臺(tái)車(chē)式加熱爐和熱處理爐的比較研究

楊春生

（陜西略陽(yáng)鋼鐵廠，陜西 略陽(yáng) 724301）

0 引言

臺(tái)車(chē)式爐是冶金行業(yè)機(jī)修車(chē)間、鍛造行業(yè)、水壓機(jī)車(chē)間的主要設(shè)備，臺(tái)車(chē)式爐按照熱工有分加熱爐和熱處理爐。近年來(lái)，由于我國(guó)引入了多項(xiàng)新材料和新技術(shù)，使臺(tái)車(chē)式熱處理爐的設(shè)備有了很大的提高，但是臺(tái)車(chē)式加熱爐的設(shè)備改造就比較落后，工藝溫度非常高，操作起來(lái)也比較復(fù)雜。這就出現(xiàn)了一種現(xiàn)象，人們?yōu)榱颂岣吲_(tái)車(chē)式加熱爐的裝備水平，就把熱處理爐的技術(shù)搬到加熱爐的身上使用，因此造成了高溫階段時(shí)升溫速度慢、工件被燒壞、煙道二次燃燒導(dǎo)致熱器短期損壞、氧化燒損壞較大等一系列的嚴(yán)重后果。

1 臺(tái)車(chē)式加熱爐和熱處理爐的技術(shù)分析比較

1.1 臺(tái)車(chē)式加熱爐

加熱爐分兩種情形，第一種、大噸位的鋼錠，進(jìn)行完加熱保溫后，高溫時(shí)拉出臺(tái)車(chē)，先吊一個(gè)鍛壓，其余隨著臺(tái)車(chē)回爐繼續(xù)進(jìn)行加熱保溫，這樣反復(fù)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(xù)的工作幾天，甚至兩個(gè)月。第二種是比較小型的鋼錠，與第一種工藝相同，循環(huán)鍛壓直至完成所有鋼錠的鍛壓后停爐，這種爐子運(yùn)行時(shí)間就相對(duì)較短，可能是十幾個(gè)小時(shí)到二十幾個(gè)小時(shí)。所以加熱爐在操作方式是連續(xù)爐的特點(diǎn)，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(diǎn)。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(tài)吊裝，不規(guī)則的形狀、惡劣的環(huán)境，臺(tái)車(chē)的受力不均勻等情況，要求加熱爐的臺(tái)車(chē)要有更大的強(qiáng)度。

1.2 臺(tái)車(chē)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(huán)境的溫度之下進(jìn)入爐內(nèi)，按工藝曲線重新開(kāi)始加熱，完成工件的加熱和保溫后就可以停爐，雙臺(tái)車(chē)的情況爐體也會(huì)停止供熱，只是利用余熱。所以熱處理爐也稱(chēng)間歇式爐。裝出料的方式上，熱處理爐一般是冷態(tài)裝出料，而且工件較規(guī)則，也是整齊的擺放在臺(tái)車(chē)上，所以受力均勻。

2 臺(tái)車(chē)式加熱爐和熱處理爐的結(jié)構(gòu)分析比較

2.1 臺(tái)車(chē)方面

熱處理爐和加熱爐相比，加熱爐的工件放置不均勻，導(dǎo)致臺(tái)車(chē)的受力不均勻，再加上載重量較大，工件形狀還不規(guī)則，臺(tái)車(chē)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(tái)車(chē)的結(jié)構(gòu)也要進(jìn)行調(diào)整，目前臺(tái)車(chē)采用組合梁的結(jié)構(gòu)，車(chē)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(tái)車(chē)的強(qiáng)度，較比H型鋼、槽鋼及工字鋼整體強(qiáng)度提高了很多，也減少了變形扭曲的現(xiàn)象，而且根據(jù)臺(tái)車(chē)的載重量可以調(diào)整組合梁的間距和鋼板的厚度。

2.2 傳熱機(jī)理方面

臺(tái)車(chē)式加熱爐一般在1200至1300℃的溫度下運(yùn)行，先前升溫階段主要以對(duì)流形式傳熱，1000至1300℃階段主要以輻射形式進(jìn)行傳熱。保溫是指工件由外至內(nèi)進(jìn)行能量傳遞時(shí)所需要的熱量。目前，出現(xiàn)在加熱爐上運(yùn)用高速燒嘴脈沖的燃燒技術(shù)的現(xiàn)象，加熱強(qiáng)度過(guò)高工件未必就能夠有效的吸收，所以造成氧化過(guò)重、工件過(guò)燒等嚴(yán)重問(wèn)題，所以不能簡(jiǎn)單的把熱處理爐上的一些技術(shù)應(yīng)用在加熱爐上。因?yàn)闊崽幚頎t臺(tái)車(chē)一般是冷進(jìn)冷出，運(yùn)作溫度也在1000℃之下，處理鑄鋼件、結(jié)構(gòu)件的退火等主要是升溫和保溫過(guò)程，爐內(nèi)傳熱也主要是工件和爐氣間的對(duì)流換熱，因此利用高速燒嘴脈沖的燃燒技術(shù)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(jù)爐溫的變化不斷的調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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?yàn)槠涑跏忌郎卦谶\(yùn)行的整個(gè)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(fù)以及長(zhǎng)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(jīng)是澆注料聯(lián)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(zhì)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(chǎn)率，也減少了熱能的消耗。

2.5 局部結(jié)構(gòu)方面

臺(tái)車(chē)爐細(xì)小的結(jié)構(gòu)有許多，例如軌道、爐口結(jié)構(gòu)、爐門(mén)形式等等。目前，由于加熱爐和熱處理爐的不同，加熱爐內(nèi)后面的軌道很容易變形，采用最有效的辦法就是設(shè)計(jì)軌道軌枕時(shí)，采用便于更換軌道壓緊螺栓螺母的結(jié)構(gòu)，能從根本上解決軌道翹曲變形的問(wèn)題；由于臺(tái)車(chē)頻繁的進(jìn)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(huì)沖撞爐口，所以加熱爐的爐口最容易被損壞，因此爐口的結(jié)構(gòu)不僅要方便于整修，還要耐損，砌磚的方式就比較容易修補(bǔ)，有助于加熱爐長(zhǎng)期使用，而澆注料損壞后就不易修補(bǔ)；對(duì)于熱處理爐來(lái)說(shuō)，爐門(mén)密封如自重壓緊、彈簧壓緊、氣缸壓緊等爐門(mén)壓緊形式是比較有效的，但是對(duì)于加熱爐來(lái)說(shuō)，臺(tái)車(chē)頻繁進(jìn)出，溫度又過(guò)高，強(qiáng)烈的輻射對(duì)爐門(mén)附近的材料都是由損害的，會(huì)影響氣缸閥件和管道的使用壽命，彈簧也會(huì)失去彈性，進(jìn)而壓緊裝置會(huì)失去作用，致使故障發(fā)生，所以加熱爐的爐門(mén)要注重實(shí)用和可靠，不是單純的追求先進(jìn)。除了以上局部結(jié)構(gòu)，還有臺(tái)車(chē)爐側(cè)部的密封結(jié)構(gòu)，對(duì)于加熱爐來(lái)說(shuō)，鋼錠燒流是重大的事故，其原因有很多種，所以各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都要考慮好，目前仍然采用雙砂封的結(jié)構(gòu)進(jìn)行側(cè)部密封，雖然方法比較老套，但砂封槽比較耐用，也容易修復(fù)。

2.6 爐壓的控制方面

爐壓的控制對(duì)于臺(tái)車(chē)爐操作的穩(wěn)定性和使用壽命非常關(guān)鍵，現(xiàn)在的臺(tái)車(chē)爐也都設(shè)置了爐壓控制的裝置。爐壓較小的話會(huì)浪費(fèi)燃料，但是對(duì)爐襯材料是有好處的的；所以爐壓過(guò)大的話會(huì)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(duì)數(shù)，要根據(jù)位置的不同和臺(tái)車(chē)爐的不同而設(shè)定。對(duì)于加熱爐來(lái)說(shuō)，要考慮燒嘴單股氣流影響，合理的選擇取壓點(diǎn)，防止因燒嘴強(qiáng)化加熱致使工件燒化而臺(tái)車(chē)無(wú)法正常的拖出。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，即便臺(tái)車(chē)式熱處理爐的一些技術(shù)日益完善起來(lái)，也不應(yīng)該盲目的將其應(yīng)用在臺(tái)車(chē)式加熱爐中，臺(tái)車(chē)式加熱爐對(duì)砌筑方式以及爐襯材料等的要求極高，復(fù)雜的工況使得加熱爐的操作也復(fù)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面要重視細(xì)節(jié)的因素影響，不能過(guò)分的追求先進(jìn)，但要保證臺(tái)車(chē)式加熱爐的可靠性和實(shí)用性，進(jìn)而使工業(yè)爐的整體水平和效率得到穩(wěn)定性的提高。

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