4x4米室式燃气热处理炉方案技术说明.docx

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1、攀长特钢45/50MN快锻机6#室式加热炉技术规格书4x4米室式燃气热处理炉1、用途：用以处理以下钢种1)主要用于45MN快锻机钢锭加热和返炉料加热；2)钢锭种类：主要用于小批量产品、中小锭（坯）的加热及回炉加热。10吨以下锭型；序号品种钢种代表钢号1模块塑料模具P20, 718, S4555C, NAK80等冷作模具Cr12Mo1V1, Cr12, D2等热作模具5CrMnMo, 5CrNiMo, H13, S136, 3Cr2W8V等2模具用钢塑料模具P20, 718, S4555C, NAK80等冷作模具Cr12Mo1V1, Cr12, D2等热作模具5CrMnMo, 5CrNiMo,

2、H13, S136, 3Cr2W8V等塑料模具P20, 718, S4555C, NAK80等冷作模具Cr12Mo1V1, Cr12, D2等热作模具5CrMnMo, 5CrNiMo, H13, S136, 3Cr2W8V等3锻材碳结08-70合结1550Cr(A), 1050Mn, 1250CrMo, 1237CrNi3, 2742SiMn, 1830CrMnTi, 1540CrMnMo, 1540CrNiMoA, 38CrMoAl, 1249CrMoV,不锈04Cr13, 01Cr18Ni9Ti4厚壁钢管合结、不锈P91, T92, P92, T122, P122, HR3C5航空锻件不锈

3、、高温GH4169,742等6锻件碳结08-70合结34CrNiMo6,42CrMo等2.主要设计条件2.1、工作制度为满足主机设备的工作需要，台车式加热炉按照四班三运转连续作业制设计，年工作306天，设计年时基数7200小时。2.2、能源燃料采用天然气作为热源，天然气参数如下：发热值：84244.18 kJ/Nm3接点出气压力：100200 kPa2.3、车间运输条件 车间吊车为电动桥式起重机，炉前车间行车的最大起重负荷为80/20t，炉后车间行车的最大起重负荷为20/5t。2.4自然条件环境、气象、地质条件 历年极端最高气温： 39.7历年极端最低气温： -6.8年平均气温： 16.2年平

4、均相对湿度： 81%年平均降水量； 1320 mm年平均蒸发量： 780.1 mm冬季平均风速： 0.7 m/s夏季平均风速： 1 m/s年平均风速： 0.9 m/s主导风向： NE基本风压： 0.4 kN/m2基本雪压： 0.15 kN/m2地震数据抗震强度： 里氏7级抗震加速度： 0.15g2.5公辅设施条件a电力频率50 Hz频率波动范围1 Hz电压380 V电压波动范围10 %接地标准TN-C-Sb氮气纯净度99.99 %压力0.4/ 0.6Mpa温度环境温度c天然气低发热值84244.18 kJ/Nm3d压缩空气净化要求： 固体含量 15 mg/m3；最大微粒含量： 5m；油含量：

5、15 ppm；露点： -20；压力： 0.40.6 MPa；3.主要技术参数 最大燃气耗量：89Nm3/h 最大助燃空气耗量：827.7Nm3/h 空气系数：1.15 单位燃烧生成气量：11.43 Nm3/ Nm3 烧嘴前燃气压力：40mbar 烧嘴前助燃空气压力：40mbar 天燃气发热值： 8424x4.18kJ/Nm3 最高使用温度：12803 炉膛尺寸：40004500x3000mm（WXLXH） 最大加热速率要求：120/h（可调） 保温期炉温均匀性：10（含工件） 烧嘴控制方式：4区单控 广东施能制造的SIO100KB烧嘴230KW：4套 温度控制系统控制精度：1 炉体外壁温度：6

6、5 最大装炉量：20t 助燃风机功率：4-72 NO3.6A5 Y90L-4 (2.2kW电机） 炉门提升电机功率：5.5kWx1 炉门提升速度：5m/min4.工艺过程 将料及料框吊装到炉内装料位，检查无误后，炉门下降并压紧后，密封无问题，打开排烟道阀门，检查天然气气站及助燃空气管路上的手动阀门是否开启到位，各供电点就绪，点燃烧嘴，根据各测温点温升调节炉内烧嘴火焰的大小，待炉温达到热处理温度，保温并保证炉温的均匀性。热处理完成后，关闭烧嘴，待料温下降的出炉温度后，再提升炉门到位，安全锁紧，出炉，天车移走料，进行下炉工序。5.热处理炉系统说明及组成天然室式炉系统主要由炉本体（炉壳）与炉内保温材

7、料、炉门、炉门提升及自力压紧机构、燃烧系统与管路系统、排烟系统、平台、耐热料盘、地基条件图、炉温测量系统、温度控制系统、辅助系统组成（如下图所示）。 图1燃烧系统安装图 图2排烟与空气预热器 图3 室式炉图4剖视图 图5燃气热处理炉炉门与配管实例5.1本体（炉壳）与炉内保温材料5.1.1炉体钢结构由型钢、钢板等焊接成高强度的室式结构。在设计上充分考虑到热膨胀的影响，在任何情况下，炉体都不会由于膨胀/收缩而产生变形。（1）炉侧钢结构是用16#工槽钢做炉体立柱，10#槽钢做横向加强结构，炉顶圈梁是16#槽钢焊接焊接而成，用中小型工字钢做主体加固结构，炉后墙和前墙用10#槽钢做立筋和竖筋，钢结构骨架

8、内贴焊5mm的碳钢钢板，整体外型为方体框架；用以安装固定炉门提升动力结构、烧嘴、各系统管路及插装热电偶引出装置等辅助设施，另外炉顶和炉墙也可用以吊挂锚固炉保温砖砖，耐火纤维毯等其他保温材料；（2）炉子周围和炉顶的各操作、检修区域，根据需要设有操作、检修平台及梯子,平台、通道和梯子均设有安全防护栏杆,平台、通道根据不同部位分别由型钢和花纹钢板、栅隔板组成；台车炉炉顶安全防护栏用40x3和25x3碳钢钢管、L70x45x5角钢、3mm厚菱形花纹钢板、50x50栅隔板焊接、敷设。（3）室式加热炉炉底标高控制在800mm左右，采用无轨装出料机装出料时，有较好的视线，便于装出料操作；（4）炉体钢结构用钢

9、全部使用国内大型钢铁企业生产的有品质保障的优质钢材，设计和制作上将充分考虑炉子结实耐用。5.1.2炉内保温材料的安装敷设按下表制作（1）炉顶保温层由炉内钢皮面到炉内膛分三层，第一层先铺设70mm厚轻质保温浇注料（=0.8 kg/m3）后，第二层铺设50mm厚硅酸铝高铝耐火纤维毯，一层和二层有接缝处必须错缝铺设，第三层用致密高强高铝浇注料，厚度为230mm.整体的锚固形式是用不锈钢拉杆和不锈钢螺钉固定安装在炉顶上；（2）炉侧墙、后墙、前墙保温层由炉内钢皮面到炉内膛分四层，第一层先铺设50mm厚硅酸铝纤维绝热毡后，第二层铺设50mm厚硅酸铝纤维绝热板，一层和二层有接缝处必须错缝铺设，第三层砌筑轻质

10、粘土砖 NG-1.0，厚度116，第四层用致密高强高铝浇注料，厚度为284mm，整个炉墙保温层总厚度500mm,浇注料整体的锚固形式是用不锈钢拉杆和不锈钢螺钉固定安装在炉墙上；（3）炉底部保温层用轻质浇注预制块铺砌，制作完成后真个炉腔呈现箱型结构，炉内各预制块间的缝隙用陶瓷纤维散棉填充好。5.2炉门框架、炉门提升和自力压紧密封机构、安全自锁装置、炉门耐热砌体炉门由钢制框架、铸铁镶边，耐热炉衬层组成，同时为了使炉门能上下移动在炉门两侧对称装有4组滚轮，并在炉门两边用槽钢做龙门式炉门立柱子，当提升机构提升炉门时，滚轮能上下沿槽钢立柱内的滑轨自由滑动，为了安全起见，在炉门立柱两侧上端装有安全锁紧机构

11、，以防意外使炉门坠落，炉门下降后要和炉口形成封闭形式，采用密封为弹簧带曲柄自压紧机构。（1）炉门框架用14#a槽钢做边框焊成方形主结构，框内用100x5带钢做加强横肋和竖肋，交叉处用5mm厚的八边形小贴板贴焊，达到加强和美观的作用，周边裙板耐热不锈钢309s制作，厚度10mm，炉门衬层外侧钢板用5mm的碳钢钢板，炉门上方焊接有吊耳，吊耳用20厚的碳钢板制作，炉门镶边用HT200紧固在炉门裙板上，用来保护炉门的软密封和抑制炉门的热形变时候的扭偏。（2）炉门安装在一个垂直地面的导向立柱上，导向立柱采用28a的槽钢，槽钢内部焊有导向轨，导向轨上开有垂直导向压紧槽，保证炉门的垂直压紧密封。炉门通过滑轮

12、组及提升系统进行升降。起吊能力5t，提升选用5.5Kw电动葫芦型号CD5-6A ）。（3）在炉门上设有上下4轴，轴的末端各在一个曲柄臂上装有一个导向滚轮，导向轮分别纳入左右两侧炉门立柱里的导轨中，吊门钢绳固定在连杆上，另有一对曲臂固定在两根轴上，曲臂的末端各与一个拉力弹簧相连，弹簧的拉力使上下轴做逆时针方向旋转，连杆上的上撞块限制其旋转角度，由于轴的旋转，轴的导向轮向右动，使炉门的往左动与定密封面压紧。当炉门上升时，钢绳先将连杆向上拉起，拉力与炉门自重形成一个力矩，使上下轴做顺时针旋转，此时弹簧被拉长，导向轮将炉门推离密封面，当连杆上的下撞块行到极限位置后就开始和炉门一起上升，下降时则反之，当

13、炉门的重量全部或部分由台车支撑在继续放下炉门时，弹簧开始收缩并通过曲柄轴把炉门挤压到炉口位置使其密封。（4）安全自锁装置：为了安全起见，在炉门立柱两侧上端装有安全锁紧机构，以防意外使炉门坠落，安全锁是由自力撞块结构组成，该结构比起气动结构，节省了气源和执行机构。 （5）炉门耐热砌体：为了减轻炉门重量，炉门衬采用全纤维结构，贴靠炉门铁皮的部分采用50mm厚的硅酸铝纤维毯,容重100kg/m3,炉门部分叠铺250mm厚的含锆硅酸铝纤维折叠块,容重240kg/m3,周边用裙边块做密封，另外炉门左右和上边设有弹簧补偿软密封（见图8）。1门框架、2卷扬提升机构、3自力压紧机构、4呈托炉门滚轮组、5炉门支

14、撑和导向立柱、6弹簧补偿密封机构、7机械限位撞块、8炉门观察窗5.3燃烧系统与管路系统5.5.1燃烧系统配置（1）燃烧系统由燃气平焰烧嘴SIO200KB、智能烧嘴控制器、电动调节阀、电磁阀、空气燃气比例调节阀、点火变压器、点火烧嘴和火焰监测器组成。具备自动点火、火焰检测、大小火连续加热等功能(小火时火焰不软弱无力，大小火有明显的区别)。燃气台车炉宽度较大，装载量大，为保证炉内温度均匀性和供热能力，采用广东施能制造的SIO200KB大容量平焰烧嘴燃烧器。同时在每个供热烧嘴上配置点火烧嘴，以保证可靠点火。每套高速烧嘴因配有专用控制器，操作人员可现场进行操作各烧嘴的点火、大火和小火控制和观察工况。（

15、2）烧嘴的布置采用在双侧炉墙底部靠近台车面附近安装，本台炉子根据计算选用了4组广东施能制造的SIO100KB烧嘴，安装时均匀布在侧墙的安装位置，两侧墙一边各按4只，对应的烧嘴相互错开，为了避免火焰主流部分直接与工件接触，防止过热和烧损，通过在炉台搁置耐热垫铁方式把工件架高。5.5.2管路及管路自控系统： 5.5.2.1天然气管路系统： a天然气管路安全系统：总进口管上设有二道手动球阀(一道是业主已安装好的)、减压阀、压力变送器、紧急关闭阀和天然气流量计。在天然气欠压、风机故障、紧急断电时，自动关闭气源并报警。根据国家标准设置天然气放散管及放散阀。放散系统考虑汇总后集中放散形式。b天然气管路调压

16、系统：天然气管路供气系统的总进口管上设有自动调节阀门(减压供气)、自动测压装置，可根据燃烧情况自动调节天然气管路系统压力和供气量。5.5.2.2助燃空气管路系统： a助燃空气通过排烟管路上的空气预热器再进入烧嘴和燃气混合燃烧：为合理组织燃烧，确保炉温均匀，控制a值，助燃空气采用热风补偿。当炉子运行时，随着空气预热温度的不断提高，相同压力下，空气的流量将减小，空气燃烧过剩系数x将随之降低，火焰成欠氧燃烧状态，C0含量增加，炉内形成还原气氛，可能造成工件表面渗碳；反之，炉温降低时，空气预热温度降低，同样压力下，空气流量增加，空气过剩系数x将随之增加，火焰成过氧燃烧状念，氧含量增加，炉内形成氧化气氛

17、，造成工件表面氧化烧损和脱碳，产生大量的氧化皮。采用热风补偿系统可通过先导换热器感知空气预热温度的变化，带动可变空燃比例调节阀自动、等比例调节烧嘴前的燃气流量，实现在不同的预热温度和不同的烧嘴功率下空燃比例的恒定，达到最佳的燃烧状念。 b助燃空气管路安全系统：助燃空气管路设有自动测压装置。一但风机故障，自动关闭天然气源并报警。c助燃空气管路供风风机选用大风量风机，用两台，一台备用，风机采用在风机房就地操作的方式。4-72 NO3.6A (2.2kW电机） 风量2073m3/h 风压300Pa燃烧系统原理图5.4排烟系统（1）台车式加热炉烟气走地下烟道经换热器预热空气后，经烟囱排走。换热器采用金

18、属管状换热器。高温段管组采用Cr25Ni20的材料，低温段管组采用1Cr18Ni9材质。炉温高于1100时，预热空气温度400。在正常使用的情况下使用寿命3年。（2）该标段工业炉采用集中排烟的形式, 烟道闸板设置在换热器后。根据烟气温度合理选用闸板材质，烟道闸板选用耐高温不锈钢制作（3）烟道内设测温电偶，烟温超温，将自动将冷空气渗入，以降低烟温，保护换热器。（4）烟囱安装自动炉压控制、蝶阀等，可调节降温速度。（5）烟囱下端设圆筒形对流辐射空气预热器，通过烟气与空气的热交换，将燃烧空气预热至400左右。冷空气自上而下，与高温烟气热交换后，分两路输送至炉体两侧的燃烧器内，预热器由多棱片锅炉钢板焊接

19、而成，使用寿命长（6）预热器采用GC型列管式插入扰流件换热器以增加空气的预热温度，炉温1280时将空气温度预热至300-400。GC型高效插入件换热器，在相同传热系数下，空侧压力损失较一般插入件换热低，其值在1500Pa左右，因此降低了动力消耗。烟气温度600时，综合传热系数45W/M2以上，烟气温900时，综合传热系数55 W/M2以上。换热器在设计上根据不同温度采用耐热钢和不锈钢，布置上采用温均匀化和热应力消除措施。5.5平台供通行的平台，取平台宽度为600mm，供检修炉用机械或装拆检测仪表用的炉顶操作平台，取平台宽度为700mm，炉子构件烧嘴、阀门操作平台其宽度应和炉体宽度一致，平台四周

20、围有安全防护栏杆，高度取1m，操作平台基本焊接在炉体的承力柱上，平台上铺设菱形花纹钢板和格栅板供人员行走。5.6料盘与基础（1）用来搁料的料盘，用耐热合金钢铸成，尺寸按承料大小和炉台的范围设计，尽量能满足转运方便，应用最多，能保证使用强度的情况下开有通气、减重、起运的大孔，开孔尽量均匀，形状简单，表面能满足使用要求即可。（2）设备的基础，铺设有两行单行重轨38kg/m，轨道的固定采用预埋焊接的方式，轨道中间，即台车正下方挖有供检修的坑道，坑道深度满足人工安装设备和定期检查走人即可，不宜过深；另外基础的预埋件、荷载、炉前公辅设施（水、气等）由承包方设计，甲方负责施工。5.7设备的主要特点 1、节

21、能效果好：本设备炉体的炉衬全部采用高铝耐火纤维，与耐火砖相比导热系数小，热容量小，所以耐火层的厚度小，且吸热大大降低。本设备采用高速调温烧咀系统，喷出速度大，达到100m/s，能有效搅拌炉气，是炉膛温度均匀，且烧咀系统燃烧完全，使燃料得到充分利用。采用炉压零位控制和全密封技术，是最大结合面（炉车与炉体间的密封面）处于零位炉压，炉气不外泄，冷气不内渗，使燃烧产生的热能能够有效地利用。2、具有先进设计水平的炉门、炉体密封结构，在一定有效时间内炉门可靠关闭后，无局部窜火、吸风、跑热现象,台车加热炉炉门采用自力式压紧密封机构；台车侧密封采用双砂封形式,台车后密封采用可靠的密封形式, 有效去除空炉能源浪

22、费，节能效果非常明显。3、自动化程度高：炉门、炉车全部采用电动，有操作控制台，操作人员能方便地控制炉门、炉车运行。炉门、炉车有行程控制，到限定极限位置能自动停止运行，以确保安全。燃烧系统有全套的点火，大、小火运行、检测、熄火报警，熄火切断和再点火功能，且每套烧咀各有一个独立的控制箱，能够做到单独控制。每个控制箱接口可和仪表间温控仪连接，使整套系统全部做到自动控制。 管路参数采用自动控制。助燃空气和燃料的管路压力可设定并自动调节，使助燃空气和燃料量控制在最佳比值，保证达到较高的燃烧效率，消除黑烟。 炉压自动控制，通过压力变送器把炉膛压力信号与设定值比较，把信号传到烟囱的执行器，通过改变烟囱的开度自动控制炉膛内的压力。 炉内温度控制采用先进的智能数显温控仪，它和测温元件、自控烧咀组成闭环控制。具有高精度、高灵活性、抗干扰性和高可靠性。温控系统可对热处理生产工艺曲线进行自动计算、操作、显示、储存，实现全过程控制。 在仪表柜上设有温度、炉压、各烧咀、各管路参数的操作值显示和异常情况报警及紧急保护措施，确保操作安全。5.10电器控制部分15