CN110184444A - 一种加热炉试验装置 - Google Patents
一种加热炉试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110184444A CN110184444A CN201910601951.7A CN201910601951A CN110184444A CN 110184444 A CN110184444 A CN 110184444A CN 201910601951 A CN201910601951 A CN 201910601951A CN 110184444 A CN110184444 A CN 110184444A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air
- heating
- sections
- steel billet
- thermocouple
- 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.)
- Granted
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 142
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 108
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 108
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 18
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 14
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 3
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 44
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 11
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 26
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 5
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 description 4
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000191 radiation effect Effects 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
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
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
-
- 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
- C21D9/70—Furnaces for ingots, i.e. soaking pits
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
Abstract
本发明公开了一种加热炉试验装置，属于加热炉技术领域。本发明包括炉膛，炉膛内设有用于承托钢坯的托架，分段式温度控制单元包括多个分别设定有不同加热曲线的加热段，循环空气依次通过上述加热段进入炉膛后实现对钢坯的加热；炉膛出口设有热空气出口管道，循环空气经热空气出口管道分为两路，一路循环空气通过排气管道直接排出，另一路循环空气与新风管道来的新风相混合后进入循环空气管道，混合后的循环空气再次经过分段式温度控制单元进入炉膛。本发明的目的在于克服现有钢坯加热制度研究的试验装备成本高、测试的时间不确定等的不足，不仅能够解决钢坯加热制度优化，还能够降低成本，掌控试验时间。
Description
技术领域
本发明涉及加热炉技术领域，更具体地说，涉及一种加热炉试验装置。
背景技术
在钢铁冶金行业的热轧工序中，为了保证轧制的要求，钢坯需要在加热炉内完成二次加热过程，其加热目标温度一般为1200℃左右，断面温差低于30℃。加热炉的加热制度决定了钢坯的出炉温度和断面温差，而温度制度是由炉膛温度分布和加热时间共同决定的。因此，加热制度对钢坯温度场影响规律的研究，一直是人们关注的焦点。现有的研究主要是从CFD模拟和黑匣子测试两方面着手完成的。
CFD模拟：利用CFD软件，对加热炉物理模型进行适当假设，建立几何建模，并对其进行网格划分，设置相应的边界条件，完成加热炉炉膛温度场、速度场，以及钢坯的温度场模拟任务。通过设置不同的边界条件，寻找优化的加热制度，实现钢坯的高效加热。这种理论研究本身存在着非常大的不确定性，而这种不确定性会引起较大的误差。首先，由于加热炉炉膛结构的复杂性，在几何建模时，需要做出各种假设，否则无法有效建立几何模型；其次，网格划分的质量也严重影响模型计算的精度。因此，通过CFD模拟的方法，获得的优化加热制度，在实际应用时，还需用黑匣子进行测试后，对其进行修正。
黑匣子测试：为了研究钢坯在整个加热过程中温度场的变化规律，黑匣子测试是非常重要的手段。即在钢坯上打出不同深度的孔，布置热电偶，把黑匣子(一种带水冷的温度检测装置)固定在试验钢坯上，并按正常生产计划，与其他钢坯一起装炉。在其加热过程中，完成该试验钢坯的炉气温度，各测点温度的检测，最终出炉。该试验方法虽然可以获得钢坯加热过程的炉气温度和钢坯的温度场。但是黑匣子测试一方面受到严重的生产计划的时间制约，另一方面受到高昂的测试费用制约的影响，而无法及时和有效的开展。
因此，以上两种方式的核心是黑匣子测试，而黑匣子测试的时间和成本限制是无法克服的。所以亟需提出全新的、低成本的钢坯加热制度研究的试验装备。目前国内外均已开展了该项研究，已有成果展现如下。
经检索，关于钢坯加热制度的研究已有大量专利公开，如法孚斯坦因冶金技术(上海)有限公司申请的专利-一种用于热轧的步进式加热炉，其专利申请号为2018207344333，该专利方案主要在传统的加热炉测温控制方面做出了优化改进，即增设了上排烧嘴加热控装置和下排烧嘴加热控装置，分别布置与炉膛内顶部和炉膛内底部用来解决因侧面烧嘴测温不准，造成烧嘴下部过烧或少烧，使加热炉内被加热产品的上下表面受热不均的问题。
又如，常州市龙特耐磨球有限公司申请的专利-一种环形加热炉双温双控装置，其专利申请号为2018212194035，该专利方案为了解决测温器件长时间处于高温环境而导致的老化，进而引起温度失真等问题，在现有的环形加热炉上增设了第一热电偶、第二热电偶、第一温度监测装置以及第二温度监测装置，增加了测温的可靠性，保证了加热炉控制的精度和准确性。
又如，鞍钢股份有限公司申请的专利-一种热轧加热炉动态炉温控制方法，其专利申请号为2017105693626，该方法包括周期计算炉内钢坯实时温度、预测炉内钢坯剩余时间等，并可对不同钢种做炉温动态调整，确定最优炉温设定值，实现加热炉的优化运行。
再如，中国石油天然气股份有限公司申请的专利一种加热炉热效率动态运行计算方法，其专利申请号为2018109081765，该方法包括确定加热炉温升与效率关系，确定加热炉排烟温度与效率关系，确定加热炉负荷率与效率关系，建立加热炉热效率控制版图等，实现了在线直观反映加热炉的运行状态，指导加热炉优化运行。
综上所述，前两个专利方案主要是为了满足生产需求，对加热炉进行的局部优化和改进，后两个专利方案主要是从加热炉运行的角度，实现其优化运行。总的来说，均属于生产装备的改进，而不属于理想的试验装备。对钢坯加热制度的优化、钢坯传热机理的研究和新钢种钢坯加热制度的制定，如果都通过用于生产的加热炉来完成的话，是需要付出大量时间和高昂成本才能实现的。因此，如何设计一个与现场工况一致的加热炉试验装置和试验方法，是亟待解决的技术问题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明目的在于克服现有钢坯加热制度研究的试验装备成本高、测试的时间不确定等的不足，提出了一种加热炉试验装置，不仅能够解决钢坯加热制度优化、钢坯传热机理和新钢种钢坯加热制度等方面的研究，还能够降低成本，掌控试验时间。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种加热炉试验装置，包括炉膛，炉膛内设有用于承托钢坯的托架，循环空气通过分段式温度控制单元进入炉膛，其中分段式温度控制单元包括多个分别设定有不同加热曲线的加热段，循环空气依次通过上述加热段进入炉膛后实现对钢坯的加热；炉膛出口设有热空气出口管道，循环空气经热空气出口管道分为两路，一路循环空气通过排气管道直接排出，另一路循环空气与新风管道来的新风相混合后进入循环空气管道，混合后的循环空气再次经过分段式温度控制单元进入炉膛，实现对钢坯的持续加热。
作为本发明更进一步的改进，分段式温度控制单元包括沿靠近炉膛方向依次布置的空气加热I段、空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段，且空气加热I段、空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段的末端分别设置有第三热电偶、第四热电偶、第五热电偶和第六热电偶。
作为本发明更进一步的改进，分段式温度控制单元还包括三相交流电源，三相交流电源通过三相交流接触器与各加热段内的电阻丝相连，并通过电阻丝分别给空气加热I段、空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段加热。
作为本发明更进一步的改进，空气加热I段、空气加热II段、空气加热III段和空气加热IV段上均设有温控器。
作为本发明更进一步的改进，炉膛靠近出口处的顶部向下延伸设有导流板。
作为本发明更进一步的改进，钢坯内部开设有不同深度的温度测量孔，钢坯热电偶焊接在温度测量孔内并通过耐火材料进行填充加固。
作为本发明更进一步的改进，钢坯热电偶通过穿磁珠的热电偶引出线与信号采集模块相连，且信号采集模块与计算机相连。
作为本发明更进一步的改进，新风管道上设有新风电动阀，排气管道上设有排气电动阀，新风电动阀的开度与排气电动阀的开度相同。
作为本发明更进一步的改进，循环空气管道上设有鼓风机，鼓风机的前端设有第一热电偶，循环空气管道上还设有回风电动阀，且回风电动阀的开度与新风电动阀的开度之和为100％。
作为本发明更进一步的改进，排气管道上设有排风冷却装置，排风冷却装置上设有冷却水电动阀，且排风冷却装置出口端设有第二热电偶，第二热电偶后端设有排风机，第二热电偶用于检测排风冷却装置出口端的排风温度并控制冷却水电动阀的开度。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种加热炉试验装置，通过在炉膛外部设置分段式温度控制单元对循环空气进行分段加热的方式，完全实现了钢坯在加热炉内的全流程加热模拟，并完成了整个流程中的钢坯温度场数据和炉气温度数据的采集，有利于深入研究钢坯加热制度优化，不同钢种的钢坯传热机理以及完成新钢种钢坯加热制度的制定。
(2)本发明的一种加热炉试验装置，与传统的钢坯黑匣子测试相比，节省时间。传统的钢坯黑匣子测试由于受加热炉生产计划的影响，需要根据生产计划制定相应的测试计划，属于被动式测试；而采用本实验装置进行测试则属于主动式测试，只需试验设备运行良好，即可完成测试，可节省大量时间。
(3)本发明的一种加热炉试验装置，能够降低成本，原因在于完成一次加热炉黑匣子测试，需要费用约为15万元-25万元不等，此外还牵涉到包括测试单位、生产单位、工艺单位等相关部门，需要大量的人力成本；而采用本装置的试验可由工艺部门提出测试需要，将被测试的钢坯运到实验部门即可完成相关的测试，至少可节约一半以上的成本。
(4)本发明的一种加热炉试验装置，由于钢坯温度场测试设备置于钢坯加热炉膛以外区域，降低了设备损坏风险，而传统的黑匣子测试可能因为生产部门的生产计划而临时改变(如轧机故障等)，或者由于加热炉内测试钢坯无法及时出炉，导致黑匣子受热超时，引起黑匣子测试设备损坏。
(5)本发明的一种加热炉试验装置，能够提高测试准确度。传统的黑匣子测试采用的是钢坯在加热炉内连续运动，经历炉膛内连续变化的温度场，完成钢坯的加热过程，并利用数据采集系统，实现加热过程数据的采集与保存。但钢坯在炉内不断运动的过程中会引起震动，而这种震动很可能会引起钢坯热电偶脱落，从而影响热电偶测量数据准确性。而本试验装置采用的是钢坯位置固定，炉气温度连续变化的方式，避免发生由于钢坯震动而引起的热电偶脱落的情况，提高了测试的准确性。
(6)本发明的一种加热炉试验装置，测试对象广泛。传统的黑匣子测试由于受钢坯尺寸和炉门大小的限制，黑匣子无法固定在小尺寸钢坯上(一般小尺度钢坯的加热炉炉门也较小，黑匣子测试装置也无法正常装炉和出炉)，因此黑匣子测试装置往往只能应用在大尺寸钢坯(如板材加热炉)的加热过程中，而对线材加热炉、棒材加热炉等均无法开展。而本试验装置由于测试装置置于炉外，完全不受上述条件影响，因此对大尺寸钢坯和小尺寸钢坯均能适用。
(7)本发明的一种加热炉试验装置，模拟对象广泛，采用本装置的试验可通过对各循环空气加热段的不同组合，以及不同温度曲线的设定，实现对三段炉、四段炉等不同炉型的加热模拟。
附图说明
图1为本发明的一种加热炉试验装置的结构示意图；
图2为本发明中循环空气各加热段的温度控制流程示意图；
图3为本发明中循环空气各加热段温控器的加热曲线设定示意图；
图4为本发明中钢坯的上表面、中心、下表面打孔深度示意图；
图5为本发明中鼓风机保护的分程控制流程示意图；
图6为本发明中排风机保护及排气温度的控制流程示意图。
示意图中的标号说明：
100、炉膛；110、热空气出口管道；120、导流板；130、托架；
200、钢坯；201、钢坯热电偶；210、上表面温度测点；220、中心温度测点；230、下表面温度测点；
300、新风管道；310、新风电动阀；
400、排气管道；410、排气电动阀；420、第二热电偶；430、排风机；440、烟囱；450、排风冷却装置；451、冷却水电动阀；
500、循环空气管道；510、第一热电偶；520、鼓风机；530、回风电动阀；
610、空气加热I段；611、第三热电偶；620、空气加热II段；621、第四热电偶；630、空气加热III段；631、第五热电偶；640、空气加热IV段；641、第六热电偶；650、温控器；660、三相交流电源；670、三相交流接触器；
710、热电偶引出线；720、信号采集模块；730、计算机。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
传统加热炉的加热制度对钢坯温度场影响规律的研究一般都是通过CFD模拟和黑匣子测试两种方式完成，但由于上述两种方式的核心是黑匣子测试，而黑匣子测试的时间和成本限制是无法克服的。采用本实施例的一种加热炉试验装置可以克服上述缺点，实现钢坯在加热炉内的全流程加热模拟。结合图1-图6，本实施例的一种加热炉试验装置，包括炉膛100，炉膛100内设有用于承托钢坯200的托架130，钢坯200在炉膛100内的测试位置固定，通过炉膛100内循环空气温度的连续不同变化来完成对钢坯200加热过程，避免出现钢坯200在以往的黑匣子测试中发生的由于钢坯200连续运动而导致的热电偶焊点脱落等现象，提高了测试的准确度。如图1所示，本实施例中循环空气通过分段式温度控制单元进入炉膛100，其中分段式温度控制单元包括多个分别设定有不同加热曲线的加热段，循环空气依次通过上述加热段进入炉膛100后实现对钢坯200的加热，可以对循环空气进行分段式加热，实现对钢坯200加热全过程的模拟，且对各加热段的不同组合，以及不同温度曲线的设定，能够实现三段炉、四段炉等不同型号加热炉的加热模拟，模拟对象广泛。本实施例中炉膛100出口设有热空气出口管道110，循环空气经热空气出口管道110分为两路，一路循环空气通过排气管道400直接排出，另一路循环空气与新风管道300来的新风相混合后进入循环空气管道500，混合后的循环空气再次经过分段式温度控制单元进入炉膛100，实现了循环空气的循环利用，进而实现对钢坯200的持续加热，完成对钢坯200的全流程加热模拟。
如图1所示，本实施例中分段式温度控制单元包括沿靠近炉膛100方向依次布置的空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640，即如图1中所示方位，沿循环空气管道500从左到右依次分布有空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640，且空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640的末端分别设置有第三热电偶611、第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641，用于检测每段加热段出口位置的循环空气的温度，方便实现分段温度模拟，保证被加热的循环空气出口温度达到要求。本实施例中分段式温度控制单元还包括三相交流电源660，三相交流电源660通过三相交流接触器670与各加热段内的电阻丝相连，并通过电阻丝分别给空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640加热。如图1所示，本实施例中空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640上均设有温控器650，温控器650用于实现对各加热段温度控制，其控温方式如图2所述过程，经第三热电偶611、第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641反馈的温度，通过温控器650实时控制各加热段三相交流电源660的通断，实现各加热段温度控制，以此实现上述加热过程，保证被加热的循环空气在每段加热段的出口处温度均达到要求，方便实现分段温度控制。本实施例中的空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640的加热曲线如图3中所示，具体操作如下：
1、炉体预热模拟阶段：在[0，t1]时间段内，空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640经各自温控器650的预热温度设定曲线，将循环空气温度由初始温度T0升温至T1，通入炉膛100内对钢坯200进行加热，完成空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630、空气加热IV段640和炉膛100内对钢坯200的预热，即实现图3-a、3-b、3-c、3-d中①所述过程。
2、预热段模拟阶段：在[t1，t2]时间段内，空气加热I段610、空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640经各自温控器650的预热段温度设定曲线，将循环空气温度继续由T1升温至T2，通入炉膛100内对钢坯200进行加热，实现预热段炉膛100内循环空气的温度模拟，完成钢坯200的预热段加热过程模拟，即实现图3-a、3-b、3-c、3-d中②所述过程。
3、一加热段模拟阶段：在[t2，t3]时间段内，循环空气先通过空气加热I段610的恒温(T2)加热后，再通过空气加热II段620、空气加热III段630和空气加热IV段640经各自温控器650的一加热段温度设定曲线，将循环空气温度继续由T2升温至T3，实现一加热段炉膛100内循环空气的温度模拟，完成钢坯200的一加热段加热过程模拟，即实现图3-a、3-b、3-c、3-d中③所述过程。
4、二加热段模拟阶段：在[t3，t4]时间段内，循环空气先经空气加热I段610恒温(T2)加热，再经空气加热II段620恒温加热(T3)加热，最后经空气加热III段630和空气加热IV段640经各自温控器650的二加热段温度设定曲线，将循环空气温度继续由T3升温至T4，实现二加热段炉膛100内循环空气的温度模拟，完成钢坯200二加热段加热过程模拟，即实现图3-a、3-b、3-c、3-d中④所述过程。
5、均热段模拟阶段：在[t4，t5]时间段内，循环空气先经空气加热I段610恒温(T2)加热，再经空气加热II段620恒温加热(T3)加热，然后经空气加热III段630恒温加热(T4)加热，最后经空气加热IV段640经其温控器650的均热段温度设定曲线，将循环空气温度由T4先缓慢上升并逐渐缓慢下降至T5，T5略低于T4，实现均热段炉膛100内循环空气的温度模拟，完成钢坯200的均热段加热过程模拟，即实现图3-a、3-b、3-c、3-d中⑤所述过程。本实施例中各加热段的温度和加热时间设置可根据实际试验需求确定。
根据上述各加热段温度曲线的设定，依次完成炉体预热模拟、预热段模拟、一加热段模拟、二加热段模拟、以及均热段模拟各工况，实现钢坯200的全流程模拟加热。上述过程可根据具体的加热炉型号进行更改，方便适用于各种型号的加热炉内钢坯200模拟实验。
本实施例中炉膛100与实际加热炉相比来说，空间长度较短，为了防止热空气气流短路，在靠近出口处的顶部向下延伸设有导流板120，将炉膛100内分为加热区域和排气区域，如图1所示，通过导流板120的设置，可实现热气流均匀通过炉内钢坯200的上下表面，并对其加热，符合生产的实际工况。
本实施例中钢坯200内部开设有不同深度的温度测量孔，每个温度测量孔内均设有钢坯热电偶201，具体地，如图4所示，钢坯200内部开设有三类温度测点，从钢坯200的上表面向下依次为上表面温度测点210、中心温度测点220和下表面温度测点230，分别用于检测钢坯200上表面温度、中心温度和下表面温度。钢坯200的厚度为a，其中上表面温度测点210距离钢坯200的上表面距离为c，具体地，本实施例中c为25mm；中心温度测220距离钢坯200的上表面距离为a/2，下表面温度测点230距离钢坯200的上表面距离为b，具体地，本实施例中b为(a-25)mm。通过对钢坯200内部不同深度测量点的温度测量，实现了对钢坯200的温度全面把控，且测量结果更加准确。钢坯热电偶201焊接在温度测量孔内并通过耐火材料进行填充加固，焊接更加牢固、不易掉落，且不会影响钢坯200的加热过程。如图1所示，本实施例中钢坯热电偶201通过穿磁珠的热电偶引出线710与信号采集模块720相连，且信号采集模块720与计算机730相连，实际操作时将采集到的钢坯200的上表面温度、中心温度和下表面温度的实测值传输到信号采集模块720后再反馈到计算机730进行处理。
实施例2
本实施例的一种加热炉试验装置，其结构与实施例1基本相同，更进一步的，本实施例中新风管道300上设有新风电动阀310，新风管道300的进口设有新风格栅，对通入的空气进行过滤，且新风管道300与循环空气管道500之间通过法兰连接，更加牢固，密封性能良好，且便于拆卸；排气管道400上设有排气电动阀410，空气电动阀310的开度与排气电动阀410的开度相同，循环空气管道500上设有回风电动阀530，此时回风电动阀530的开度与新风电动阀310的开度之和为100％，即新风管道300补充来的新风正好与排出的热空气体积相同，保证了循环空气的容量不变，充分保证了加热钢坯200的所需的循环空气用量。
本实施例中循环空气管道500上设有鼓风机520，鼓风机520的前端设有第一热电偶510，且循环空气管道500上还设有回风电动阀530，实时分程控制回风电动阀530、新风电动阀310、排气电动阀410，具体地分程控制流程算法如图5所示，通过第一热电偶510实时检测鼓风机520的前端的循环空气温度是否符合规定，如果鼓风机520的前端的循环空气温度低于鼓风机520的限温，则继续监测即可；如果鼓风机520的前端的循环空气温度高于鼓风机520的限温，则分程控制回风电动阀530、新风电动阀310、排气电动阀410的开度，直至鼓风机520的前端的循环空气温度低于鼓风机520的限温，不仅保护鼓风机520的前端温度不超限，提高了鼓风机520的使用寿命，且能够充分利用使用后的热空气中的热量，实现节能。
本实施例中排气管道400上设有排风冷却装置450，排风冷却装置450上设有冷却水电动阀451，且排风冷却装置450出口端设有第二热电偶420，第二热电偶420后端设有排风机430，第二热电偶420用于检测排风冷却装置450出口端的排风温度并控制冷却水电动阀451的开度。其中排风冷却装置450上设有冷却水进口管道和冷却水出口管道，冷却水电动阀451设在冷却水进口管道上，通过冷却水的循环冷却对排气管道400内的排气温度进行降温处理。具体的排风机430保护及排气温度的控制流程如图6所示，第二热电偶420检测排气温度是否达到排烟限温要求，如果排气温度低于限温，直接排放即可，如果排气温度高于限温，则开启排风冷却装置450上的冷却水电动阀451对排气管道400内的排气温度进行降温处理，直到排气温度低于限温，关闭冷却水，直接排出至烟囱440，保证排风机430温度不超限以及排气温度达标。
空气加热I段610，空气加热II段620，空气加热III段630和空气加热IV段640的温控点安装在每个加热段的末端，此处的温控点即用于安装第三热电偶611、第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641的温度测点。为了保证各个加热段末端的被加热循环空气的出口温度达到要求，其控温方式如图2所述过程，通过第三热电偶611(第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641)实时检测空气加热I段610(空气加热II段620，空气加热III段630和空气加热IV段640)末端的循环空气是否达到设定值，如果第三热电偶611(第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641)的实测值达到设定值，控制温控器650断开三相交流电源660，炉内电阻丝断电，停止加热；如果第三热电偶611(第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641)的实测值未达到设定值，控制温控器650接通三相交流电源660，炉内电阻丝通电，开始加热。
本实施例中炉膛100内部采用耐火材料砌筑，为增加辐射效果，在炉膛100内涂抹黑体材料，保证了对钢坯200的充分加热。
本实施例中托架130设置在炉膛100内部的加热区域，用于支撑钢坯200，并利用冷却水对托架130进行冷却，保证了钢坯200的稳定性。
上述文中的第三热电偶611(第四热电偶621、第五热电偶631和第六热电偶641)分别对应图2中的热电偶3(4、5、6)，第一热电偶510对应图5热电偶1，第二热电偶420对应图6中的热电偶2。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种加热炉试验装置，其特征在于：包括炉膛(100)，炉膛(100)内设有用于承托钢坯(200)的托架(130)，循环空气通过分段式温度控制单元进入炉膛(100)，其中分段式温度控制单元包括多个分别设定有不同加热曲线的加热段，循环空气依次通过上述加热段进入炉膛(100)后实现对钢坯(200)的加热；炉膛(100)出口设有热空气出口管道(110)，循环空气经热空气出口管道(110)分为两路，一路循环空气通过排气管道(400)直接排出，另一路循环空气与新风管道(300)来的新风相混合后进入循环空气管道(500)，混合后的循环空气再次经过分段式温度控制单元进入炉膛(100)，实现对钢坯(200)的持续加热。
2.根据权利要求1所述的加热炉试验装置，其特征在于：分段式温度控制单元包括沿靠近炉膛(100)方向依次布置的空气加热I段(610)、空气加热II段(620)、空气加热III段(630)和空气加热IV段(640)，且空气加热I段(610)、空气加热II段(620)、空气加热III段(630)和空气加热IV段(640)的末端分别设置有第三热电偶(611)、第四热电偶(621)、第五热电偶(631)和第六热电偶(641)。
3.根据权利要求2所述的加热炉试验装置，其特征在于：分段式温度控制单元还包括三相交流电源(660)，三相交流电源(660)通过三相交流接触器(670)与各加热段内的电阻丝相连，并通过电阻丝给空气加热I段(610)、空气加热II段(620)、空气加热III段(630)和空气加热IV段(640)加热。
4.根据权利要求3所述的加热炉试验装置，其特征在于：空气加热I段(610)、空气加热II段(620)、空气加热III段(630)和空气加热IV段(640)上均设有温控器(650)。
5.根据权利要求1所述的加热炉试验装置，其特征在于：炉膛(100)靠近出口处的顶部向下延伸设有导流板(120)。
6.根据权利要求1所述的加热炉试验装置，其特征在于：钢坯(200)内部开设有不同深度的温度测量孔，钢坯热电偶(201)焊接在温度测量孔内并通过耐火材料进行填充加固。
7.根据权利要求6所述的加热炉试验装置，其特征在于：钢坯热电偶(201)通过穿磁珠的热电偶引出线(710)与信号采集模块(720)相连，且信号采集模块(720)与计算机(730)相连。
8.根据权利要求1所述的加热炉试验装置，其特征在于：新风管道(300)上设有新风电动阀(310)，排气管道(400)上设有排气电动阀(410)，其中新风电动阀(310)的开度与排气电动阀(410)的开度相同。
9.根据权利要求8所述的加热炉试验装置，其特征在于：循环空气管道(500)上设有鼓风机(520)，鼓风机(520)的前端设有第一热电偶(510)，循环空气管道(500)上还设有回风电动阀(530)，且回风电动阀(530)的开度与新风电动阀(310)的开度之和为100％。
10.根据权利要求1-9任一项所述的加热炉试验装置，其特征在于：排气管道(400)上设有排风冷却装置(450)，排风冷却装置(450)上设有冷却水电动阀(451)，且排风冷却装置(450)出口端设有第二热电偶(420)，第二热电偶(420)后端设有排风机(430)，第二热电偶(420)用于检测排风冷却装置(450)出口端的排风温度并控制冷却水电动阀(451)的开度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910601951.7A CN110184444B (zh) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | 一种加热炉试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910601951.7A CN110184444B (zh) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | 一种加热炉试验装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110184444A true CN110184444A (zh) | 2019-08-30 |
| CN110184444B CN110184444B (zh) | 2024-02-27 |
Family
ID=67725085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910601951.7A Active CN110184444B (zh) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | 一种加热炉试验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110184444B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010083726A1 (zh) * | 2009-01-21 | 2010-07-29 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 一种热轧带钢及钢板板形控制的方法和设备 |
| CN102242249A (zh) * | 2011-06-30 | 2011-11-16 | 首钢总公司 | 一种改善钢坯加热质量的加热设备及使用方法 |
| CN102538995A (zh) * | 2011-10-24 | 2012-07-04 | 攀钢集团西昌钢钒有限公司 | 步进梁式炉加热低温钢的过程温度检测处理方法 |
| CN103225017A (zh) * | 2012-01-31 | 2013-07-31 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种棒线材方坯加热炉模型控制方法及装置 |
| CN104152668A (zh) * | 2014-07-28 | 2014-11-19 | 首钢总公司 | 降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置及其方法 |
| CN104894362A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-09-09 | 北京和隆优化科技股份有限公司 | 一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法 |
| CN107764076A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-03-06 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种轧钢加热炉燃烧控制系统及控制方法 |
| CN210826292U (zh) * | 2019-07-05 | 2020-06-23 | 安徽工业大学 | 一种加热炉试验装置 |
-
2019
- 2019-07-05 CN CN201910601951.7A patent/CN110184444B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010083726A1 (zh) * | 2009-01-21 | 2010-07-29 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 一种热轧带钢及钢板板形控制的方法和设备 |
| CN102242249A (zh) * | 2011-06-30 | 2011-11-16 | 首钢总公司 | 一种改善钢坯加热质量的加热设备及使用方法 |
| CN102538995A (zh) * | 2011-10-24 | 2012-07-04 | 攀钢集团西昌钢钒有限公司 | 步进梁式炉加热低温钢的过程温度检测处理方法 |
| CN103225017A (zh) * | 2012-01-31 | 2013-07-31 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种棒线材方坯加热炉模型控制方法及装置 |
| CN104152668A (zh) * | 2014-07-28 | 2014-11-19 | 首钢总公司 | 降低轧钢加热炉钢坯氧化烧损的装置及其方法 |
| CN104894362A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-09-09 | 北京和隆优化科技股份有限公司 | 一种冷热钢坯混装的加热炉炉温设定方法 |
| CN107764076A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-03-06 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种轧钢加热炉燃烧控制系统及控制方法 |
| CN210826292U (zh) * | 2019-07-05 | 2020-06-23 | 安徽工业大学 | 一种加热炉试验装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110184444B (zh) | 2024-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110184445A (zh) | 一种加热炉试验装置的试验方法 | |
| CN106906351B (zh) | 一种板坯温度预报模型及炉温优化方法 | |
| CN104480300B (zh) | 一种基于预测回转窑内球团矿抗压强度的球团生产方法 | |
| CN107166429B (zh) | 一种锅炉炉膛火焰中心位置监控方法 | |
| CN106247308B (zh) | 基于炉膛出口温度的锅炉结渣状况监测和控制方法 | |
| CN107622154A (zh) | 高炉热负荷区域冷却壁热流强度及渣皮厚度的确定方法 | |
| CN106338203A (zh) | 一种转底炉炉内视场及温度实时监控系统及控制方法 | |
| CN110455854A (zh) | 一种受热面积灰结渣监测方法 | |
| CN206725184U (zh) | 一种高温换热风洞测试系统 | |
| CN106906350A (zh) | 一种h型钢坯加热过程温度分布计算方法 | |
| CN109269648A (zh) | 一种焦炉炉顶立火道自动测温装置和方法 | |
| CN210826292U (zh) | 一种加热炉试验装置 | |
| CN110184444A (zh) | 一种加热炉试验装置 | |
| CN102994730B (zh) | 一种加热炉内钢坯温度跟踪的方法 | |
| CN109252022A (zh) | 一种节能型宽厚板辊底式热处理炉 | |
| CN109668625A (zh) | 基于冷灰斗振动信号的锅炉落渣监测和控制方法 | |
| CN110618715A (zh) | 一种加热炉均热段烧嘴自动控制方法 | |
| CN106319122B (zh) | 在线测量高炉炉缸渣铁液面信息的方法和装置 | |
| CN207622701U (zh) | 一种用于步进蓄热式加热炉上料钢坯自动测宽装置 | |
| CN110108546A (zh) | 一种多试验面建筑构件耐火试验装置 | |
| CN105642679A (zh) | 钢板板形预检和初始温度控制方法及装置 | |
| CN204923926U (zh) | 一种轴承钢中频感应加热表面不开裂设备 | |
| CN107525717A (zh) | 一种高温直剪仪 | |
| Chen et al. | Optimal heating and energy management for slabs in a reheating furnace | |
| CN208902271U (zh) | 一种焦炉炉顶立火道自动测温装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |