CN107641707B - 一种高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置及方法，属于热处理技术领域。所述高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置包括：温控机构；加热机构与温控机构连接，加热机构紧贴在炉壳的外壁面；温度检测机构与温控机构连接，温度检测机构设置在加热机构与所述炉壳之间，温度检测机构设置在焊缝的焊道上开设的凹槽内。本发明高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置及方法可以对热风炉更换炉壳部位进行局部热处理退火，以消除炉壳焊接残余应力，保证热风炉安全稳定运行和炉壳长寿。

Description

一种高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置及方法

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，特别涉及一种高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置及方法。

背景技术

热风炉壳体是高炉系统工程的重要组成部分。热风炉的稳定安全运行是高炉稳顺的基础。但随着高炉冶炼强度和风温富氧水平提高，热风炉炉壳开裂情况频繁发生，给安全生产带来隐患，严重影响高炉的稳定顺行。热风炉炉壳开裂主要是由应力腐蚀引起，化学腐蚀和送风压力(0.4MPa)所产生的张力以及焊接、安装过程中产生的残余应力是主要影响因素。

在现有技术中，热风炉炉壳开裂后多采取挖补补焊措施，严重时需要更换整带炉壳。然而炉壳更换过程中，炉壳焊接会有残余应力，焊缝的残余应力会使热风炉无法安全稳定运行和炉壳长寿。

发明内容

本发明提供一种高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置及方法，解决了或部分解决了现有技术中热风炉炉壳更换过程中，炉壳焊接会有残余应力的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置，所述炉壳之间有焊缝，所述高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置包括：温控机构；加热机构，与所述温控机构连接，所述加热机构紧贴在所述炉壳的外壁面；温度检测机构，与所述温控机构连接，所述温度检测机构设置在所述加热机构与所述炉壳之间，所述温度检测机构设置在所述焊缝的焊道上开设的凹槽内；其中，所述温控机构接收所述温度检测机构发送的温度信号得到一温度值，所述温度值与所述温控机构设定的阈值比较，根据比较结果向所述加热机构发送控制信号。

进一步地，所述加热机构包括：加热器，与所述温控机构连接，所述加热器紧贴在所述炉壳的外壁面。

进一步地，所述温度检测机构包括：热电偶，与所述温控机构连接，所述热电偶设置在所述加热机构与所述炉壳之间，所述热电偶设置在所述焊缝的焊道上开设的凹槽内。

进一步地，所述温控机构设定的阈值为600±20℃。

进一步地，本发明高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置还包括：保温机构，紧贴所述加热机构的外表面；所述保温机构包括：保温棉；所述保温棉紧贴所述加热机构的外表面。

进一步地，将所述温度值与所述温控机构设定的阈值比较，根据比较结果向所述加热机构发送控制信号包括：所述加热机构根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种高炉热风炉炉壳局部热处理退火方法包括以下步骤：加热机构紧贴在所述炉壳的外壁面上，温度检测机构设置在所述加热机构与所述炉壳之间，所述温度检测机构设置在焊缝的焊道上开设的凹槽内；将所述温度检测机构检测得到的温度信号发送给温控机构，所述温控机构根据温度信号得到一温度值，所述温度值与所述温控机构设定的阈值比较；所述温控机构根据比较结果向所述加热机构发送控制信号，所述加热机构根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值。

进一步地，所述温控机构设定的阈值为600±20℃。

进一步地，所述加热机构根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值包括：所述加热机构根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值的恒温时间为大于或等于2.5h。

进一步地，所述加热机构根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值还包括：升温阶段400℃后的升温速率小于或等于100℃/h和降温阶段400℃前的降温速率小于或等于120℃/h。

进一步地，本发明所述高炉热风炉炉壳局部热处理退火方法还包括：保温机构，紧贴所述加热机构的外表面；所述保温机构包括：保温棉；所述保温棉紧贴所述加热机构的外表面。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于温度检测机构设置在加热机构与炉壳之间，温度检测机构设置在焊缝的焊道上开设的凹槽内，所以温度检测机构可以检测炉壳焊道的温度，将温度检测机构检测得到的温度信号发送给温控机构，温控机构根据温度信号得到一温度值，温度值与温控机构设定的阈值比较，温控机构根据比较结果向加热机构发送控制信号，加热机构根据控制信号将焊缝及其热影响区域的温度加热至阈值，由于加热机构紧贴在炉壳的外壁面上，所以加热机构可以对焊缝及其热影响区进行热辐射和热空气对流的加热工艺，可以均匀加热炉壳焊缝及其热影响区，能够最大程度地释放并消除炉壳焊接残余应力，稳定焊接炉壳的几何尺寸，改善焊接热影响区的组织和性能，防止热风炉炉壳频繁开裂，保证热风炉安全稳定运行和炉壳长寿。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置的加热机构布置示意图；

图2为图1中高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置的温度检测机构的布置示意图；

图3为图1中高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置的热处理退火工艺温度曲线图。

具体实施方式

参见图1-2，本发明实施例提供的一种高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置，所述炉壳1之间有焊缝，所述高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置包括：温控机构、加热机构2及温度检测机构3。

所述加热机构2与所述温控机构连接，所述加热机构2紧贴在所述炉壳的外壁面。

所述温度检测机构3与所述温控机构连接，所述温度检测机构3设置在所述加热机构2与所述炉壳1之间，所述温度检测机构3设置在所述焊缝的焊道上开设的凹槽内。

其中，所述温控机构接收所述温度检测机构3发送的温度信号得到一温度值，所述温度值与所述温控机构设定的阈值比较，根据比较结果向所述加热机构2发送控制信号。

本申请具体实施方式由于温度检测机构设置在加热机构与炉壳之间，温度检测机构设置在焊缝的焊道上开设的凹槽内，所以温度检测机构可以检测炉壳的温度，将温度检测机构检测得到的温度信号发送给温控机构，温控机构根据温度信号得到一温度值，温度值与温控机构设定的阈值比较，温控机构根据比较结果向加热机构发送控制信号，加热机构根据控制信号将焊缝及其热影响区域的温度加热至阈值，由于加热机构紧贴在炉壳的外壁面上，所以加热机构可以对焊缝及其热影响区进行热辐射和热空气对流的加热工艺，可以均匀加热炉壳焊缝及其热影响区，能够最大程度地释放并消除炉壳焊接残余应力，稳定焊接炉壳的几何尺寸，改善焊接热影响区的组织和性能，防止热风炉炉壳频繁开裂，保证热风炉安全稳定运行和炉壳长寿。

详细介绍温控机构的结构。

所述温控机构与加热机构及温度检测机构连接。所述温控机构为智能温控电加热设备，所述智能温控电加热设备可为ZWK型智能温控仪，可以实现多点联控，自动修正加热功率系数，确保温度控制精度。

所述智能温控电加热设备还可为WCK型智能温控仪。

所述温控机构设定的阈值为600±20℃。

详细介绍加热机构的结构。

所述加热机构包括：加热器2-1。

所述加热器2-1与所述温控机构连接，所述加热器2-1紧贴在所述炉壳1的外壁面。所述加热器2-1安装时利用φ6钢钉起托护作用，要求所有所述加热器2-1紧贴在炉壳外壁面，并用8#铁丝相互箍紧。

其中，所述加热器2-1可为履带式加热器，由于热风炉的炉壳为弧形，采用所述履带式加热器，可以简便的使所述履带式加热器的加热片紧密贴合炉壳1。

详细介绍温度检测机构的结构。

所述温度检测机构包括：热电偶3-1。

所述热电偶3-1与所述温控机构连接，所述热电偶3-1设置在所述加热机构2与所述炉壳1之间，所述热电偶3-1固定设置在所述焊缝的焊道上开设的凹槽内。具体地，在本实施方式中，所述热电偶3-1通过螺栓固定设置在所述焊缝的焊道上开设的凹槽内，在其它实施方式中，所述热电偶3-1可通过其它方式如轴销等固定设置在所述焊缝的焊道上开设的凹槽内。

所述热电偶3-1可为镍铬铠装热电偶，所述镍铬铠装热电偶可以直接测量或控制各种生产过程中0-1800℃范围内的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面等温度，具有能弯曲、耐高压、热响应时间快和坚固耐用等许多优点。

所述热电偶3-1还可为多点铂铑热电偶。

当所述加热机构为履带式加热器时，由于履带式加热器的加热片面积过大，如果设置的所述热电偶3-1数目过少，会导致温度检测不精确，所以，在所述履带式加热器的加热片下方的焊缝的焊道上表面沿所述加热片的对角线上开设至少三个凹槽，将至少三个热电偶3-1设置在所述至少三个凹槽内，至少三个热电偶3-1可以充分将加热片下炉壳的温度发送给温控机构，使检测的温度更精确。

其中，所述温度检测机构还可为温度传感器。

本发明高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置还包括：保温机构。

所述保温机构紧贴所述加热机构2的外表面，可以减少所述加热机构2的热量散失。

所述保温机构包括：保温棉。

所述保温棉紧贴所述加热机构2的外表面。具体地，在本实施方式中，所述保温棉通过用8#铁丝穿挂在所述加热机构2的外表面，并按炉壳的弧度弯曲压实，再通过10#铁丝斜拉成网固定所述保温棉，使所述保温棉紧靠加热器，减少热量散失。

所述保温棉为硅酸铝保温棉，硅酸铝保温棉的质量稳定可靠、抗裂、抗震性能好、抗负风压能力强、容重轻、保温性能好并具有良好的和易性。

所述保温棉还可为陶瓷保温棉。

将所述温度值与所述温控机构设定的阈值比较，根据比较结果向所述加热机构2发送控制信号包括：所述加热机构2根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值。

参见图3，基于相同的发明构思，本发明还提供一种高炉热风炉炉壳局部热处理退火方法包括以下步骤：

步骤1，加热机构2紧贴在所述炉壳1的外壁面上，温度检测机构3设置在所述加热机构2与所述炉壳1之间，所述温度检测机构3设置在焊缝的焊道上开设的凹槽内。

步骤2，将所述温度检测机构3检测得到的温度信号发送给温控机构，所述温控机构根据温度信号得到一温度值，所述温度值与所述温控机构设定的阈值比较。

步骤3，所述温控机构根据比较结果向所述加热机构2发送控制信号，所述加热机构2根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值。

详细介绍步骤2。

所述加热机构根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值包括：所述加热机构2根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值的恒温时间为大于或等于2.5h。恒温阶段最大温差±20℃。所述温控机构设定的阈值为600±20℃。

所述加热机构根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值还包括：升温阶段400℃后的升温速率小于或等于100℃/h和降温阶段400℃前的降温速率小于或等于120℃/h。但升温阶段400℃前和降温阶段400℃后升温速率可不予限制。

为了更清楚本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。

根据更换炉壳部位的结构尺寸，完成加热器、热电偶和保温绝热材料的布置和固定。加热器2-1安装时利用φ6钢钉起托护作用，要求所有加热器2-1紧贴在炉壳1外壁面，并用8#铁丝相互箍紧。当加热器2-1紧贴炉壳1外壁面时，在更换炉壳上沿1-1及更换炉壳下沿1-2处延伸一定长度，保证可以对更换的炉壳进行充分加热。加热器2-1为履带式加热器，由于热风炉的炉壳为弧形，采用履带式加热器，可以简便的使履带式加热器的加热片紧密贴合炉壳1。当加热器2-1为履带式加热器时，由于履带式加热器的加热片面积过大，如果设置的热电偶3-1数目过少，会导致温度检测不精确，所以，在履带式加热器的加热片下方的焊缝的焊道上表面沿加热片的对角线上开设至少三个凹槽，将至少三个热电偶3-1设置在所述至少三个凹槽内，至少三个热电偶3-1可以充分将加热片下炉壳的温度发送给温控机构，使检测的温度更精确。同时，保温棉通过用8#铁丝穿挂在所述加热器2-1的外表面，并按炉壳1的弧度弯曲压实，再通过10#铁丝斜拉成网固定保温棉，使保温棉紧靠加热器2-1，减少热量散失。

热电偶3-1将检测炉壳1得到的温度信号发送给温控仪，温控仪根据温度信号得到一温度值，温度值与温控仪设定的阈值比较，阈值为600±20℃。温控仪根据比较结果向加热器2-1发送控制信号，加热器2-1根据控制信号将焊缝及其热影响区域的温度加热至阈值，升温阶段400℃后的升温速率小于或等于100℃/h，保证对炉壳1加热在600±20℃的恒温时间为大于或等于2.5h，由于加热器2-1紧贴在炉壳1的外壁面上，所以加热器2-1可以对焊缝及其热影响区进行热辐射和热空气对流的加热工艺，可以均匀加热炉壳焊缝及其热影响区，能够最大程度地释放并消除炉壳焊接残余应力，稳定焊接炉壳的几何尺寸，改善焊接热影响区的组织和性能，防止热风炉炉壳频繁开裂，保证热风炉安全稳定运行和炉壳长寿。

当加热器2-1对炉壳1恒温加热后，温控仪向加热器2-1发送降温信号，降温阶段400℃前的降温速率小于或等于120℃/h，严格依据热处理退火加热工艺规范进行炉壳更换部位退火，热处理退火结束后，依次将保温棉、热电偶3-1和加热器2-1拆卸下来，并注意清洁更换炉壳1壁面。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置，所述炉壳(1)之间有焊缝，其特征在于，所述高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置包括：

温控机构；

加热机构(2)，与所述温控机构连接，所述加热机构(2)紧贴在所述炉壳的外壁面，所述加热机构包括：加热器(2-1)，与所述温控机构连接，所述加热器(2-1)紧贴在所述炉壳(1)的外壁面；

温度检测机构(3)，与所述温控机构连接，所述温度检测机构(3)设置在所述加热机构(2)与所述炉壳(1)之间，所述温度检测机构(3)设置在所述焊缝的焊道上开设的凹槽内；

其中，所述温控机构接收所述温度检测机构(3)发送的温度信号得到一温度值，将所述温度值与所述温控机构设定的阈值比较，根据比较结果向所述加热机构(2)发送控制信号；

将所述温度值与所述温控机构设定的阈值比较，根据比较结果向所述加热机构(2)发送控制信号包括：所述加热机构(2)根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值。

2.根据权利要求1所述的高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置，其特征在于，所述温度检测机构包括：

热电偶(3-1)，与所述温控机构连接，所述热电偶(3-1)设置在所述加热机构(2)与所述炉壳(1)之间，所述热电偶(3-1)设置在所述焊缝的焊道上开设的凹槽内。

3.根据权利要求1所述的高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置，其特征在于：

所述温控机构设定的阈值为600±20℃。

4.根据权利要求1所述的高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置，其特征在于，所述高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置还包括：

保温机构，紧贴所述加热机构的外表面；

所述保温机构包括：保温棉；

所述保温棉紧贴所述加热机构(2)的外表面。

5.一种高炉热风炉炉壳局部热处理退火方法，基于权利要求1所述的高炉热风炉炉壳局部热处理退火装置，其特征在于，包括以下步骤：

加热机构(2)紧贴在所述炉壳(1)的外壁面上，温度检测机构(3)设置在所述加热机构(2)与所述炉壳(1)之间，所述温度检测机构(3)设置在焊缝的焊道上开设的凹槽内；

将所述温度检测机构(3)检测得到的温度信号发送给温控机构，所述温控机构根据温度信号得到一温度值，所述温度值与所述温控机构设定的阈值比较；

所述温控机构根据比较结果向所述加热机构(2)发送控制信号，所述加热机构(2)根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值。

6.根据权利要求5所述的高炉热风炉炉壳局部热处理退火方法，其特征在于：

所述温控机构设定的阈值为600±20℃。

7.根据权利要求5所述的高炉热风炉炉壳局部热处理退火方法，其特征在于，所述加热机构根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值包括：

所述加热机构(2)根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值的恒温时间为大于或等于2.5h。

8.根据权利要求5所述的高炉热风炉炉壳局部热处理退火方法，其特征在于，所述加热机构根据控制信号将所述焊缝及其热影响区域的温度加热至所述阈值还包括：

升温阶段400℃后的升温速率小于或等于100℃/h和降温阶段400℃前的降温速率小于或等于120℃/h。