專利名稱：一種實現熱處理爐快速降溫的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋼板熱處理領域，特別是鋼板輻射管加熱保護氣氛熱處理爐領 域。
背景技術：
保護氣氛輥底式熱處理爐是中厚板熱處理線上的關鍵設備，其采用純度為 99.99%的氮氣作為保護氣氛，通過I型輻射管間接加熱，采用低NOx(χ表示一個氧化氮 分子中的氧原子數)自身預熱式燒嘴進行脈沖燃燒控制，通過爐底輥單獨進行變頻驅動 和控制，實現靈活多變的速度控制。熱處理爐具有產量高，爐溫均勻，自動化程度高， 產品性能穩定、均勻，表面質量好等優點，受到廣大中厚板生產廠的青睞，得到了廣泛 應用。正是由于保護氣氛熱處理爐良好的密封性能，充滿窒息氣體氮氣，采用輻射管 間接加熱等原因，導致熱處理爐散熱能力被嚴重消弱，其降溫速度比較緩慢。例如，在 自然冷卻條件下，爐溫由900°C降至150°C，需要三天三夜(72h)的時間。嚴重影響爐子 作業率。中厚板熱處理具有“小批量、多品種”的特點，并且不同種類的鋼板要求的熱 處理工藝可能各不相同。因此，中厚板熱處理過程中，不可避免地需要多種工藝降溫過 程(例如，爐溫由900°C降至650°C，或爐溫由900°C降至450°C)。目前工藝降溫過程普 遍采用空爐后自然冷卻的方式。這種方式不僅冷卻時間長，而且空爐過程也需要很長的 時間，最終導致整個工藝降溫過程的延長。另外，熱處理爐難免會出現事故停爐或質量停爐(例如，爐底輥結瘤將嚴重影 響鋼板質量，需要停爐磨輥)。為了縮短停爐降溫時間，操作人員采用向爐膛內鼓風，裝 入冷鋼板在爐內連續運行等方式降溫，這些方式在一定程度上，可以加快降溫速度，但 爐膛鼓風所產生高溫空氣的排放，被加熱的冷鋼板使用與存放一直困擾著操作人員。可見低的降溫速度即不利于生產工藝的調整變化，也不利于事故狀態下的停爐 檢修，很大程度上影響了熱處理爐的生產靈活性和作業率的提高。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種實現熱處理爐快速降溫的裝置， 本實用新型在不改變爐內氣氛的情況下，利用現有條件實現保護氣氛輥底式熱處理爐的 快速降溫，以加快熱處理爐工藝降溫過程，提升生產的靈活性；本實用新型還能加快熱 處理爐停爐檢修的降溫過程，縮短降溫檢修時間，提高熱處理爐有效作業率。本實用新型所采用的技術方案是一種實現熱處理爐快速降溫的裝置，其包括 燒嘴控制器5、煤氣閥組、空氣閥組和供熱/冷卻管組，燒嘴控制器5接至煤氣閥組和空 氣閥組的控制端，煤氣閥組和空氣閥組的出口端接至供熱/冷卻管組，燒嘴控制器5通過 燒嘴點火電極及點火變壓器10對供熱/冷卻管組進行點火控制，燒嘴控制器5通過火焰
3監測裝置11對供熱/冷卻管組的火焰狀況進行監測。與空爐后自然冷卻方式相比，本實用新型所提供的熱處理爐快速降溫裝置，具 有以下優點1.冷卻速度快2.可實現分區冷卻，減少或避免熱處理爐工藝降溫過程中的空爐3.工藝降溫時間大大縮短，提高了熱處理爐的作業率與停爐檢修過程中，爐膛鼓風、冷鋼板爐內連續運行方法相比，本實用新型所 提供的熱處理爐快速降溫裝置，具有以下優點1.冷卻爐膛所產生的熱空氣，被熱處理爐排煙系統直接排出廠房外2.不需要調運、存放冷卻用鋼板，生產管理簡單3.另外，該裝置僅對燃燒系統的控制部分進行升級改造，不會增加額外成本； 由于冷卻風在進入輻射管內的過程中，首先被燒嘴的自身預熱器預熱，不會因急冷導致 輻射管內陶瓷內管的損壞，安全可靠。經實驗證明，采用本降溫裝置，熱處理爐溫度由900°C降低到450°C縮短為10小 時，由450°C降至150°C縮短為18小時。
圖1為輻射管加熱器結構示意圖。圖2為附圖1的A-A視圖。圖3為輻射管加熱器控制原理圖(一)。圖4為輻射管加熱器控制原理圖(二)。圖中，1 : I型輻射管；2 低NOx自身預熱式燒嘴；3 碳化硅內管；4 :翅片 對流型空氣預熱器；5:燒嘴控制器；6:燃氣氣動/電磁閥(其采用氣動閥或電磁閥)； 7 空氣電磁閥；8 燃氣手動開閉閥；9 空氣手動開閉閥；10 燒嘴點火電極及點火 變壓器；11:火焰監測裝置；12:燃氣手動調節閥。
具體實施方式
一種實現熱處理爐快速降溫的裝置，其包括燒嘴控制器5、煤氣閥組、空氣閥組 和供熱/冷卻管組，燒嘴控制器5接至煤氣閥組和空氣閥組的控制端，煤氣閥組和空氣閥 組的出口端接至供熱/冷卻管組，燒嘴控制器5通過燒嘴點火電極及點火變壓器10對供 熱/冷卻管組進行點火控制，燒嘴控制器5通過火焰監測裝置11對供熱/冷卻管組的火 焰狀況進行監測。在優選的實施方式中，如圖3所示，煤氣閥組包括燃氣氣動/電磁閥6、燃氣手 動開閉閥8和燃氣手動調節閥12，燒嘴控制器5接至燃氣氣動/電磁閥6的控制端子，燃 氣氣動/電磁閥6的入口端通過燃氣手動開閉閥8接至煤氣入口，燃氣氣動/電磁閥6的 出口端通過燃氣手動調節閥12接至供熱/冷卻管組的煤氣入口。在優選的實施方式中，如圖3所示，空氣閥組包括空氣電磁閥7和空氣手動開閉 閥9，燒嘴控制器5接至空氣電磁閥7的控制端子，空氣電磁閥7的入口端通過空氣手動 開閉閥9接至空氣入口，空氣電磁閥7的出口端接至供熱/冷卻管組的空氣入口。[0026]在優選的實施方式中，如圖1和圖2所示，供熱/冷卻管組包括依次相聯通的低 NOx自身預熱式燒嘴2、翅片對流型空氣預熱器4和I型輻射管1，I型輻射管1內部裝有 碳化硅內管3，煤氣閥組和空氣閥組的出口與低NOx自身預熱式燒嘴2相接。在優選的實施方式中，如圖3和圖4所示，燒嘴控制器5采用BCU控制器或 IES258型控制器，采用IES258型控制器時，空氣電磁閥7的控制端還接有獨立控制信號 源。一種實現熱處理爐快速降溫的方法在爐膛冷卻條件下，燒嘴控制器5或獨立 控制信號源單獨打開空氣電磁閥7，空氣手動開閉閥9處于打開狀態，煤氣閥組處于關閉 狀態，使助燃風進入I型輻射管1內，將輻射管的熱量帶走，進而使爐膛冷卻。在爐膛供熱條件下，燒嘴控制器5控制燃氣氣動/電磁閥6、空氣電磁閥7、燒 嘴點火電極10連鎖動作，使供熱/冷卻管組燃燒供熱。本實用新型的工作原理如圖1 4所示，本實用新型的熱處理爐供熱系統由 若干套輻射管加熱器構成。每套輻射管加熱器均包括燒嘴控制器5、低NOx自身預熱式 燒嘴2、翅片對流型空氣預熱器4、燃氣氣動/電磁閥6、空氣電磁閥7、燃氣手動開閉閥 8(設備維護時用，通常打開)、燃氣手動調節閥12(調試時用，通常打開)、空氣手動開 閉閥9(設備維護時用，通常打開)、燒嘴點火電極及點火變壓器10、I型輻射管1、碳化 硅內管3。輻射管加熱器的工作原理當燒嘴控制器5得到工作命令后，打開燃氣氣動閥/ 電磁閥6和空氣電磁閥7，同時燒嘴點火電極及點火變壓器10將低NOx自身預熱式燒嘴2 內陶瓷燃燒室的空燃氣混合物點燃，并形成持續穩定的火焰；火焰從燒嘴口噴出，高溫 煙氣直接進入碳化硅內管3并運行至I型輻射管1末端；并在I型輻射管1和碳化硅內管 3形成的間隙內反向流動，并最終經過翅片對流型空氣預熱器4之后，由低NOx自身預熱 式燒嘴2的排煙管道排出。在低NOx自身預熱式燒嘴2的作用下，I型輻射管1形成高 溫輻射源，對爐膛內的鋼板進行加熱。本實用新型所涉及的輻射管加熱器，不僅具有爐膛供熱的功能，還具有爐膛冷 卻(從爐膛吸熱)的功能，其特點是通過原有管道系統，向I型輻射管1內單獨供原助 燃用冷卻風，以冷卻風冷卻輻射管的方式，最終實現熱處理爐快速降溫。本實用新型所涉及的燒嘴控制器5，不僅可以使燃氣氣動/電磁閥6、空氣電磁 閥7、點火電極10連鎖動作，還可單獨控制空氣電磁閥7。本實用新型所涉及的燒嘴控制器5，在接到冷卻爐膛命令后，單獨打開空氣電磁 閥7，使冷卻風依次經過空氣閥組的助燃風管道、翅片對流型空氣預熱器4(內管)、低 NOxg身預熱式燒嘴2、碳化硅內管3、I型輻射管1、翅片對流型空氣預熱器4 (外管)， 并最終通過低NOx自身預熱式燒嘴2的排煙管道排出。本實用新型所涉及的空氣電磁閥7，為單獨控制電磁閥，即燒嘴控制器5具有單 獨控制空氣電磁閥7功能時，由燒嘴控制器5控制；燒嘴控制器5不具備單獨控制空氣電 磁閥7功能時，引入獨立控制信號，進行開閉控制。圖1為輻射管加熱器結構示意圖。圖2為圖1的A-A視圖，“ + ”表示燒嘴噴 出的氣體，沿垂直于紙面方向由外向里流動；“ · ”表示遇到輻射管端面氣體，反向流 動，即，沿垂直于紙面方向由里向外流動。[0037]圖3為輻射管加熱器控制原理圖(一)，該圖中燒嘴控制器5采用通用型BCU 燒嘴控制器，其具有單獨控制空氣電磁閥7的功能。非工作狀態下時，燒嘴控制器5的
“2”、“4”、“5”位處于低電位，燃氣氣動/電磁閥6、空氣電磁閥7、燒嘴點火電 極10均處于關閉狀態；當處于加熱爐膛狀態時，燒嘴控制器5的“2”、“4”、“5” 位處于高電位，燃氣氣動/電磁閥6、空氣電磁閥7、燒嘴點火電極10連鎖動作，燒嘴被 持續點燃；當處于冷卻爐膛狀態時，燒嘴控制器5的“2”位處于高電位，“4”、“5” 位處于低電位，只有空氣電磁閥7打開，實現往I型輻射管1內鼓冷風，達到降低爐膛溫 度的目的。圖4為輻射管加熱器控制原理圖(二)，該圖中燒嘴控制器5采用通用型IES258 燒嘴控制器，其不具有單獨控制空氣電磁閥7的功能。非工作狀態下時，燒嘴控制器5的
“2”、“4”、“5”位處于低電位，燃氣氣動/電磁閥6、空氣電磁閥7、燒嘴點火電 極10均處于關閉狀態；當處于加熱爐膛狀態時，燒嘴控制器5的“2”、“4”、“5” 位處于高電位，燃氣氣動/電磁閥6、空氣電磁閥7、燒嘴點火電極10連鎖動作，燒嘴被 持續點燃；當處于冷卻爐膛狀態時，燒嘴控制器的“2”、“4”、“5”位均處于低電 位，獨立控制信號源的外來信號使空氣電磁閥7打開，實現往I型輻射管1內鼓冷風，達 到降低爐膛溫度的目的。
權利要求1.一種實現熱處理爐快速降溫的裝置，其特征在于其包括燒嘴控制器(5)、煤氣閥 組、空氣閥組和供熱/冷卻管組，燒嘴控制器(5)接至煤氣閥組和空氣閥組的控制端，煤 氣閥組和空氣閥組的出口端接至供熱/冷卻管組，燒嘴控制器(5)通過燒嘴點火電極及點 火變壓器(10)對供熱/冷卻管組進行點火控制，燒嘴控制器(5)通過火焰監測裝置(11) 對供熱/冷卻管組的火焰狀況進行監測。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于煤氣閥組包括燃氣氣動/電磁閥(6)、 燃氣手動開閉閥(8)和燃氣手動調節閥(12)，燒嘴控制器(5)接至燃氣氣動/電磁閥(6) 的控制端子，燃氣氣動/電磁閥(6)的入口端通過燃氣手動開閉閥(8)接至煤氣入口，燃 氣氣動/電磁閥(6)的出口端通過燃氣手動調節閥(12)接至供熱/冷卻管組的煤氣入口。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于空氣閥組包括空氣電磁閥(7)和空氣手 動開閉閥(9)，燒嘴控制器(5)接至空氣電磁閥(7)的控制端子，空氣電磁閥(7)的入口 端通過空氣手動開閉閥(9)接至空氣入口，空氣電磁閥(7)的出口端接至供熱/冷卻管組 的空氣入口。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于供熱/冷卻管組包括依次相聯通的低 NOx自身預熱式燒嘴(2)、翅片對流型空氣預熱器(4)和I型輻射管(1)，I型輻射管(1) 內部裝有碳化硅內管(3)，煤氣閥組和空氣閥組的出口與低NOx自身預熱式燒嘴(2)相 接。
5.根據權利要求1 4中任一項所述的裝置，其特征在于燒嘴控制器(5)采用BCU 控制器或IES258型控制器，采用IES258型控制器時，空氣電磁閥(7)的控制端還接有獨 立控制信號源。
專利摘要本實用新型提供了一種實現熱處理爐快速降溫的裝置，本裝置包括燒嘴控制器5、煤氣閥組、空氣閥組和供熱/冷卻管組，燒嘴控制器5接至煤氣閥組和空氣閥組的控制端，煤氣閥組和空氣閥組的出口端接至供熱/冷卻管組，燒嘴控制器5通過燒嘴點火電極及點火變壓器10對供熱/冷卻管組進行點火控制，燒嘴控制器5通過火焰監測裝置11對供熱/冷卻管組的火焰狀況進行監測。本實用新型利用現有條件實現保護氣氛輥底式熱處理爐的快速降溫，本實用新型還能加快熱處理爐停爐檢修的降溫過程。
文檔編號C21D9/46GK201793663SQ20102050340
公開日2011年4月13日 申請日期2010年8月25日 優先權日2010年8月25日
發明者吳尚, 張榮明, 支英輝 申請人:中冶南方(武漢)威仕工業爐有限公司