CN110241295A - 一种平焰烧嘴式差温热处理炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平焰烧嘴式差温热处理炉，属于差温热处理技术领域，解决现有对不同规格辊身长度的连轧机支承辊难以保证高质量加热的问题。平焰烧嘴式差温热处理炉包括2个结构尺寸相同的半炉结构；半炉结构包括：炉身、台车、燃烧系统和排烟系统；炉身设置在台车上；2个半炉结构的炉身能够拼合成端面为圆环的圆柱炉壁；燃烧系统穿入炉身内，且平焰式烧嘴设置在炉身的内表面；平焰式烧嘴的轴线垂直于炉身的内表面；排烟系统的抽烟口设置在炉身的炉壁上；排烟管道与进气管道之间设有换热结构。本发明实现了支承辊在加热时辊身轴向温度场均匀性可稳定控制，进而使支承辊的辊身硬度均匀性指标达到较高水平，提高了产品质量合格率。

Description

一种平焰烧嘴式差温热处理炉

技术领域

本发明涉及差温热处理技术领域，尤其涉及一种平焰烧嘴式差温热处理炉。

背景技术

目前，熟知的冷、热连轧机用支承辊主要规格均在辊身直径范围内，辊身长度1200～2300mm不等，重量约15～55吨。为了较好地保证辊身性能，所公知的最终热处理序中高温加热均是在差温炉中进行的，其炉型主要有立式和卧式两种，其中卧式差温炉使用较多，其炉体的基本特征均是由两个半圆筒型结构呈左右对称、水平组成，炉体前后端盖主要有三种类型，分别为两端固定、两端活动或一端固定一端活动。工作时，左右两个半圆筒型炉体和前后端盖合拢在一起，并借助适宜的定位附具对支承辊辊身部分实施有效密封，再通过长焰型高速烧嘴燃烧系统快速供热以实现辊身差温加热效果。通常，此高速烧嘴在炉体内沿周向呈四排对称分布、沿轴向根据炉体长度一般有5列至7列不等，其火道是沿着差温炉炉体圆周切向方向，主要以对流方式向支承辊供热，辐射式供热为辅。

然而，差温炉内高速烧嘴的位置是固定的，而支承辊因规格多样，辊身长度长短不一，对于部分规格轧辊在加热时辊身肩部一定区域是远离烧嘴位置的，易使整个轧辊表面轴向受热不均匀，这样一来，支承辊的辊身硬度均匀性将会受到一定影响，因此，传统的差温炉在温度场控制方面还存在一定缺陷。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种平焰烧嘴式差温热处理炉，用以解决现有对不同规格辊身长度的连轧机支承辊难以保证高质量加热的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明的技术方案中，一种平焰烧嘴式差温热处理炉，平焰烧嘴式差温热处理炉包括2个结构尺寸相同的半炉结构；

半炉结构包括：炉身、台车、燃烧系统和排烟系统；

炉身包括半圆柱侧面炉壁和2个半圆环端面炉壁，且设置在台车上；2个半炉结构的炉身能够拼合成端面为圆环的圆柱炉壁；

燃烧系统穿入炉身内，且燃烧系统的平焰式烧嘴设置在炉身的半圆柱侧面炉壁的内表面；平焰式烧嘴的轴线垂直于炉身的内表面；

排烟系统的抽烟口设置在炉身的半圆柱侧面炉壁上；排烟系统的排烟管道与燃烧系统进气管道之间设有换热结构。

本发明的技术方案中，平焰式烧嘴设有多个，并且在半圆柱侧面炉壁内表面沿轴向和周向均布设置。

本发明的技术方案中，进气管道包括燃气管道和空气管道；燃气管道和空气管道均与平焰式烧嘴连通。

本发明的技术方案中，燃气管道与排烟管道之间及空气管道与排烟管道之间均设有换热结构。

本发明的技术方案中，换热结构包括高温管道和低温管道；高温管道和低温管道蛇形交错设置或螺旋交错设置；高温管道和低温管道之间填充换热介质。

本发明的技术方案中，排烟口设有多个，且均设置在半圆柱侧面炉壁的轴向对称面上，并沿半圆柱侧面炉壁的轴向均布设置。

本发明的技术方案中，排烟管道设有流量可控的气泵，半圆柱侧面炉壁的内表面设有气压计。

本发明的技术方案中，台车包括：车身、车轮和驱动机构；

车身为平板结构，炉身安装在车身上；车轮设置在车身的下表面；驱动机构能够向车身施加推力和/或拉力，并驱动车身。

本发明的技术方案中，平焰烧嘴式差温热处理炉的安装平面设有轨道槽，车轮沿轨道槽转动。

本发明的技术方案中，驱动机构为电推动杆，包括电机和伸缩杆；

电机与平焰烧嘴式差温热处理炉的安装平面固定，并能够控制伸缩杆的伸长和缩短；

伸缩杆能够沿轨道槽的方向伸缩；伸缩杆的固定端与电机固定，伸缩杆的自由端与车身固定。

本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：

1、本发明突破性地放弃传统的长焰型高速烧嘴，使用平焰式烧嘴，同时对炉内平焰式烧嘴的位置和喷射方式进行重新设计，保证了炉内轴向和周向的温度均匀性，提高了对辊身表面热处理的均匀性，从而提高了连轧机支承辊的热加工质量；

2、本发明的排烟系统通过气泵能够将炉内的燃烧废气适当排出，以控制炉膛内压力恒定不变，提高了设备运行稳定性，从而进一步提高了连轧机支承辊连续加工的成品合格率；

3、本发明的排烟管道与进气管道之间设置了换热结构，通过换热结构能够有效地利用燃烧废气对燃气和空气进行预加热，从而使燃气和空气在平焰式烧嘴处燃烧的更充分，增加了产热量，提高了燃气的利用率，有利于节省燃料；同时，燃烧废气经换热降温后减少了对后续排烟系统的高温影响，进一步提高设备总体运行的可靠性，延长使用寿命。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为平焰烧嘴式差温热处理炉的整体结构示意图；

图2为平焰烧嘴式差温热处理炉的内部结构示意图；

附图标记：

1-炉身；2-台车；3-平焰式烧嘴；4-排烟管道；5-抽烟口；6-电推动杆。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

支承辊包括两端的支撑轴和中部的辊身，一般辊身部分的性能都要求“外硬内韧”，因此通常都采用差温炉对辊身进行热处理。现有差温炉的思路是用炉体密封包裹支承辊的辊身部分，同时在炉体的内部设置切线方向喷射火焰的长焰型高速烧嘴，主要以热对流方式使辊身表面温度快速升高，同时有效控制辊身芯部温度过度升高。但是该类差温炉存在两大缺陷：第一，长焰型高速烧嘴在炉膛内位置固定，主要以对流方式传热，而近烧嘴位置对流性较强、远烧嘴位置对流性偏弱，对部分特殊规格支承辊，一旦其辊身肩部远离烧嘴，则势必加热效果欠佳，最终产品质量难以保证，易出废品；第二，该差温炉的排烟系统系自然排烟，炉膛内压力极难控制，较难保证炉内温度场的均匀性，产品质量波动性较大，易产生次品。

本发明实施例突破性地将平焰烧嘴应用于差温炉中，避免了长焰型烧嘴的一系列问题，还能提高炉体内壁温度的均匀性；此外，还设置了带有余热利用的排烟系统，不仅能够通过控制排烟量而保证炉内压力恒定以提高热处理质量，还能够通过换热结构对燃气和空气进行预加热，保证气体充分燃烧，提高了能源利用率，更加科学环保。

具体的，如图1、图2所示，本发明实施例提供了一种平焰烧嘴式差温热处理炉，平焰烧嘴式差温热处理炉包括2个结构尺寸相同的半炉结构；半炉结构包括：炉身1、台车2、燃烧系统和排烟系统；炉身1包括半圆柱侧面炉壁和2个半圆环端面炉壁，且设置在台车2上；2个半炉结构的炉身1能够拼合成端面为圆环的圆柱炉壁；燃烧系统穿入炉身1内，且燃烧系统的平焰式烧嘴3设置在炉身1的半圆柱侧面炉壁的内表面；平焰式烧嘴3的轴线垂直于炉身1的内表面；排烟系统的抽烟口5设置在炉身1的半圆柱侧面炉壁上；排烟系统的排烟管道4与燃烧系统进气管道之间设有换热结构。本发明实施例的2个完全相同的半炉结构相向设置，本发明实施例在使用时，将支承辊进行固定支撑，通过台车2移动炉身1，使两个半路结构的半圆柱炉身1能够将支承辊扣在内部形成圆柱炉壁。平焰式烧嘴3为喇叭状烧嘴，能够以轴线为中心360°辐射喷射出圆盘状的火焰，不会形成对流。排烟系统通过换热结构，将烟气的热量回收再利用，对燃气和空气进行加热，不仅能够使燃气燃烧的更加充分，还能减少能量的消耗，既减少了支承辊热处理的成本，还有利于环境保护。

为了进一步的提高炉体内壁温度的均匀性，本发明实施例中，平焰式烧嘴3设有多个，并且在半圆柱侧面炉壁内表面沿轴向和周向均布设置。通过在内壁均匀设置平焰式烧嘴3使得炉体内壁能够被火焰均匀覆盖，能够在不明显产生对流的前提下，使得炉体内壁的温度更加均匀，提高了支承辊表面的热处理效果。

考虑到设备的安全性，在进行燃烧之前，不能够让燃气和空气提前混合。本发明实施例中，进气管道包括燃气管道和空气管道；燃气管道和空气管道均与平焰式烧嘴3连通。燃气管道将燃气通入平焰式烧嘴3，空气管道将空气通入平焰式烧嘴3，燃气和空气在平焰式烧嘴3中混合燃烧形成圆盘状火焰，而由于燃气管道和空气管道相互独立，因此燃气和空气不会提前混合，保证了整个设备的安全性。

为了充分利用烟气的热量，本发明实施例中，燃气管道与排烟管道4之间及空气管道与排烟管道4之间均设有换热结构。如果只利用烟气的热量对燃气或空气加热，并不会明显的降低燃气燃烧所消耗的热量，但是会明显的降低产生的热量，当燃气和空气都加热时，气体燃烧的化学平衡会向燃烧产生产物的方向明显移动，因此会使燃气燃烧的更加完全，产生的热量更多，变相地降低了燃气消耗和引发燃烧的能量消耗。

为了提高换热结构的换热效率，本发明实施例中，换热结构包括高温管道和低温管道；高温管道和低温管道蛇形交错设置或螺旋交错设置；高温管道和低温管道之间填充换热介质。在实际使用时，燃气管道或空气管道与低温管道连通，排烟管道4与高温管道连通。通过高温管道和低温管道之间的蛇形或螺旋形的设置，能够增加热流体和冷流体的换热面积，使得换热更加充分，同时换热介质应当挑选比热容较小的介质，以方便换热。需要说明的是，高温管道和低温管道的排列形式并不限于蛇形和螺旋形，回字形等类似形状也可以使用。

本发明实施例中，排烟口设有多个，且均设置在半圆柱侧面炉壁的轴向对称面上，并沿半圆柱侧面炉壁的轴向均布设置。均匀设置多个排烟口有利于将炉体内部的烟气均匀的排出，防止炉体内部出现温度不均匀的情况，保证对支承辊辊身表面热处理的均匀性。

考虑到要保证炉体内部的压力保持恒定，需要不断的依据炉内的压力调整排烟的流量。本发明实施例中，排烟管道4设有流量可控的气泵，半圆柱侧面炉壁的内表面设有气压计。气压计能够实时监测炉体内部的压力，只需要根据监测的压力结果来调整气泵的流量即可保证炉体内部的压力恒定。

本发明实施例采用的台车2包括：车身、车轮和驱动机构；车身为平板结构，炉身1安装在车身上；车轮设置在车身的下表面；驱动机构能够向车身施加推力和/或拉力，并驱动车身。台车2整体采用平板拖车的形式，通过驱动机构来对车身进行推拉，实现台车2的移动。

考虑到在实际使用本发明实施例时，台车2只要能够带动半炉结构的拼合和分离即可，因此不需要过多方向的移动，而且还要使2个半炉结构对正。本发明实施例中，平焰烧嘴式差温热处理炉的安装平面设有轨道槽，车轮沿轨道槽转动。台车2沿轨道槽移动，由于轨道槽限定了台车2的运动轨迹，轨道槽的设置不仅能够实现半炉结构的拼合和分离，还能够起到对正的作用。

为了能够对台车2施加稳定的推力和/或拉力，本发明实施例中，驱动机构为电推动杆6，包括电机和伸缩杆；电机与平焰烧嘴式差温热处理炉的安装平面固定，并能够控制伸缩杆的伸长和缩短；伸缩杆能够沿轨道槽的方向伸缩；伸缩杆的固定端与电机固定，伸缩杆的自由端与车身固定。

由于在对支承辊的辊身进行热处理时，需要不断地旋转支承辊，使辊身的热处理更加均匀，因此，本发明实施例还设有2个支撑架；支撑架的顶部设有平行设置的2个旋转辊，两个旋转辊的轴线形成的平面与水平面平行，旋转辊通过Y形支撑叉支撑，Y形支撑叉的下端与支撑架固定。在使用时，支承辊的支撑轴放置在2个旋转辊之间，2个旋转辊同方向旋转，带动支承辊旋转，使辊身表面均匀受热。

使用本发明实施例的平焰烧嘴式差温热处理炉对某型号的冷、热连轧机用支承辊进行加工，连续加工200个成品，对热处理后的支承辊进行检测，总合格率大概为98.5％。为了对比，使用现有的差温炉连续对200个支承辊进行热处理，并对热处理后的支承辊进行检测，合格率大概为84.5％。显然使用本发明实施例的平焰烧嘴式差温热处理炉能够有效地提高支承辊热处理的合格率。

本发明实施例提供了一种平焰烧嘴式差温热处理炉，本发明突破性的放弃传统的长焰型高速烧嘴，使用平焰式烧嘴3，同时对炉内平焰式烧嘴3的位置和喷射方式进行重新设计，保证了炉内轴向和周向的温度均匀性，提高了对辊身表面热处理的均匀性，从而提高了连轧机支承辊的加工质量；本发明通过排烟系统通过气泵能够将炉内的烟气即使排出，并保证炉内的压力恒定不变，进一步提高了对辊身表面热处理的均匀性，从而提高了连轧机支承辊连续加工的成品合格率；本发明的排烟管道4与进气管道之间设置了换热结构，通过换热结构恩能够有效地用高温烟气对燃气和空气进行加热，从而使燃气和空气在平焰式烧嘴3处燃烧的更加充分，增加了产热量，提高了燃气的利用率，有利于节省燃料，温度降低后的烟气也更加容易进行环保处理，从而降低了烟气处理成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平焰烧嘴式差温热处理炉，其特征在于，所述平焰烧嘴式差温热处理炉包括2个结构尺寸相同的半炉结构；

所述半炉结构包括：炉身(1)、台车(2)、燃烧系统和排烟系统；

所述炉身(1)包括半圆柱侧面炉壁和2个半圆环端面炉壁，所述炉身(1)设置在所述台车(2)上；2个所述半炉结构的炉身(1)能够拼合成端面为圆环的圆柱炉壁；

所述燃烧系统穿入所述炉身(1)内，且所述燃烧系统的平焰式烧嘴(3)设置在所述炉身(1)的半圆柱侧面炉壁的内表面；所述平焰式烧嘴(3)的轴线垂直于所述炉身(1)的内表面；

所述排烟系统的抽烟口(5)设置在所述炉身(1)的半圆柱侧面炉壁上；所述排烟系统的排烟管道(4)与燃烧系统进气管道之间设有换热结构。

2.根据权利要求1所述的平焰烧嘴式差温热处理炉，其特征在于，所述平焰式烧嘴(3)设有多个，并且在半圆柱侧面炉壁内表面沿轴向和周向均布设置。

3.根据权利要求1或2所述的平焰烧嘴式差温热处理炉，其特征在于，所述进气管道包括燃气管道和空气管道；所述燃气管道和空气管道均与所述平焰式烧嘴(3)连通。

4.根据权利要求3所述的平焰烧嘴式差温热处理炉，其特征在于，所述燃气管道与排烟管道(4)之间及空气管道与排烟管道(4)之间均设有换热结构。

5.根据权利要求4所述的平焰烧嘴式差温热处理炉，其特征在于，所述换热结构包括高温管道和低温管道；所述高温管道和低温管道蛇形交错设置或螺旋交错设置；所述高温管道和低温管道之间填充换热介质。

6.根据权利要求1所述的平焰烧嘴式差温热处理炉，其特征在于，所述排烟口设有多个，且均设置在所述半圆柱侧面炉壁的轴向对称面上，并沿所述半圆柱侧面炉壁的轴向均布设置。

7.根据权利要求6所述的平焰烧嘴式差温热处理炉，其特征在于，所述排烟管道(4)设有流量可控的气泵，所述半圆柱侧面炉壁的内表面设有气压计。

8.根据权利要求1所述的平焰烧嘴式差温热处理炉，其特征在于，所述台车(2)包括：车身、车轮和驱动机构；

所述车身为平板结构，所述炉身(1)安装在所述车身上；所述车轮设置在所述车身的下表面；所述驱动机构能够向所述车身施加推力和/或拉力，并驱动所述车身。

9.根据权利要求8所述的平焰烧嘴式差温热处理炉，其特征在于，所述平焰烧嘴式差温热处理炉的安装平面设有轨道槽，所述车轮沿所述轨道槽转动。

10.根据权利要求1-9所述的平焰烧嘴式差温热处理炉，其特征在于，所述驱动机构为电推动杆(6)，所述电推动杆(6)包括电机和伸缩杆；

所述电机与平焰烧嘴式差温热处理炉的安装平面固定，并能够控制所述伸缩杆的伸长和缩短；

所述伸缩杆能够沿所述轨道槽的方向伸缩；所述伸缩杆的固定端与所述电机固定，所述伸缩杆的自由端与所述车身固定。