用隔热块分离纤维模的面板与外侧金属结构。利用原理是改变金属之间的热传递为金属同空气间的热传递，这极大地降低了热传导，降低了出现变形的可能性。
2.5 增强炉架横梁强度
一般的炉顶横梁是利用型钢搭建而成，这只能满足一般的台式炉使用。对于大型台式热处理炉就显得力不从心。比如说一炉膛跨度大概9 200 mm，炉架顶部配置有两个最大直径1 600 mm、长5 100 mm的大型换热器，此外还有各类卷管、耐材以及阀件等部件，且总重达14.3 t。普通的热处理炉就不能满足其要求。所以，为了保证实际操作中炉体钢结构能够满足大型装备制造使用，就需要利用先进的科学技术，比如说计算软件技术分析计算炉架横梁的受力能力以及三维受力分析技术，改进炉架结构。在改进后，其宽炉膛炉顶纤维模块变得牢固耐用，并且保证了即使处于高温下，炉衬几乎不会因为因横梁下挠而开裂，这保证大型零部件正常生产。
3 结 语
近些年来，我国经济的发展带动了装备制造业的发展，常规的台式热处理炉技术已经不能满足某些零部件的生产，这严重阻碍了我国装备制造业的进一步发展。因而有必要研究针对大型台式热处理炉的改进技术，从而推动我国经济的发展。
参考文献：
[1] 白瑞瑞.大型台车式热处理炉的优化与改进[J].工业炉，2013，（2）.
[2] 赵晖.大型台车式热处理炉的改造[J].宽厚板，1999，（3）.
[3] 解文书.台车式加热炉和热处理炉的比较分析[J].工业炉，2010，（1）.
[4] 刘义平，温治，刘训良，等.燃气台车式加热炉的应用现状及其分析[J].工业加热，2012，（1）.
[5] 崔勇.台车式热处理炉设计中关键技术问题研究[D].沈阳：东北大学，2009.