CN102383079B - 一种采用天然气步进式加热炉生产铍青铜扁锭的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用天然气步进式加热炉生产铍青铜扁锭的方法，其特征是：采用数字化脉冲燃烧控制技术，通过调节燃烧时间的占空比来控制加热炉的温度。本发明采用多段多区控制供热方式，利用数字化燃烧控制技术——脉冲燃烧控制技术，通过调整空／燃比，使铍青铜铸锭在微还原气氛下实现均匀加热、精确控温并达到批量生产的目的。

Description

一种采用天然气步进式加热炉生产铍青铜扁锭的方法

技术领域

    本发明属于有色金属技术领域,特别是涉及一种采用天然气步进式加热炉生产铍青铜扁锭的方法。

背景技术

铍青铜是一种过饱和固溶体铜基合金，属于典型的析出硬化、可热处理强化型合金。 铍青铜铸锭在加热过程中对控温要求高，均匀化退火温度范围窄，温度过高容易出现过烧现象，温度过低热轧时容易开裂，并且热轧的终轧温度无法保证，达不到生产的要求。现有铍青铜热轧开坯前都采用电加热，其能耗高、透热慢，电阻丝老化速度快，尤其不适应于大铸锭的规模化生产，且电阻丝的定期更换所需要费用高，维修不便。而且维修人员在更换电阻丝时容易吸入附着在电阻丝上的铍粉尘、铍烟雾，引起肺炎、肺水肿、铍肺等职业病。

使用天然气步进式加热炉加热的这种工艺可以实现2-5吨铍青铜扁锭的规模化大批量生产，大大提高了产能，并且降低了操作人员吸入铍粉尘的几率，降低劳动强度。但是，传统的步进式加热炉采用连续燃烧控制的方式，由于连续燃烧控制的方式往往受到燃料流量的调节和测量的精确性的制约，造成炉子低温运行时的控制效果不佳，混合不匀，浪费能源。如空气量不足，天然气不充分燃烧产生黑烟，热效率降低，并且污染环境；若空气过剩，不仅会带走大量热能，并且浪费燃料。同时过量的空气还会加剧铍青铜扁锭的表面氧化程度，降低了铍青铜扁锭的利用率。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺点，提供一种精确控制铍青铜铸锭温度，实现均匀加热，提高铍青铜扁锭利用率的采用天然气步进式加热炉生产铍青铜扁锭的方法。

为实现本发明所采取的技术方案为：

一种采用天然气步进式加热炉生产铍青铜扁锭的方法，其特征是：采用数字化脉冲燃烧控制技术，通过调节燃烧时间的占空比来控制加热炉的温度；

在所述加热炉的总烟道入口附近安装检测氧含量探头；

所述加热炉炉内采用多段多区控制供热方式；

所述的多段多区控制供热方式是指铍青铜扁锭在加热炉内经过预热段、加热段和均热段完成坯料的加热过程，其中加热段依据入料先后分为加热段一区和加热段二区，它们的加热温度均控制在830~880℃，均热段依据入料先后分为三段八个区，第一段三个区和第二段三个区沿加热炉轴心平行设置，第三段两个区沿加热炉轴心平行设置，其中在加热炉轴心位置处的两个区域温度控制在830~880℃，其余区域温度控制在800~850℃；

所述加热段和均热段采用顶部平火焰烧嘴供热；

所述均热段后面的出料端两侧增设补热烧嘴使出炉温度在800±3℃；

坯料在上述加热段和均热段的停留时间为8－12小时；

上述铍青铜扁锭在进入加热炉后每7分钟向出料方向循环一步，直至进入均热段后至达到工艺要求的停留时间；

所述铍青铜扁锭再进入加热炉前首先对加热炉进行600℃，2~6时的烘炉；

所述铍青铜扁锭经加热、均热出炉后达到热轧机前，控制其温度为780-800℃，轧制完成后，其终轧温度为650~700℃。

本发明的技术特点为：

 1、本步进炉的加热，先进行烘炉处理，然后经装炉预热、升温加热、均热保温、补热保温后出炉热轧。

2、经600℃×（2－4）小时烘炉后，装料进入预热段，进入预热段后，在微还原气氛下，每7分钟向前步进一步的速度前进。在步进时，预热段设定温度700℃；加热段温度850℃；保温段二区、五区（如图1）设定温度850℃，其余各区设定温度830℃。

3、采用多段多区控制供热方式，通过增加辅助检测热电偶数量，及时调整烧嘴的热负荷，保证铸锭温度的均匀性。合理的炉型结构和热负荷分配使加热炉升温快，锭温均匀，满足料坯的加热要求。

4、本发明采用控制脉冲控制器的脉冲周期中燃烧时间来控制热量的供入，进而控制炉温，可以满足加热坯料温差小、均匀性好的要求。

5、本发明采用空/燃比调节技术，通过检测炉内氧含量，实现加热炉在微还原气氛下燃烧，达到炉膛气氛控制，保证坯料的加热质量，满足加热工艺要求。

6、本发明采用各种防护措施，如增设除尘设备，在加热设备和风机之间设安全联锁装置等，有效防止操作人员吸入铍粉尘，防止工作现场火灾、爆炸等事故的发生，保证设备和人身的安全。

综上所述，本发明采用多段多区控制供热方式，利用数字化燃烧控制技术——脉冲燃烧控制技术，通过调整空／燃比，使铍青铜铸锭在微还原气氛下实现均匀加热、精确控温并达到批量生产的目的。

附图说明

附图1为本发明中多段多区控制供热方式原理图。

具体实施方式

本步进式加热炉采用天然气加热，天然气热值： Q _低 ＝34.91MJ/ Nm³；炉前接点压力：8~10 kPa；低发热值：34.91 MJ/Nm³。铍青铜扁锭炉内经过预热段、加热段、均热段，完成坯料的加热保温过程，实现轧制工艺所要求的加热温度和锭温均匀性。

1、烘炉：在装炉前对加热炉进行600℃×4小时的烘炉。为保证安全，加热设备与风机之间设安全连锁装置，严防燃气倒灌，发生爆炸事故。当风机出口压力或燃气总管压力过低时，自动关闭燃气总管上的快速切断阀，并打开氮气吹扫系统，同时还发出声、光报警信号，在空气管道上设置泄爆膜。

2、装料预热：通过步进炉的上料机构，将铍青铜扁锭装炉，装炉后随即进入预热段进行加热，预热段温度为700℃。本加热炉在生产过程中产生的烟气与先进的除尘设备相连，含铍粉尘气体在风机的引导下进入除尘器后，由于气流端面的突然扩大及气流分布板的作用，气流中一部分颗粒粗大的尘粒在重力和惯性力的作用下，沉降到灰斗；粒度细、密度小的尘粒进入过滤室，通过布朗扩散和纤维拦截等综合效应，使铍粉尘沉积在滤筒的滤料表面，净化后的气体进入净气室内，由出风口经风机排出。铍青铜扁锭在预热段中以7分钟向前一步的速度向前步进加热。

3、升温加热：本加热炉的加热段分前后两个区：加热段一区和加热段二区（如图1）。加热采用数字化燃烧控制技术——脉冲燃烧控制，即采用间断燃烧的方式，使用脉宽调制技术，通过调节燃烧时间的占空比（通断比）实现加热炉的温度控制。燃料流量通过压力调整预先设定，烧嘴一旦工作，就处于良好性能负荷状态，保证烧嘴的工作性能最佳。考虑到铍青铜铸锭温度的均匀性，本加热炉采用顶部平火焰烧嘴供热。加热段一区和加热段二区的设定温度为850℃。铍青铜扁锭从预热段进入加热段后，仍以每7分钟向前一步的速度继续步进加热。

4、均热保温：均热段共分八个区（如图1）。其中均热段二区和均热段五区设定温度为850℃，其余六个区设定温度为830℃。当铍青铜扁锭进入到均热段后，停止步进，使铍青铜扁锭进行充分的均热。为保证铍青铜扁锭加热过程中的表面质量，在加热炉的总烟道入口附近安装检测氧含量探头，对烟气中的含氧量进行检测。检测结果用于在线炉膛气氛的控制与调节，有效地控制炉膛气氛，满足铍青铜扁锭在微还原气氛下的加热工艺要求。保温至工艺要求时间后，加热炉继续向前步进。

5、补热保温：由于出料工位没有供热的平焰烧嘴，铸锭在到达出料工位时温降快，出炉后不能达到预期的开轧温度，所以在出料端两侧各设一个补热烧嘴。

6、出炉热轧：铍青铜扁锭从装炉到出炉的时间为8~12小时，出炉温度为800±3℃。经加热保温后的铸锭出炉后到达热轧机前，温度为780-800℃，满足铍青铜的开轧温度，轧制完成后，其终轧温度为660℃以上。经过该加热工艺的铍青铜铸锭锭温均匀，热轧后的热轧卷没有侧弯，厚度差在横向/纵向上都达到了设计要求，材料的硬度、组织力学性能符合要求。

Claims (3)

1.一种采用天然气步进式加热炉生产铍青铜扁锭的方法，其特征是：采用数字化脉冲燃烧控制技术，通过调节燃烧时间的占空比来控制加热炉的温度；

在所述加热炉的总烟道入口附近安装检测氧含量探头；

所述加热炉炉内采用多段多区控制供热方式，所述的多段多区控制供热方式是指铍青铜扁锭在加热炉内经过预热段、加热段和均热段完成坯料的加热过程，其中加热段依据入料先后分为加热段一区和加热段二区，它们的加热温度均控制在830~880℃，均热段依据入料先后分为三段八个区，第一段三个区、第二段三个区和第三段两个区均匀分布在加热炉内并与加热炉轴心平行，其中处于加热炉轴心位置处的二区和五区温度控制在830~880℃，其余区域温度控制在800~850℃；

所述加热段和均热段采用顶部平火焰烧嘴供热，所述均热段后面的出料端两侧增设补热烧嘴使出炉温度在800±3℃；

坯料在上述加热段和均热段的停留时间为8－12小时；

上述铍青铜扁锭在进入加热炉后每7分钟向出料方向循环一步，直至进入均热段后至达到工艺要求的停留时间。

2.按照权利要求1所述的采用天然气步进式加热炉生产铍青铜扁锭的方法，其特征在于所述铍青铜扁锭再进入加热炉前首先对加热炉进行600℃，2~6小时的烘炉。

3.按照权利要求1所述的采用天然气步进式加热炉生产铍青铜扁锭的方法，其特征是：所述铍青铜扁锭经加热、均热出炉后达到热轧机前，控制其温度为780-800℃，轧制完成后，其终轧温度为650~700℃。

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