CN102168916B - 两段式组合炉体燃气热处理炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两段式组合炉体燃气热处理炉，包括炉底为装料台车的炉体，炉体上方设置有烟囱，炉体两侧交错布置有烧嘴，炉体前端设置有前炉门；炉体由前炉体和后炉体两段组合而成，在前炉体的上方固定设置有前烟囱；在前炉体的尾部设置有升降式辅助中炉门。中炉门升起，前、后炉体连接、密封，组成全炉体运行；前、后炉体分体，中炉门下落，与前炉体连接成为后炉墙，前炉体单独工作，组成半炉运行。这种组合炉体的热工性能和处理效果与单段炉相当，应用更灵活，满足了敏捷制造的要求，实现了节能减排；少量工件使用半炉运行，避免了大马拉小车，节省了等待时间，提高了效率，又减少了后段炉的无效热损，节能8%左右，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及机械行业铸件、焊接件、锻件等金属件的正火、退火、回火等热处理用大型台车式热处理炉，尤其是涉及两段式组合炉体燃气热处理炉。
背景技术
台车热处理炉属于周期式作业炉，炉膛不分区域，炉底为一可移动的台车。加热前，台车在炉外装料，工件放在专用的垫铁上，然后由牵引机构将台车拉入炉内进行加热热处理，加热保温结束之后随炉冷却（退火工艺）或出炉空冷（正火工艺），之后冷却到室温卸料进行后续工序。
大型台车式热处理炉，一般指长度大于15米、断面大于4×3米、载重量大于200吨的台车热处理炉。大型台车式热处理炉多使用燃气如天然气、煤气、液化石油气等作为燃料。虽然燃气炉比电加热炉复杂，但对大型工件用燃气炉更节能、处理质量更好，是未来的发展趋势。大型台车式热处理炉（指大于200T装载量，台车长度大于15米）是重型机器生产的关键设备，也是能源消耗大户，由于炉膛尺寸是按照满足最大工件长度设计，因此在满负荷运行时是最节能的，单耗最低。但装满一炉需要等待的时间较长，在生产实际中为实现敏捷制造和柔性制造，往往要求部分装载量运行，这就造成相当的空间浪费，使能耗增加，产生“大马拉轻车”现象，使节能与快速敏捷制造之间发生矛盾，造成生产效率降低、能耗增加。
发明内容
本发明目的在于提供一种节能降耗、经济实用的两段式组合炉体燃气热处理炉。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的两段式组合炉体燃气热处理炉，包括炉底为装料台车的炉体，所述炉体上方设置有烟囱，炉体两侧交错布置有烧嘴，炉体前端设置有前炉门；所述炉体由前炉体和后炉体两段组合而成，在前炉体的上方固定设置有前烟囱；在前炉体的尾部设置有升降式辅助中炉门。当升降式辅助中炉门升起，前、后炉体连接、密封，组成全炉体运行；当前、后炉体分体后，升降式辅助中炉门下落，与前炉体连接并密封成为后炉墙，前炉体单独工作，组成半炉运行。经实验验证，这种两段式组合炉体燃气热处理炉的热工性能和处理效果与单段炉相当，但应用更灵活，满足了敏捷制造的要求，实现了节能减排；在少量工件的情况下，使用半炉运行，避免了大马拉小车，节省了等待时间，提高了效率，又减少了后段炉的无效热损，节能8%左右，具有良好的应用前景，可以产生积极的经济效益和社会效益。
所述前炉体为固定炉体，其炉底为前台车；所述后炉体为移动炉体，其炉底为后台车；所述后炉体由驱动装置驱动其下方的车轮沿地面轨道前后移动。后炉体移动采用的是由减速机和链轮、链条组合的机械驱动方式，沿地面钢轨移动慢速平稳。
所述前、后炉体的炉壁结合面之间设置有硅酸铝纤维层，通过机械螺栓连接固定，实现无隙密封。针对炉壁之间大尺寸密封的特殊性且避免炉门上下运动造成损坏，采用硅酸铝纤维层实现双软平面密封，密封效果好且能长久保持。
所述前、后台车之间通过机械式螺栓连接为一体，在其缝隙中填充有纤维填料，实现无隙密封。可以在多次使用或受热变形后还能顺利操作，且连接和分解方便，不受台车下部空间的限制，安全、可靠。
所述升降式辅助中炉门与前炉体炉壁和前台车之间为无隙密封连接；即在对应于前炉体炉壁位置处的升降式辅助中炉门上设置硅酸铝纤维层，半炉工作时实现二者之间的双软平面密封；对应于前台车位置的升降式辅助中炉门下部设置有弹性压紧装置，该装置可以是弹簧压紧组件，实现半炉工作时辅助中炉门与前台车的密封，该装置后退时升降式辅助中炉门可以自由升降，不产生负作用。
与前炉门位置对应的前台车前端设置有弹摆性密封装置，所述密封装置的上支撑面上设置有耐火布包裹的硅酸铝纤维层，在上支撑面与前台车之间设置有多根支撑弹簧。在前炉门下降压紧过程中，可以确保该密封装置与前炉门一起向下移动和水平摆动，实现两个方向的运动和密封，达到前炉门与前台车之间的绝对无隙密封，具有良好的密封效果。
本发明优点在于炉体（包括台车）分成两段，中间增设整体升降式辅助中炉门，后炉体和后台车分解后，辅助中炉门下降成为隔断（后炉墙），与前炉体、前台车组合可以半炉运行，解决了少量工件占用大空间从而造成能源浪费的矛盾，使节能减排和敏捷制造相一致，达到同时提供效率和效益的目的，减少了CO2排放，适应了低碳经济发展的要求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明分体使用时的结构示意图。
图3是图2的A部放大示意图。
图4是图2的B部放大示意图。
具体实施方式
以（10+12）×5×4.5m有效加热空间的天然气退火炉为实例进行描述，常规工作温度55--700℃，最高工作温度900℃。
本发明所述的两段式组合炉体燃气热处理炉，轴炉体两侧交错布置有烧嘴，炉体前端设置有前炉门1；炉体分为固定的12米前炉体2和能移动的10米后炉体3，相应的台车也是两段，前台车7为12米，后台车8为10米，在前炉体2的上方固定设置有前烟囱4；在前炉体2的尾部设置有整体升降式辅助中炉门6；后炉体3由驱动装置驱动其下方的车轮9沿地面轨道10前后移动。
如图1所示，在工件多的情况下，前、后台车7、8之间用螺丝连接并密封后整体使用，辅助中炉门6升起至高位，后炉体3前行与固定的前炉体2相连并密封，固定在地面上的移动炉体段的烟囱5与后炉体3的烟道口之间、固定在地面上的移动炉体段助燃风机与后炉体3的连接管道进行手动软密封连接，组合成整体的22×5×4.5m炉使用。
如图2所示，在工件少的情况下，两个自行走台车（前台车7和后台车8）分体后，移动的后炉体3与前炉体2分体，移动后炉体3上的烟道口与烟囱5之间、连接管道与助燃风管之间的软接密封解除，后台车8带动后炉体3由驱动装置驱动其下方的车轮9沿地面轨道10向后移动（采用减速机和链轮、链条组合的机械驱动方式，保证台车和炉体沿地面钢轨移动慢速平稳），当后台车8向后运行到位，辅助中炉门6下降到低位与固定前炉体2的炉壁连接及密封后作为后炉墙，前台车7进入，前台车7、辅助中炉门6、固定前炉体2组合形成半炉使用。
由于大型台车重约300—500吨，两段组合台车既需要单独分体行走，且要求合体组合使用，连接和密封是关键，考虑到台车下部空间位置的限制，连接和分解必须方便，故前、后台车7、8之间通过机械式螺栓连接为一体，可靠又安全；在其缝隙中填充有纤维填料，实现无隙密封使保温效果更好。
所述前、后炉体2、3的炉壁结合面之间设置有硅酸铝纤维层，通过机械螺栓连接固定，在采用螺栓连接的基础上实现纤维弹塑性双软平面无隙密封，密封效果好且能长久保持。
所述升降式辅助中炉门6与前炉体2炉壁和前台车7之间为无隙密封连接；对应于前台车7位置的升降式辅助中炉门6下部设置有可转换调节的弹性压紧装置。如图3所示，弹性压紧装置可以是弹簧压紧组件13，实现半炉工作时升降式辅助中炉门6与前台车7之间的密封，该装置后退时升降式辅助中炉门6可以自由升降，不产生负作用。
与前炉门1位置对应的前台车7前端设置有弹摆性密封装置，如图4所示，该密封装置的上支撑面上设置有耐火布包裹的硅酸铝纤维层11，在上支撑面与前台车7之间设置有多根支撑弹簧12。在前炉门1下降和压紧过程中，该弹摆性密封装置可以与前炉门1一起向下移动和水平摆动，实现两个方向的运动和密封，达到前炉门1与前台车7之间的彻底无隙密封，具有良好的密封效果。
针对大型台车式热处理炉，采用本发明不但能解决“大马拉轻车”的矛盾，还能节能减排、提高效率。机械行业热处理主要有530-600℃的中温时效热处理和880℃的高温热处理，以及铸钢件的880℃的高温退火或正火热处理。以中温时效处理进行分析，根据以往的数据和经验，一等炉的热效率约40%，即工件吸热有效占40%，烟气物理热损第一无效热约占40%，炉体台车蓄热散热第二无效热损约占20%，以一个22米长（12+10米）300吨的两段组合台车炉为例，在半载150吨半炉（仅12米前炉）运行和半载150吨全炉(22米)运行相比，其工件吸热和烟气物理热损几乎不变，由于后炉体、台车、垫铁部分的减少而导致该部分无效热损减少约45%，即第二无效热损减少了8%，也即热效率提高了8%。因此本发明所述的组合炉体将会产生很好的经济效益和社会效益。
Claims (1)
1.一种两段式组合炉体燃气热处理炉，包括炉底为装料台车的炉体，所述炉体上方设置有烟囱，炉体两侧交错布置有烧嘴，炉体前端设置有前炉门（1）；其特征在于：所述炉体由前炉体（2）和后炉体（3）两段组合而成，在前炉体（2）的上方固定设置有前烟囱（4）；在前炉体（2）的尾部设置有升降式辅助中炉门（6）；
所述前炉体（2）为固定炉体，其炉底为前台车（7）；所述后炉体（3）为移动炉体，其炉底为后台车（8）；所述后炉体（3）由驱动装置驱动其下方的车轮（9）沿地面轨道（10）前后移动；
所述前、后炉体（2、3）的炉壁结合面之间设置有硅酸铝纤维层，通过机械螺栓连接固定，实现无隙密封；
所述前、后台车（7、8）之间通过机械式螺栓连接为一体，在其缝隙中填充有纤维填料，实现无隙密封；
所述升降式辅助中炉门（6）与前炉体（2）炉壁和前台车（7）之间为无隙密封连接；对应于前台车（7）位置的升降式辅助中炉门（6）下部设置有弹性压紧装置；
与前炉门（1）位置对应的前台车（7）前端设置有弹摆性密封装置，所述密封装置的上支撑面上设置有耐火布包裹的硅酸铝纤维层（11），在上支撑面与前台车（7）之间设置有多根支撑弹簧（12）。
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