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罩式炉

罩式炉,是炉体为一罩子,或炉底不动,炉罩移动,或炉罩不动,炉底移动的热处理炉。用于工件成批热处理加热。

传统罩式炉用氮氢混合气体作为保护介质,氢气相对于氮气具有导热性好,密度小、动力粘度小、还原性强等优点,逐渐代替了氮氢混合气体作为保护气体。同时,它对罩式炉安全控制提出了更加严格的要求。

首先,保护罩和炉台的金属外壳全部经过X射线探伤,严格保证各设备加工质量。其次,在退火周期开始时,对所有仪表、开关位置进行检查,使他们置于正确的设定位置。将内罩扣在准备好的炉台上后,进行氢气入口阀门的泄漏检测,然后进行炉台空间泄露测试,以确保炉台、内罩系统完全密封,同时还对煤气主开闭器、氢气主开闭器各进行一次严密性实验。泄露测试合格后,用氮气对炉内空间进行吹扫。氮气吹扫必须满足3个条件才能结束,一定氮气吹扫量,最小的氮气吹扫时间:氧化含量小于1%。

罩式炉多用于冶金行业的钢丝、钢管、铜带、铜线以及硅钢片等的退火处理。其中铜带主要适用于黄铜带、青铜带、异型铜带、紫铜带等材料的热处理。

它有圆形和长方形结构。台车炉由外罩及底座组成,罩壳由钢板及型钢焊接而成,内部为炉衬,加热装置(电热元件或燃气烧嘴)布置在炉膛周围墙壁上。炉台上设有两个导向立柱,便于罩壳安装,根据热处理工艺要求不同可通过不同气氛进行保护。一般罩式炉加热罩、冷却罩、炉台、内罩及相应冷却、抽空系统组成。为提高产品质量和缩短退火周期,内罩与炉台数量相同,加热罩一般为炉台数量的一半多1个,冷却罩为炉台数量一半左右。罩式炉装炉量大,炉温均匀性要求高,设置强制对流风扇,进行炉气循环。

罩式炉的控制系统主要在安全控制和系统控制两个方面得到了发展。

一、安全控制

传统罩式炉用氮氢混合气体作为保护介质,氢气相对于氮气具有导热性好、密度小、动力粘度小、还原性强等优点,逐渐代替了传统氮氢混合气体作为保护气体。同时,它对罩式炉安全控制提出了更加严格的要求。首先,保护罩和炉台的金属外壳全部经过x射线探伤,严格保证各设备加工质量。其次,在退火周期开始时,对所有的仪表、开关位置进行检查,使它们置于正确的设定位置。将内罩扣在准备好的炉台上后,进行氢气人口阀门的泄漏检测,然后进行炉台空间泄漏测试,以确保炉台、内罩系统完全密封;同时还对煤气主开闭器、氢气主开闭器各进行一次严密性试验。泄漏测试合格后,用氮气对炉内空间进行吹扫。氮气吹扫必须满足3个条件才能结束:一定的氮气吹扫量;最小的氮气吹扫时间;氧气含量小于1%。此外,还有安全连锁保障。当氢气过压时,控制系统自动打开出口阀降压。为了避免产生错误信号,每次吹扫前,氧探头必须对空气中氧含量进行测量并记录。当氢气压力不足或氢气中氧气含量超标时,系统自动启动紧急氮气清洗。控制系统同时还装有手动紧急清洗按钮。

二、系统控制

随着控制理论和计算机技术的发展,罩式炉系统控制经历了计算机监视、设定值控制、直接数字控制到目前普遍采用的集散式控制系统,现在正在向全面整合、全数字化解决方案发展。 [1]

1 、炉台

罩式炉炉台是承载工料加热及支撑炉罩的平台。炉台底面采用复合耐火材料构成。工作面采用高抗震耐磨浇注预制块,耐压大、耐冲击、使用寿命 长,更换方便。炉台侧墙由钢结构和耐火 材料组成。钢结构包括立柱、炉墙外钢板、烧嘴安装板、 砂封槽及炉台密封板等。炉子对角线炉台外侧设有一对定位导向柱。导向柱底部固结在基础上。

2、炉罩

炉罩由吊杆、导向环、钢结构及内衬组成。吊杆安 装在炉罩顶部,与起吊行车的吊钩配套,且具备自动吊 挂、自动脱钩功能,以方便操作。导向环设在炉罩上与导向柱对应。落罩时导向环与导向柱结合以保证炉罩准确定位,起罩时对炉罩进行保护。钢结构采用特殊的支撑梁框架结构,保证炉罩足够的刚性及整体稳定性。考虑到人型炉罩随温度变化膨胀收缩的特点,其钢结构具有伸缩功能,防止炉罩变形。炉罩衬里由纤维模块和平铺纤维毯构成,纤维模块通过锚固件穿孔焊接在炉罩钢壳上以防止脱落,且保温性能及抗 热震性能效果良好。炉罩下部四周的耐热密封刀通过螺栓固定。

3、密封结构

合理有效的密封结构对炉子气密性及温度均匀性相当重要。

4、管路系统及安全防护设备

煤气管路设有手动切断、自动切断、压力检测和流量积算、放散和排污系统等。空气管路上设有自动调节阀门、流量检测装置、压力检测装置。总管路上设自动放散阀,有利于改善风机特性曲线,使风机保持恒压, 工作在性能稳定的区域。煤气和空气每区支管配有流量检测和调节装置,实现燃气流量的精确控制,保证精确空燃比和充分燃烧。 煤气管路阀间、最高点、末端等处均设有手动放散 阀。空气端头装有带护罩的安全泄爆装置,同时管路系 统具备在煤气欠压和风机故障时,自动报警并关闭气源等功能,以确保安全生产。

5、燃烧系统

混合煤气具有热值低且不宜稳定燃烧的特点,因此选择合理的燃烧系统是关键。燃烧器选择了适应性和稳定性较高的亚高速烧嘴,且进行合理的改进和试验,解决了混合煤气燃烧时脱火、熄火等不能稳定燃烧的问题。为实现可靠的点火、火焰检测和安全供气, 增设了特殊的点火器、火焰检测和嘴前煤气切断系统, 增加了燃烧系统的稳定性、可靠性和安全性,为炉子的稳定供热提供了保证。 [2]

(1)维护运行成本低。台车炉有炉门及升降机构、 炉车及驱动机构、密封及驱动部件,结构复杂,日常维护工作量大。而罩式炉基本无传动机构,密封结构也简 单,维护、检修等工作量较小,维护成本较低。

(2)施工周期短、总造价低。罩式炉整体结构简单, 外购件、机加工件少,故制造和施工简单、周期短,造 价低,投产快。

(3)高效、节能。罩式炉炉罩可以移动,有条件的 地方町以做到一罩两台,因而使用罩式炉产量大、效率高,能耗低。罩式炉与台车炉相比气密性能良好,基本 上切断了炉子内外的气流交换,相同规格的罩式炉比台车炉散热损失要小,更节能。

(1)罩式炉“占用”车间面积较大。炉台和炉罩需布置在车间同一跨内,因此炉台和炉罩都占用车间的主跨面积。而台车炉可布置在车间的边跨(副跨),只有装炉和出炉时才占用主跨。因此可以认为罩式炉比台车式炉占用车间面积大,但这个缺点可以通过工艺调整或采用移动罩来弥补。

(2)挤占车间内行车部分使用时间。一般炉罩利用行车实现起罩和落罩。如车间内罩式炉台数较多,使用
  行车的次数也就相应增多,必然挤占车间的行车使用时间,其至需要再增加行车台数。 [2]


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