CN100516246C - 大型环形件井式热处理炉与风力发电塔筒法兰热处理工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属工件热处理炉与热处理工艺方法，具体为一种大型环形件井式热处理炉与风力发电塔筒法兰热处理工艺方法。解决了现有的热处理炉用于大型环形件而导致加热不均匀、工件变形大，能耗高，使用寿命短和不安全可靠的问题和现有对大型环件热处理而导致产品达不到对抗低温冷脆性能特殊要求的问题。结构是在原有的炉膛内还设有电加热器。工艺方法，步骤主要包括：正火：首先加热到600～650℃保持2小时，然后加热到870～910℃保持时间h1分钟，然后再加热到920～930℃保持20分钟，出炉空冷；回火：加热到540～560℃保持时间h2分钟，出炉空冷。风力发电塔筒法兰按照本工艺处理后材质Q345E：-40℃，AKV普遍在110～130J之间。

Description

大型环形件井式热处理炉与风力发电塔筒法兰热处理工艺方法

技术领域

本发明属于金属工件热处理炉与热处理工艺方法，具体为一种大型环形件井式热处理炉与风力发电塔筒法兰热处理工艺方法。

背景技术

风力发电塔筒法兰是一种大直径的环形件，大直径为2～10米，由于风力发电塔筒装于不同自然环境中，特别是在高寒地区工作，它的机械性能要求不同于一般的法兰，对抗低温冷脆性能要求特别高，如材质：Q345D：-20℃，AKV≥35J；材质Q345E：-40℃，AKV≥27J；而出口产品：Q345E：-40℃，AKV≥54J。目前对法兰普遍采用的热处理工艺都为“正火+回火”，其中在正火阶段使用的温度一般为，930～950℃，执行该工艺参数得到的产品的材质Q345E：-40℃，AKV普遍在27～35J之间，虽然能满足国内客户需求，但是难以满足国外对风力发电塔筒法兰对抗低温冷脆性能要求，按照国外的标准而言，传统工艺所生产的风力发电塔筒法兰合格率非常低。热处理工艺中的关键设备是热处理炉，热处理炉的加热效果直接决定着工件的热处理效果，特别是大型的环形件。目前，环形件的热处理大多采用箱型和台式箱型热处理炉，这些不管是煤气、或天然气、或电加热的热处理炉，都是用普通零件加热的通用炉型，对风力发电塔筒法兰的热处理存在着加热不均匀、加热造成零件的变形较大；环形件的热处理也有采用的井式热处理炉，而对于使用电加热的井式热处理炉，特别是设置于地面以下电加热炉，其结构一般包括以耐火砖砌成炉底与以耐火纤维为炉膛内衬的圆柱形钢制炉体，用瓷钉固定在炉体内侧壁耐火纤维衬上的电加热器，炉体顶部装用于封闭炉膛的炉盖，该种结构由于大型环形件中部空间较大，加热中使其降耗较高；易发生故障，还会影响使用安全性能。

发明内容

本发明为了解决现有的热处理炉用于大型环形件而导致加热不均匀、工件变形大，能耗高，使用寿命短和不安全可靠的问题和现有对大型环件如风力发电塔筒法兰热处理而导致产品达不到对抗低温冷脆性能特殊要求的问题而提供了一种大型环形件井式热处理炉，以及一种采用上述大型环形件井式热处理炉实现的风力发电塔筒法兰热处理工艺方法。

一种大型环形件井式热处理炉，一种大型环形件井式热处理炉，包括以耐火砖砌成炉底与以耐火纤维为炉膛内衬的圆柱形钢制炉体，用瓷钉固定在炉体内侧壁耐火纤维衬上的电加热器，以及用于封闭炉膛并装在炉体顶部的炉盖；炉膛内还设有电加热器。

所述的炉膛中间的电加热器装于炉底中心区内。在炉体内炉膛中间设有中间筒，中间筒的外圆上也挂有耐火纤维，及用瓷钉固定的电加热器。中间筒的中间为中心通道，炉膛与连通风道通过中心通道连通。炉体安装在底座上，底座上中心通道的下方设有中心空腔、连通风道和外环形风道，中间筒的中心通道连通炉膛与底座中心空腔，连通风道将中心空腔与外环形风道相互连通，在外环形风道上设有通向外部的排烟口。

本发明所述的风力发电塔筒法兰热处理工艺方法是由以下技术方案实现的，

一种采用上述大型环形件井式热处理炉实现的风力发电塔筒法兰热处理工艺方法，步骤包括：装炉，正火+回火，

正火：首先，在炉内将法兰加热到600～650℃，保持2小时，然后，加热到870～910℃，保持时间h1分钟，然后，再加热到920～930℃，保持20分钟，出炉空冷；

回火：在炉内将法兰加热到540～560℃，保持时间h2分钟，出炉空冷。

风力发电塔筒法兰按照本工艺处理后材质Q345E：-40℃，AKV普遍在110～130J之间，大大超出了国外要求标准，完全满足了国外特殊环境使用的要求。

本发明所述的的大型环形件井式热处理炉与现有的热处理炉相比较，在其内部又增加了一个电加热器，可以使环形件的中孔部位和外缘部位同时受到加热，炉体内的中间筒使得无用的空间减少，环件受热均匀，是一种专用的环形件的热处理炉；同时增加了炉体外部通风通道，具有加热均匀、节能降耗，使用寿命长和安全可靠等优点。特别是用来实现本发明所述热处理工艺的温度控制，具有加热均匀，温度控制准确的优点。这样一来实现本发明所述的风力发电塔筒法兰热处理工艺方法，使所生产的风力发电塔筒法兰满足了对抗低温冷脆性能的高标准的要求，提高了生产合格率。

附图说明

图1是底部装电加热器的大型环形件井式热处理炉示意图；

图2是中间筒装电加热器的大型环形件井式热处理炉主视图；

图3是图2俯视图。

图4是风力发电塔筒法兰热处理工艺示意图。

图中：1-圆柱形钢制炉体，2-电加热器，3-炉膛，4-炉盖，5-中间筒，6-中心通道，7-连通风道，8-底座，9-中心空腔，10-外环形风道，11-排烟口，12-环形件13-电加热器

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式：

大型环形件井式热处理炉，包括以耐火砖砌成炉底与以耐火纤维为炉膛内衬的圆柱形钢制炉体1，用瓷钉固定在炉体内侧壁耐火纤维衬上的电加热器2(即电阻丝或电热棒)，以及用于封闭炉膛3并装在炉体顶部的炉盖4；炉膛3内还设有电加热器13，

如图1所示，是本发明的一种底部装电加热器的大型环形件井式热处理炉示意图，电加热器13装于炉膛3的底部中心区内。

图2所示，是中间筒装电加热器的大型环形件井式热处理炉，它与上述井式热处理炉所不同的是：在炉体内炉膛3中间还设有中间筒5，中间筒5的外圆上也挂有耐火纤维，及用瓷钉固定的电加热器13。

中间筒5的中间为中心通道6，炉膛3与连通风道7通过中心通道6连通。

图3所示，中间筒装电加热器的大型环形件井式热处理炉俯视图，由此图可以看到，炉体1安装在底座8上，底座8上中心通道6的下方设有中心空腔9、连通风道7和外环形风道10，中间筒5的中心通道6连通炉膛3与底座中心空腔9，连通风道7将中心空腔9与外环形风道10相互连通，在外环形风道10上设有通向外部排烟口11。这种热处理炉使用时，将环形件12重叠起多个并吊装入炉内，由炉体内侧壁和耐火纤维衬上的电加热器和中间筒的外圆耐火纤维上的电加热器加热炉内零件，炉壳产生的热由中间筒5的中心通道6，经底座8的中心空腔9、2～5个连通风道7、外环形风道10，并由排烟口11排出通向外部。

所有的连通风道7呈放射状绕中心空腔9排列，连通风道7贯通中心空腔9和外环形风道10。

本发明风力发电塔筒法兰热处理工艺方法是采用上述本发明的大型环形件井式热处理炉，热处理工艺：正火+回火，可确保法兰在热处理炉内有效加热区内加热，其加热工艺过程，如图4所示，本发明风力发电塔筒法兰热处理工艺图，

实施例1：风力发电塔筒法兰热处理工艺，具体工艺过程和步骤有：

(1)、装炉：要求法兰片与片之间水平放置，并由支撑块多点支撑，支撑高度在80～100mm，用于防止因装炉不当引起的法兰加热变形；

(2)、正火：首先，在炉内将法兰加热到600℃，保持2小时，然后，加热到910℃，保持时间h1分钟，根据具体的零件平均直径d所计算的周长S尺寸，按h1＝1～1.4mm/分钟计算，即：S＝πd，h1＝1.4πd(分钟)，其中；π为圆周率；然后，再加热到920℃，保持20分钟，出炉空冷；出炉后的法兰每片单摆开，这样可以达到好的冷却效果；

(3)、回火：在炉内将法兰加热到560℃，保持时间h2分钟，根据具体的零件平均直径d所计算的周长S尺寸，按h2＝1～2mm/分钟计算，即：S＝πd，h2＝2πd(分钟)，其中；π为圆周率；出炉空冷。

本发明一种大型环形件井式热处理炉特别适用于风力发电塔筒法兰、大型齿圈等大型环形件的热处理的使用。

实施例2，具体步骤同实施例1，区别在于(2)、正火：首先，在炉内将法兰加热到650℃，保持2小时，然后，加热到870℃，保持时间h1分钟，再加热到930℃，保持20分钟，出炉空冷；3)、回火：在炉内将法兰加热到540℃，保持时间h2分钟。

实施例3，具体步骤同实施例1，区别在于(2)、正火：首先，在炉内将法兰加热到630℃，保持2小时，然后，加热到885℃，保持时间h1分钟，再加热到925℃，保持20分钟，出炉空冷；3)、回火：在炉内将法兰加热到550℃，保持时间h2分钟。

Claims (8)

1、一种大型环形件井式热处理炉，包括以耐火砖砌成炉底与以耐火纤维为炉膛内衬的圆柱形钢制炉体(1)，用瓷钉固定在炉体内侧壁耐火纤维衬上的电加热器(2)，以及用于封闭炉膛(3)并装在炉体顶部的炉盖(4)，其特征在于：炉膛(3)内还设有电加热器(13)。

2、根据权利要求1所述的大型环形件井式热处理炉，其特征在于：电加热器(13)装于炉膛(3)的底部中心区内。

3、根据权利要求1所述的大型环形件井式热处理炉，其特征在于：在炉体内炉膛(3)中间设有中间筒(5)，中间筒(5)的外圆上也挂有耐火纤维，及用瓷钉固定的电加热器(13)。

4、根据权利要求3所述的大型环形件井式热处理炉，其特征在于：中间筒(5)的中间为中心通道(6)，炉膛(3)与连通风道(7)通过中心通道(6)连通。

5、根据权利要求3所述的大型环形件井式热处理炉，其特征在于：炉体(1)安装在底座(8)上，底座(8)上中心通道(6)的下方设有中心空腔(9)、连通风道(7)和外环形风道(10)，中间筒(5)的中心通道(6)连通炉膛(3)与底座上中心空腔(9)，连通风道(7)将中心空腔(9)与外环形风道(10)相互连通，在外环形风道(10)上设有通向外部排烟口(11)。

6、根据权利要求5所述的大型环形件井式热处理炉，其特征在于：连通风道(7)有2～5个，所有的连通风道(7)呈放射状绕中心空腔(9)排列，连通风道(7)贯通中心空腔(9)和外环形风道(10)。

7、一种采用如权利要求1～6所述大型环形件井式热处理炉实现的风力发电塔筒法兰热处理工艺方法，步骤包括：装炉，正火+回火，

正火：首先，在炉内将法兰加热到600～650℃，保持2小时，然后，加热到870～910℃，保持时间h1分钟，h1＝1.4πd分钟，d为被加热零件平均直径，然后，再加热到920～930℃，保持20分钟，出炉空冷；

回火：在炉内将法兰加热到540～560℃，保持时间h2分钟，h2＝2πd分钟，d为被加热零件平均直径，出炉空冷。

8、根据权利要求7所述的风力发电塔筒法兰热处理工艺方法，其特征在于：步骤还包括：装炉要求法兰片与片之间水平放置，并由支撑块多点支撑，支撑高度在80～100mm。

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