CN101432449B - 金属热处理方法和装置 - Google Patents

金属热处理方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101432449B
CN101432449B CN2007800147485A CN200780014748A CN101432449B CN 101432449 B CN101432449 B CN 101432449B CN 2007800147485 A CN2007800147485 A CN 2007800147485A CN 200780014748 A CN200780014748 A CN 200780014748A CN 101432449 B CN101432449 B CN 101432449B
Authority
CN
China
Prior art keywords
back timber
accumulation
heating
heat
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2007800147485A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101432449A (zh
Inventor
I·M·迪斯特尔盖夫特
I·I·迪斯特尔盖夫特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of CN101432449A publication Critical patent/CN101432449A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101432449B publication Critical patent/CN101432449B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D19/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
    • F28D19/04—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
    • F28D19/041—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier with axial flow through the intermediate heat-transfer medium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/08—Surface hardening with flames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/52—Methods of heating with flames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
    • F23C1/08—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air liquid and gaseous fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/02—Arrangements of regenerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/06—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated
    • F27B9/068—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated heated by radiant tubes, the tube being heated by a hot medium, e.g. hot gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/20—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace
    • F27B9/24—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace being carried by a conveyor
    • F27B9/2407—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace being carried by a conveyor the conveyor being constituted by rollers (roller hearth furnace)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/36—Arrangements of heating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0073—Seals
    • F27D99/0076—Furnace car seals, i.e. seals used in continuous furnaces or kilns for preventing gas or heat exchange between heating chamber and the area comprising driving means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D17/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
    • F28D17/005—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles using granular particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F27D2099/0053—Burner fed with preheated gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

本发明及其改型组包括金属热处理方法、用于在直接或间接燃烧加热式炉内燃烧液体或气体燃料与热空气混合物的方法、以及用于实现所述方法的加热装置和蓄热喷嘴。本发明及其改型涉及冶金和机械工程的技术领域，并且可用于金属热加工(例如，熔化、加热变形、热处理)，并用于诸如陶瓷的非金属产品的烧结、干燥(以及其它类型的热处理)。本发明的本质在于新颖的技术特征，使得可以在实现本发明的同时获得大于2.0并主要处于等于或小于6.0的范围内的燃料与热空气混合物的空气过量系数(α)值。所述发明使得可以在直接或间接燃烧加热式炉内在加工过程中减小金属废物。在间接燃烧加热式炉内使用本发明使得可以延长辐射管和坩埚的使用期限。由发明人所获得的试验数据证明，技术效果通过液体或气体燃料与热空气混合物的燃烧产物的环境(气相)的相应的分量，其中空气过量系数(α)值大于2.0。

Description

金属热处理方法和装置
技术领域
本发明包括涉及冶金和机械工程的多个改型的发明。本发明可用于燃烧炉中的金属的热处理(例如，熔化、加热变形、热处理)，其中所述燃烧炉直接用气体或液体燃料加热(fire)。在金属加热之后，燃料燃烧的最终产物与正在被加热的材料(产品)接触，也就是与负载接触。本发明还用于间接燃烧加式炉中的金属热处理。在这些炉中，来自火焰和燃烧产物的温度通过金属辐射管或坩埚的壁传递至被加热的材料或产品(负载)。本发明还用于诸如陶瓷的非金属产品的燃烧、烘焙以及其它类型的热处理。
背景技术
直接燃烧加热式炉中的钢加热(热处理)的已知的方法是基于加热区域中的气体燃料和空气的混合物的燃烧。加热区域同时被用作为炉本体(furnace proper)。为了完全使用(燃烧)燃料，燃料在空气过量系数接近一(α≌1.0)时被燃烧，也就是在标准化学计量燃料空气比时燃烧(В.Φ.Копытов，Нaгрев стали в печах，Металлургиздат М.，1955，стр.152-153(V.F.Kopytov，Steel Heating in Furnaces，Metallurgizdat，M.，1955，pages152-153))。在高炉中的混合物燃烧的情况中，其中例如以α＝1.05-1.15使用天然气作为燃料(热值2000kcal/m3)，供至燃烧器的空气的容积比燃料的容积大2.25倍。并且，在天然气以同一α值被用作为燃料时的情况中，所消耗的空气的容积比天然气的容积大大约十倍。
该方法具有以下的缺点。燃烧导致了位于炉本体的可处理金属的大量损失。这是由于以下原因而出现，即在金属所位于的炉本体中、对于可处理的金属具有影响的燃烧产物的氧化媒介也被使用作为炉的加热源(above-mentioned work of V.F.Kopytov，pages5-6，162-163)。
在直接燃烧加热式炉中的钢加热之后，在轧制与热处理炉中的金属的废品率可达到2～5％的级别。以俄罗斯的制钢的标准，这等于每年超过2百万吨钢的废品。而且，存在机加工以及从产品去除结垢的附加的成本。利用各种不同的方法可以去除结垢：水除结垢(waterdescaling)、蚀刻、使用喷砂机、刷等。
除了经由炉本体中的燃料燃烧的金属直接热(热学)处理的废品以外(空气过量系数处于0.9～1.2的范围内)，钢坯件的表面层最终被脱碳(К.М.Пахалуeв，В.И.Медведева，Исследование окисления иобезyглероживания стале йв продуктах сгорания природного гaза，сборник Haгрев металла и работа нагревательных печей，сб.нayч.тр.№6，Металлургиздат，Свердловское отделение，1960，стр.87，рис.6(K.M.Pakhaluev，V.I.Medvedeva，Study of Steel Oxidation andDecarbonization in Products of Natural Gas Combustion，collected bookHeating of Metal and Operation of Heating Furnaces，collection ofscientific papers No.6，Metallurgizdat，Sverdlovsk Branch，1960，page87，Fig.6)。取决于钢等级以及加热温度，脱碳处理可以延伸至最大3.0mm的深度。钢产品的表面层的脱碳导致了硬度降低、对于周期负载的抵抗性减低、以及工具切削性能的降低。经由连续的火焰表面清理(scarfing)以及磨光而从最终制品去除脱碳的层导致了金属的材料损失以及制造成本的增加。
另一缺点是，在钛合金的加热后(例如，使用特定的方法)，不仅具有显著的金属废物，在较大的深度处还出现产品的氢吸收。因而，在具有30mm直径的Ti-5Al-1.7V合金试样中氢的含量(在电炉与由空气过量系数α等于1.25的天然气加热的燃烧炉中加热10小时之后)从0.007％增加最大至0.025％、也就是3.6倍(C.H.Хомов，М.А.Григорьев，С.М.Шулькин，Наводораживаниe титановых сплавовпри нaтрeв е впламенных пeчах，Тeхнология легкиx сплавов，№2，1980，cтр.57～62(S.N.Khomov，M.A.Grigoriev，S.M.Shulkin，HydrogenAbsorption of Titanium Alloys upon Heating in Combustion Furnaces，Tekhnologiya Legkikh Splavov，No.2，1980，pages57～62))。
使用直接和间接燃烧加热式炉而不是电炉的原因是因为，燃烧炉中的热处理的较低的生产成本。然而，利用已知的直接燃烧加热式炉制造锻钛、半成品需要机加工容差以及靠近热处理产品的表面和横截面上的氢含量检测成本的显著增加。超过氢浓度的最大与安全可接受的值将导致冲击强度的减小以及倾向于静态金属疲劳的增加。为了从金属除去多余的氢，使用长期真空退火。这导致了最终产品的明显增值。
直接燃烧加热式炉中的钢的处理(加热)的方法被提供，并可用于减少金属废物(metal waste)以及钢的脱碳。该方法是基于燃气与空气混合物的燃烧。燃料以空气过量系数小于一的方式被点燃(所谓的无氧化或低氧化加热)(К.М.Пахалуeв，В.И.Медведева，Исследование окисления и обезyглероживания сталей в продуктахсгорания природного гa3а，сборник Haгрев металла и работaHaгрeвательныхпечей，сб.науч.тр.№6，Металлургиздат，Свердловскоеотделeние，1960，cтр.91(K.M.Pakhaluev，V.I.Medvedeva，Study of SteelOxidation and Decarbonization in Products of Natural Gas Combustion，collected book Heating of Metal and Operation of Heating Furnaces，collection of scientific papers No.6，Metallurgizdat，Sverdlovsk Branch，1960，page91)，as well as the above-mentioned work of V.F.Kopytov，page185)。
低氧化加热的缺点包括由于燃料的不完全燃烧而导致的燃烧产物中一氧化碳(CO)量的增加。这导致了明显的投资成本以及燃料的浪费。因此，必须密封直接燃烧加热式炉的整个结构，以确保壁衬、炉顶以及旁路槽的气密性，并且形成用于燃烧产物后期燃烧的系统。
根据存在火焰的金属氧化过程研究的已经出版的结果，在超过800℃温度的氧化的金属的热量增加。这与在0.8至1.6范围内的空气过量系数α的增加匹配(К.М.Пахалуев，В.И.Медведева，Исследованиеокисления и обезyглероживания сталей в продуKтах сгоранияприродногогaза，сборник Нaгpeв металла и работа нaгревательныхпечей，сб.нaуч.тр.№6，Металлургиздат，Свердловскоеотделeние，1960，стр.80÷91(K.M.Pakhaluev，V.I.Medvedeva，Study of Steel Oxidationand Decarbonization in Products of Natural Gas Combustion，collectedbook Heating of Metal and Operation of Heating Furnaces，collection ofscientific papers No.6，Metallurgizdat，Sverdlovsk Branch，1960，pages80～91))。更早期的研究是在α系数的值等于0.88～1.32的范围内进行(М.А.Глинков，Прокатные и кyзнечныепечи，Объединенноенаучно-техническое издательство Свердловск-Москва，1936，стр.44(M.A.Glinkov，Rolling and Forge Furnaces，Joint Scientific and TechnicalPublishing House Sverdlovsk-Moscоw，1936，page44))。根据这些出版物，烧损的值达到其最大级别，这是在空气过量系数达到从1.2至1.6范围的值时。金属废物还随着加热温度的增加而增加。确信的是(theabove-mentioned work of V.F.Kopytov，page182，andМ.А.Касенκов，Haгревательные устройства кyзнечного производства，Mашгиз，1962，стр.159-160(M.A.Kasenkov，Heating Devices of Forging Production，Mashgiz，1962，pages159-160))，在燃料以超过1.1～1.2的空气过量系数燃烧之后，烧损的量并不改变。这解释为，“结垢形成的速度并不取决于空气过量系数，因为氧化过程开始而不通过接近产品的表面的氧化气体分子的密度被控制，而通过氧经由结垢的表面层至金属的扩散被控制(the above-mentioned work of V.F.Kopytov，page182)。这还解释为，“垢块由氧被饱和，这就是炉气体中的氧含量的进一步增加并不在材料方面影响氧化速度的原因”(the above-mentioned work ofM.A.Kasenkov，pages159-160)。
此外，已知的是，在燃料与冷(环境温度)空气混合之后，空气过量系数具有针对燃烧的极限值(αmin)(ГайHyллин Φ.Г.идр.，Природный газ кaк моторное топливо на трaнспорте，М.：Недра，1986，стр.34(F.G.Gainullin and others，Natural Gas as Engine Fuel forTransport，M.：Nedra，1986，page34))。αmin系数的值针对甲烷为2.0；针对丙烷为1.7；针对天然气为1.8～2.0；并且针对汽油为1.65～1.75。因此，(正如在俄罗斯专利公开文献No.2098717中所公开的那样)在这些空气过量系数值时，将存在空气与燃料混合物将不点燃的局部区域。这减少了能量单元的效率。这是利用所指的冷空气过量系数的燃料燃烧方法并不通常被使用的原因。
很难在空气过量系数的增加值时无需预加热空气而采取燃烧加热处理，这是因为燃烧产物温度下降以及因而炉操作温度的下降。这出现是由于，大量供应的“冷”空气温度(20～30℃)相对于燃烧器与炉边而言比燃烧产物的温度低几倍。
已知的方法包括加热这样的炉，所述炉包括预加热、最终加热和金属保持阶段的室(参见俄罗斯专利公开文献No.2139944)。这包括利用借助于辅助空气的加热而在直接燃烧加热式炉中的钢热处理的方法。该方法是基于气体燃料与空气的混合物的燃烧。这包括供应燃料；在最终加热室的中间底部上方以主要空气消耗(primary airconsumption)(过量)(α1等于0.30—0.40)的系数的随后不完全燃烧；供应附加空气，以便整个容积的不完全燃烧产物的完全后期燃烧；以及在高导热性中间底部下方的主要空气的加热。在加热主要空气的过程中，预加热室的工作空间内的完全燃烧产物的温度维持在不超过500—550℃的级别。在最终加热室内中间底部上方所用的燃料的总消耗量的10—100％的燃烧是不完全的。剩余容积的燃料在中间底部下方完全燃烧。从上底部空间所供应的不完全的燃烧产物与附加的空气后期燃烧。这样，燃料与空气消耗的总比例接近化学计量值(α2等于1.5～1.10)。
所指出的方法包括这样操作，所述操作包括以下：在中间底部上方(在最终加热与保持室的次底部空间内)的60～100％燃料的不完全消耗之后，仅仅附加的空气供应至加热区域中的燃烧器。在其余的燃烧器中，燃料以α＝1.05～1.10被燃烧。在该保持区域中，燃烧器关闭。在中间底部上方(保持区域的次底部空间中)的10～60％燃料的不完全燃烧之后，燃料以接近化学计量值的空气消耗(过量)系数被完全燃烧。在加热区域中，燃料在明显过量空气的条件下(α等于1.10～2.00)被燃烧。过量空气被用作为附加的空气，以便不完全燃烧产物的后期燃烧。
也就是说，如果根据俄罗斯专利公开文献No.2139944采用金属热处理方法，则空气与燃料混合物将以最大2.0的附加的空气过量系数被燃烧。在该发明的专利公开文献中，与α等于1.10～2.00对应的空气过量被认为是显著过量的空气。而且，该说明书指出“最终加热室的次底部空间内的一些燃烧器的燃料供应系统被关闭，这是因为为了确保燃料的完全燃烧以及不完全燃烧产物的后期燃烧，必须以超过2.0的流速将附加的空气供应至次底部空间的燃烧器。这与气体与空气混合物的明显损耗(小于5％的燃料)有关，并可能熄灭燃烧器。”。该说明书还涉及了已知的认识，即不必并甚至不可能在金属加热之后使用附加空气过量系数的较高的值。
尤其用于锆产品燃烧的、高温工业直接燃烧加热式炉(主要隧道窑中)的天然气燃烧的已知的方法是燃烧炉中的金属热处理方法。该方法包括利用燃料喷嘴将空气冲击波(air blast)供应至炉膛(加热空间)(主要燃料与空气混合)，并且将热的、也就是加热的附加的空气添加至所述的炉膛内的主要燃料与空气混合物。这确保了空气过量系数的特定的值。
根据俄罗斯专利公开文献No.2099661的说明书，由于采用这样的方法，在具有形成炉膛的延伸部的可处理的产物的炉操作槽(工作空间)内产生燃烧产物的氧化媒介。一氧化碳(CO)的空气排放被减小至最小(如上所述，这还在低于一的空气过量系数值的低氧化加热之后出现)。换句话说，这证实了如上所述预想的概念，即燃烧产物的氧化能力并不在增加的空气过量系数的值减小。
隧道炉中的燃料燃烧的另一已知的方法(参见俄罗斯专利公开文献No.2166161)是一种加热直接燃烧加热式隧道炉的方法。该方法包括在加热区域(炉膛)内燃烧燃料与空气混合物，并且将燃烧产物转移至炉本体。该方法在陶瓷产品退火时采用。该方法还可用在针对金属热处理的燃烧炉的加热中。该方法包括将燃料与空气混合物和附加的空气供应至炉膛，并且它们以范围从0.75至1.5的空气过量系数燃烧。另外，附加的空气被加至包含每1MJ燃料能量0.1～0.2cm的加热的或未加热的主要空气的燃料与空气混合物。附加的空气在700～1400℃的温度以每1MJ燃料能量0.1～0.2cm的量被添加。
在等于0.75～1.0的α，所考虑的方法确保了在燃烧产物中获得低氧化媒介，并且在等于1.0～1.5的α，确保了获得氧化媒介。炉内的媒介类型的选择通过处理相关产物的必要性被确定。
针对金属热处理的所指出的方法的缺点如下：金属废物的最大级别由燃烧产物的成分确定(在使用氧化媒介时，也就是在等于1.0～1.5的α)，特别地在提高的温度，以及(使用低氧化媒介时)钛和其合金的氢吸收(例如，由于燃料的不完全燃烧所导致的一氧化碳的高浓度)，和燃料的浪费。高浓度的一氧化碳使得必须密封燃烧炉的结构，并且需要很大的投资成本。
正如在所考虑的方法的说明书中所指出的那样，根据俄罗斯专利公开文献No.2166161，符合0.75至1.5极限内的α值的范围针对工业实践而言是足够的。这与关于在金属热处理时不必使用较高值的α系数的上述现有的观点一致。这还与在技术资料中缺少关于以超过1.6～2.0的空气过量系数的值在燃烧炉中加热金属有关的信息对应。
间接燃烧加热式炉中的金属的热处理的一个更加已知的方法已提出燃烧产物与正被加热的金属分离，尤其利用了辐射管(隔焰炉)内加热空间中的燃料与空气的隔焰-燃烧(美国专利公开文献No.4878480、F24C003/00，126/91A，431/353，432/209)。另外，辐射管外侧工作空间内的金属加热经由来自由内侧加热的辐射管的外壁的辐射而实现。
在采用该间接加热的方法时，辐射管外侧工作工件内的可处理的金属并不位于燃烧产物的媒介中，并且不经受加热负载和/或氢吸收。然而，位于加热空间内并暴露至燃烧产物的冲击的辐射管的内壁的金属被浪费。这缩短了辐射管的使用期限，同时增加了金属处理的操作费用以及生产成本。这些是燃烧炉中间接辐射加热的上述方法的缺点。
存在间接燃烧加热式炉中金属热处理的另一已知的方法。在这种情况中，燃料与空气混合物在所处理的金属所位于的工作空间中的坩埚(隔焰炉)外侧在加热空间内被燃烧。坩埚内侧工作空间内的金属经由来自坩埚内壁的辐射被加热(例如，参见1996年9月27日公开的俄罗斯实用新型专利申请No.93052328)。有时候，坩埚的工作空间充满保护气体。间接加热的该方法还具有与上述方法类似的缺点。这涉及暴露于燃烧产物的冲击的坩埚外金属壁的缩短的使用期限。
最接近所提供的方法(原型)是蓄热坑炉(regeneration pit furnace)的加热方法(USSR Inventor’s Certificate No.1257110)。实际上，这是一种在蓄热坑形式的直接燃烧加热式炉中金属热处理的方法。该方法是基于在蓄热室内被预加热的空气与燃料混合物的燃烧。在该方法中，燃料与空气混合物在炉本体直接燃烧。在该方法工作方式的实施例中，3800cm/h的高炉煤气(blast furnace gas)与120cm/h的天然气以及4150cm/h的加热的空气被供应至燃烧器。这确保了等于大约1.1的空气过量系数α。该原型方法的另一改型是在间接燃烧加热式炉中金属热处理的方法，根据该方法，燃料与加热的空气的混合物在辐射管的加热空间中被燃烧(И.М.Дистергефт，Г.М.Дружинин，В.И.щербинин，Опыт ВНИМТ в разреботке регенеративных систем отоплeHия дляметаллургическиx aгрегетов，“Сталь”，2000，№7，стр.87-88，рис.5(I.M.Distergeft，G.M.Druzhinin，V.I.Shcherbinin，Experience ofAll-Union Scientific Research Institute of Metallurgical Heat Engineeringin Development of Regenerating Heating Systems for Metallurgical Plants，“Stal”，2000，No.7，pages87-88，Fig.5))。工作空间中的金属经由来自由内侧加热的辐射管的外壁的对流而被加热。
在该发明的方法的第一改型中，与类似的方法相比，燃烧产物的温度升高(以及因此在炉的操作温度中)和燃料消耗的减少借助于预加热空气被确保。
在直接燃烧加热式炉内的金属热处理的原型方法的缺点在于，最大级别的金属的燃烧损失和/或氢吸收处于燃烧炉的加热工作空间内。燃烧损失尤其在升高的温度导致了热处理之后的金属废物。金属的氢吸收、主要是非铁金属(例如钛与其合金)的氢吸收使得这些金属的品质变差。如实践与研究证实，结果由燃烧产物的相关已知的成分被确定，所述燃烧产物包括一定量的一氧化碳以及水和氧蒸气(氧化媒介)。在热处理之后，它们影响了加热的金属，这导致了金属的燃烧损失和氢吸收。
间接燃烧加热式炉内的热处理原型方法的缺点在于，位于间接燃烧加热式炉的加热空间内的隔焰炉壁内的金属的浪费(辐射管的内表面或坩埚的外表面)。燃烧损失由在上述段落中所提及的原因被确定。这导致了辐射管(坩埚)的更短的使用期限，以及金属处理的操作费用和制造成本的增加。
此外，利用在燃烧炉内的金属热处理的该方法中的空气过量系数的极限值，限制量的燃料与空气混合物被供应至炉的加热空间(并供应至辐射管)。这还限制了加热空间内或辐射管内侧的燃烧产物的移动速度。这导致了热交换的对流分量的减小的值，加热可处理的金属和非金属产品的较长时间、以及炉的减小的性能。燃烧产物的限制的移动速度还导致了在炉本体与负载(经受热处理的产品)中的非均匀的温度分布。这降低了热处理的产品的品质。
该原型方法的另一改型目前被使用。它是一种在明火加热炉(直接加热)中金属热处理的多级方法。该方法是基于以最大1.2的空气过量系数的燃料与预加热空气的混合物的燃烧(the above-mentionedwork of M.A.Kasenkov，pages173-174，162，160)。该方法包括至少三个加热级(级加热)：在低温加热(至650～850℃之间的中间温度)同时在中间温度保持，在高温加热(也就是，在超过850℃的温度)至操作温度，同时保持在该操作温度。
该原型改型的缺点(利用直接加热后的多级金属热处理方法)在于，高级别的金属废物、尤其是在升高的温度，以及尤其非铁金属的氢吸收。换句话说，导致了金属特性的相应变差。
所指出已知的多级金属热处理方法还用于利用隔焰炉(例如，辐射管或坩埚)的间接加热的方式。这种间接燃烧加热式炉中多级金属热处理的方法的缺点在于，位于间接燃烧加热式炉的加热空间内的隔焰炉壁(辐射管、坩埚)中的金属的废物。这缩短了隔焰炉的使用期限，并且增加了金属处理的操作费用以及制造成本。
此外，利用燃烧炉中金属热处理的多级方法中的空气过量系数的极限值，限制量的燃料与空气混合物被供应至炉的加热空间(并供应至辐射管)。这也限制了加热空间内或辐射管内侧的燃烧产物的移动速度。这导致了热交换的对流分量的降低值、加热可处理的金属和非金属产品的更长的时间、以及炉的降低的性能。燃烧产物的限制的移动速度还导致了炉本体与负载(经受热处理的产品)中的非均匀的温度分布。这降低了热处理的产品的品质。
该发明——在直接与间接燃烧加热式炉中的金属热处理的方法的第一和第二改型的目的包括，减小来自可处理的金属的废物，并且在直接加热之后降低可处理的金属的氢吸收的级别，其中所述可处理的金属包括铝、钛和铁的合金。在间接加热之后，旨在延长隔焰炉(辐射管、坩埚)的使用期限，以减少金属处理的操作费用和制造成本。而且，该发明的目的在于增加炉产量，并提高金属和非金属产品的热处理的性能。
目前使用尤其用于燃烧锆产品的高温工业直接燃烧加热式炉(主要隧道窑)中的天然气燃烧的上述方法(参见俄罗斯专利公开文献No.2099661)。该方法包括利用燃料喷嘴将空气冲击波(airblast)供应至炉膛(加热空间)(主要燃料与空气混合)，并且将以空气过量系数的特定的值热的、也就是加热的附加的空气添加至所述的炉膛内的主要燃料与空气混合物。
直接燃烧加热式隧道炉中的燃料燃烧方法(参见俄罗斯专利公开文献No.2166161)最接近所提供的该发明方法的第三改型。前者包括在加热空间(炉腔)内燃料与空气混合物的燃烧，并且将燃烧产物转移至炉本体。该方法包括将燃料与空气混合物和附加的空气供应至炉腔，并且它们以范围从0.75至1.5的空气过量系数燃烧。在α等于0.75～1.0的情况中，所考虑的方法确保了在燃烧产物中获得低氧化媒介。如果α等于1.0～1.5，则确保获得氧化媒介。炉内的媒介类型的选择由处理相关产品的必要性确定。在退火陶瓷产品时采用该方法。该方法还可用于利用辐射管或坩埚在金属热处理之后以及在可处理的产品的间接加热之后加热燃烧炉。
如果空气过量系数所用的值并不超过1.5，则该方法预设定，限制量的燃料与空气混合物被供应至炉的加热空间(或者供应至辐射管)，这还限制了加热空间和辐射管内的燃烧产物的移动速度。这导致了热交换的对流分量的减小的值、加热可处理的金属和非金属产品的延长的时间、以及炉的降低的性能。燃烧产物的限制的移动速度还导致了炉本体与负载(经受热处理的产品)中的非均匀温度分布。这降低了热处理产品的品质。
所提出的热处理方法的缺点在于：尤其在升高的温度，基于燃烧产物成分的金属废物的最高级别(在使用氧化媒介之后，也就是以等于1.0～1.5的α)，以及(在使用低氧化媒介之后)，钛及其合金的氢吸收，例如由于燃料的不完全燃烧所导致的一氧化碳的高浓度，以及燃料的浪费。高浓度的一氧化碳使得必须密封燃烧炉的结构，并且需要很大的投资成本。
以空气过量系数的特定值在燃烧炉中液体或气体燃料与加热的空气的混合物的燃烧方法的第三改型的目的在于，增加炉产量，并且提高金属和非金属产品的热处理质量，并且减少加热的金属的燃烧损失、脱碳以及氢吸收。
装配有用于加热这些炉的相关装置的蓄热燃烧炉被用于实现直接或间接燃烧加热式炉中的金属和非金属的热处理的上述指出的已知方法、以及直接或间接燃烧加热式炉中的液体或气体燃料与加热的空气的混合物的燃烧。
目前使用用于直接燃烧加热式炉的加热的以下装置(参见俄罗斯专利公开文献No.2190170)。该装置包括工作室(加热的、也被称为工作空间)，其具有用于排出热燃烧产物的窗(导管)；两个燃烧器，用于燃烧以燃料与加热的空气的化学计量比混合有预加热空气的气体燃料；以及加热空气和以所需的量将其供应至每个燃烧器的系统。化学计量比其特征在于等于一的加热的空气过量系数的值。空气加热与供应的系统包括两个蓄热器，它们反过来由燃烧产物被加热，其中所述燃烧产物反过来还供应有加热的空气。该空气然后供应至燃烧器(用于加热燃烧炉的系统的双周期脉冲操作模式)。该系统具有连接管和导管，它们具有换向(截止)阀，以确保燃烧产物和空气交替流经蓄热器，并且燃烧产物排至烟尘收集系统。管和导管相应地连接至蓄热器、燃烧器和烟尘收集系统。气体燃料容积与在系统内燃烧的加热的空气容积的化学计量比(α≈1)通过其相关的结构被确保。特别地，它通过特征在于通至燃烧器的用于燃料和空气供应的管线的横截面的参数之间的关系被确定。确保所需量的加热的空气向燃烧器供应的装置的另一结构特征包括实现蓄热顶梁(regenerating headpiece)、内部空间的容积、充满内部空间的传热元件的所需的容积(重量)、以及传热元件的材料，例如耐火砖(В.А.Баумидр.，Металлургическиепечи，М.，1951，стр.665(V.A.Baum and others，Metallurgical Furnaces，M.，1951，page665))或金属(the above-mentioned work：М.А.Касенκов，Haгревательныe устройствакyзнечного производства，Машгиз，1962，стр.296(M.A.Kasenkov，Heating Units in Forging Production，Mashgiz，1962，page296))。
该装置(利用直接加热而实现金属热处理，其结构确保了燃料和空气以它们的化学计量比(α＝1)的燃烧)的缺点包括，由于燃烧损失所导致的显著量的金属废物，这是由于加热(工作)空间内燃烧产物的氧化媒介以及金属的氢吸收。
目前还使用用于在间接燃烧加热式炉内金属热处理的装置(参见美国专利公开文献No.4878480)。该装置包括辐射管形式的加热空间，其具有两个用于混合有空气的气体燃料燃烧的燃烧器，并装配有用于排出燃烧产物的窗。
在使用用于在燃烧炉内间接加热的所指出的装置之后，辐射管外侧工作空间内的可处理的金属并不位于燃烧产物中间，并且不经受燃烧损失和/或氢吸收。然而，来自位于加热空间内的辐射管的内壁并暴露于燃烧产物的冲击的金属被浪费。这缩短了辐射管的使用期限，并且增加了金属处理的操作费用和生产成本。这些是所述装置的缺点。
目前使用了用于在间接燃烧加热式炉中金属热处理的另一装置(1996年9月27日公开的俄罗斯实用新型专利申请No.93052328，C21C5/28)。该装置包括加热空间，其具有用于排出燃烧产物的窗(桶样容腔)；多个燃烧器，用于燃烧以燃料与加热的空气的特定比混合有空气的气体燃料；以及坩埚(包括经受熔化的废金属)，其位于加热空间内。
该装置的缺点包括坩埚的外金属壁的较短的使用期限，其中所述坩埚的外金属壁暴露于燃烧产物，以及因此，金属处理的操作费用和生产成本的增加。
用于非氧化加热金属坯件的明火炉(直接加热)的加热装置最接近该发明装置的第一改型(the above-mentioned work：М.А.Касенков，Haевательныe устройства кyзнечного производства，Машгиз，1962，стр.296-297，фиг.178(M.A.Kasenkov，Heating Units in ForgingProduction，Mashgiz，1962，pages296-297，Fig.178))。该装置包括加热空间，也被称为工作空间，具有用于排出热燃烧产物的窗(导管)；两个燃烧器，用于燃烧混合有预加热空气的气体燃料；以及用于加热空气和以所需的量将空气供应至至少一个燃烧器的系统。燃烧器反过来以周期脉冲的模式工作。混合物以燃料与加热的空气之比燃烧，其中所述比其特征在于小于一的加热空气过量系数的值(低氧化加热)。空气加热与供应系统包括两个蓄热器(蓄热顶梁)。在用于加热燃烧炉的装置的一个操作循环中，每个蓄热顶梁被用于利用热燃烧产物加热传热元件。在另一循环过程中，每个顶梁被用于利用传热元件加热空气，其中所述传热元件在前一循环过程中被加热。该装置包括控制与交换系统。该系统包括具有连接至蓄热顶梁、燃烧器以及排烟器的阀的导管。它确保了燃烧产物和空气流交替流经蓄热顶梁，加热的空气供应至两个燃烧器中的至少一个，以及从排烟器排出燃烧产物。换句话说，控制与交换系统的结构预设定，蓄热顶梁可实现周期变化的功能。
确保了将低氧化加热所需量的加热的空气供应至燃烧器(以小于一的设定空气过量系数)的所考虑的装置的结构已提出，在每个蓄热顶梁的内部空间内传热元件以金属管或球的形式存在。这些元件的容积(重量)足以用于在单位时间内加热所需容积的空气。
通过所指出的原型装置确保金属的低氧化加热减少了金属废物。然而，这例如并不防止钛及其合金的氢吸收。该装置还具有缺点。它包括由于加热空间内的燃料的不完全燃烧所导致的一氧化碳的高浓度。必须密封燃烧炉的结构，这导致了增加的投资成本。另外，蓄热器的底部内的后期燃烧的过程(这在该装置内实现)导致了燃料的浪费。
该发明的另一种类型的第一改型是一种用于加热直接燃烧加热式炉的导向装置(pilot device)(И.М.Дистергеφт，Г.М.Дружинин，В.И.Щербинин，Опыт ВНИИМT в разработке регеHерaтивных системотопления для металлургических агреraтов，“Стaль”，2000，№7，стр.86-87，рис.2(I.M.Distergeft，G.M.Druzhinin，V.I.Shcherbinin，Experience of All-Union Scientific Research Institute of MetallurgicalHeat Engineering in Development of Regenerating Heating Systems forMetallurgical Plants，“Stal”，2000，No.7，pages86-87，Fig.2))。该装置包括加热空间，也被称为工作空间(燃烧室)；蓄热燃烧器，用于燃烧混合有空气的气体燃料(其以双周期脉冲模式操作)；用于在一个操作循环过程中排出冷燃烧产物的气体导管；以及用于在另一操作循环过程中排出热燃烧产物的烟道(flue)。该装置还包括用于加热空气并将其(以所需的量)供至脉冲操作模式的蓄热燃烧器的系统，该系统包括蓄热顶梁。传热元件设置在蓄热顶梁的内部空间中确保了在单位时间内加热所需容积的空气，以便维持所需的空气过量系数。在用于加热燃烧炉的装置的一个操作循环过程中，蓄热顶梁被用于利用热燃烧产物加热位于其中的传热元件，其中所述热燃烧产物在顶梁内冷却之后从气体导管排出。在另一循环过程中，顶梁被用于利用传热元件加热空气，其中所述传热元件在前一循环过程中被加热。该装置包括控制与交换系统。该系统包括导管和阀。其结构预设定，蓄热顶梁可实现周期变化的功能。在一个循环的过程中，控制与交换系统确保了燃烧产物从前炉混合室流至蓄热顶梁，以便加热顶梁中的传热元件，并且从该循环将冷的燃烧产物排出至气体导管。在另一循环的过程中，确保了沿相反的方向通过蓄热顶梁供应加热的空气。混合有燃料的加热的空气然后送至蓄热顶梁，以在燃烧室内形成燃烧产物。燃烧产物通过烟道被转移以便有利的应用。控制与交换系统的结构预设定，蓄热顶梁可实现周期变化的功能。
这种原型的(用于直接加热的金属热处理)装置的第一改型的缺点包括由于金属的燃烧损失与氢吸收导致的来自负载的金属的大量的损失。金属废物的出现是由于燃烧产物的氧化媒介。在间接加热所考虑的装置时，缺点包括来自隔焰炉的金属废物，这导致了隔焰炉(辐射管、坩埚)的更短的使用期限以及金属处理的操作费用与生产成本的增加。此外，因为空气过量系数的极限值在用于加热燃烧炉的装置中使用，所以限制量的燃料与空气混合物被供应至炉的加热空间或供应至辐射管。这还限制了加热空间和辐射管内的燃烧产物的移动速度，导致了热交换的对流分量的降低值、加热可处理的金属和非金属产品的更长的时间、以及炉的降低的性能。燃烧产物的限制的移动速度还导致了在炉本体与负载(经受热处理的产品)内的不均匀的温度分布。这降低了热处理的产品的品质。
根据第一改型的用于加热直接或间接燃烧加热式炉的该发明的装置的目的在于，在燃烧炉的热处理过程中(在负载的直接加热之后)减少燃烧损失、降低金属的氢吸收的级别并延长隔焰炉(辐射管、坩埚)的使用期限；减小金属处理的操作费用和生产成本(在负载的间接加热之后)；增加炉产量；并且提高热处理产品的品质。
用于加热直接燃烧加热式炉的装置接近该发明装置的第二和第三改型(Г.М.Дружиниин，И.М.Дистергефт，В.А.Леонтьев и др.，ОсновныеHаправления реKонструкции кольцевой печи для нагревa заготовок，Сталь，2005，№3，стр.65-67，рис.1(G.M.Druzhinin，I.M.Distergeft，V.A.Leontyev and others，Basic Trends in Reconstruction of CircularFurnace for Heating of Blanks，Stal，2005，No.3，pages65-67，Fig.1))。所述的装置包括加热空间，其还被用作为用于容纳加热的金属的工作空间；两个燃烧器，用于燃烧气体或液体燃料(以燃料与加热的空气的特定的比值混合有预加热的空气，其中所述比值其特征在于空气过量系数的相关值)；用于加热空气并以所需的量将空气供应至每个燃烧器的系统；用于供应气体或液体燃料的导管；用于排出冷的燃烧产物的导管；以及控制与交换系统。用于加热空气并以所需的量将其供应至每个燃烧器的系统包括用于从外侧供应空气的导管以及两个蓄热顶梁。每个顶梁具有内部空间，所述内部空间具有充满一层特定量的传热元件的两个输入输出窗。在用于加热燃烧炉的装置的一个操作循环的过程中，每个蓄热顶梁被用于利用热燃烧产物加热所述的传热元件。在另一个循环过程中，每个它们被用于利用在前一循环过程中被加热的传热元件而加热空气。在用于加热燃烧炉的装置的一个操作循环过程中，每个燃烧器用作为燃烧器，并在用于加热燃烧炉的装置的另一操作循环过程中，每个它们用作为用于从加热空间排出热燃烧产物的窗。另外，控制与交换系统的结构预设成，燃烧器与蓄热顶梁可实现周期变化的功能。也就是说，在用于加热燃烧炉的装置的每个操作循环的过程中，控制与交换系统确保了用于供应气体或液体燃料的导管与一个燃烧器的相连、另一燃烧器与一个蓄热顶梁的内部空间的一个输入输出窗的相连、该蓄热顶梁的另一输入输出窗与用于排出冷燃烧产物的导管的相连、用于从外侧供应空气的导管与另一蓄热顶梁的内部空间的一个输入输出窗的相连、以及该顶梁的另一输入输出窗与用于供应气体或液体燃料的导管所连接至的燃烧器的相连。
充满每个蓄热顶梁的内部空间的磨料珠(corund ball)形式的传热元件的层的容积决定了将加热的空气供应至每个燃烧器的性能以及空气过量系数的值。空气过量系数确保了加热空间内(其中放置经受热处理的金属)的氧化媒介。
该发明装置(用于在直接燃烧加热式炉中热处理金属)的所述类型的第二和第三改型的缺点在于，大量金属的浪费，这是由于由燃烧产物的氧化媒介所导致的燃烧损失(α大约等于1)以及金属的氢吸收。
该发明的第二和第三改型的另一种类型的装置是一种用于在间接燃烧加热式炉中金属热处理的装置(И.М.Дистергефт，Г.М.Дружинин，В.И.Щербинин，ОпытВНИИМТ в разработке реreнеративных системотоплeния для металургических агрегатов，“Сталь”，2000，№7，стр87-88，рис5(I.M.Distergeft，G.M.Druzhinin，V.I.Shcherbinin，Experience of All-Union Scientific Research Institute of MetallurgicalHeat Engineering in Development of Regenerating Heating Systems forMetallurgical Plants，“Stal”，2000，No.7，pages87-88，Fig.5))。所述的装置包括辐射管形式的加热空间，其具有用于燃烧气体或液体燃料的两个燃烧器(其中燃料以特定的燃料与加热空气的比值混合有预加热的空气，其中所述比值其特征在于空气过量系数的相关值)；用于加热空气并以所需的量将其供应至每个燃烧器的系统；用于供应气体或液体燃料的导管；用于排出冷燃烧产物的导管；以及控制与交换系统。用于加热空气并以所需的量将其供应至每个燃烧器的系统包括用于从外侧供应空气的导管，以及两个蓄热顶梁。每个顶梁具有内部空间，其具有两个充满特定量的传热元件层的输入输出窗。在用于加热燃烧炉的装置的一个操作循环的过程中，每个蓄热顶梁被用于利用热燃烧产物加热所述的传热元件。在另一循环的过程中，每个它们被用于利用在前一循环过程中被加热的传热元件而加热空气。在用于加热燃烧炉的装置的一个操作循环的过程中，每个燃烧器用作为燃烧器，并且，在用于加热燃烧炉的装置的另一循环过程甲，每个它们用作为用于从加热空间排出热燃烧产物的窗。另外，控制与交换系统的结构预设成，燃烧器和蓄热顶梁可实现周期变化的功能。也就是说，在用于加热燃烧炉的装置的每个操作循环过程中，控制与交换系统的结构确保了用于供应气体或液体燃料的导管与一个燃烧器的相连、另一燃烧器与一个蓄热顶梁的内部空间的一个输入输出窗的相连、该蓄热顶梁的另一输入输出窗与用于排出冷燃烧产物的导管的相连、用于从外侧供应空气的导管与另一蓄热顶梁的内部空间的一个输入输出窗的相连、以及该顶梁的另一输入输出窗与用于供应气体或液体燃料的导管所连接至的燃烧器的相连。充满每个蓄热顶梁的内部空间的磨料珠形式的传热元件的层的容积决定了空气过量系数的值。空气过量系数确保了辐射管内侧加热空间内的氧化媒介。经受热处理的金属位于辐射管外侧工作空间内。
用于在间接燃烧加热式炉内金属热处理的该发明的装置的上述类型的第二和第三改型的缺点在于，来自辐射管的壁的金属废物，其中所述壁位于间接燃烧加热式炉的加热空间内。这导致了缩短辐射管的使用期限，并且增加了金属处理的操作费用和生产成本。此外，因为在用于加热燃烧室的装置中使用了空气过量系数的极限值，所以限制量的燃料与空气混合物被供应至炉的加热空间或辐射管。这还限制了加热空间和辐射管内的燃烧产物的移动速度，导致了热交换的对流分量的减小值、加热可处理的金属和非金属产品的延长的时间、以及炉的降低的性能。燃烧产物的限制的移动速度还导致了炉本体和负载(经受热处理的产品)中非均匀的温度分布。这降低了热处理的产品的品质。
根据第二和第三改型的用于加热燃烧炉的该发明的装置目的在于，减小燃烧损失并降低负载(可处理的金属)的氢吸收级别，其中负载包括用于直接燃烧加热式炉的铝、钛和铁的合金。间接燃烧加热式炉的目的在于，延长辐射管(坩埚)的使用期限，并且减小金属处理的操作费用和生产成本。而且，该发明的目的在于增加炉产量并且提高热处理产品的性能。
在用于由液体或气体燃料与加热的空气的混合物加热的金属热处理的蓄热燃烧炉中，使用了蓄热顶梁。每个这些顶梁包括内部空间，其具有充满传热元件层的两个输入输出窗(例如，the above-mentionedwork of M.A.Kasenkov，pages296-297，Fig.178)。蓄热顶梁的结构以及它们的操作原理类似于已知类型的直接和间接燃烧加热式炉。蓄热顶梁被构造成用于在两个循环周期中操作。在一个循环的过程中，顶梁被用于利用正被燃烧的混合物的燃烧产物加热传热元件。在另一循环的过程中，顶梁被用于利用传热元件加热空气。在蓄热顶梁被用于燃烧炉中时，其输入输出窗与用于(从燃烧炉的加热空间通过对应的切换系统(换向、截止阀))供应热燃烧产物的导管相连、与排出冷燃烧产物的导管相连、与用于供应空气的导管相连、并与用于将加热的空气供应至燃烧器的导管相连。
已知的蓄热顶梁被构造成用在用于加热金属的燃烧炉中，这是在以化学计量比(α＝1)的燃料与空气的混合物燃烧之后、在低氧化加热(α小于1)之后、以及在空气过量系数的通常实用范围值内(如上所指出的那样，它们并不超过2.0)。它预期了每个已知的蓄热顶梁的结构缺点。它要求在这种顶梁的内部空间中设置特定量的传热元件。传热元件的数量由这样空气的容积表示，其中所述空气按照需要加热以确保以符合指定范围的空气过量系数的设定值、燃料与空气混合物在炉内的燃烧。毕竟，在用于加热金属的燃烧炉中使用已知的蓄热顶梁造成了由于燃烧损失导致的大量的金属废物，这是由于燃烧产物的氧化媒介、坯件的表面层的脱碳、以及金属的氢吸收。
(由液体或气体燃料与加热的空气的混合物加热的)燃烧炉的下述蓄热顶梁最接近所提出的技术方案。该顶梁包括内部空间，其具有两个输入输出窗。空间充满金属或磨料珠形式的传热元件的层。在一个操作循环的过程中，蓄热顶梁被用于利用燃烧产物加热所述的传热元件。在另一循环过程中，其被用于利用在前一循环过程中加热的传热元件加热空气(И.М.Дистергефтидр.，Pегенерaтивные системыотопления для нагревательных печей прокатного и кyзнечногопроизводств(история развития，теория и практикa)，сб.науч.тр.Металлургическая тeплотехника，том 5，Министерство образования иHayки Украины/Национальная метaллургическая аKадемия Украины，Днепропетровск，2002，стр.44～57(I.M.Distergeft and others，Regenerating Heating Systems for Heating Furnaces of Rolling andForging Production(History of Development，Theory and Practice)，collection of scientific papers Metallurgical Heat Engineering，Volume5，Ministry of Education and Science of Ukraine/National MetallurgicalAcademy of Ukraine，Dnepropetrovsk，2002，pages44～57))。
所考虑的蓄热顶梁与上述顶梁一起的结构缺点包括，内部空间中特定量的传热元件。传热元件的数量由这样空气的容积表示，其中所述空气按照需要加热以确保以符合如上所述大体已知范围的空气过量系数的设定值、燃料与空气混合物在炉内的燃烧(α的值并不超过2.0)。在用于直接或间接加热金属的燃烧炉中使用这种蓄热顶梁造成了由于金属的燃烧损失和氢吸收而导致的负载或隔焰炉中的金属的废物。像其在燃烧炉中使用那样，所指出的已知的蓄热顶梁确保了供应限制的容积的燃料与空气混合物至炉的加热空间或辐射管(由于限制容积的传热元件、炉的加热空间内的燃烧产物的限制移动速度、以及限制的辐射管)。这导致了热交换的对流分量的减小的值、加热可处理的金属和非金属产品的更长的时间、以及炉的降低的性能。燃烧产物的限制的移动速度还导致了炉本体和负载(经受热处理的产品)中不均匀的温度分布。这降低了热处理的产品的品质。
该发明的目的——用于由液体或气体燃料与加热的空气的混合物加热的直接或间接燃烧加热式炉的蓄热顶梁的三个改型——旨在提高经受热处理的金属(负载)的品质。这通过减少燃烧炉中热处理过程中的金属废物并降低包括铝、钛和铁的合金的金属的氢吸收而被确保。在蓄热顶梁在直接燃烧加热式炉中被使用时，金属废物和氢吸收的所指出的降低涉及在炉中处理的金属和产品(也就是，负载)。在间接燃烧加热式炉的情况中，这涉及辐射管或坩埚的金属壁。另外，该发明的目的还在于延长所提及的辐射管和坩埚的使用期限，并且因此，在于减小金属处理的费用以及这些金属的热处理的生产成本。
所指出的目的针对所提出的发明的所有改型而言是共同的。
最终，该发明的目的——用于燃烧炉的蓄热顶梁的三个改型——在于增加炉产量并且提高热处理产品的品质。
所提出的目的借助于以下指出的新的技术方案实现：方法的改型以及实现方法改型的多个装置——用于加热燃烧炉的装置的三个改型以及燃烧炉的蓄热顶梁的三个改型。
发明内容
包含一组改型的本发明包括金属热处理方法以及在直接或间接燃烧加热式炉内燃烧液体或气体燃料与加热空气的混合物的方法，以及用于实现所述方法的加热装置和蓄热顶梁。本发明及其改型涉及冶金和机械工程的技术领域。它们可在金属热处理时(例如，熔化、加热变形、热处理)以及诸如陶瓷产品的非金属产品的燃烧、烘烤以及其它类型的热处理时使用。
本发明及其改型的实质在新的技术特征中被确保，其中所述新的技术特征确保了空气过量系数的特定的值的实现，其中在实现本发明之后，燃料与加热空气的混合物超过2.0并主要处于最大6.0的范围内。
在实现本发明之后的技术效果包括，减少直接燃烧加热式炉内处理过程中的金属废物(图4)，并且降低包括铝、钛和铁的合金的金属的氢吸收的级别。在间接燃烧加热式炉中应用本发明之后，技术效果包括辐射管和坩埚的更长的使用期限。
由发明人所获得的试验证据表明，考虑到以下因此获得所指出的技术效果，即确保燃烧产物的大气(气相)的相关分量，也就是以超过2.0的空气过量系数α值的热空气与以液体或气体燃料的混合物。
附图说明
图1是用于加热直接燃烧加热式炉的装置的示意图，其中所述炉用于实现具有根据第一改型的蓄热顶梁的本发明的第一和第二改型；
图2是在St10钢试件加热后金属废物(Y轴，g/cm2)相对于空气过量系数α(X轴线，无量纲值)的曲线；
图3是氧气O2、二氧化碳CO2、以及水蒸气H2O(Y轴线，％)相对于空气过量系数α(X轴线，无量纲值)的曲线；
图4是在钛合金Ti-6AI试件加热之后金属废物(Y轴线，g/cm2)相对于空气过量系数α(X轴线，无量纲值)的曲线；
图5是具有20mm直径磨料珠形式的蓄热顶梁中的传热元件的容积(Y轴线，m3)相对于燃料消耗、在这种情况中以范围从2.0至7.0的空气过量系数α的值的天然气的消耗(X轴线，m3/h)的曲线；
图6是根据第三改型用于加热直接燃烧加热式炉的装置的简化示意图，其包括两个燃烧器、两个蓄热顶梁——每个根据蓄热顶梁的第一改型而实施——以及交换系统中的四输入换向阀；
图7是根据第二改型的蓄热顶梁的示意图，包括蓄热顶梁的内部空间的依次布置的并互连的区段，以便以不同的空气过量系数α操作，其中所述空气过量系数在操作的过程中改变；
图8是根据第三改型的蓄热顶梁的示意图，蓄热顶梁的内部空间设置成彼此平行，以便以不同的空气过量系数α操作，其中所述空气过量系数在操作的过程中改变；
图9是用于利用辐射管加热间接燃烧加热式炉的装置；
图10是用于利用坩埚加热间接燃烧加热式炉的装置；
图11是用于实现所提供的方法的试验方案的示意图的左侧部分；
图12是用于实现所提供的方法的试验方案的示意图的右侧部分。
具体实施方式
以下方法和装置与它们的原型不同，并且被提供成实现了上述目的。
基于在空气过量系数的特定值的条件下的液体或气体燃料与加热的空气的混合物的燃烧的(方法的第一改型)直接或间接燃烧加热式炉中的金属热处理方法，其特征在于，所指出的燃料与空气的混合物在这样的空气过量系数的值的条件下被燃烧，其中所述空气过量系数的值超过2.0，并主要设定在最大6.0的范围内。
基于液体或气体燃料与加热的空气的混合物的燃烧的(方法的第二改型)直接或间接燃烧加热式炉中的金属热处理方法包括，将金属加热至中间温度，随后将金属加热至操作温度，并且将金属保持在操作温度。另外，所指出的燃料与加热的空气的混合物至少在金属加热至中间温度之后在不超过2.0的空气过量系数的值的条件下被燃烧。该方法其特征在于，可处理的金属被加热至操作温度，这是在空气过量系数增加至超过2.0并主要处于最大6.0范围内的值之后。另外，将金属保持在操作温度是在恒定的或可变的空气过量系数的值的条件下被实现，其中所述值超过2.0并主要处于最大6.0的范围内。
以加热空气过量系数的特定值在直接或间接燃烧加热式炉中燃烧液体或气体燃料与加热的空气的混合物的方法(方法的第三改型)，其特征在于，所指出的燃料与空气的混合物在超过2.0并主要处于最大6.0范围内的空气过量系数的值的条件下被燃烧。
用于加热直接或间接燃烧加热式炉的装置(炉结构的第一改型)，包括加热空间，其具有用于排出燃烧产物；至少一个燃烧器，用于燃烧以特定的燃料与加热空气之比混合有加热空气的气体或液体燃料，所述之比特征在于空气过量的相关值；以及用于加热空气并将其以所需的量供应至每个燃烧器的系统——所需的量是空气过量系数的值超过2.0并主要处于最大6.0范围内的相关量。
用于加热直接或间接燃烧加热式炉的装置(炉结构的第二改型)包括加热空间；两个燃烧器，用于燃烧(以特定的燃料与加热空气之比混合有加热的空气的)气体或液体燃料；用于供应气体或液体燃料的导管；用于排出冷燃烧产物的导管；用于加热空气并将其供应至每个燃烧器的系统；以及控制与交换导管、燃烧器和蓄热顶梁的系统。燃烧器包括用于从外侧供应空气的导管以及两个蓄热顶梁。每个顶梁包括具有两个输入输出窗的内部空间，其充满特定量的传热元件的层。控制与交换系统的结构允许通过燃烧器和蓄热顶梁实现周期变化的功能。实际上，在用于加热燃烧炉的装置的一个操作循环过程中，每个蓄热顶梁被用于利用热燃烧产物加热传热元件。并且在另一循环过程中，每个它们利用在前一循环过程中被加热的传热元件加热空气。在用于加热燃烧炉的装置的一个操作循环过程中，每个燃烧器实现燃烧器的功能。并且在另一循环过程中，每个它们用作为用于从加热空间排出燃烧产物的窗。该装置其特征在于，每个蓄热顶梁的内部空间充满传热元件的层，其容积根据以下公式：
V＝К·α·В1
其中，V代表充满蓄热顶梁的内部空间的传热元件的层的容积，m3；К代表取决于燃料的类型、传热元件的类型和尺寸、蓄热顶梁的输入输出窗中空气与燃烧产物的温度、以及用于加热燃烧炉的装置的操作循环的持续时间的比例系数，h；α代表取决于燃烧炉中热处理所需模式被选择的空气过量系数，其超过2.0并主要处于最大6.0的范围内，无量纲值；B1代表每燃烧器的燃料消耗(气体或液体燃料)，其中α＝1，m3/h。
用于加热直接或间接燃烧加热式炉的装置(炉结构的第三改型)包括加热空间；两个燃烧器，用于燃烧(以由空气过量系数的相关值表示的特定的燃料与加热空气之比混合有加热的空气的)气体或液体燃料；以及两个蓄热顶梁。每个顶梁包括具有两个输入输出窗的内部空间，其充满特定量的传热元件层。每个燃烧器通过精馏器(rectifier)连接至用于供应气体或液体燃料的导管，并还连接至一个蓄热顶梁的一个输入输出窗。每个顶梁的另一输入输出窗连接至用于供应空气的导管，并连接至用于排出燃烧产物的导管，这单独地通过每个顶梁，三输入换向阀；或者通过组合的两个顶梁，四输入换向阀。该装置其特征在于，每个蓄热顶梁的内部空间充满这样的传热元件的层，其容积根据以下公式：
V＝К·α·В1
其中，V代表充满蓄热顶梁的内部空间的传热元件的层的容积，m3；К代表取决于燃料的类型、传热元件的类型和尺寸、蓄热顶梁的输入输出窗中空气与燃烧产物的温度、以及用于加热燃烧炉的装置的操作循环的持续时间的比例系数，h；α代表取决于燃烧炉中热处理所需模式被选择的空气过量系数，其超过2.0并主要处于最大6.0的范围内，无量纲值；B1代表每燃烧器的燃料消耗(气体或液体燃料)，其中α＝1，m3/h。
由以特定的燃料与加热空气之比的液体或气体燃料与加热空气的燃烧混合物加热的直接或间接燃烧加热式炉的蓄热顶梁(顶梁的第一改型)，所述特定的燃料与加热空气之比由空气过量系数的相关值表示，并且所述蓄热顶梁包括具有两个输入输出窗的内部空间，其充满特定量的传热元件的层。其特征在于，所述蓄热顶梁的内部空间充满传热元件的层，其容积根据以下公式：
V＝К·α·В1
其中，V代表充满蓄热顶梁的内部空间的传热元件的层的容积，m3；К代表取决于燃料的类型、传热元件的类型和尺寸、蓄热顶梁的输入输出窗中空气与燃烧产物的温度、以及用于加热燃烧炉的装置的操作循环的持续时间的比例系数，h；α代表取决于燃烧炉中热处理所需模式被选择的空气过量系数，其超过2.0并主要处于最大6.0的范围内，无量纲值；B1代表每蓄热顶梁的燃料消耗(气体或液体燃料)，其中α＝1，m3/h。
由以特定的燃料与加热空气之比的液体或气体燃料与加热空气的燃烧混合物加热的直接或间接燃烧加热式炉的蓄热顶梁(顶梁的第二改型)，所述特定的燃料与加热空气之比由空气过量系数的相关值表示，并且所述蓄热顶梁包括内部空间，其充满传热元件并连接至位于其下方的下顶梁空间。另外，所指出的内部空间具有位于上侧部分的一个输入输出窗，并且所述的下顶梁空间具有带有截止阀的另一输入输出窗。顶梁其特征在于，充满传热元件的内部空间被构造成一个位于另一个之下的多个(至少两个)区段的形式。每个区段(除了最底侧的以外)借助于位于这些区段之间的附加的下顶梁空间连接至下方的区段。附加的空间包括具有附加的截止阀的附加的输入输出窗。内部空间的每个区段充满特定容积的传热元件层，其总容积根据以下公式：
Vmax＝К·αmax·В1
其中Vmax代表蓄热顶梁的内部空间的所有区段的传热元件层的总容积，m3；К代表取决于燃料的类型、传热元件的类型和尺寸、蓄热顶梁的输入输出窗中空气与燃烧产物的温度、以及用于加热燃烧炉的装置的操作循环的持续时间的比例系数，h；αmax代表取决于燃烧炉中热处理所需模式被选择的蓄热顶梁的最大空气过量系数，其超过2.0并主要处于最大6.0的范围内，无量纲值；B1代表每蓄热顶梁的燃料消耗(气体或液体燃料)，其中α＝1，m3/h；另外，蓄热顶梁的最大空气过量系数以及针对蓄热顶梁的内部空间的每个区段的空气过量系数通过以下公式彼此相关：
αmax＝∑αi
其中αi代表蓄热顶梁的内部空间的区段i的空气过量系数的所选择的值，无量纲值；i代表蓄热顶梁的内部空间的区段的标号，从1改变至n，其中，n等于蓄热顶梁的内部空间的区段数；并且充满内部空间的每个区段的传热元件层的容积根据以下公式：
Vi＝К·αi·В1
其中，Vi代表蓄热顶梁的内部空间的区段i的传热元件层的容积，m3(变量i和参数К、B1如上限定)。
由以特定的燃料与加热空气之比的液体或气体燃料与加热空气的燃烧混合物加热的直接或间接燃烧加热式炉的蓄热顶梁(顶梁的第三改型)，所述特定的燃料与加热空气之比由空气过量系数的相关值表示，并且所述蓄热顶梁包括充满特定容积的传热元件层的第一内部空间，其具有两个输入输出窗。上窗连接至蓄热顶梁的上输入输出窗。下窗具有第一截止阀。顶梁其特征在于，蓄热顶梁装配有至少一个附加的内部空间，其充满特定容积的传热元件层。附加的空间具有其自己的下顶梁空间，以及上和下输入输出窗。上窗连接至蓄热顶梁的上输入输出窗。下窗装配有附加的截止阀。另外，在蓄热顶梁的所有内部空间中传热元件层的总容积根据以下公式：
Vmax＝К·αmax·В1г
其中，Vmax代表蓄热顶梁的所有内部空间的传热元件层的总容积，m3；К代表取决于燃料的类型、传热元件的类型和尺寸、蓄热顶梁的输入输出窗中空气与燃烧产物的温度、以及用于加热燃烧炉的装置的操作循环的持续时间的比例系数，h；αmax代表取决于燃烧炉中热处理所需模式被选择的蓄热顶梁的最大空气过量系数，其超过2.0并主要处于最大6.0的范围内，无量纲值；B1代表每蓄热顶梁的燃料消耗(气体或液体燃料)，其中α＝1，m3/h；另外，蓄热顶梁的最大空气过量系数以及针对蓄热顶梁的每个内部空间的空气过量系数通过以下公式彼此相关：
αmax＝∑αi
其中αi代表蓄热顶梁的内部空间i的空气过量系数的所选择的值，无量纲值；i代表蓄热顶梁的内部空间的标号，从1改变至n，其中，n等于蓄热顶梁的内部空间数；并且充满每个内部空间的传热元件层的容积根据以下公式：
Vi＝К·αi·В1
其中，Vi代表蓄热顶梁的内部空间i的传热元件层的容积，m3(变量i和参数К、В1如上限定)。
所有所提出的方法和装置的新颖性在引入原型中的新的技术特征中体现。它们涉及确保超过2.0并主要处于最大6.0范围内的空气过量系数α的值。对于方法而言，这些新的技术特征包括所提供的方法的新的实施模式，并且对于装置而言，它们涉及根据第一改型加热装置、针对用于燃烧炉的空气加热系统所述功能的新的结构特征。可选地，它们涉及这样的结构特征，其特征在于(针对其它改型的装置)位于燃烧炉的蓄热顶梁的内部空间(或区段)中的传热元件的容积。
基于由本发明的申请者所获得的试验证据，我们以下提出了一种新的、(针对技术水平)令人吃惊的以及无法想到的技术结果，该技术结果来源于采用所提供的技术方案，据此，燃料在空气过量系数的较高值(α超过2.0)的条件下在直接或间接燃烧加热式炉中被燃烧。所获得的令人感兴趣的技术结果提供了新的亮点，用于控制结垢、以及金属的脱碳和氢吸收的现有方法效率提高。还表明了解决这些问题的全面的方法。
用于(尤其在直接或间接燃烧加热式炉中)钢和非铁合金、以及钛合金的金属和产品(坯料、坯件等)的热处理的方法和装置的所有所提供的改型的采用确保了，与在实施方法的以下实施例中所示的原型相比显著减小了金属废物：针对St钢，减小量至40％；针对钛合金，Ti-6Al-4V金属废物减小几乎2.5倍。
根据所提供的发明，在加热之后金属废物的减小级别可比得上在电炉中空气加热之后燃烧的级别。然而，在利用天然气的炉加热中，1吨产品的加热单位成本比电加热的单位成本低几倍(theabove-specified work of M.A.Kasenkov，pages434-435，as well as article“Вопросы энергосбережения прин агреве изделий из титановых иaлюминиeвых сплавов перед обработкой давлением”，Кaзяев М.Д.，MаркинВ.П.，Лисиенко В.Г.，ЛошкареB Н.Б.，КиселeB Е.В.，СавельeвB.A.，ЦимерлингВ.Я.，сборник Теплофизика и информатика вметaллургии：проблемы и достижения，Материалы Meждународнойконференции к 300-летию металлургии Урала，80-лeтиюметаллургического фаKультета и каφедры“Tеплофизика иинформатика в металлургии”，Екатеринбург，2000，стр.265～272(Issues of Energy Saving upon Heating of Products of Titanium andAluminium Alloys Prior to Chipless Shaping，M.D.Kazyaev，V.P.Markin，V.G.Lisienko，N.B.Loshkarev，E.V.Kiselev，V.A.Savelyev，V.Ya.Tsimerling，collected book Thermal Physics and InformationScience in Metallurgy：Problems and Achievements，Materials ofinternational conference devoted to the300th anniversary of metallurgy inthe Urals，the 80th anniversary of the Faculty of Metallurgy andDepartment of Thermal Physics and Information Science in Metallurgy，Ekaterinburg，2000，pages265～272))。
而且，确保了金属和它们的合金、例如钛及其合金、镁及其合金、钢的氢吸收的减小。
直接或间接加热的所提出的方法和装置的所指出的技术结果通过以下措施被获得，确保燃烧产物的媒介(气相)的相关成分、以超过2.0的空气过量系数α的所提出的值的热空气与液体或气体燃料的混合。特别地，甚至在氧气浓度(局部压力)增加之后，水蒸气的浓度(局部压力)的显著减小是取决于金属燃烧损失和氢吸收的减小。
在用于熔化非铁金属的反焰直接燃烧加热式炉中采用所提供的方法和装置确保了隔焰炉(辐射管、坩埚)的更长的使用期限以及考虑到坩埚壁的燃烧损失的减小而导致的金属热处理的操作费用和生产成本的减小。
在具有超过2.0的空气过量系数的直接或间接燃烧加热式炉中利用所提供的方法和装置热处理金属和非金属产品之后，增加容积的空气被供应至炉的加热空间或者辐射管。另外，热交换的对流分量考虑到炉的加热空间内或辐射管内的燃烧产物的移动速度的增加而增加。该结果是从燃烧产物至燃烧炉中处理的产品的传热时间减小以及炉性能的增加。加热时间的减小确保了燃烧损失、加热的金属的脱碳以及氢吸收的附加减小。
在燃烧加热之后金属热处理的减小的成本以及燃烧损失级别的所获得的可比性(利用所提供的方法以及在电炉内金属空气加热的已知方法获得)确保了，所提供的方法以及实现其的装置的应用范围的扩展，以及所提供的方法替代电路中金属热处理的已知的方法。
用于在直接或间接燃烧加热式炉中金属热处理的方法的第二改型(利用α的不同值的三级加热)与一级的第一改型(具有α的恒定值)相比是更加经济的。在第二改型方法的第一级实现中，在加热至中间温度之后，其中在所述中间温度时，金属表面的温度相当低(例如，针对钢其并不超过650～800℃)，并且氧化过程进行缓慢，不实际的是增加空气过量系数的值，并且使用电源以供应/排出增加容积的空气与燃烧产物。燃烧损失随着实施方法的第二和第三级(加热至操作温度并保持在操作温度)的温度增加而增加(实际上指数方式)，并且必须经由空气过量系数α的值的增加以及向燃烧器供应相关附加量的加热的空气而进行控制。另外，能量成本由以下因素偏差，即炉内金属氧化的减小以及金属产量的相应增加。类似的效果在含氢金属的热处理之后获得。
用于直接或间接燃烧加热式炉的加热装置的第一改型是所有提供的装置中最常用的，解决了所要解决的任务。确保了加热空气并以所需的量将其供应至每个燃烧器的系统的结构。允许加热并以特定的量供应空气，所述特定的量确保了超过2.0并主要位于最大6.0范围内的空气过量系数的值。该改型预设成，在燃烧炉内使用至少一个燃烧器。加热的空气向该燃烧器的供应可借助于以下两个措施被确保，借助于交替以脉冲模式操作的蓄热顶梁，并利用用于以连续模式加热空气的蓄热器或电加热器。
用于直接或间接燃烧加热式炉的加热装置的第二改型符合实现本发明目的的燃烧炉的最佳结构。它包括两个燃烧器，它们交替操作用于燃烧燃料；两个蓄热顶梁；以及控制与交换系统，其确保用于加热供至燃烧器的空气的每个蓄热顶梁的交替操作(周期脉冲模式)。每个顶梁确保了实现以超过2.0的空气过量系数α(主要范围最大6.0)加热燃烧炉的所提出的方法。
直接或间接燃烧加热式炉的加热装置的第三改型符合实现本发明目的的燃烧炉的结构。它包括两个燃烧器，它们交替操作以便燃烧燃料；以及两个蓄热顶梁和换向阀(两个三输入或一个四输入)。所述阀用作为交换系统的一个结构，确保了用于加热供至燃烧器的空气的每个蓄热顶梁以周期脉冲方式交替操作。每个顶梁确保了以超过2.0的空气过量系数α(主要范围最大6.0)实现加热燃烧炉的所提出的方法。
直接或间接燃烧加热式炉的蓄热顶梁的所提出的改型利用所提出的用于加热金属的燃烧炉的元件(部件)解决了本发明的任务。
蓄热顶梁的第一改型对应于该顶梁的最常见的所提出的结构，确保了以超过2.0的空气过量系数α(主要范围最大6.0)实现直接或间接燃烧加热式炉的加热的所提出的方法，这是针对权利要求书中所提出的顶梁内部空间中的传热元件的容积。
蓄热顶梁的第二改型包括这样的蓄热顶梁的结构，其中蓄热顶梁的内部空间(充满传热元件)的多个区段以一个在另一个之下的方式定位。各区段借助于附加的下顶梁空间互连，从而所指出的区段彼此相对依次定位，从而由于燃料与空气混合物的燃烧的加热的空气或冷的产物的流动经过顶梁，其中在顶梁的内部空间的每个区段中具有特定容积的传热元件。输入输出窗的设置(在每个区段的每个附加下顶梁空间中具有截止阀)允许可以使得一个或另一序列的区段进行操作，并因此，在所提供的方法的第二改型中以包括值超过2.0(范围主要最大6.0)的空气过量系数α的不同值使用蓄热顶梁。
蓄热顶梁的第三改型是这样一种结构的蓄热顶梁，所述蓄热顶梁的内部空间充满传热元件，它们彼此平行以便允许气体流动。每个内部空间具有其下顶梁空间，以及具有截止阀的输入输出窗。设置截止阀确保了可以在顶梁的任何内部空间中停止空气加热的过程，也就是说，可以以空气过量系数α的不同值采用该顶梁，所述空气过量系数α在实施所提供的方法的第二改型的过程中变化，所述空气过量系数α包括超过2.0的值(范围主要最大6.0)。
因此，蓄热顶梁的第二和第三改型可用于实施在直接或间接燃烧加热式炉内金属热处理方法的第二改型，包括利用可变的α的值的三级加热。在加热之后利用空气过量系数α的可变值而采用这种蓄热顶梁减少了系数α变化之后的顶梁的热惯量，这是因为这些顶梁的结构确保了系数α的值的改变，这是经由操作中顶梁的传热元件的容积的物理交替。这减小了(在顶梁内加热的)空气对于炉内温度的影响，并且确保了热处理金属时预设温度状态的维持稳定性的增加。
如图1所示，用于金属热(热学)处理的炉1以空气过量系数的恒定、不变的值(在热处理的情况中)操作，其对应于用于加热直接燃烧加热式炉的装置的第一和第二改型。它包括两个燃烧器；两个蓄热顶梁——每个根据第一改型的蓄热顶梁而操作；以及两个位于控制与交换系统中的三输入换向阀。这是以空气过量系数α的恒定、不变的值的金属热处理所提供的方法的第一改型(在热处理的情况中)，并且其被最佳地实施。
炉1设置在地基2上。其包括加热装置，所述加热装置包含加热空间3(也称为工作空间)，具有热处理金属6的平台(底部)5位于轮(导轨)或辊4上。铁或非铁金属以及它们的合金的产品可插入炉1中以便热处理。平台5与加热空间3壁之间的沙锁件(sand lock)(密封件)7确保了加热空间3的密封。加热装置包括设置在炉1的衬砌中的燃烧器：第一燃烧器8位于左侧，第二燃烧器9位于右侧。每个燃烧器(8、9)具有火石(10、11，分别)、点火装置(在图中未示出)以及用于供应气体燃料的导管(气体喷枪)12、13，其连接至用于将气体燃料供应至炉1的另一导管(共用的管线)16，并通过两输入、导向操作的截止阀14、15被操作。
在燃烧炉1的所述的结构中，每个燃烧器8、9的输出窗(火石)17、18被用作为燃烧器火源，如果燃烧器打开的话。如果燃烧器关闭，则其用作为用于从炉1的工作空间(加热空间)3排出热燃烧产物的窗。
在炉1的衬砌中，设置两个蓄热顶梁：第一顶梁19位于炉的垂直对称轴线的左侧，第二顶梁20位于轴线的右侧。每个顶梁19、20被构造成具有内部空间21、22的衬室的形式，其充满传热元件，所述传热元件例如形式为一层磨料珠或金属珠。每个顶梁19、20的内部空间21、22包括上输入输出窗23、24和下输入输出窗25、26。每个顶梁19(20)的内部空间21(22)中的传热元件嵌在炉栅上，在其下设有具有下输入输出窗25(26)的下顶梁空间。
在图1中所示的每个蓄热顶梁19(20)涉及本发明的顶梁的第一改型。其结构预设成，在其内部空间21(22)内可包含传热元件容积，这符合本发明。这确保了超过2.0的并主要位于最大6.0范围内的空气过量系数的目标值。在这些顶梁(19、20)中并未预见直接在金属热处理中测量指定容积的传热元件的装置。
在用于加热燃烧炉的装置的一个循环过程中，每个顶梁19、20被用于尤其利用热燃烧产物加热传热元件或磨料珠。在另一循环的过程中，它们每个用于利用在前一循环过程中加热的传热元件而加热空气。为了可以实现顶梁的这种操作，顶梁19(20)的上输入输出窗23(24)借助于另一导管27(28)与燃烧器8(9)的导管12(13)相连，并通过该导管12(13)与输出窗17(18)相连。顶梁19(20)的下输入输出窗25(26)与用于从外侧(空气源、风扇并未示出)供应“冷”、未加热的空气的导管33相连，并与排出冷燃烧产物的导管34相连。这种连接通过三输入、导向操作的换向阀31(32)借助于管接头29(30)被确保。导管34与排烟器和烟囱(图中未示出)相连。
截止阀14(15)具有两个位置——打开和关闭。打开阀14(15)确保了气体燃料从导管16供应至燃烧器8(9)。关闭阀14(15)确保了中断燃料向燃烧器的供应。同时，关闭阀防止供应至燃烧器8(9)的窗17(18)的燃烧产物从炉1的加热空间3跑出，并且通过导管27(28)和上输入输出窗23(24)将这些燃烧产物引至顶梁19(20)的内部空间21(22)。
三输入换向阀31(32)还具有两个位置——第一和第二。在第一位置，阀31(32)确保了顶梁19(20)的下输入输出窗25(26)与用于从顶梁19(20)通过管接头29(30)排出冷燃烧产物的导管34相连。在第二位置，阀31(32)确保了顶梁19(20)的下输入输出窗25(26)通过管接头29(30)与用于将冷空气供应至顶梁19、20的导管33相连。
如果任一燃烧器8(9)打开，则顶梁19(20)的导管27(28)用于从顶梁19(20)将加热的空气供应至燃烧器8(9)。如果燃烧器8(9)关闭，则来自炉1的工作空间3的燃烧产物通过导管27(28)被供应至顶梁19(20)。因而，在顶梁19、20的内部空间21、22内加热的空气在每个顶梁中从下向上流动(根据图1)，而热燃烧产物在顶梁19、20的内部空间21、22中从上向下移动。
为了从传热元件去除结垢并为了将它们从顶梁8(9)排出，窗35(36)位于每个顶梁的底部中，并且门37(38)位于每个顶梁的上部中，还用于新的传热元件的加载。借助于门37(38)和窗35(36)的传热元件的取出或加载进行大约20至30分钟。实际中，这些操作大体在使用炉1时、在金属热处理之间的停顿过程中被实现。
设有控制模块39，以管理用于加热炉1的装置的操作。该模块的输出40、41、42和43分别与阀31、14、15和32的控制输入相连。为了使得燃料同步供应至燃烧器8、9，用于点燃燃料与加热空气混合物的控制模块39具有与燃烧器8、9的点火装置对应的连接(在图中未示出)。控制模块39决定了燃烧器8、9与蓄热顶梁19、20的操作周期。
在这种情况中，加热空气并以所需的量将其供应至燃烧器8(9)的系统包括用于从外侧供应空气的导管33；用于排出冷燃烧产物的导管34以及两个蓄热顶梁19、20。每个顶梁具有内部空间21、22，其具有两个输入输出窗23、25和24、26，所述窗充满特定容积的用作为传热元件的磨料珠的层。蓄热顶梁19、20的输入输出窗23、26与用于从外侧供应空气的导管33、炉1内的加热空间的输出窗17、18、燃烧器8、9、以及用于排出冷燃烧产物的导管34相连，如上所述。本发明的最佳实施方式的细节、蓄热顶梁充满传热元件、蓄热顶梁的参数的计算以及装置的操作在本申请文件中说明。

Claims (9)

1.一种在直接或间接燃烧加热式炉中金属热处理的方法，该方法基于在空气过量系数特定值的条件下燃料与空气的混合物的燃烧，其特征在于，所指出的燃料与空气的混合物在大于2.0并小于或等于6.0范围内的空气过量系数的值的条件下被燃烧。
2.一种在直接或间接燃烧加热式炉中金属热处理的方法，该方法基于燃料与空气的混合物的燃烧，包括将金属加热至中间温度、随后将金属加热至操作温度、并且将金属保持在所述操作温度；其中，所指出的燃料与空气的混合物至少在将金属加热至中间温度之后在并不超过2.0的空气过量系数的值的条件下被燃烧；其特征在于，在空气过量系数增加至大于2.0并小于或等于6.0范围内的值的条件下，所处理的金属被加热至操作温度，并且保持在所述操作温度的步骤是在大于2.0并小于或等于6.0范围内的空气过量系数的恒定值或可变值的条件下被完成的。
3.一种在空气过量系数的特定值的条件下在直接或间接燃烧加热式炉中燃烧燃料与空气的混合物的方法，其特征在于，所指出的燃料与空气的混合物在大于2.0并小于或等于6.0范围内的空气过量系数的值的条件下被燃烧。
4.一种用于加热直接或间接燃烧加热式炉的装置，包括具有用于排出燃烧产物的窗的加热空间；至少一个用于燃烧以特定的燃料与加热空气之比混合有加热的空气的气体或液体燃料的燃烧器，其中所述特定的燃料与加热空气之比由空气过量系数的相关值表示；以及用于加热空气并将其以所需的量供应至每个燃烧器的系统；
其特征在于，加热空气并将其以所需的量供应至每个燃烧器的系统的结构允许加热空气并以这样的量供应空气，其中所述量确保了空气过量系数的值在大于2.0并小于或等于6.0的范围内。
5.一种用于加热直接或间接燃烧加热式炉的装置，包括：加热空间；两个燃烧器，用于燃烧以特定的燃料与加热空气之比混合有加热的空气的气体或液体燃料，其中所述特定的燃料与加热空气之比由空气过量系数的相关值表示；用于供应气体或液体燃料的导管；用于排出冷燃烧产物的导管；用于加热空气并将其供应至每个燃烧器的系统，所述系统包含用于从外侧供应空气的导管以及两个蓄热顶梁；其中，每个顶梁包括具有两个输入输出窗的内部空间，其充满特定量的传热元件的层；以及用于导管、燃烧器和蓄热顶梁的控制与交换的系统，并被构造成具有涉及燃烧器与蓄热顶梁之间的周期变化功能的性能；其中，每个蓄热顶梁在用于加热燃烧炉的单元的一个操作循环过程中被用于利用热燃烧产物加热传热元件，所述蓄热顶梁被用于利用在前一循环过程中加热的传热元件加热空气；其中，在用于加热燃烧产物的单元的一个操作循环过程中，每个燃烧器实现燃烧器的功能，并且在另一循环过程中，每个它们用作为用于从加热空间排出燃烧产物的窗；所述装置其特征在于，每个蓄热顶梁的内部空间充满传热元件的层，其容积根据以下公式：
V＝К·α·B1
其中，V代表充满蓄热顶梁的内部空间的传热元件的层的容积，m3；К代表取决于燃料的类型、传热元件的类型和尺寸、蓄热顶梁的输入输出窗中空气与燃烧产物的温度、以及用于加热燃烧炉的单元的操作循环的持续时间的比例系数，h；α代表取决于燃烧炉中热处理所需模式被选择的空气过量系数，其在大于2.0并小于或等于6.0的范围内，无量纲值；B1代表每燃烧器的气体或液体燃料消耗，其中α＝1，m3/h。
6.一种用于加热直接或间接燃烧加热式炉的装置，包括加热空间；两个燃烧器，用于燃烧由空气过量系数的相关值表示的特定的燃料与加热空气之比混合有加热的空气的气体或液体燃料；以及两个蓄热顶梁；每个顶梁包括具有两个输入输出窗的内部空间，其具有充满特定量的传热元件层；每个燃烧器通过精馏器连接至用于供应气体或液体燃料的导管，并还连接至一个蓄热顶梁的一个输入输出窗；其中，每个顶梁的另一输入输出窗连接至用于供应空气的导管，并连接至用于排出燃烧产物的导管，这单独地通过每个顶梁，三输入换向阀；或通过组合的两个顶梁，四输入换向阀；所述装置其特征在于，每个蓄热顶梁的内部空间充满传热元件的层，其容积根据以下公式：
V＝К·α·B1
其中，V代表充满蓄热顶梁的内部空间的传热元件的层的容积，m3；К代表取决于燃料的类型、传热元件的类型和尺寸、蓄热顶梁的输入输出窗中空气与燃烧产物的温度、以及用于加热燃烧炉的单元的操作循环的持续时间的比例系数，h；α代表取决于燃烧炉中热处理所需模式被选择的空气过量系数，其在大于2.0并小于或等于6.0的范围内，无量纲值；B1代表每燃烧器的气体或液体燃料消耗，其中α＝1，m3/h。
7.一种由以特定的燃料与加热空气之比的液体或气体燃料与加热空气的燃烧混合物加热的直接或间接燃烧加热式炉的蓄热顶梁，所述特定的燃料与加热空气之比由空气过量系数的相关值表示，所述蓄热顶梁包括具有两个输入输出窗的内部空间，其充满特定量传热元件的层；其特征在于，所述蓄热顶梁的内部空间充满传热元件的层，其容积根据以下公式：
V＝К·α·B1
其中，V代表充满蓄热顶梁的内部空间的传热元件的层的容积，m3；К代表取决于燃料的类型、传热元件的类型和尺寸、蓄热顶梁的输入输出窗中空气与燃烧产物的温度、以及用于加热燃烧炉的单元的操作循环的持续时间的比例系数，h；α代表取决于燃烧炉中热处理所需模式被选择的空气过量系数，其在大于2.0并小于或等于6.0的范围内，无量纲值；B1代表每蓄热顶梁的气体或液体燃料消耗，其中α＝1，m3/h。
8.一种由以特定的燃料与加热空气之比的液体或气体燃料与加热空气的燃烧混合物加热的直接或间接燃烧加热式炉的蓄热顶梁，所述特定的燃料与加热空气之比由空气过量系数的相关值表示，所述蓄热顶梁包括内部空间，其充满传热元件并与位于其下方的下顶梁空间相连；其中，所述内部空间具有位于上侧部分的输入输出窗，并且所述下顶梁空间具有带有截止阀的另一输入输出窗；所述蓄热顶梁其特征在于，充满传热元件的内部空间被构造成一个位于另一个之下的、多个——至少两个——区段的形式，每个区段除了最底侧区段的以外借助于位于这些区段之间的附加的下顶梁空间连接至下方的区段；其中，每个附加的空间包括具有附加的截止阀的附加的输入输出窗；其中，内部空间的每个区段充满特定容积的传热元件层，其总容积根据以下公式：
Vmax＝К·αmax·B1
其中Vmax代表蓄热顶梁的内部空间的所有区段的传热元件层的总容积，m3；К代表取决于燃料的类型、传热元件的类型和尺寸、蓄热顶梁的输入输出窗中空气与燃烧产物的温度、以及用于加热燃烧炉的单元的操作循环的持续时间的比例系数，h；αmax代表取决于燃烧炉中热处理所需模式被选择的蓄热顶梁的最大空气过量系数，其在大于2.0并小于或等于6.0的范围内，无量纲值；B1代表每蓄热顶梁的气体或液体燃料消耗，其中α＝1，m3/h；其中，蓄热顶梁的最大空气过量系数以及针对蓄热顶梁的内部空间的每个区段的空气过量系数通过以下公式彼此相关：
αmax＝∑αi
其中αi代表蓄热顶梁的内部空间的区段i的空气过量系数的所选择的值，无量纲值；i代表蓄热顶梁的内部空间的区段的标号，从1改变至n，其中，n等于蓄热顶梁的内部空间的区段数；并且充满内部空间的每个区段的传热元件层的容积根据以下公式：
Vi＝К·αi·B1
其中，Vi代表蓄热顶梁的内部空间的区段i的传热元件层的容积，m3；变量i和参数К、B1如上限定。
9.一种由以特定的燃料与加热空气之比的液体或气体燃料与加热空气的燃烧混合物加热的直接或间接燃烧加热式炉的蓄热顶梁，所述特定的燃料与加热空气之比由空气过量系数的相关值表示，所述蓄热顶梁包括充满特定容积的传热元件层的第一内部空间，其具有两个输入输出窗；上窗连接至蓄热顶梁的上输入输出窗，并且下窗具有第一截止阀；其中，所述蓄热顶梁其特征在于，蓄热顶梁装配有至少一个附加的内部空间，其充满特定容积的传热元件层；其中，附加的内部空间具有其自己的下顶梁空间，以及上和下输入输出窗；其中，上窗连接至蓄热顶梁的上输入输出窗，并且下窗装配有附加的截止阀；其中，在蓄热顶梁的所有内部空间中传热元件层的总容积根据以下公式：
Vmax＝К·αmax·B1
其中，Vmax代表蓄热顶梁的所有内部空间的传热元件层的总容积，m3；К代表取决于燃料的类型、传热元件的类型和尺寸、蓄热顶梁的输入输出窗中空气与燃烧产物的温度、以及用于加热燃烧炉的单元的操作循环的持续时间的比例系数，h；αmax代表取决于燃烧炉中热处理所需模式被选择的蓄热顶梁的最大空气过量系数，其在大于2.0并小于或等于6.0的范围内，无量纲值；B1代表每蓄热顶梁的气体或液体燃料消耗，其中α＝1，m3/h；其中，蓄热顶梁的最大空气过量系数以及针对蓄热顶梁的每个内部空间的空气过量系数通过以下公式彼此相关：
αmax＝∑αi
其中αi代表蓄热顶梁的内部空间i的空气过量系数的所选择的值，无量纲值；i代表蓄热顶梁的内部空间的标号，从1改变至n，其中，n等于蓄热顶梁的内部空间数；并且充满每个内部空间的传热元件层的容积根据以下公式：
Vi＝К·αi·B1
其中，Vi代表蓄热顶梁的内部空间i的传热元件层的容积，m3；变量i和参数К、B1如上限定。
CN2007800147485A 2006-02-26 2007-02-21 金属热处理方法和装置 Expired - Fee Related CN101432449B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006105992 2006-02-26
RU2006105992/02A RU2324745C2 (ru) 2006-02-26 2006-02-26 Способ тепловой обработки металла в пламенной печи прямого или косвенного нагрева (варианты), способ сжигания смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха в пламенной печи прямого или косвенного нагрева, устройство отопления (варианты) и регенеративная насадка (варианты) для осуществления способов
PCT/RU2007/000083 WO2007097663A1 (fr) 2006-02-26 2007-02-21 Procédés et dispositifs destinés au traitement thermique de métaux

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101432449A CN101432449A (zh) 2009-05-13
CN101432449B true CN101432449B (zh) 2010-12-29

Family

ID=38437622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800147485A Expired - Fee Related CN101432449B (zh) 2006-02-26 2007-02-21 金属热处理方法和装置

Country Status (15)

Country Link
US (1) US20110294082A1 (zh)
EP (1) EP1995333B1 (zh)
JP (1) JP2009528444A (zh)
KR (1) KR20090003214A (zh)
CN (1) CN101432449B (zh)
AU (1) AU2007218345B2 (zh)
BR (1) BRPI0708293A2 (zh)
CA (1) CA2643298A1 (zh)
IL (1) IL193643A (zh)
MX (1) MX2008010969A (zh)
MY (1) MY150891A (zh)
NO (1) NO20084075L (zh)
RU (1) RU2324745C2 (zh)
UA (1) UA96752C2 (zh)
WO (1) WO2007097663A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2324745C2 (ru) * 2006-02-26 2008-05-20 Игорь Михайлович Дистергефт Способ тепловой обработки металла в пламенной печи прямого или косвенного нагрева (варианты), способ сжигания смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха в пламенной печи прямого или косвенного нагрева, устройство отопления (варианты) и регенеративная насадка (варианты) для осуществления способов
KR101413182B1 (ko) * 2012-08-09 2014-07-01 한국에너지기술연구원 축열식 순산소 연소 시스템 및 그 연소 시스템을 이용한 연소방법
JP2014074540A (ja) * 2012-10-04 2014-04-24 Chugai Ro Co Ltd 加熱炉の改造方法
FR3038622B1 (fr) * 2015-07-06 2017-08-04 Snecma Procede de traitement thermique d'une preforme en poudre en alliage a base de titane
KR101691335B1 (ko) 2016-09-02 2017-01-09 김보람 원적외선을 이용한 도장 제품의 열처리 시스템
KR101866962B1 (ko) 2016-09-02 2018-06-22 김보람 원적외선을 이용한 도장 제품의 열처리 방법
KR101691336B1 (ko) 2016-09-02 2017-01-09 김보람 원적외선을 이용한 도장 제품의 열처리 시스템
US11519599B2 (en) * 2017-11-08 2022-12-06 Guangdong University Of Technology Opposed-injection aluminum melting furnace uniform combustion system
KR101940459B1 (ko) 2018-08-28 2019-01-18 이재철 금속가공품 열처리방법
CN110047644A (zh) * 2019-05-23 2019-07-23 龙国剑 一种双通道油水冷却一体式节能环保直流电源装置
KR20240043403A (ko) 2022-09-27 2024-04-03 동아대학교 산학협력단 Stb소재의 전기저항 임피던스 전력제어 가열장치

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4878480A (en) * 1988-07-26 1989-11-07 Gas Research Institute Radiant tube fired with two bidirectional burners
RU2082915C1 (ru) * 1990-06-29 1997-06-27 Вюннинг Йоахим Способ сжигания топлива в камере сгорания и устройство для его осуществления
CN2272128Y (zh) * 1996-05-20 1998-01-07 汤庆荣 井式热处理炉
RU2134391C1 (ru) * 1997-11-18 1999-08-10 Зубащенко Роман Вячеславович Способ сжигания топлива в промышленной печи
RU2139944C1 (ru) * 1998-05-27 1999-10-20 Открытое акционерное общество "Череповецкий сталепрокатный завод" Способ отопления печи с камерами предварительного и окончательного нагрева металла и печь для его осуществления
CN1505687A (zh) * 2001-04-26 2004-06-16 Һ�����������·������ú��о��ľ� 增强在炉中处理的产品的冶金质量的方法
CN1570467A (zh) * 2003-07-24 2005-01-26 赵升智 蓄热式煤气辐射管燃烧机

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2934330A (en) * 1953-04-09 1960-04-26 Metallurg Processes Co Apparatus for producing controlled furnace atmospheres
US2845260A (en) * 1954-04-09 1958-07-29 Metallurg Processes Co Neutral heating with controlled preheat
AT289875B (de) * 1965-07-26 1971-05-10 Biprohut Ofen zur zunderfreien unmittelbaren Erhitzung von Wärmgut
NL6710812A (zh) * 1966-08-06 1968-02-07
DE2041127A1 (de) * 1970-08-19 1972-02-24 Koppers Wistra Ofenbau Gmbh Beheizungsverfahren fuer Waermoefen
US3813209A (en) * 1973-02-26 1974-05-28 H Venetta Preheating of metal scrap
US4108594A (en) * 1976-12-06 1978-08-22 Venetta, Inc. Method for fuel/air feed pressure control by stack temperature
AU515705B2 (en) * 1979-03-20 1981-04-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Liquid fuel burner
JPS55155859A (en) * 1979-05-25 1980-12-04 Towa Kogyo Kk Method of waterproofing
US4276835A (en) * 1979-10-04 1981-07-07 Von Roll Ag method for processing sewage sludge
US4272239A (en) * 1979-11-05 1981-06-09 Midland-Ross Corporation Direct heating of heat treat furnace chamber
JPS5723715A (en) * 1980-07-17 1982-02-08 Kawasaki Steel Corp Method to inject fuel gas and burner for uniformly heating furnace of bottom fire type
EP0132584B1 (de) * 1983-07-20 1989-08-23 Ferdinand Lentjes Dampfkessel- und Maschinenbau Verfahren und Anlage zum Vermindern der Schadstoffemissionen in Rauchgasen von Feuerungsanlagen
DE3406956A1 (de) * 1984-02-25 1985-08-29 Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zur herstellung von ziegeln aus kohlenstoffhaltigem ton
US5145361A (en) * 1984-12-04 1992-09-08 Combustion Research, Inc. Burner and method for metallurgical heating and melting
SU1474137A1 (ru) * 1986-12-06 1989-04-23 Государственный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Строительных Материалов И Изделий Сырьева смесь дл изготовлени силикатного кирпича
JPS6455313A (en) * 1987-08-25 1989-03-02 Nippon Kokan Kk Method for controlling combustion in hot stove
US5078368A (en) * 1990-05-07 1992-01-07 Indugas, Inc. Gas fired melting furnace
US5240494A (en) * 1991-04-25 1993-08-31 Asarco Incorporated Method for melting copper
RU2094721C1 (ru) * 1992-04-17 1997-10-27 Производственное объединение "Ижсталь" Насадка регенератора мартеновской печи
JP2682361B2 (ja) * 1992-12-09 1997-11-26 日本鋼管株式会社 排熱回収型燃焼装置
US5364443A (en) * 1993-12-01 1994-11-15 Alcan International Limited Process for combined decoating and melting of aluminum scrap contaminated with organics
US5520536A (en) * 1995-05-05 1996-05-28 Burner Systems International, Inc. Premixed gas burner
KR100190926B1 (ko) * 1995-12-14 1999-06-01 윤종용 슬라이딩 블록을 갖는 리드프레임 언로딩 장치
JPH1026315A (ja) * 1996-07-08 1998-01-27 Aisin Seiki Co Ltd 触媒燃焼器及び触媒燃焼方法
JP3959773B2 (ja) * 1997-02-28 2007-08-15 Ｊｆｅスチール株式会社 蓄熱式雰囲気ガス加熱方法及び蓄熱式雰囲気ガス加熱装置
JP3887871B2 (ja) * 1997-04-14 2007-02-28 株式会社デンソー 内燃機関の空燃比制御装置
AT404942B (de) * 1997-06-27 1999-03-25 Voest Alpine Ind Anlagen Anlage und verfahren zum herstellen von metallschmelzen
AU4694099A (en) * 1998-06-17 2000-01-05 John Zink Company Llc Low no chi and low co burner and method for operating same
US6612154B1 (en) * 1998-12-22 2003-09-02 Furnace Control Corp. Systems and methods for monitoring or controlling the ratio of hydrogen to water vapor in metal heat treating atmospheres
WO2001016527A1 (fr) * 1999-09-01 2001-03-08 Nkk Corporation Dispositif de traitement thermique, procede d'installation pour element regenerateur poreux, procede de production de substance traitee thermiquement, procede de selection pour element regenerateur poreux, et composant d'element regenerateur poreux use
FR2813893B1 (fr) * 2000-09-08 2003-03-21 Air Liquide Procede de rechauffage de produits metallurgiques
JP2004018363A (ja) * 2002-06-20 2004-01-22 Nissan Motor Co Ltd 燃料改質装置
US6638061B1 (en) * 2002-08-13 2003-10-28 North American Manufacturing Company Low NOx combustion method and apparatus
US7250151B2 (en) * 2002-08-15 2007-07-31 Velocys Methods of conducting simultaneous endothermic and exothermic reactions
KR20040021243A (ko) * 2002-09-03 2004-03-10 재단법인 포항산업과학연구원 가열로의 버너
SE0202836D0 (sv) * 2002-09-25 2002-09-25 Linde Ag Method and apparatus for heat treatment
UA52557C2 (en) * 2002-10-15 2005-04-15 Open Joint Stock Company Kryvy A method for heating billets in the continuous furnace
JP4457559B2 (ja) * 2003-01-09 2010-04-28 日産自動車株式会社 燃料蒸発装置
JP4776541B2 (ja) * 2004-09-29 2011-09-21 日本坩堝株式会社 加熱処理装置及び加熱処理方法
RU2324745C2 (ru) * 2006-02-26 2008-05-20 Игорь Михайлович Дистергефт Способ тепловой обработки металла в пламенной печи прямого или косвенного нагрева (варианты), способ сжигания смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха в пламенной печи прямого или косвенного нагрева, устройство отопления (варианты) и регенеративная насадка (варианты) для осуществления способов
US7514033B1 (en) * 2006-05-02 2009-04-07 Honda Motor Co., Ltd. Molten metal level burner output control for aluminum melt furnace
FR2920438B1 (fr) * 2007-08-31 2010-11-05 Siemens Vai Metals Tech Sas Procede de mise en oeuvre d'une ligne de recuit ou de galvanisation en continu d'une bande metallique

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4878480A (en) * 1988-07-26 1989-11-07 Gas Research Institute Radiant tube fired with two bidirectional burners
RU2082915C1 (ru) * 1990-06-29 1997-06-27 Вюннинг Йоахим Способ сжигания топлива в камере сгорания и устройство для его осуществления
CN2272128Y (zh) * 1996-05-20 1998-01-07 汤庆荣 井式热处理炉
RU2134391C1 (ru) * 1997-11-18 1999-08-10 Зубащенко Роман Вячеславович Способ сжигания топлива в промышленной печи
RU2139944C1 (ru) * 1998-05-27 1999-10-20 Открытое акционерное общество "Череповецкий сталепрокатный завод" Способ отопления печи с камерами предварительного и окончательного нагрева металла и печь для его осуществления
CN1505687A (zh) * 2001-04-26 2004-06-16 Һ�����������·������ú��о��ľ� 增强在炉中处理的产品的冶金质量的方法
CN1570467A (zh) * 2003-07-24 2005-01-26 赵升智 蓄热式煤气辐射管燃烧机

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CN 2272128 Y,全文.

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007097663A1 (fr) 2007-08-30
EP1995333A4 (de) 2010-01-13
KR20090003214A (ko) 2009-01-09
EP1995333B1 (de) 2012-08-29
RU2006105992A (ru) 2007-09-20
US20110294082A1 (en) 2011-12-01
MY150891A (en) 2014-03-14
MX2008010969A (es) 2008-11-27
NO20084075L (no) 2008-11-11
RU2324745C2 (ru) 2008-05-20
UA96752C2 (uk) 2011-12-12
AU2007218345A1 (en) 2007-08-30
BRPI0708293A2 (pt) 2011-05-24
AU2007218345B2 (en) 2011-05-12
EP1995333A1 (de) 2008-11-26
CN101432449A (zh) 2009-05-13
JP2009528444A (ja) 2009-08-06
CA2643298A1 (en) 2007-08-30
WO2007097663A9 (fr) 2007-10-25
IL193643A (en) 2013-05-30
IL193643A0 (en) 2009-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101432449B (zh) 金属热处理方法和装置
CN201711490U (zh) 一种小型三段式推杆连续锻造加热炉
Mohite et al. Optimization of Wall Thickness for Minimum Heat Losses for Induction Furnace
CN105157019B (zh) 一种焦炉荒煤气火焰炉窑系统
CN101748230B (zh) 高温低氧外燃式热风炉
CN202717587U (zh) 全自动高温活化炉
CN209214316U (zh) 一种钢板构建集中用煤气加热反射炉
CN101435018B (zh) 一种热镀锌退火工艺和高温退火炉
CN107721143B (zh) 双循环硫霜化退火炉
CN2729616Y (zh) 密封箱式多用炉
CN205473905U (zh) 一种推杆式连续燃气磨球加热炉
CN209944996U (zh) 高效预热与快速降温双作用功能的新型燃料热处理炉
RU2572902C2 (ru) Способ сушки и подогрева углеродсодержащей футеровки сталеразливочных ковшей
CN102478353A (zh) 油管去污加热及回火处理两用炉
GB902674A (en) System for baking carbonaceous products or the like
RU57746U1 (ru) Нагревательная секционная печь скоростного нагрева
CN107314666B (zh) 一种节能型燃气冲天炉运行装置及方法
CN207066092U (zh) 一种管式防氧化加热炉
CN205774671U (zh) 一种零部件加工用的余热回收式正火炉
CN201678711U (zh) 蓄热式钢锭预热系统
Frolov et al. Using the TESKA® technology in reconstructing and building industrial furnaces and heating plants
Myalapalli Performance assessment of steel reheating furnace
RU2210707C2 (ru) Печь с промежуточным подом
CN205024302U (zh) 钒氮合金热循环冶炼炉
SU877288A1 (ru) Проходна печь дл нагрева

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101229

Termination date: 20150221

EXPY Termination of patent right or utility model