CN114234628B - 一种新型节能加热炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型节能加热炉，涉及汽车悬架钢板弹簧及导向臂制造领域，包括具有步进输送装置的炉体，所述炉体中设置有上料平台和出料辊道，所述炉体包括靠近所述上料平台的预热区和靠近所述出料辊道的加热区，所述加热区中设置有多孔介质燃烧器，所述多孔介质燃烧器的辐射面与放置在所述步进输送装置上的工件平行；通过将炉体进行分区设置(预热区和加热区)，并且在加热区中设置多孔介质燃烧器，从而实现无焰燃烧，使得炉膛尺寸较一般火焰炉小，在加热过程中热量更容易集中，温度均匀性好，可降低工件加热温度，减少脱碳量。

Description

一种新型节能加热炉
技术领域
本发明涉及汽车悬架钢板弹簧及导向臂制造领域，具体为一种钢板弹簧及导向臂热成型的加热炉。
背景技术
汽车悬架板簧和导向臂是商用车的一个重要部件，在汽车整车中起承载、减震和导向作用，为满足应力梁设计，沿纵向方向需轧制成变截面，为满足整车布置，两端需沿高度方向压弯，为满足悬架与车架的连接要求，两端需卷耳等，因此板簧和导向臂均需要通过两端的加热后进行轧制或压弯、卷耳等端部加工。
由于悬架零件是保安件，服役中受交变应力作用，疲劳断裂是其主要失效形式，因此对表面质量要求较高，为提高疲劳寿命，在加热过程中如何提高加热温度的均匀性、减少氧化脱碳是极其重要的。
随着国家对节能和环保的日益重视，对大气的NOx排放也提高了要求，因此需采用更加节能环保的加热炉；现有加热工艺多采用天然气火焰加热方式，因工件仅部分需加热，炉膛在进料端和操作侧是开口的，目前主要存在如下问题：一是加热速度慢；二是氧化脱碳严重；三是加热温度均匀性差，温度范围在±50℃；四是热效率低；五是NOx排放较高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种新的节能加热炉的方案，通过改变加热炉的结构设计和控制方式以达到提高加热效率和保证加热均匀性的目的。
本发明提出的具体方案如下：
一种新型节能加热炉，包括具有步进输送装置的炉体，所述炉体中设置有上料平台和出料辊道，所述炉体包括靠近所述上料平台的预热区和靠近所述出料辊道的加热区，所述加热区中设置有多孔介质燃烧器，所述多孔介质燃烧器的辐射面与放置在所述步进输送装置上的工件平行。
进一步的，所述加热区中设置有隔墙，使得所述加热区被分割为多个加热分区，每个所述加热分区中均设置有多孔介质燃烧器。
进一步的，所述预热区的炉顶处还连通设有余热换热器，所述余热换热器中设置有排烟管道，所述加热炉产生的烟气通过所述排烟管道外排；所述余热换热器通过热风管道与所述多孔介质燃烧器连通，通过助燃风机将热空气输送至所述多孔介质燃烧器与燃气预混合。
进一步的，所述余热换热器采用辐射式金属换热器以对进入余热换热器的烟气余热进行二次回收；所述热风管道设有自控阀门，所述自控阀门在所述余热换热器超温时打开增加冷风以保护所述余热换热器避免损坏。
进一步的，所述排烟管道上设置了电动烟道阀门，所述炉体内设置压力传感器，所述压力传感器监测所述炉膛内压力来控制所述电动烟道阀门的开度。
进一步的，每个所述多孔介质燃烧器单独控制，且每个所述多孔介质燃烧器配备独立的点火器、温度监测点和燃气控制阀。
进一步的，所述炉体包括左侧墙、右侧墙、前侧墙和后侧墙，所述右侧墙与所述上料平台间隔设置，以便于工件进入到所述预热区；所述前侧墙与所述上料平台间隔设置，以便于工件不需要加热的部分处于炉体外。
进一步的，所述右侧墙与所述前侧墙上均设置有提升门，所述提升门与所述步进输送装置在上下方向上联动。
进一步的，所述步进输送装置驱动器，升降凸轮、支杆和承台，所述承台固定在所述支杆上，所述支杆与所述升降凸轮固定，所述升降凸轮固定在所述驱动器的输出轴上，所述升降凸轮的转动使得所述承台支撑工件逐步输送。
采用本技术方案所达到的有益效果为：
1.通过将炉体进行分区设置(预热区和加热区)，并且在加热区中设置多孔介质燃烧器，从而实现无焰燃烧，使得炉膛尺寸较一般火焰炉小，在加热过程中热量更容易集中，温度均匀性好，可降低工件加热温度，减少脱碳量。
2.各多孔介质燃烧器可独立调节，各加热分区可独立工作，不同加热长度的工件可开启相应的加热分区，可降低能耗。
3.炉膛温度、炉膛压力、烟道温度、空气通过自动控制，提高了生产效率，降低了劳动强度，具有良好的综合经济效益，便于推广。
附图说明
图1为加热炉主视图。
图2为加热炉左视图。
图3为图1中A处的局部放大图。
其中：10炉体、11隔墙、12余热换热器、20步进输送装置、21升降凸轮、22支杆、30多孔介质燃烧器、101左侧墙、102右侧墙、103前侧墙、104后侧墙。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本实施例提供了一种新型节能加热炉，通过采用本方案提供的加热炉实现对工件(即钢板弹簧或导向臂)的加热操作，达到提高加热效率和提高工件加工质量的目的。
具体的，参见图1－图2，本方案提供的加热炉包括炉体10，炉体10具有炉膛，工件在炉膛中完成加热操作；在炉体10中设置了步进输送装置20，通过步进输送装置20实现工件在炉膛内的逐步输送。炉体10中设置有上料平台和出料辊道，为了提高加热的效率，将炉体10进行分区设计，即将炉体10分成预热区和加热区，其中预热区靠近上料平台，加热区靠近出料辊道，同时在加热区中设置有多孔介质燃烧器30，多孔介质燃烧器30的辐射面与放置在步进输送装置20上的工件平行。
具体的操作步骤可以归纳为：将待加工的工件放置在上料平台上，启动步进输送装置20，使得工件能够进入到炉膛内，工件首先通过预热区实现对工件需要加热的部位进行预热，然后再进入到加热区，由多孔介质燃烧器30对工件进行加热，达到预定的时间后通过出料辊道运出。
本实施例中，多孔介质燃烧器30中的烧嘴采用多孔介质烧嘴，这种烧嘴在工作时，燃气和空气的预混气体进入多孔介质燃烧器，并在多孔介质燃烧器30的内部燃烧，可实现温度的快速上升，通过多孔介质燃烧器30热辐射部的定向辐射加热，可以均匀地加热置于炉膛中的工件。
现有常规的天然气烧嘴多为长焰烧嘴，而本方案的多孔介质燃烧器30燃烧方式在内部，因此在炉膛内是没有火焰的，因此烧嘴辐射面离工件表面的距离可以减小，以此缩小了炉膛尺寸，同时温度的均匀性也提高了，减少了火焰接触工件表面局部高温造成的脱碳增加和NOx排放浓度的增加。
本方案中，每个多孔介质燃烧器30单独控制，且每个多孔介质燃烧器30配备独立的点火器、温度监测点和燃气控制阀.
具体的，多孔介质燃烧器30的燃气供应实施双路供气，可实现大小火脉冲燃烧控制。烧嘴的大小火状态由PLC输送控制信号给每台控制烧嘴的控制器，控制燃气管道大小火电磁阀的通断时间来实现(也可手动控制)。控制策略如下：在大火状态，大燃气电磁阀通，此时助燃空气管路的电动执行器在大状态，供应大火燃气量由比例阀控制，供应大火燃气量和风量；在小火状态，大燃气电磁阀断，小燃气电磁阀通，此时助燃空气管路的电动执行器在小状态，维持小火燃气量和风量。
在炉温超温时采用小火加热，低温时采用大火加热，通过大小火脉冲燃烧控制，使得加热温度、能耗和排放得到精准控制。优选的，烧嘴控制器能够实现对烧嘴的自动点火、火焰监测指示、大小火自动转换控制、熄火报警保护等功能，不但能实现对烧嘴输出功率的控制，而且可以对多个烧嘴进行脉冲时序控制，使整个燃烧过程自动化，全面提升加热炉加热工艺水平。
在本实施例中，助燃空气系统的压力稳定，通过改变空气量来维持，具体的，在空气管道上设置压力传感器来检测空气压力值，采集4～20mA信号反馈给PLC，通过PID运算后将输出比例值以4～20mA信号的方式输送给风机变频器。
这里的助燃空气管路中的热空气主要由余热换热器12实现，具体的，在预热区的炉顶处还连通设有余热换热器12，余热换热器12中设置有排烟管道，加热炉产生的烟气通过排烟管道外排；余热换热器12通过热风管道与所述助燃空气管路连通，通过助燃风机将热空气输送至助燃空气管路中与燃气预混合。
可选的，余热换热器12采用辐射式金属换热器以对进入余热换热器12的烟气余热进行二次回收；在热风管道设有自控阀门，自控阀门在余热换热器超温时打开冷风，这样一旦余热换热器12超温，自控阀门自动打开，通过增加冷风供给，降低换热器温度，避免换热器损坏。
可以理解为加热炉中产生的烟气将通过排烟管道进行排放，而在排风管道处设置了余热换热器12，在助燃风机的作用下使得外部的冷空气进入与排烟管道完成热量交换，使得烟气中产生的热量能够被冷空气吸收，达到对烟气余热二次回收的效果，使得冷空气变热之后再与燃气进行混合。
可选的，在排烟管道上设置了电动烟道阀门，同时炉体内设置压力传感器，压力传感器监测所述炉膛内压力来控制电动烟道阀门的开度；通过对排烟量的调控使炉膛压力始终处于最佳运行状态，即：不吸冷风不冒火，炉温均匀性好，热损失降到最低。选取炉压传感器的范围在－50～100Pa，一般情况下，保持工件加热面的压力在0～10Pa最佳。
本方案中，在加热区中设置有隔墙11，通过隔墙11使得加热区被分割为多个加热分区，每个加热分区中均设置有多孔介质燃烧器30。
这里将加热区进行分区操作，为满足不同长度工件的加热且减少能耗，在加热区设置中间隔墙11，以减少热辐射和对流的损失，便于分区控制，操作者可以根据实际的情况控制加热分区的单独运作或者同时运作。
本方案中的，炉体10包括左侧墙101、右侧墙102、前侧墙103和后侧墙104，右侧墙102与上料平台间隔设置，以便于工件进入到预热区；前侧墙103与上料平台间隔设置，以便于工件不需要加热的部分处于炉体外。为了避免在加热中热量的损失，提高加热效率，在右侧墙102与前侧墙103上均设置有提升门(未画出)，提升门与步进输送装置20在上下方向上联动。
可以理解为，为了保证步进输送装置20的正常传输，需要保证前侧墙103与上料平台之间存在一定的间隔空间，同时右侧墙102为了工件进入到预热区，同样与上料平台存在一定的间隔空间；两处间隔空间的存在势必造成热量的流失，因此为了减少热量的流失，在右侧墙102与前侧墙103上均设置有提升门，这样在步进输送装置20上运动时，提升门能够同步的上运动不干扰工件的传输；步进输送装置20下运动时提升门能够同步的下运动实现对炉膛的封闭；通过以上设置，对于减少热量的损失具有极大的促进作用。
参见图3，本方案中的步进输送装置20包括驱动器，升降凸轮21、支杆22和承台，承台固定在支杆22上，支杆22与升降凸轮21固定，升降凸轮21固定在驱动器的输出轴上，升降凸轮21在驱动器的作用下进行转动使得承台支撑工件逐步输送；以此完成工件向出料辊筒处的传送。
综上，通过将炉体进行分区设置(预热区和加热区)，并且在加热区中设置多孔介质燃烧器，从而实现无焰燃烧，使得炉膛尺寸较一般火焰炉小，在加热过程中温度更容易集中，温度均匀性好，可降低工件加热温度，减少脱碳量；同时各多孔介质燃烧器可独立调节，各加热区可独立工作，不同加热长度的工件可开启相应的加热区，可降低能耗；炉膛温度、炉膛压力、烟道温度、空气通过自动控制，提高了生产效率，降低了劳动强度，具有良好的综合经济效益，便于推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型节能加热炉，包括具有步进输送装置(20)的炉体(10)，所述炉体（10）具有炉膛，所述炉体(10)中设置有上料平台和出料辊道，其特征在于，所述炉体(10)包括靠近所述上料平台的预热区和靠近所述出料辊道的加热区，所述加热区中设置有多孔介质燃烧器(30)，所述多孔介质燃烧器(30)的辐射面与放置在所述步进输送装置(20)上的工件平行；
所述加热区在炉体宽度方向上设置有隔墙(11)，使得所述加热区被分割为多个加热分区，每个所述加热分区中均设置有多孔介质燃烧器(30)；每个所述多孔介质燃烧器(30)单独控制，且每个所述多孔介质燃烧器(30)配备独立的点火器、温度监测点和燃气控制阀；
预热区的炉顶处还连通设有余热换热器(12)，所述余热换热器(12)中设置有排烟管道，所述加热炉产生的烟气通过所述排烟管道外排；所述余热换热器(12)通过热风管道与所述多孔介质燃烧器(30)连通，通过助燃风机将热空气输送至所述多孔介质燃烧器(30)与燃气预混合，所述排烟管道上设置了电动烟道阀门，所述炉体(10)内设置压力传感器，所述压力传感器监测所述炉膛内压力来控制所述电动烟道阀门的开度；
所述炉体(10)包括左侧墙(101)、右侧墙(102)、前侧墙(103)和后侧墙(104)，所述右侧墙(102)与所述上料平台间隔设置，以便于工件进入到所述预热区；所述前侧墙(103)与所述上料平台间隔设置，以便于工件不需要加热的部分处于炉体(10)外。
2.根据权利要求1所述的一种新型节能加热炉，其特征在于，所述余热换热器(12)采用辐射式金属换热器以对进入余热换热器(12)的烟气余热进行二次回收；所述热风管道设有自控阀门，所述自控阀门在所述余热换热器(12)超温时打开增加冷风以保护所述余热换热器(12)避免损坏。
3.根据权利要求1所述的一种新型节能加热炉，其特征在于，所述右侧墙(102)与所述前侧墙(103)上均设置有提升门，所述提升门与所述步进输送装置(20)在上下方向上联动。
4.根据权利要求3所述的一种新型节能加热炉，其特征在于，所述步进输送装置(20)包括驱动器，升降凸轮(21)、支杆(22)和承台，所述承台固定在所述支杆(22)上，所述支杆(22)与所述升降凸轮(21)固定，所述升降凸轮(21)固定在所述驱动器的输出轴上，所述升降凸轮(21)的转动使得所述承台支撑工件逐步输送。
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