PDF《燃气加热 托 辊型 网带炉 生产 线 的研 制与 应用》

燃气加热托辊型 网带炉 生产 线的研制与应用 景国荣 , 张海木 , 邹懿,周清飞 , 张全根 ( 姑苏科技有限公司, 江苏 苏州

2 1

5 1

2 1 ) 摘要 : 介绍 了燃气加热托辊型网带炉生产线的组成 、 燃气脉冲控制和空气/ 燃气 比例连续调节技术和计算机多媒 体集散控制系统.

生产应用表明炉温均匀性 良好 , 处理产品质量稳定 , 能耗成本降低 , 取得 了明显的经济效益. 关键词: 网带炉 ;

燃 气辐射管;

脉冲控制 ;

空气/ 燃气 比例连续调节 中图分类号 : T G1

5 5 .

1 文献标识码 : A 文章编号 :

0 2

5 4 -

6 0

5 1 (

2 0

0 7 )

0 1

4 1

0 8

9 -

0 3 De v e l o p m e n t a n d App l i c a t i o n s o f Ga s He a t i n g Ro l l e r - t y pe M e s h Be l t Fur n a c e Pr o d uc t i o n Li ne J I N G G u o ― r o n g , Z H A N G Ha i ― m u , Z O U Y i , Z H O U Q i n g ― f e i , Z HA N G Q u a n ― g e n ( G u s u T e c h n o l o g y C o . , L t d . , S u z h o u J i a n g s u

2 1

5 1

2 1 , C h i n a ) Abs t r a c t: Th e c o mp o s i t i o n s o f g a s h e a t i n g r o l l e r ― t y p e me s h be l t f u r n a c e p r o d uc t i o n l i n e,g a s p u l s e c o n t r o l a n d a i r /g a s r a ― t i o c o n t i n u o u s l y a d j u s t i n g t e c h n o l o g i e s , a n d m u l t i ― me d i a d i s t r i b u t e d c o mp u t e r c o n t r o l s y s t e m w e r e i n t r o d u c e d . T h e p r o ― d uc t i o n a p p l i c a t i o n s s h o w t h a t t h e f u r n a c e t e mpe r a t u r e u n i f o r mi t y i s g o o d, p r o c e s s i n g p r o d uc t q u a l i t y i s s t a b l e a n d t h e e n ― e r g y c o n s u mp t i o n c o s t s a r e r e d u c e d S O a s t o s a v e e n e r g y a n d h a v e g o o d e c o n o mi c e f f e c t s . Ke y w o r d s : m e s h b e l t f u r na c e ;

g a s r a d i a t i o n t u b e ;

p u l s e c o n t r o l ;

a i r / g a s r a t i o c o n t i n u o u s l y a d j u s t i n g 近年来, 电 加热网带 炉生产线已 广泛 应用于 标准

2 燃 气辐射管加热托辊型网带式淬火炉 件、 轴承、 五金等行业 的热处理生产 中,但产 量高 、 燃气辐射管加热托辊型 网带式淬火炉的炉体 、 炉 生产率 >

1

0 0

0 k g / h的网带炉, 由于用 电量大 , 能耗高 衬、网带及其驱动装置 、 炉顶循环风机 、 保护气氛供给 制约着这类大型网带炉的发展与应用.随着 西气东 系统等与电加热网带炉相同 . 但其加热系统采用图

1 输 、 川气东送 的实施 , 给大型网带炉的加热能源采 所示的 自身预热式燃气辐射管 , 该辐射管 由辐射管外 用天然气提供了条件 .我公司在电加热 网带炉生产线 壳、带翅片式空气预热器、 碳化硅内管 、 点火燃烧装置、 的基础上 , 研制开发 的天然气加热托辊型网带 炉淬 回 烧嘴控制器 、 燃气和空气电磁阀 、 燃气和空气管路及相 火生产线 , 生产应用表 明, 生产线炉温均匀性 、 热处理 应球阀 、 蝶阀等组成.辐射管外壳和带翅片式空气预 质量 达到了相应标准 的要求 , 能耗和生 产成本 热器均 为1Cr25Ni20Si2耐热钢 离心 浇铸 , 管 壳壁 厚 均低 于电加热网带炉生产线.

8 m m . 燃烧室设有碳化硅 内管 , 共分 4段连接, 火焰在

1 燃 气加热托辊型 网带炉生产线的组成 管内 燃烧, 耐热 钢管 壳弯曲 变 形时, 不 会将 碳化 硅内 管 燃气加热托辊型网带炉生产线 由磁性上料机 、 浸 折断.碳化硅内管外径

4 )

1 2

0 m m, 四周有若干支脚交 泡型前清洗机 、 燃气辐射管加热托辊型网带式淬火炉 、 错分布, 以确保燃烧室的碳化硅 内管与耐热钢管壳之 自动提升淬火冷却槽 、 水平型后清洗机 、 燃气加热托辊 间有一定的间隙, 达到用以烟气回流预热空气的目的. 型网带式回火炉 、 双层 发黑槽 、 烘干炉 、 上油机 以及电 燃烧装置为德 国LBE公司制造 的空气 自身预热式烧 气和温度控制柜 、 计算机多媒体集 散式 中央控制系统 嘴,最大燃烧功率

3 6 k W/ 支,由电子点火电极直接点 等组成.主要技术参数为额定生产率

8 0 0―1

0 0

0 k g / 火,火焰监测器监测火焰燃烧情况.其天然气的最低 h 、 全线最大燃气功率约

1 3

8 0 k W、 全线额定电功率( 包 发热值为

3 5

6 0

0 k J / m ( 标 准状态 ) 、 燃气节点压 力为 括传动 、 风机 、 淬火槽 、 前后清洗 机和烘 干加热等 ) 约3kPa、每支辐射 管的天然气最 大耗气量 约3 .

6 4 m

3 / h

6 0 k W、 淬火炉炉 内网带有效宽度为

1 0

0 0 m m、 回火炉 炉内网带有效宽度为

1 2

0 0 mm、 生产线总长度约5

0 m、 设备总质量约为

6 0 t . 作者简介 : 景 国荣 (

1 9

3 9 .

1 1 一),男,江苏江 阴人 , 高级工 程师 , 主要从事热处理设备 的设计 开发 、 金属 材料 热处 理工艺 研究 , 已发表论文

3 0余篇 , 曾获 机械部科技进步二等 奖两项 , 三等奖 一项.联系电话 :

0 5

1 2 -

6 5

0 7

9 6

5 1 E ― m a i l : s t o v e @g u s u . e o m. a n 收稿 日期 :

2 0

0 6 -

0 8 -

2 2 一 空气预热器 管壳 ? - 一-I/.一曰E[=正=旷一空气 S i C燃烧室图1自身预热式燃气辐射管示意 图Fig.1Drawi n g o f g a s r a d i a t i o n t u b e w i t h s e l f p r e h e a t i n g 《 金属热 处N ) )

2 0

0 7年第

3 2 卷第

1 期89维普资讯 http://www.cqvip.com ( 标准状态 ) 、 助燃空气压力为

5 k P a 、 每只烧嘴的助燃 空气需要量约为

4 0 m / h ( 标准状态 ) . 烧嘴采用开/ 闭式脉冲方式控制 , 保证辐射管表面 温度均匀及低污染废气的排放 .脉冲燃烧强化 了燃烧 和排出气体 的质量、 动量和热量的传递 j , 使燃烧效 率高 , 强度大, 排烟污染小 , 从而确保炉膛横向和纵 向 以至整个炉膛的炉温均匀性 .脉冲燃烧是一种间断式 燃烧方式 , 采用脉宽调制技术 , 通过调节燃烧时间的通 断 比来实现对 网带炉的炉温控制 j , 系统 的燃烧流量 通过压力调整预先设定最大燃烧功率 , 使烧嘴燃烧时 的流量 、 压力处于稳定状态 .烧 嘴一旦工作就处于满 负荷状态 , 保证烧嘴燃烧 时的燃气出 口速度不变.通 过调整燃烧 和不燃 烧两种状态的时间 比进行温度调 节,即需要升温时 , 烧嘴燃烧时间长 , 熄火时间短 , 相反 需要降温时 , 烧嘴燃烧时间短, 熄 火时间长 , 一次性调 整好 即可投入运行 , 其控制原理见图

2 .由于省掉 了 价格昂贵的 M P T

7 0 0脉冲燃烧控制器 而采用 P L C, 当PLC接收到控温仪的 4―

2 0 m A连续信号 ( 对应烧嘴 能力 0―1

0 0 %) , 将此信号转换为脉冲信号传输给烧 嘴 自动控制器 , 由它来控制烧嘴实现脉冲燃烧 , 如控温 仪只要求

5 0 % (

1 0 m A) 热 负荷 , 则 在一个 脉冲周期 内, 烧嘴的开闭时间相等 ;

如要求

2 5 %的热负荷 , 则烧 嘴的关闭时间是开启时间的

3 倍 .排烟方式采用每支 辐射管的烟道通人总烟道后经烟囱排至室外. 图2燃气辐射管脉冲控 制系统 F i g .

2 P u l s e c o n t r o l s y s t e m o f g a s r a d i a t i o n t u b e

3 燃气加热托辊 型网带式回火炉 燃气加热托辊型 网带式回火炉 的炉体、 网带及其 驱动装置与淬火炉类似 , 炉衬为轻质耐火粘土砖及硅 酸铝纤维复合炉衬.独特的燃气加热装置和炉顶循环 风机及导风系统 , 采用德 国KromSchroder公司制造的 燃气烧嘴 , 每个加热区装 有两只 , 在炉墙两 侧交错安 装,由于炉膛较宽, 为 了更好地保证炉温均匀性 , 在火 焰 口加装了二次进风 的耐热钢管 , 耐热钢管 四周开有 若干火焰孔 , 加大高压空气的风量 , 除了助燃外, 还用 于二次进风.烧嘴型号为 S I C

6 5 H B, 冷空气助燃 , 开放 式燃烧 , 烧嘴最大功率

7 0 k W/ 支,可在

1 0 % 一40%功 率下稳定燃烧 , 火焰长度

2 3 0―

4 0

0 m m, 火焰出口速度

8 0 m / s .烧嘴控制采用空气/ 燃气 比例阀连续 自动调 节火焰大小 , 控制原理如图 3所示.烧嘴燃烧时空 燃气比是一个重要 的控制参数 , 它关系到炉内气氛、 能 源消耗等重要指标 , 空气/ 燃气比并不是线性关系, 每个 加热区采用一台空 燃气 比例电磁阀和电动执行器, 使助燃空气流量与燃气流量成固定 比例 , 在调试过程 中, 首先找出最佳空气/ 燃气 比.当该区控温仪表传 出的4―

2 0 H 信号至空气/ 燃气 比例阀 自动调节空气流 量和随之调节的燃气流量来实现大小火焰燃烧 的连续 调节, 从而确保各区的炉温均匀性.排烟方式为炉子进 料端的烟道汇总后通人烟囱直接排至室外. 图3空气 / 燃气比例 控制系统Fi g .

3 Ai r /g a s r a t i o c o n t r o l s y s t e m

4 计算机多媒体集散式中央控制系统 燃气加热托辊型网带炉生产线设备 台数多、 动作 复杂要求高 , 如淬火炉燃气辐射管的脉冲控制 、 回火炉 烧嘴的空气/ 燃气 比例连续调 节控制 , 烧 嘴的 自动点 火、复位 、 熄火等 , 对这些控制的 自动 化程度和可靠性 提出了更高的要求 , 为此建立了手控调节 、 仪表智能化 控制和计算机中央控制 3级控制方式 , 集成 了计算机 技术 、 多媒体技术 、 图像显示和过程控制技术 、 智能化 自动控制技术等当今诸 多高新技术 、 实现 了全线运行 状况 的图像显示及点火 、 超温 、 自动熄火 、 动作故 障等 图像显示和声光报警.作为集中管理和监控的多媒体 工控机 触摸式液晶显示屏操作界面的图像显示 , 采用 自主开发 的 控制 软件 , 具有良好 的人 机界 面,通过RS485和 R S

2 3 2通讯 网络分别与下位机高性能 、 高可 靠性 的PLC系统 、 智能化温控系统、 变频调节 系统相 连接 , 实现对生产线上各个环节和各个烧 嘴的 自动监 控.同时采用开放式远程接 口, 与工厂的局域 网计算 机管理相联接 , 实现远程控制和专家在线诊断指导.

5 生产应用 效果 燃气加热托辊型 网带炉热处理生产线 自2

0 0 6年90《金属热处理) )

2 0

0 7年第

3 2卷第

1 期 维普资讯 http://www.cqvip.com 4月调试投产 以来 , 连续稳定运行, 炉温均匀性和处理 产品质量均达到用户和相关标准要求. (

1 )炉温均匀性 采用炉膛横向

8 5

0 m m范 围内 左、中、 右 3支铠装热电偶 , 离 网带面高

5 0 mm, 炉膛纵 向间断测定.结果表 明, 淬 火炉 ( 电控柜控温 仪表指 示值各区均为

8 6

0 ........