連續(xù)式燃氣退火爐設備改進

摘要：連續(xù)式燃氣退火爐作為我公司去應力退火設備，在實際生產中嚴重影響了產品質量和勞動生產率。為適應現代化大生產的需求，經公司研究決定對退火爐進行設備改進和維修，以進一步提升產品質量和效率。

關鍵詞：燃氣;退火爐;維修;改進

1 引言

我們企業(yè)燃氣加熱退火爐本著自動化、節(jié)能化的方向進行設計與改造，爐襯采用節(jié)能型全纖維雙層結構，全密封爐體。采用液壓油缸拉料機與推料機實現臺車在爐體內的循環(huán)。各介質壓力自控、爐壓自控、燃燒自控。配置自動/手動兩套可切換操作系統(tǒng)，能耗低，穩(wěn)定性高。

燃氣加熱退火爐主管路設有氣體流量計，氣體過濾器，調壓穩(wěn)壓閥，并設有天然氣總管快速切斷裝置及安全放散設施等，綜合考慮單爐燃氣計量及安全保護等設施。設置換熱器以增加空氣的預熱溫度及提高余熱利用率，設置爐壓自控設施以保證爐溫均勻性及爐子工作壽命。在爐膛內安裝爐壓測量裝置，在煙管上安裝電動調節(jié)煙氣閘板及噴流引射裝置，使爐壓保持在微正壓狀態(tài)。 燃燒控制為四區(qū)控制，以保證爐溫均勻性。 爐門采用電動升降式并自重壓緊密封。爐體為型鋼框架及鋼板爐殼焊接結構，爐墻底部爐襯為耐火澆注料，爐墻及爐頂為纖維爐襯。該連續(xù)式退火爐通過各加熱區(qū)的溫度和保溫時間的嚴格控制，從而達到使工件退火的目的。

2 設備目前概況

我公司的D618系列氣缸體、P12/P13曲軸箱等產品在鑄造落砂后需使用連續(xù)式燃氣退火爐進行去應力退火處理。退火爐的分區(qū)及平面布置情況見圖1。

連續(xù)式燃氣退火爐設備根據功能的不同，劃分為退火爐、隨爐冷卻室、緩冷室、強冷室等幾部分。設備采用連續(xù)通過式結構，爐襯采用節(jié)能型全纖維雙層結構，緊靠爐壁為50mm保溫棉壓縮氈，外層200mm硅酸鋁真空預壓縮折疊塊，采用專用不銹鋼鉚固件固定在爐壁上，鉚固件與爐壁無熱短路。為防止爐內高速循環(huán)氣流對爐襯的吹刷，在爐襯表面噴一層高溫固化劑。為使爐膛內溫度均勻，退火爐每個溫區(qū)均設有一套熱風循環(huán)系統(tǒng)，使用熱循環(huán)風機通過循環(huán)風道。

整個爐膛由120個臺車組成，并使用液壓油缸拉料機、液壓油缸推料機實現臺車在爐體內的循環(huán)。操作者使用鑄件機械手將退火件置于臺車上轉運，退火后的零部件卸下即可。

3 設備存在的問題

設備在實際運行過程中存在的問題：生產效率低下，缺少刮砂裝置，退火爐風罩固定不可靠，需要人工定期進行臺車托盤清理。清理120個臺車需要人工不間斷的工作六個小時以上，造成極大的工時浪費，人工操作也不方便。退火爐風罩固定不良導致的脫落造成設備故障停機，維修工作需要將臺上托盤清出，并將退火爐從500℃通過外接風機冷卻徹底，才能進行修理，需要等待1～2天的時間。產品產量和質量得不到有效保證，影響設備的正常運行。其主要原因如下：

3.1 缺少刮砂裝置

退火件通過推料機、拉料機實現換向及循環(huán)。經懸鏈輸送裝置，傳送到退火爐入口，機械手夾持鑄件放置在退火爐臺車上進入退火爐爐體內。經懸鏈裝置輸送來的鑄件，由于溫度較高，其表面和內腔上仍然粘附一定量的芯砂、型砂，隨著臺車的循環(huán)，粘附的芯砂、型砂不斷下落到臺車上。臺車本身并沒有清除積砂的功能，因而導致臺車上的積砂越來越多，這給設備運轉帶來極大的困擾。

3.2 退火爐風罩固定不可靠

由于退火爐風罩為固定方式，焊接的固定部件長時間在高溫下工作，在振動下出現開焊、容易變形和脫落等缺陷。在高速循環(huán)氣流的沖擊下，燃燒器火焰容易被吹熄，也容易點火失敗。更為嚴重的是風罩固定裝置失效易掉落到下面的臺車上，砸傷鑄件或臺車，對設備正常運行造成極大的隱患，引起設備故障。

4 設備的改進

4.1 增加刮砂裝置

在鑄件的上料前位置增加刮砂裝置。采用直線運動機構帶動清掃刮板對臺車的表面積砂進行清除。刮砂機構設計為框架式結構，主體采用焊接連接，刮板安裝在臺架上。橫向導軌用槽鋼焊接而成，主體采用鏈條傳動以適應粉塵較多的工作環(huán)境，刮砂動力由一臺電機提供。

因退火爐臺車上有鑄件支架，不能沿臺車運行軌道方向清掃，確定為垂直于軌道方向清掃的方案設計，并使用三段刮板對臺車表面實現覆蓋，以提高刮砂質量，保證臺車清掃效果。

刮板采用鋼板焊接到角鋼上，刮板支架采用方鋼焊接成框架結構，以減輕刮板臺架自重。臺架上方對稱安裝四個導向輪以實現刮板臺架的導向及牽引鏈條的連接。根據退火爐工作環(huán)境，為避免粉塵對設備造成的故障并降低停機次數，使用了傳動抗噪性能好的鏈條進行傳動，降低了成本。為保證刮板正常運行，設計利用定位油缸，位置傳感器，編程實現清掃裝置，避免了人工清掃，實現了清掃的自動化。

改進安裝后的生產現場如圖2所示。經調試，設備可通過自動運行的PLC程序控制電機運轉，進而實現臺車托盤的清掃。既解決了托盤清掃的難題，保證了臺車在退火爐中的正常運轉，又實現了設備運行監(jiān)控、報警信息的整合。

4.2 加固燃燒器風罩

面對退火爐高溫實際，材料的選用與結構的可靠性受到考驗，原燃燒器風罩存在缺陷為風罩開孔過于密集，孔間連接尺寸過小，高溫易變形，長時間工作出現連接失效而導致設備故障;停產維修、生產運行的轉換使材料冷熱不均導致風罩出現裂紋。為避免上述缺陷，需要改善風罩的開孔方式。

改進時，將原先多而密的小孔改進為大孔，適當增加孔間距，提高了風罩的耐高溫強度。使得材料不因高溫而導致變形，且不影響風罩的正常功能。利用U型鋼板確保燃燒器風罩可靠固定，U型鋼板下部不與風罩直接接觸，兩側與風罩焊接在一起，保證連接的可靠性，實現妥善固定。

實際運行后，再無故障發(fā)生。停機頻率大大降低，生產延誤、工時浪費狀況得到顯著改善，設備運行的可靠性得到大幅度提升。

通過增加刮砂裝置，實現了鑄件臺車托盤的自動清掃，避免臺車積砂現象，保證了設備順利運行。改進風罩固定裝置，確保了燃燒器風罩的可靠固定與安全生產。同時，由原來的人工清掃改為機器清掃，不僅提高了清掃效率和效果，還大大降低了人工成本，保障了公司生產的有序順利進行，取得了可觀的經濟效益。

5 結語

由此可見，設備上細微結構的改變，對于整個設備運行系統(tǒng)都能產生一定的影響。在進行各項設備改進前，一定要綜合考慮，促進設備的優(yōu)化。

參考文獻

[1] ND-11退火爐隨機資料

[2] 機械設計手冊，第五版，化學工業(yè)出版社，2008年4月，成大先主編

作者簡介：王德合（1967，4）男，漢族，山東省濰坊市，本科，高級講師，研究方向：職業(yè)教育。