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1、强对流罩式热处理炉温度均匀性测量及控制点确定强对流罩式热处理炉是目前钢铁冶金行业应用的先进退火炉之一,主要用于黑色金属和有色金属材料的光亮退火,由于内罩充注惰性气体对加热钢坯进行保护,所以退火质量高,特别适用于各种带材、线材、矽钢片等的无氧化光亮处理。强对流罩式热处理炉内装有大风量、高功率的热流风机,使炉内保护气氛形成强对流循环,达到强化传热,并使炉内温度更趋均匀。炉温均匀性直接关系到产品最终的组织性能,因此,炉温均匀性是热处理炉的主要性能指标,是保证热处理产品质量的重要工艺参数,也对热处理炉温度均匀性测
2、试提出了更高的要求,文章就炉温均匀性测试及控制点确定提出基本方法。1 基本结构强对流罩式热处理炉结构如图1所示,主要有下面几个部分组成。图1 强对流罩式热处理炉结构1)炉台:其底板由型钢加强钢板制成,用于承载热处理钢卷。底部大功率大叶轮的风机使炉膛内的保护气体强烈循环对流,在加热周期和冷却周期中获得最佳的气体循环效果。炉座绝热材料采用硅酸铝耐火纤维毯,使炉座外表面温度保持在60℃以下。底座大法兰上加工一个特制的水冷燕尾槽,槽内装有硅橡胶密封圈,使内罩和底座之间的密封达到严格的气密性要求,内罩和底座之间用液
3、压缸夹紧。2)加热罩:外壳采用普通碳钢板制成,并使用结构钢加固。加热罩上安装有燃烧器、点火电极、火焰监测器、预热器、燃气管线、助燃空气管线、起重梁、导向臂和电控箱等。在加热罩的罩体底部,装有陶瓷纤维制成的密封件,使加热罩与内罩间的连接达到密封,以减少废气和热能损失。燃气总管上装有自动快速接头。动力线路和控制信号采用手动插头与炉台电气柜连接。图1 强对流罩式热处理炉结构3)燃烧系统:由双平面切向安装的燃烧器组成,在两个平面上,上层布置6个燃烧器,下层布置6个燃烧器每个加热罩共12个燃烧器。火焰结构被设计成引
4、向内罩和加热罩间的中线位置,以避免火焰对内罩的冲刷。每个燃烧器配置高压点火变压器、点火电极、火焰监测器、燃烧控制器、电磁阀等,燃气管和助燃空气管与燃烧器。燃气管线系统配置总电动切断阀调压阀、电磁阀、压力开关、压力表、快速接头。4)内罩:其钢结构采用精加工的水冷大法兰,密封法兰压紧在炉台上密封内罩。筒体材质采用310S优质耐热钢,吊环部位采用309S耐热钢,压制成深波纹式罩体,增加了对流传热面积和内罩的强度。封头压制成型,筒体、封头、底部为耐热钢板。5)冷却罩:采用普通碳钢板制成,并用结构钢加固。在罩顶部安
5、装2台大流量的风机,高温冷却时,启动风机风冷。2 运行强对流罩式热处理炉运行一般有五个步骤。1)退火工艺曲线计算:一个退火周期开始时,操作人员将退火的钢卷参数输入到过程计算机系统,退火模型计算出退火过程参数,经操作人员确认后下载到PLC。操作人员将需要退火的钢卷按堆垛要求堆放在炉台上。2)内罩密封:完成炉台装料后对流板放置在钢卷之间,设置内罩,操作液压装置自动将内罩压紧在水冷炉台法兰上,使其密封完好。然后在环境温度下进行氢气阀和炉台/内罩系统的冷态密封试验。如果密封试验失败,控制系统给出相应报警,人工进行
6、报警确认后,控制系统自动重新进行密封试验。3)气体置换:密封试验成功后,通入氮气。炉内氮气达到设定压力后,扣上加热罩,启动助燃风机,用空气吹扫加热罩的炉膛空间。当内罩氧含量<015%后,通入氢气并启动循环风机。4)点火升温:随后进行加热罩天然气总管的密封试验并准备点火。加热罩点火从上到下各排烧嘴分别自动进行,火焰检测装置检测烧嘴的燃烧状况。当炉温达到设定值后,同时向炉内补充氢气,保持炉压稳定内罩内压力由压力传感器和压力开关连续检测。该过程持续约1h,结束后,循环风机速度从520r/min连续增加到2100
7、r/min。循环风机连续在1500r/min到2100r/min的高速下运转直到冷却结束。高效的循环风机使得炉内保护气体高速循环,保证钢卷得到均匀的加热。在适当温度下由加热升温转为均热,确保钢卷的机械性能和晶粒尺寸均匀。均热时间由数学模型计算给出。5)冷却阶段:均热结束前,自动进行炉台热态密封试验。热态密封试验完成后,系统进入冷却阶段,冷却分风冷和水冷二种方式。3 炉温均匀性测试1)测试目的炉温均匀性通常用炉温的空间和时间分布特性来表征。炉温的空间分布特性就是温度在炉膛要求各测点位置区域的分布情况,用这个
8、参数描述温度的均匀性。温度的时间分布特性,就是温度在工艺过程中的变化情况,用这个参数描述温度的稳定性。炉温均匀性测量的目的是分析炉膛内温度的空间分布特性和时间分布特性以及温度波动的大小,从而确定炉内钢卷是否达到热处理的性能要求。2)检测方法被测罩式热处理炉的内罩结构为圆柱形,气流从炉台的对流风机出风口喷出,贴内罩内壁向上流动,一边吸收来自内罩壁面传入的热量,边通过气流将得到的热量传递至钢卷外侧,热气流上升至内罩顶后,沿罩顶折入
