台车罩式复合型退火炉的研究

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1、台车罩式复合型退火炉的研究摘要本双台车罩式复合型退火炉采用先进的气体流动布局，炉膛各部位温度数据采用计算机智能化自动控制实现自动采集，并通过对电能输出功率和材料接受转换效率的逻辑分析，实现自动控制电能输出功率。炉体采用双台车独立移动机构，使台车装料与材料退火的时间重合。台车内填充保温耐火材料、四周安装软性密封材料，工作时炉体底面和台车平面重合，重合面之间软性密封材料受压密封，能较好地保证罩式炉密封性。关键词管棒材；智能控制；温度均匀中图分类号th122文献标识码a文章编号1674—6708（2012）76—0053—031现状分析铜

2、加工行业的铜管棒生产工艺中，为了消除铜管棒冷加工后残余的应力，会增加一道去应力退火工艺，在低于铜的再结晶温度的情况下加热。因此，这就需要铜加工企业针对这一退火工艺添置合适的退火炉进行生产。现国内外同行业[1]中，去应力退火炉有：井式退火炉、台车式退火炉、罩式退火炉三种，其各有优缺点。井式退火炉结构简单、制造成本低，致使其运行能耗大，且炉内上下温差较大，通常在20℃以上，退火后材料力学性能波动较大；台车式退火炉结构复杂，制造成本较高，装炉量大，但由于内部密封性能差，气动循环结构不合理，运行能耗较大；罩式退火炉炉内结构复杂、制造成本较高

3、、炉内密封性能好，但是装炉量较小，生产效率较低。综合以上三种炉体的优缺点，结合自身的设计、研究，开发出一套新的双台车罩式复合型退火炉。复合型退火炉通过先进的气动布局和热循环交换系统，有效提高了退火炉的密封性能和热交换效率，将炉内各部位温差控制在±5℃以内，较好地保证了退火材料力学性能的均匀稳定性，降低了设备运行能耗。2设计思路本设备的设计研发分为炉体结构的设计及制造；台车结构的设计及制造；设备自动控制系统的设计及制造。2.1炉体结构的设计及制造复合型退火炉炉体分为：炉膛、内部循环系统、液压站等。其中炉膛、内部循环系统借助于三维设计软

4、件进行设计，通过模拟对炉膛内气体流动、分布进行分析，提高炉体内部的热传导[3]效率。运用ansys有限元分析软件[4]对设备结构强度进行分析，确保在正常装载量前提下，设备机械强度、运行可靠度均能达到设备各类加热参数。1）炉膛：采用钢管、板材焊接结构，炉衬为厚400mm的1250的纤维耐火保温材料，具有重量轻、密封保温性能好、蓄热少的优点；2）炉内循环系统：包括风机、导向分流板、电热元件、保温材料等。炉体顶部配有4套高压大流量热循环轴流风机，定时改变炉内气体流动方向，确保炉内气体以60次/min的速度循环流动，实现空气热量与管棒材的快

5、速传导交换，实现炉内棒材各部位的温度均匀，设备进入保温阶段后，炉内温差小于±2℃。导向分流板采用厚度为2mm的034不锈钢板，按空气流体力学的原理，通过精密计算，设计符合分流导向的要求形状，用数控钣金折边等工艺方法制成，使其强度增加、不易热变形。采用上、下双层结构，实现侧向进、出风，使热风顺利透过管棒各层间隙，提高热交换效率并减小管棒内外层温差。炉内电热元件为ocr25al5的带状体，用高温粘合剂和陶钉固定在纤维材料上，具有牢固、可靠、不易松脱等特点；3）液压站：采用同步控制方式，液压系统同步驱动4个液压缸，液压缸带动炉体上下同步升

6、降，并配有上下导向装置，使炉体上、下升降平稳、安全。2.2台车结构的设计及制造采用双台车独立移动机构，使台车装料与材料退火的时间重合，提高设备使用效率；台车采用型材焊接而成，配有独立的自行走装置和制动装置，以齿轮齿条传动并结合变频器控制的方式，实现台车双速自行走，即台车快速进出移动和慢速定位；台车内填充保温耐火材料及四周安装软性密封材料，工作时炉体底面和台车平面重合，重合面之间软性密封材料受压密封，能较好地保证罩式炉密封性能。2.3设备自动控制系统的设计及制造设备分为二区温控，采用计算机智能化自动控制[5]，采集炉膛各部位温度数据，

7、通过热量输出功率和材料接受热量的逻辑分析，自动控制热量输出功率。当出风口与进风口温差大于10℃时，计算机控制炉体顶部4套高压大流量热循环轴流风机以2880r/min的速度高速运行，并以5min为一个节拍进行换向，减小炉膛内各部位的温度差。当出风口与进风口温差在5℃～10℃时，计算机控制炉体顶部4套高压大流量热循环轴流风机以1440r/min的速度中速运行并以10min为一个节拍进行换向。当出风口与进风口温差在2℃～5℃时，计算机控制炉体顶部4套高压大流量热循环轴流风机以940r/min的速度低速运行并以15min为一个节拍进行换向，

8、使热量输出和材料吸收能量二者之间平衡始终保持较高水平，从而达到节能、高效的目的。工作流程方框图如图1。3研发过程3.1前期准备阶段在设计制造复合型退火炉之前，工程技术人员从生产一线了解管棒材去应力退火的各项参数作为设计要求，包括退火温