大型臺車式熱處理爐的優化與改進

靳輝

摘 要：隨著我國經濟的發展和技術的進步，目前的大型臺車熱處理爐技術存在很多的問題，原來的技術已經不能很好地滿足工業生產進行，因而需要對其結構進行優化與改進，這不僅可以提高工作效率，降低能源消耗，還能夠提高產品的質量。文章對大型臺車式熱處理爐的問題進行了進行分析，并提出了改進措施。

關鍵詞：大型臺車；熱處理爐；優化改進

中圖分類號：TG155.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）11-0088-01

近些年來，大型裝備制造業在我國發展迅速，傳統的臺車式熱處理爐已經不能很好地滿足要求。主要體現在大型鑄鍛件的加熱中，需要臺車式爐能夠載重大、載荷集中以及能夠承受沖擊載荷和高溫等。為促進其進一步的發展，有必要對其進行優化。

1 大型臺車式熱處理爐的發展概況

1.1 目前我公司臺車式熱處理爐的主要技術參數介紹

臺車尺寸/m×m：7.5×15 m，爐膛進料高度/m：5，最大裝爐量/t：600，最高爐溫/℃：1 100，升溫速度/℃·h-1：20～100可調，降溫速度/℃·h-1：20～100可控，保溫結束爐溫均勻度/℃：≤±10 ℃，燃料：城市煤氣、天然氣+空氣、城市煤氣+天然氣+空氣三種氣源互換使用，城市煤氣低熱值H：4 200 Kcal/Nm3，華白數為：7 661 KCal/Nm3，波動范圍±10%，燃料消耗量/m3·h：2 300（平均）。

1.2 臺車式熱處理爐的性能優化介紹

目前所著我國工業的發展進步以及對于大型裝備制造業要求提高，所以；爐子具有密封性、爐溫的均勻性以及承載能力和抗沖擊能力強等特點。通過分析以前爐子中存在的問題，總結需要優化和改進的方面。主要以下幾大點：一是優化爐腔內部的燃燒方案，二是增強對于爐腔內部共建冷卻方案掌控，三是提高臺式車的抗沖擊能力和承載能力，四是在高溫下，爐門骨架的抗高溫能力以及抗變形能力，五是爐架橫梁強度的提高。這是目前臺式車熱處理爐需要優化的地方，這對于進一步的發展我國裝備制造業有著重要作用。

2 大型臺車熱處理爐優化以及改進措施分析

2.1 優化燃燒方案的措施

在鍛造某些大型鑄鍛件的過程中要求有均勻的爐溫，一般是±（3～7） ℃。通常在空間小的爐內是比較容易控制的，但在大型的爐內就顯得不容易，需要利用獨特的技術控制。

2.1.1 分級供熱，調節和設定溫度

利用分級供熱方法，能夠為爐內需要大量熱量的地方供熱，并調節爐內其他部位的供熱，保持爐溫的均勻性。此外，這種供熱方式，能夠合理分配燒嘴功率，這對于節約大功率燒嘴的費用，降低在這方面的經濟投入。

2.2.2 利用超高速和大動量燒嘴來強化爐內氣氛循環

爐內氣氛的循環量直接影響著影響爐溫均勻性。一般來說采取的主要方式有兩種：一是利用攪拌風機以及導流裝置，攪拌爐內氣氛，增強爐氣循環；二是利用高速或者是亞高速燒嘴，結合燒嘴噴出的高速氣流來攪拌爐氣，優化爐氣循環。當前，公司采用最多的是第二種方式，并且絕多數是利用亞高速燒嘴，一般出口速度是70～80 m/s。但這點對于較寬或較高爐膛空間的爐氣攪拌能力不強，但不到理想的目標。因而就需要利用超高速、大動量燒嘴，具有170 m/s的出口速度。通過研究發現，出口速度一旦超過100 m/s，就會伴隨大量的噪聲，這也是超高速燒嘴使用較少的原因。所以需要對其進行改進，設置導流裝置在燒嘴內部，經過實驗控制一次助燃風以及二次助燃風的混合比例，從而去控制氣體的燃燒頻率，以此降低噪聲。

2.2 優化爐內工件冷卻速度的措施

傳統的的冷卻方式一般是爐外空冷、噴水、隨爐冷卻、噴霧或者吹風冷卻等，這些冷卻方式的存在一個不足之處，就是無法控制工件的冷卻速度。但這對于特殊零件來說就是一個致命的缺點。為了滿足對于特殊零部件的冷卻速度的要求，就需要根據爐子體積以及爐內溫度確定風量，然后向爐內供降溫冷風。此外還需要控制冷風的出口速度，確保爐氣有足夠的攪動量，保證爐溫均勻性。具體來說，中層風冷管口需要使得傾斜135 ？觷，避免因冷風直接吹至工件表面導致溫度內外不一致。運用到時工作中，在實現650 ℃的工件保溫后，就需要利用這種方式降低爐溫，并使用控溫電偶的溫度反饋信號控制好管道上的電動蝶閥，完美的掌控溫度，在工件溫度降至300 ℃時，在進行下步的處理。關于爐內冷卻系統的簡圖如圖1所示：

2.3 改進臺車結構

通常來講，公司臺車為大型臺車，是四個電機減速機驅動的自行走式的臺車，這使得臺車極易受到集中載荷的影響，并且在裝卸該類大型工件的過程中還有一個不足就是吊裝設備沒法做到100%的穩定，會導致沖擊載荷的發生。所以需要改進臺車結構，避免此類問題的發生。具體來說，在改進中需要做到：①增加受力支撐點，保證受力均勻，②為了保證傳送的穩定，需要分離傳動機構和承重梁。

2.4 爐門骨架結構改進

實際操作中，經常會出現爐門頻繁開啟與閉合的現象，導致其冷熱交替頻繁，使極有可能導致爐門骨架變形，從而引發一系列問題，比如說爐子的密封效果等。所以需要改進爐門，具體改進中需要增強抗變形能力，主要有以下幾大措施：一是變爐門骨架為雙層骨架結構，增強受熱能力；二是利用隔熱塊分離纖維模的面板與外側金屬結構。利用原理是改變金屬之間的熱傳遞為金屬同空氣間的熱傳遞，這極大地降低了熱傳導，降低了出現變形的可能性。

2.5 增強爐架橫梁強度

一般的爐頂橫梁是利用型鋼搭建而成，這只能滿足一般的臺式爐使用。對于大型臺式熱處理爐就顯得力不從心。比如說一爐膛跨度大概9 200 mm，爐架頂部配置有兩個最大直徑1 600 mm、長5 100 mm的大型換熱器，此外還有各類卷管、耐材以及閥件等部件，且總重達14.3 t。普通的熱處理爐就不能滿足其要求。所以，為了保證實際操作中爐體鋼結構能夠滿足大型裝備制造使用，就需要利用先進的科學技術，比如說計算軟件技術分析計算爐架橫梁的受力能力以及三維受力分析技術，改進爐架結構。在改進后，其寬爐膛爐頂纖維模塊變得牢固耐用，并且保證了即使處于高溫下，爐襯幾乎不會因為因橫梁下撓而開裂，這保證大型零部件正常生產。

3 結 語

近些年來，我國經濟的發展帶動了裝備制造業的發展，常規的臺式熱處理爐技術已經不能滿足某些零部件的生產，這嚴重阻礙了我國裝備制造業的進一步發展。因而有必要研究針對大型臺式熱處理爐的改進技術，從而推動我國經濟的發展。

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