CN103555929B - 一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械设备的技术改造，具体涉及一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置，在助燃风机的通风管上装一路冷却管道连接到光栅冷却气源上，代替净化压缩空气冷却光栅检测系统，采用多点环形间接冷却，在热烟气出口形成气帘，直接阻断炉膛内热烟气溢出，不断稀释热烟气，就可以避免对光栅和反射板的烧损，这样改进不再消耗压缩空气既节约了能源，又可以分流掉步进加热炉助燃风机内的风，风机会不再出现喘震现象，提高风机使用寿命，一举两得。
Description
技术领域
本发明属于机械设备的技术改造，具体涉及一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置。
背景技术
步进炉钢管（钢坯）入炉定位是通过光栅检测定位，光栅光源通过准直透镜垂直照射到反射面板上，然后由光电元件接收，经过硅光电池的转换，可以获得正弦波电信号，提供给光栅信号计数和辨向电路进行测量计数。
一般步进加热炉定位检测光栅冷却装置，包括步进加热炉、光栅、反射面板、辊道和管道，步进加热炉边角处设有通孔贯穿侧壁和底部，所述通孔也是热烟气的出口，光栅和反射板分别固定在通孔出口外侧，光栅发射角度与反射面板角度垂直，辊道设于步进加热炉内，管道固定在步进加热炉外壁；光栅检测系统在热处理炉炉设备上起非常重要的作用，每个炉子是由4套光栅设备检测钢管进、出料，从而达到自动控制，在工作过程中，炉膛内热烟气会大量溢出，热烟气对烧损光栅和反射板，光栅检测系统是由空压机产生的净化压缩空气直接冷却。
1、使用现状：
（1）炉膛热烟气压力控制在25Pa左右（光栅检测口热气溢出压力）；
（2）光栅是由净化压缩空气直接冷却和冷却水间接冷却；光栅反射面板是由净化压缩空气直接冷却；
（3）光栅共计8点和光栅面板共计8点，净化压缩气源管道通径DN15，净化压缩空气接点压力为0.6Mpa，压缩用量为2000m3/h；
（4） 光栅面板和光栅发射源面积各为50cm2，净化压缩空气冷却管道出口面积为2cm2；管道出口太小面积，冷却效果不佳。
2、造成影响
（1）净化压缩空气用量大，净化压缩空气管网压力损失大
每座加热炉压缩空气用量在1000m3/h以上，若仅使用一条线两座加热炉，会使得净化压缩空气压力降低至0.35Mpa以下，而炉子正常气源压力在0.6Mpa左右，低于0.35Mpa会导致加热炉紧急停炉，对生产造成重大的影响；
（2）光栅反射面板冷却效果不好，光栅设备易损坏，备件成本高
实际生产中发现，光栅反射面板表面温度达到200℃以上，在这样的高温下长期使用，面板极易烧坏；不能及时更换备件，生产不能正常自动，操作工对热处理炉的热处理加热时间难以控制，从而使得钢管热处理性能难以实质性的控制；
（3）周围噪音极大，在热处理炉正常使用时，监测声音在110分贝以上，严重影响生产作业区人员工作环境；
（4）吨钢压缩空气消耗成本高
经过计算发现，热处理炉平均产量为25吨/小时，压缩空气消耗量为2000m3/h，吨钢成本：2000*0.13/25=10.4元/吨；年按照25万吨产量，成本增加=25*10.4=260万元。
还有一个问题，助燃风机会出现喘震现象：
步进加热炉助燃风机产生的风直接进入空气换热器里，步进炉助燃空气压力在4.5KPa 以上，在热处理炉保温状态时，必须调节空气、煤气调节阀开关，减少助燃空气量来保温，但是助燃风机设计供风量较大，在保证风压不变的情况下，风量减少，风会堆积在助燃风机内部，助燃风机会出现喘震现象，严重影响风机使用寿命。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了步进加热炉光栅检测系统冷却装置改造方法，在步进加热炉助燃风机的通风管上装一个支管，将冷风连接到光栅上，代替净化压缩空气冷却光栅，既节约了能源，又可以分流掉助燃风机内的风，一举两得。
为达到上述目的，一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置的技术方案如下：
（1）在步进加热炉助燃风机与空气换热器之间的通风管上连接一根支管，将冷风引到光栅冷却管道里，代替净化压缩空气冷却光栅，冷却管道连接各个冷却点；
（2）在每个冷却点固定安装多点环形冷却管在热烟气出口，冷却点的冷却方式由直接风吹光栅改为多点环形间接冷却，冷却管里吹出的风在热烟气出口形成气帘，直接阻断炉膛内热烟气溢出。
作为本发明的一种改进，步骤（1）所述的通风管采用DN200孔径钢管，进入冷却管道气源支管采用DN50钢管，通风管与支管连接处为DN200/50大小头。
作为本发明的一种改进，步骤（2）所述的冷却点为8个。
作为本发明的一种改进，步骤（2）所述的多点环形冷却管中空，整体呈圆形，与光栅冷却管道连通，环形冷却管内环设有2-8个出风口，出风口头部之间的距离等于步进加热炉热烟气出口尺寸，环形冷却管下面固定有漏斗形散热板，散热板下面设有中空定位管，定位管末端设有出烟孔，定位管固定在步进加热炉热烟气出口内，多点环形冷却管的轴线与热烟气出口轴线一致。
作为本发明的一种改进，所述冷却管道上设有截止阀。
作为本发明的一种改进，所述环形冷却管内环出风口为4个。
作为本发明的一种改进，所述定位管呈倒圆锥形。
作为本发明的一种改进，所述出烟孔直径为热烟气出口直径的2/3。
作为本发明的一种改进，所述出风口方向与冷却管中心有0-30°角度。
本发明的有益效果是：
本发明所述的一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置，在步进加热炉助燃风机的通风管上装一个支管，将冷风连接到光栅检测系统上，代替净化压缩空气冷却光栅检测系统，在冷却点采用多点环形间接冷却，在热烟气出口形成气帘，直接阻断炉膛内热烟气溢出，不断稀释热烟气，这样就可以避免对光栅和反射板的烧损，提高设备使用寿命，保证光栅检测系统定位正常，使得生产能够按照自动进行，保证钢管热处理性能，这样改进不再消耗压缩空气既节约了能源，又可以分流掉步进加热炉助燃风机内的风，风机会不再出现喘震现象，提高风机使用寿命，一举两得。
附图说明
图1为本发明所述的原来的设备状态。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明所述的光栅检测系统工作状态图。
图4为本发明所述的多点环形冷却管结构示意图。
附图标记列表：
1、助燃风机，2、电动调节阀，3、通风管，4、空气换热器，5、空压机，6、截止阀，7、出气口，8、冷却点，9、大小头，10、冷却管道，11、热烟气出口，12、步进加热炉炉壁，13、环形冷却管，14、光栅，15、辊道，16、反射面板，17、出风口，18、 散热板，19、定位管，20、出烟孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
本发明是对步进加热炉光栅检测系统冷却装置进行的改造，原来空压机供气装置与步进加热炉助燃风机将风注入到空气换热器中是两套不相干的装置，如图1所示，经过改造后的方案如下：
（1）在步进加热炉助燃风机1与空气换热器4之间的通风管3上连接一根支管10，将冷风引到光栅冷却管道里，代替净化压缩空气冷却光栅，冷却管道10连接各个冷却点8，如图2所示；
（2）在每个冷却点8固定安装多点环形冷却管13在热烟气出口11，冷却点8的冷却方式由直接风吹光栅改为多点环形间接冷却，冷却管里吹出的风在热烟气出口形成气帘，直接阻断炉膛内热烟气溢出，如图3、4所示。
如图4所示，步骤（2）所述的多点环形冷却管13中空，整体呈圆形，与光栅冷却管道10连通，环形冷却管13内环设有2-8个出风口17，出风口17头部之间的距离等于步进加热炉热烟气出口11尺寸，环形冷却管13下面固定有漏斗形散热板18，散热板18下面设有中空定位管19，定位管19末端设有出烟孔20，定位管19固定在步进加热炉热烟气出口11内，多点环形冷却管13的轴线与热烟气出口11轴线一致。
通过改进，有以下几点好处：
（1）光栅检测系统冷却不再使用净化压缩空气，而改用助燃风机供给助燃冷风
管道加工厂两座步进加热炉光栅检测系统冷却不再消耗压缩空气，保证热处理炉正常净化压缩空气压力在0.35Mpa以上，完全避免停炉，不会再由于净化压缩空气压力低对生产造成重大影响；
（2）光栅接收面板冷却效果好，光栅设备不再损坏，提高设备使用寿命，保证光栅定位正常，使得生产能够按照自动进行，保证钢管热处理性能；
（3）周围噪音由原来110分贝降低置80分贝以下，为生产作业区人员提供好的工作环境；
（4）吨钢压缩空气消耗降低，大量节省成本
经过计算发现，热处理炉平均产量为25吨/小时，压缩空气消耗量为2000m3/h，吨钢成本节约：2000*0.13/25=10.4元/吨；按年产量25万吨计算，年节约成本=25*10.4=260万元；
（5）由于有了分流渠道，助燃风机会不再出现喘震现象，提高风机使用寿命；
（6）未增加助燃空气冷却管道时，风机正常使用频率为63%，经过改造后并未增加风机频率，故未增加风机电能消耗；
（7）采用多点环形间接冷却，在热烟气出口形成气帘，直接阻断炉膛内热烟气溢出，不断稀释热烟气，这样就可以避免对光栅和反射板的烧损。
在步骤（1）中，所述的通风管3采用DN200孔径钢管，进入冷却管道10气源支管采用DN50钢管，通风管3与冷却管道10连接处为DN200/50大小头9。
在所述冷却管道10上设有截止阀6，可以控制进入的风量大小。
每台步进加热炉有步骤（2）所述的冷却点为8个，分布在炉四周，为光栅检测系统提供冷却保护。
由于多点环形冷却管13安装在热烟气出口11，通过定位管19固定在步进加热炉热烟气出口11内，工作时步进加热炉内部的热烟气通过定位管19向外散热，将定位管19设计成倒圆锥形，下面小上面大，热烟气出来后压力变小，环形冷却管13通过出风口在热烟气出口形成气帘，直接阻断炉膛内热烟气溢出，不断稀释热烟气，这样就可以避免对光栅和反射板的烧损。
经过试验，所述环形冷却管内环出风口17为4个冷却效果最好，多个出风口可以对称排布，也可以错开排布，可以方向一致向内，也可以方向朝向出风口17。
为保证光栅检测不受干扰，所述出烟孔20直径为热烟气出口11直径的2/3，中间留出空挡便于光栅信号源通过。
出风口方向与冷却管中心有0-30°角度，出风口方向可以对准冷却管中心，此时角度为0°，也可以不对准冷却管中心，还可以朝上或朝下有倾斜角度，在0-30°角度里调整，根据热烟气气流的情况调整角度，以达到最好的冷却效果。
本发明所述的一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置，构思巧妙，在步进加热炉助燃风机的通风管上装一个支管，将冷风连接到光栅检测系统上，代替净化压缩空气冷却光栅检测系统，在冷却点采用多点环形间接冷却，在热烟气出口形成气帘，直接阻断炉膛内热烟气溢出，不断稀释热烟气，这样就可以避免对光栅和反射板的烧损，提高设备使用寿命，保证光栅检测系统定位正常，使得生产能够按照自动进行，保证钢管热处理性能，这样改进不再消耗压缩空气既节约了能源，又可以分流掉步进加热炉助燃风机内的风，风机会不再出现喘震现象，提高风机使用寿命，一举两得。
本发明所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (8)
1.一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置，其特征在于：采用的技术方案如下：
（1）在步进加热炉助燃风机与空气换热器之间的通风管上连接一根支管，将冷风引到光栅冷却管道里，代替净化压缩空气冷却光栅，冷却管道连接各个冷却点；
（2）在每个冷却点固定安装多点环形冷却管在热烟气出口，所述的多点环形冷却管中空，整体呈圆形，与光栅冷却管道连通，环形冷却管内环设有2-8个出风口，出风口头部之间的距离等于步进加热炉热烟气出口尺寸，环形冷却管下面固定有漏斗形散热板，散热板下面设有中空定位管，定位管末端设有出烟孔，定位管固定在步进加热炉热烟气出口内，多点环形冷却管的轴线与热烟气出口轴线一致，冷却点的冷却方式由直接风吹光栅改为多点环形间接冷却，冷却管里吹出的风在热烟气出口形成气帘，直接阻断炉膛内热烟气溢出。
2.根据权利要求1所述的一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置，其特征在于：所述环形冷却管内环出风口为4个。
3.根据权利要求1或2所述的一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置，其特征在于：所述定位管呈倒圆锥形。
4.根据权利要求1或2所述的一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置，其特征在于：所述出烟孔直径为热烟气出口直径的2/3。
5.根据权利要求1或2所述的一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置，其特征在于：步骤（1）所述的通风管采用DN200孔径钢管，进入冷却管道气源支管采用DN50钢管，通风管与支管连接处为DN200/50大小头。
6.根据权利要求1或2所述的一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置，其特征在于：步骤（2）所述的冷却点为8个。
7.根据权利要求1或2所述的一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置，其特征在于：所述冷却管道上设有截止阀。
8.根据权利要求1或2所述的一种步进加热炉定位检测光栅冷却装置，其特征在于：出风口方向与冷却管中心有0-30°角度。
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