PDF《煤气锻造加热炉的设计与应用》

文章编号:1672―0121 (

2 0

0 8) 0l 一0034―03煤气锻造加热炉的设计与应用刘明涛.

邹雨合(河南英威东风机械制造有限公 司技术中心 , 河南南阳474674) 摘要:介绍一种贯通式煤气锻造加热炉的炉型结构及其使用性能特 点.该锻造加热炉性能优良,升温快,能达到锻造加热条件,满足锻造工艺要求,在降低工人劳动强度、提高生产效率、减少大气污染、改善工人操作环境等方面都有重要意义.特别是实现了节 净煤技术,降低 锻造缺陷、提高锻件质量、延长模具使用寿命.在研制与应用中积累的经验,对锻 造行业加热炉的改造有一定的帮助.关键词:机械制造;

锻造加热炉;

平焰烧嘴;

煤气中图分类号:TG3 o

7 文献标识码:B1前言我公司是国内最大的空心汽车轮毂轴管专业化生产企业,年产量达150万 件.每年需30oO套 近4.5万吨热挤压成形模具,均由我 公司自行 锻造.公 司原使用两台4.6m2和 l台

7 .

5 m2 机械水平往复推动式燃煤反射锻造加热炉,由于燃煤火焰炉炉体庞大.燃烧过程不稳定,炉温波动大,气氛很难控制,加热质量差,热效率低,能耗远高于煤气炉.因此.无论从能耗、环境保护、锻造加热质量等方面来综合评价,它都是落后的,改造势在必行.调整燃料结构,将 煤分级使用或转化成煤气使用,淘汰直接燃煤是火焰炉用煤的发展方向,同时也是实现节净煤技术的需要.2

0 0 6年,结合生产实际,本着操作安全可靠,排放物达到环保要求;

具有较高的经济效益和生产效率;

一 次性投入和较低的运 行 收稿 日期 :

2 0 o

7 一l

1 一O8作者简介 : 刘 明涛(

1 9

6 9 一) , 男, 从事锻压工艺及工装设计 成本;

满足锻造加热要求的原则,我们自行 设计建造了2台

4 .

6 m 贯通式和l台

7 .

5 m2 双开门室式燃气锻造加热炉,建立了1台 o

2 m 的发生炉煤气站.经近1年 的生产实践证明,该炉性能优良,温升快,所有技术参数均完全达到设计要求,能改善锻造加热条件,满足锻造加热要求.新式炉在降低工人劳动强度,提高工作效率,减少大气污染,改善工作环境等方面都成效显著,特别是能改善加热条件,提高锻件质量,延长模具使用寿命.现 以图l所 示4.6m2 贯通式燃气加热炉为例,简 单分析一下新式加热炉的炉型结构及其性能特点.2锻造加热炉设计4.6m2 贯通式发生炉煤气锻造加热炉主要由炉体骨架、炉衬、炉口装 置、燃烧系统、排烟系统、炉前管道等构成.炉体外壳采用钢结构死骨架,外型尺寸(长*宽*高)4695mmx

2 7

8 0 mmx

2 9

0 0 mm. 炉膛分为加热、预热两段,有效尺寸.力口热段2425mmx1

0 4 4mmx ― - 卜-― - 卜一― +_ F i n i t e E l e me n t An a l y s i s o f Up p e r Be a m o f La r g e Op e n - d i e F o r g i n g Hy d r a u l i c Pr e s s HOU Yo n g c h a o, F A NG Z h i y u a n, ZHANG Yi n g j i e ( S t a t e Ke y La bo r a t o r y o f Me t a l Ma t e r i a l Ex t r u s i o n a nd Fo r g i n g -Chi n a Na t i o n a l He a v v Ma c h i n e r y 维普资讯 http://www.cqvip.com 图1燃气锻造加热炉总图

1 炉体基础

2 出料 口炉 门3.炉门提升机构

4 . 平焰烧 嘴5.进料 口炉 门6.炉体骨架

7 . 加热炉砌体

8 . 烟道闸板

9 . 烟道系统 8l O mm , 预热段178 0mm X1

0 4 4r am X

8 1

0 mm.进 出料 端炉f-j均采用自动 提升机构,6个 分支烟道口分布在炉膛两侧墙壁上,与炉子底部地下烟道相通,烟气通过小排烟口进入炉子底部地下烟道,再经烟囱排入大气,炉压人212手动调节.进料炉口安装30kN螺旋式电动推缸,测试炉温的热电偶装在加热段,炉温由人工调节.2.1炉体骨架炉体骨架主要由支 柱、支柱拉杆、拱燃烧,在炉门口处 形成长火舌而损失热量,我们对炉膛出口尺寸做了调整,采 用加大炉脖长度,这 样对提高炉门使用寿命和节省能源都起到一定的作用.2.3炉口装置炉口装置由炉门、炉门导板、炉门压紧机构等组成.设计炉口装置的基本要求是关闭严密、结构强度高、变形小、热量散失和使用寿命长.传统中小型室式锻造加热炉的炉门和炉门导板多采用耐热铸铁铸造而成,内铺设耐火衬层,属非水冷结构.新 式炉设计没有采用传统的铸铁炉口,而是采用钢结构水冷炉口装 置.炉门、炉门导板整体采用厚度为14mm 的Q2

3 5钢板焊接表1PN- S F

6 5的化 学成分及力学性能化学成份 体积密度 g / c m 耐压 强度/ NP a 抗折强度/ NP a AI

2 0

3 1

1 O ℃*

1 6 h

1 3

5 ℃x l

6 h l l

0 ℃x l

6 h

1 3

5 ℃x l

6 h l

1 O ℃*

1 6 h

1 3

5 ℃x l

6 h ≥

6 5 ≥

2 -

3 5 ≥

2 -

3 0 ≥28 ≥

5 5 ≥

6 ≥

8 线变化率/ % 施工参考加水量/ % 长期使用温度PC 最高使用温度/ ~ C

1 1 O℃*1

6 h

1 3

5 ℃ *1

6 h ≤O.

2 O .

6 8 .

5 i 0.

5 1

3 5

0 1

6 0 o 脚梁、炉 体外墙板及固定 炉子附属构件的各 类钢结构所组成,其 功能是固定 炉子的耐 火砌体并保证其稳定性和严密性.该炉采用死炉架结构,即横~t-t=与侧立柱焊接,纵拉杆与前后立柱焊接,立柱下端直接埋入基础的安装型式.实践证明,该炉结构具有施工简易,安装方便,结构安全、可靠的特点.2.2炉衬结构锻造加热炉炉膛内温度通-g-:~1350~C左 右,并受到高温气流的冲刷 、 腐蚀和机械碰撞,传统的炉衬结构为232mm 粘地砖+232mm 高铝砖.该 炉炉墙采用耐火粘土砖+硅藻土砖+陶 瓷耐火纤维棉,炉顶采用自流快干防爆浇注料(PN― S F

6 5) 一次浇灌而成,以提 高加热炉的整体性、密封性和使用寿命,并在炉膛内表 层涂刷一层固化 剂,以提 高耐火砌体表面强度,增强抗气体冲刷的能力.自流 快干浇注料具有流动性好,凝固时间合理,强度高、寿命长,耐高温、抗侵蚀、耐冲刷的特点,在施工过程中靠 重力自行 充填流平,达到致密化.该浇注料化学成分及力学性能指标见表l.新型耐火浇注料在锻造加热炉中的应用与原耐火砖砌体相比,使用寿命可提高3~5倍 . 同时,为了防止火焰和大量燃烧气体溢出炉 门后继续而成,工作时由于水封腔内通入冷却水,利用水循环带走炉口大 量热能,使加热炉炉口在 高温环境时形成一个冷氛围,以此来保证炉口在 高温下不变形,达到保护砌体及延长加热炉使用寿命 的目的.2.4燃烧系统燃烧系统包括安装于炉膛加热段顶部的2套 最大燃烧能力为2ooNm3 / h, 最大耗氧量为256Nm 的PRM―l I 一 2型 煤气平焰烧嘴,以及煤气、助燃空气输送调节系统.燃烧装置是煤气炉的心脏,要求它高效、节能,新型煤气锻造加热炉采用了国产PRM一 Ⅱ一 2型煤气平焰烧嘴,它具有结构简单、操作方便、燃烧充分、火焰稳定、升温迅速、温度均匀的特点.平焰烧嘴有两个上下重叠的旋流器,工作时,煤气先经维普资讯 http://www.cqvip.com 炉膛升温速度快,炉温高的特点.人工调节烧嘴的空气、煤气混合比例 , 人工点火.2.5炉前管道炉前管道主要包括煤气管道、助燃空气管道以及炉前冷却水管道等,在设计各种管道时应遵照采用流路最短、转弯、收缩、扩大、分流节点最少的原则.在每台炉子的煤 气支管上都安装有压力表和空气流量计,以控 制煤气的分配量.人工点火时,先将火炬插入点火孑L, 微开烧嘴前煤气阀,等煤气着火后再相应打开空气阀进行煤气与空气的调节,使煤气达到稳定的完全燃烧.3创新性3.1将原直接投煤燃烧方式变成将煤变成煤气再后使用,提高了燃煤的热能利用率,并改善了工人的操作环境,实现了节净煤技术.3.2使用了新型国产PRM一Ⅱ一 2燃 烧器.该 燃烧器为平焰烧嘴,火焰直径可达1.5m左右,以辐射传热为主,能使炉膛温度均匀,并可以防止火焰直接烧到坯料上引起过热、过烧等缺陷.3.3使用新型PN- S F

6 5 自流快干防爆浇注料.新型浇注料的应用提高了加热炉的整体密封性能,同时寿命与原耐火砖砌体相比可提高3~5倍 .

3 .

4 采用钢结构水冷炉口装置代替传统的耐火铸铁炉口装置.钢结构水冷炉口装置利用循环水带走炉口的大量热量,起到保护炉门、炉门导板的作用,可大大延长炉门及炉门导板的使用寿命.3.5加热炉炉膛合理分区,在进料炉门口处加装了电动推缸.新 型炉炉膛分为加热、预热两区.传 统室式锻造加热炉是间隙式工作,即先将一批工件加热到始锻温度,等全部锻打完之后再投入第二批.增加了预热区的新型炉,可以实现真正意义上的连续锻打,生产效率提高1.5倍 以上.3.6采用全自动炉门提升机构,替代传统手拉炉1, 大大减轻了工人的劳动强度,提高了生产效率.4注意事项4.1PRM―I I一 2型 平焰烧嘴的火焰旋转方向可以左旋或右旋,当同一台炉内装2个 以上烧嘴时,相邻的两个烧嘴的火焰旋转方向相 反为佳.4.2冷却水系统回水一般采用明水方案,即用排水漏斗或排水箱排水,管路上要有压力指示,贮水箱及冷却水池均为敞开排放,不得封闭使用.4.3为降低设备投入成本,新炉没有配置自动控温系统,炉温、空气及煤气混合比例均由人工调节,要求操作工人要掌握一定的操作技能.必 须制定出合理、正确的操作规程,并加强人员培训,由专人负责操作.4.4点火时,严禁炉门口及其他孑L洞处站人,以免发生安全事故.5应用效果经过近1年 的生产实践证明,该炉性能优良,温升快,所有技术参数均完全达到设计要求;

能改善锻造加热条件,满足锻造加热工艺.在降低工人劳动强度,提高工作效率,减少大气污染,改善工作环境等方面也具有重要意义,特别是能改善加热条件,提高锻件质量,延长模具使用寿命.6结束语通过本文对新型加热炉研制与应用过程中积累的经验的叙述,希望能够对我国锻造行业加热炉的改造和技术进步起到推动作用.【参考文献】【1]温志高 , 李航. 钢结构水冷炉 口装置在室式锻造加热 炉中的应 用[ J ] . 热加 工工艺 ,

2 0

0 7 , ( 4) . 【

2 ] 王秉栓. 工业炉设计手册一 2版一E 京: 机械工业 出版社 ,

1 9

9 6 ―

0 8 . De s i g n a nd App l i c a t i o n o f Fo r g i ng Fur na c e LI U M i ng t ao,ZOU Yuhe 维普资讯 http://www.cqvip.com ........