臺車式加熱爐和熱處理爐的比較研究

楊春生

（陜西略陽鋼鐵廠，陜西 略陽 724301）

0 引言

臺車式爐是冶金行業機修車間、鍛造行業、水壓機車間的主要設備，臺車式爐按照熱工有分加熱爐和熱處理爐。近年來，由于我國引入了多項新材料和新技術，使臺車式熱處理爐的設備有了很大的提高，但是臺車式加熱爐的設備改造就比較落后，工藝溫度非常高，操作起來也比較復雜。這就出現了一種現象，人們為了提高臺車式加熱爐的裝備水平，就把熱處理爐的技術搬到加熱爐的身上使用，因此造成了高溫階段時升溫速度慢、工件被燒壞、煙道二次燃燒導致熱器短期損壞、氧化燒損壞較大等一系列的嚴重后果。

1 臺車式加熱爐和熱處理爐的技術分析比較

1.1 臺車式加熱爐

加熱爐分兩種情形，第一種、大噸位的鋼錠，進行完加熱保溫后，高溫時拉出臺車，先吊一個鍛壓，其余隨著臺車回爐繼續進行加熱保溫，這樣反復工作直到完成一批鋼錠的鍛壓后停爐，這可能需要加熱爐連續的工作幾天，甚至兩個月。第二種是比較小型的鋼錠，與第一種工藝相同，循環鍛壓直至完成所有鋼錠的鍛壓后停爐，這種爐子運行時間就相對較短，可能是十幾個小時到二十幾個小時。所以加熱爐在操作方式是連續爐的特點，只有爐體受熱方式和燃燒器控制方式上有間歇式爐的一些特點。加熱爐的溫度極高，爐況也是極為惡劣的，裝出料上也是熱態吊裝，不規則的形狀、惡劣的環境，臺車的受力不均勻等情況，要求加熱爐的臺車要有更大的強度。

1.2 臺車式熱處理爐

熱處理爐的工藝包括工件的正火、退火或者回火，工件一般在環境的溫度之下進入爐內，按工藝曲線重新開始加熱，完成工件的加熱和保溫后就可以停爐，雙臺車的情況爐體也會停止供熱，只是利用余熱。所以熱處理爐也稱間歇式爐。裝出料的方式上，熱處理爐一般是冷態裝出料，而且工件較規則，也是整齊的擺放在臺車上，所以受力均勻。

2 臺車式加熱爐和熱處理爐的結構分析比較

2.1 臺車方面

熱處理爐和加熱爐相比，加熱爐的工件放置不均勻，導致臺車的受力不均勻，再加上載重量較大，工件形狀還不規則，臺車的裝載量上就存在一定的差距。所以綜合考慮加熱爐各方面的影響因素，臺車的結構也要進行調整，目前臺車采用組合梁的結構，車架及組合梁是用鋼板焊接的，12至20mm的立板厚度，很大程度上提高了臺車的強度，較比H型鋼、槽鋼及工字鋼整體強度提高了很多，也減少了變形扭曲的現象，而且根據臺車的載重量可以調整組合梁的間距和鋼板的厚度。

2.2 傳熱機理方面

臺車式加熱爐一般在1200至1300℃的溫度下運行，先前升溫階段主要以對流形式傳熱，1000至1300℃階段主要以輻射形式進行傳熱。保溫是指工件由外至內進行能量傳遞時所需要的熱量。目前，出現在加熱爐上運用高速燒嘴脈沖的燃燒技術的現象，加熱強度過高工件未必就能夠有效的吸收，所以造成氧化過重、工件過燒等嚴重問題，所以不能簡單的把熱處理爐上的一些技術應用在加熱爐上。因為熱處理爐臺車一般是冷進冷出，運作溫度也在1000℃之下，處理鑄鋼件、結構件的退火等主要是升溫和保溫過程，爐內傳熱也主要是工件和爐氣間的對流換熱，因此利用高速燒嘴脈沖的燃燒技術能夠取得良好的效果。

2.3 燃燒裝置方面

燃燒器在保溫階段及升溫的后期只是起到供熱的作用，所以需要根據爐溫的變化不斷的調節供熱能力。所以為了滿足加熱爐的供熱需要，加熱爐燃燒器就要具有較大的調節比，例如高速燒嘴、平焰燒嘴等；而熱處理爐的燃燒器選擇就不那么局限，因為其初始升溫在運行的整個周期中所占比例較小，所以不局限選擇高速燒嘴。

2.4 爐襯材料方面

考慮到加熱爐的爐襯要承受急冷急熱的反復以及長期1300至1350℃的高溫，以及一些影響爐襯壽命的因素，目前加熱爐的爐襯材料已經是澆注料聯合纖維或者是全纖維或澆注料，僅有有些較小的加熱爐還在利用硅藻土的保溫磚、輕質的耐火磚等爐襯材料。而熱處理爐則采用耐火纖維等爐襯材料，極大的提高了爐溫的均勻性和生產率，也減少了熱能的消耗。

2.5 局部結構方面

臺車爐細小的結構有許多，例如軌道、爐口結構、爐門形式等等。目前，由于加熱爐和熱處理爐的不同，加熱爐內后面的軌道很容易變形，采用最有效的辦法就是設計軌道軌枕時，采用便于更換軌道壓緊螺栓螺母的結構，能從根本上解決軌道翹曲變形的問題；由于臺車頻繁的進出，爐口的材料要承受急冷急熱的折磨，而且吊裝的鋼錠偶爾也會沖撞爐口，所以加熱爐的爐口最容易被損壞，因此爐口的結構不僅要方便于整修，還要耐損，砌磚的方式就比較容易修補，有助于加熱爐長期使用，而澆注料損壞后就不易修補；對于熱處理爐來說，爐門密封如自重壓緊、彈簧壓緊、氣缸壓緊等爐門壓緊形式是比較有效的，但是對于加熱爐來說，臺車頻繁進出，溫度又過高，強烈的輻射對爐門附近的材料都是由損害的，會影響氣缸閥件和管道的使用壽命，彈簧也會失去彈性，進而壓緊裝置會失去作用，致使故障發生，所以加熱爐的爐門要注重實用和可靠，不是單純的追求先進。除了以上局部結構，還有臺車爐側部的密封結構，對于加熱爐來說，鋼錠燒流是重大的事故，其原因有很多種，所以各部分的結構設計都要考慮好，目前仍然采用雙砂封的結構進行側部密封，雖然方法比較老套，但砂封槽比較耐用，也容易修復。

2.6 爐壓的控制方面

爐壓的控制對于臺車爐操作的穩定性和使用壽命非常關鍵，現在的臺車爐也都設置了爐壓控制的裝置。爐壓較小的話會浪費燃料，但是對爐襯材料是有好處的的；所以爐壓過大的話會加快損壞爐襯，但是有利于工件的加熱及均勻的受熱。爐壓是相對數，要根據位置的不同和臺車爐的不同而設定。對于加熱爐來說，要考慮燒嘴單股氣流影響，合理的選擇取壓點，防止因燒嘴強化加熱致使工件燒化而臺車無法正常的拖出。

3 結束語

總之，即便臺車式熱處理爐的一些技術日益完善起來，也不應該盲目的將其應用在臺車式加熱爐中，臺車式加熱爐對砌筑方式以及爐襯材料等的要求極高，復雜的工況使得加熱爐的操作也復雜很多，而影響其使用效果的因素也很多，在燃燒控制方式、局部結構設計等方面要重視細節的因素影響，不能過分的追求先進，但要保證臺車式加熱爐的可靠性和實用性，進而使工業爐的整體水平和效率得到穩定性的提高。

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