CN201648474U - 一种耐高温气刀密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐高温气刀密封装置，包括上下两个对称设置于冷却段舱室内的气刀管，与气刀管通过两个耐高温膨胀补偿管连接的一体化供风分配管，与供风分配管连接的供风管，以及与供风管连接的气刀风机。气刀管上沿气刀管轴向方向均布有若干个刀缝，该刀缝错位搭接。本实用新型可确保高温工况下气刀管不产生高温变形与刀缝崩口，进而杜绝了由于气刀管高温弯曲变形而对不锈钢板带表面产生的擦划伤现象，从而减少了产品质量损失，同时解决了现有密封气刀装置漏风的问题，此外还使得气刀管使用寿命得到了极大的提高，因此降低了生产运营维护成本。

Description

一种耐高温气刀密封装置

技术领域

本实用新型涉及冶金领域的热处理设备，尤其涉及用于不锈钢热处理后进行冷却的气刀装置。

背景技术

冶金行业中，不锈钢板带在完成高温再结晶退火后，其板带温度一般高达1100℃左右，随后其需要马上进入第一冷却段进行固熔处理。为了阻止冷却舱室内的冷却气体外泄，确保舱内的冷却空气压力受控，同时也为了改善该工位的工作环境、减少厂房内部灰尘产生，需要在第一冷却段入口处设置密封气刀装置。现有的退火炉冷却段入口处的密封气刀装置的系统结构组成如见图1所示，主要包括：一对上下对称布置的气刀管1固定在冷却段高温舱室2两侧的可升降调节托架10上，上下两根气刀管1水平中心距离一般为370～450mm，上下两根气刀管1的左侧端轴头7安装在左侧托架10的轴套中，气刀管1右侧端的进风口与各自的供风分配管道3通过法兰6硬连接，供风分配管3与嵌管式的将军帽母管4连接，以实现两根气刀管1的上下距离可调，嵌管式的将军帽母管4与供风主管5通过法兰连接，供风主管5与气刀风机9连接。上下气刀管1的管肚中心沿纵向各设有一排喷气刀缝11，当气刀风机9供入一定压力的空气时，上下气刀管1的喷气刀缝11处形成气幕帘将冷却舱室2的气流及灰尘隔断在舱内，并确保高温不锈钢板带8在冷却舱室2内得到有效的冷却。气刀管的单体图如图2所示，气刀风机参数见表1。

               表1.现有气刀风机参数

应用

驱动类型

数量

流量(Nm3/h)

压力(kPa)

额定温度(℃)

马达功率(kW)

风扇速度RPM

气刀

AC

1

6,500

7

环境温度

22

3000

然而现有的这种密封气刀装置却具有以下缺陷：

1.极易发生刀缝崩裂张口现象。现有的密封气刀装置为实现两根气刀管的上下距离可调，在气刀右侧端采用嵌管式可伸缩调节的将军帽母管设计，由于气刀管的右侧端与分配管采用了硬连接方法，限制了气刀管纵向上其热膨胀量的自由释放，从而导致了刀缝崩裂张口。

2.气刀管与将军螺母管的连接处漏风严重，从而降低了正常工况所需的空气流量与压力。

3.气刀管易发生高温弯曲变形。由于退火炉冷却段入口处的不锈钢板带温度高达1100℃左右，而上下气刀管内的空气对其气刀管壁冷却效果较差，此时由于被冷却板带的高温辐射热上浮，将会造成气刀管的管径上下部位受高温热辐射的程度差异悬殊，使下部高温辐射强度明显高于上部，因此造成气刀管管体周径向产生不均匀热膨胀，从而造成气刀管纵向不规则扭弯曲热变形。而目前的气刀管选用AISI310S材质、管壁厚度为8mm的无缝钢管作为管体材料，该材料只能适合≤900℃的工况，在工况温度达到1000℃时，该材料的抗拉强度由142MPa降低至80MPa，当温度达到1100℃时，该材料的抗拉强度仅为34MPa，屈服强度仅为29MPa，此时不仅易发生气刀管的弯曲变形，还易发生刀缝崩裂张口。AISI-310S钢管的高温力学性能见表2。

      表2.AISI310S(OGr25Ni20)材料高温力学性能

因此上述密封气刀装置由于其经常发生的高温弯曲变形和刀缝崩裂张口现象，常常造成不锈钢板带表面严重擦划伤，进而导致不锈钢板带的产品质量受到重大损失。

公开日为2009年9月9日，公开号为CN101525684，名称为“一种不锈钢镜面退火炉进口密封装置”的专利，以及公开日为2008年10月22日，公开号为CN201136885，名称为“采用双辊密封的炉门密封装置”的专利均公开了一种气刀密封装置，其共同特征都在于退火炉进口设有一对密封压辊，入口内侧设有一对带扁形喷嘴的氮气密封喷管，其适用工况温度≤800℃。

公开日为2007年12月12日，公开号为CN200988854，名称为“带钢卧式连续退火炉入口密封装置”的专利文献公开了一种碳钢退火炉进口的密封装置，其适用工况温度≤600℃。

公开日为2009年6月3日，公开号为CN201250260，名称为“用于退火炉喷气缓冷段与水淬快冷段之间的密封装置”的专利文件公开了是将碳钢连续退火炉缓冷段与水淬冷却段的气氛完全隔开，避免水蒸气进入到连退炉缓冷段的密封装置，其适用工况温度≤600℃。

公开日为2009年8月5日，公开号为CN101501224，名称为“密封设备和连续退火炉”的专利文献公开了一种密封设备，其是一种炉内还原性保护气体的循环利用装置，用于抽吸将要泄露出热处理室的流体和将要进入热处理室的流体并进行返回利用，以抑制密封流体的使用量。该技术方案并没有解决高温工况下的气刀密封装置的工作问题。

而公开日为1996年2月21日，公开号为CN1117313，名称为“连续烧退火炉、连续涂敷设备等的区域出入口的密封装置”的专利是一种利用一对或二对弹性滚筒夹持带钢将热处理炉的保护性气体隔断在炉内的机械式密封装置，其适用工况温度≤600℃。

以上专利文献中公开的技术方案其功能虽然都是防止退火炉出入口或冷却舱室出入口气体外泄或空气吸入，其密封装置的结构设计也各不相同，但其共同特点是都只能在温度≤800℃的工况条件下使用，与本实用新型所要解决的技术问题并不相同。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种耐高温气刀密封装置，该装置可对高温炉炉膛、高温舱室的进出口部位的高温气体进行有效的隔断密封，防止高温气体外泄及冷风吸入炉内，尤其应当适用于1100℃左右的高温工况，确保在该高温工况下气刀管不产生高温弯曲变形及刀缝崩裂张口的问题，从而杜绝气刀管变形对不锈板带表面造成的擦划伤，同时克服现有密封气刀装置漏风的现象。

本实用新型的技术构思为，通过对该耐高温密封气刀装置的结构进行优化设计，即采用耐高温膨胀补偿管与气刀管连接，替代现有的法兰连接，同时采用耐高温膨胀补偿管与一体化供风分配管连接，使得气刀管长度方向的热膨胀量可以自由释放，同时克服现有装置的漏风现象，保证该装置在高温工况下的使用；通过对该耐高温密封气刀装置中气刀管的结构设计，从气刀管结构角度提高其看高温变形的能力；此外还通过改进气刀管基材的选用，使该装置更适合于高温工况下的作业。

为实现上述发明目的，本实用新型提供了一种耐高温气刀密封装置，包括上下两个对称设置于冷却段舱室内的气刀管，与气刀管连接的供风分配管，与供风分配管连接的供风管，以及与供风管连接的气刀风机，气刀管与供风分配管通过两个耐高温膨胀补偿管连接，供风分配管为一体化供风分配管，其一端开口，另一端封闭，管体上开有两个口，用于与两个耐高温膨胀补偿管连接。

优选地，所述气刀管管壁厚度为8～12mm。

优选地，所述气刀管上沿气刀管轴向方向均布有若干个刀缝，所述刀缝错位搭接。

优选地，所述刀缝的长度为150～200mm，刀缝宽度为3～5mm，刀缝之间的错位间距为20～24mm，刀缝搭接长度为20～30mm。

优选地，所述刀缝的个数为13个。

优选地，所述气刀管为高铬镍合金离心铸造气刀管。高铬镍合金离心铸造管制品的材料牌号为KHR48N(Gr27Ni45)。该材料的高温性能指标见表3。该材料的高温力学性能指标明显优于现有技术采用的AISI310S材料，其在1100℃的高温条件下的抗拉强度指标高达74MPa，可有效防止材料在此温度下的高温变形产生并防止刀缝崩口现象发生。而且在同样条件下，KHR48N材料的平均热膨胀系数仅为15.8×10^-6，较AISI310S的指标降低了13.7％，因此可有效减弱气刀喷管的热膨胀量。

           表3.KHR48N(Gr27Ni45)材料高温性能

优选地，所述耐高温膨胀补偿管为耐高温胶质软布膨胀补偿管。采用这种膨胀补偿管不仅可以实现二根气刀喷管之间的水平间距方便可调，同时还可实现气刀喷管长度方向热膨胀量的自由释放。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，其耐高温性能得到了大幅提升，特别适合在≤1100℃的高温工况下使用。同时气刀管与供风分配管之间采用耐高温胶质软布膨胀补偿管软连接的设计方法，不仅实现了二根气刀喷管之间的水平间距方便可调，同时还实现了气刀喷管长度方向热膨胀量的自由释放，同时还由于供风分配管的一体化设计替代了原嵌管式可伸缩调节的将军帽母管，而解决了内外套管的接缝间隙处的漏风问题，确保了正常工况所需的空气流量与压力。

附图说明

以下结合附图和具体实施例来对本实用新型作进一步说明。

图1为现有气刀密封装置的结构示意图。

图2为现有气刀密封装置中气刀管的结构示意图。

图3为本实用新型耐高温气刀密封装置的结构示意图。

图4为图3所示的本实用新型耐高温气刀密封装置的A向视图。

图5为本实用新型耐高温气刀密封装置中气刀管与一体化配风管的连接关系示意图。

图6为本实用新型耐高温气刀密封装置中气刀管的结构示意图。

图7为图5中气刀管上B-B处的剖面图。

图8为图6中D处的局部放大图。

图9为图5中C处的局部放大图。

具体实施方式

实施例1-3

如图3、图4和图5所示，本实施例为该实用新型耐高温气刀密封装置的一种优选方案。该装置包括一对上下对称布置的气刀管1固定在冷却舱室2两侧的可升降调节托架10上，上下两根气刀管1的左侧端轴头7安装在左侧托架10的轴套中，气刀管1右侧端的进风口分别与耐高温胶质软布膨胀补偿管41的一端通过金属箍61连接，耐高温胶质软布膨胀补偿管41的另一端与一体化供风分配管31通过金属箍61连接，供风分配管31的上端通过法兰与供风主管5连接，供风主管5与气刀风机9连接。该装置用耐高温胶质软布膨胀补偿管41和一体化配风管31替代原有的配风管和法兰，可以在实现两个气刀管1之间的距离可调的同时，保证一体化配风管31与供风管5的连接处不漏风。如图6所示的气刀管1的管肚中心沿轴向方向错位均布有纵向各设有一排刀缝12。当气刀风机9供入一定压力的空气时，上下气刀管1的刀缝12处形成气幕帘，将冷却舱室2的气流及灰尘隔断在舱内，并确保高温不锈钢板带8在冷却舱室2内得到有效的冷却。

如图6-图9所示，气刀管的管壁厚为8～12mm；气刀管1上的刀锋12错位搭接，刀缝12共有13个，每一个刀缝12的长度为150～200mm，刀缝12的宽度b-b为3～5mm，刀缝12之间的错位间距c-c为20～24mm，刀缝12彼此之间的搭接长度a-a为20～30mm，实施例1-3中气刀管和刀缝的尺寸见表4。

             表4.实施例1-3中气刀管壁厚、刀缝的尺寸

管壁厚

刀缝长度

刀缝宽度

搭接长度

错位间距

刀缝个数

实施例1

8mm

150mm

3m

20mm

20mm

13

实施例2

10mm

177mm

4m

25mm

22mm

13

实施例3

12mm

200mm

5m

30mm

24mm

13

实施例1-3中的气刀管均采用KHR48N高铬镍合金材料，以离心铸造方式制造，其在高温下的力学性能指标较现有气刀管材料有大幅度提升。

本实用新型可确保高温工况下气刀管不产生高温变形与刀缝崩口，进而杜绝了由于气刀管高温弯曲变形而对不锈钢板带表面产生的擦划伤现象，从而减少了产品质量损失，同时由于气刀管使用寿命得到了极大的提高，系统的故障处理时间减少，因此降低了生产运营、维护成本。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种耐高温气刀密封装置，包括上下两个对称设置于冷却段舱室内的气刀管，与气刀管连接的供风分配管，与供风分配管连接的供风管，以及与供风管连接的气刀风机，所述气刀管上沿气刀管轴向方向均布有若干个错位搭接的刀缝，其特征在于：所述两个气刀管与所述供风分配管分别通过两个耐高温膨胀补偿管连接；所述供风分配管为一体化供风分配管，其一端开口，另一端封闭，管体上开有两个口，用于与两个耐高温膨胀补偿管连接。

2.如权利要求1所述的耐高温气刀密封装置，其特征在于：所述气刀管管壁厚度为8～12mm。

3.如权利要求2所述的耐高温气刀密封装置，其特征在于：所述刀缝的长度为150～200mm，刀缝宽度为3～5mm，刀缝之间的错位间距为20～24mm，刀缝搭接长度为20～30mm。

4.如权利要求3所述的耐高温气刀密封装置，其特征在于：所述刀缝的个数为13个。

5.如权利要求4所述的耐高温气刀密封装置，其特征在于：所述气刀管为高铬镍合金离心铸造气刀管。

6.如权利要求5所述的耐高温气刀密封装置，其特征在于：所述耐高温膨胀补偿管为耐高温胶质软布膨胀补偿管。

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