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    1. 南通港石機械有限公司

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      技術資料

      模鍛的火焰加熱爐與加熱溫度測定

      發布時間:2016/9/17
      一、火焰加熱爐的基本組成
      火焰加熱爐由加熱室(爐膛)、燃燒裝置、煙道、煙囪和輔助裝置五個基本部分組成,是典型的燃煤加熱爐。一次風通過一次進風口1從水平爐柵和階梯爐柵部送人,燃料在燃燒室3內燃燒,高溫爐氣經過翻火墻進入加熱室4,以輻射和對流的形量對毛坯進行加熱,然后廢氣經煙道5排出。在加熱室附近的煙道中安置有換熱器7,廢氣辱熱通過換熱器預熱空氣,被預熱的空氣分別通過一次進風口和二次進風管引入燃燒室。二移風使燃燒室出來的煤氣完全燃燒。毛坯裝出爐在爐子側墻上的裝出料口9進行。從換熱器肚來的廢氣經煙道6,通過煙囪排人大氣。煙囪抽力的大小可由煙道閘門10來調節,可以拱制爐內的燃燒狀況。
        1.爐膛
        爐膛是對毛坯進行加熱的封閉空間,要求具有良好的爐氣流動和對外界絕熱條件,形成坯傳熱的最佳環境,提高加熱效率、減少熱量散失。
      爐膛一般由直立的爐墻、拱形爐頂和水平的爐底構成。爐墻的四周分別設有爐門口、燃燒裝置用口和窺視孔等。爐墻里層砌耐火黏土磚,外層砌絕熱磚,最外層再以紅磚加固或包有鋼板。在爐頂上一般都裝有測量爐內溫度的熱電偶。爐底放置被加熱鋼料,爐底除了具有耐熱和絕熱的作用外,還要有足夠的強度和耐化學腐蝕。爐底用堿性、酸性或中性耐火材料砌成,如耐火黏土磚、鎂磚、鉻鎂磚等,也要以絕熱材料來隔熱。
      2.燃燒裝置
      燃燒裝置用來實現燃料的燃燒過程。根據使用燃料種類的不同,燃燒裝置分為三種類型。
      (1)固體燃料的燃燒裝置——燃燒室燃燒室由燃燒室空間、爐柵和灰坑組成。燃燒室空間用于使燃燒產物順利地由煤層逸出和完成燃燒過程;爐柵用來支持煤層和灰層,并使鼓風分布均勻,最常用的是條狀爐柵,由鑄鐵或鑄鋼的爐條組成;灰坑的作用是積存灰分并使一次風沿爐柵分布均勻。
      (2)液體燃料的燃燒裝置——噴嘴液體燃料(如重油)在燃燒時,為了能夠使其與氧氣充分混合,達到完全燃燒的目的,必須先進行霧化。霧化過程由噴嘴來完成:借助于壓縮空氣(霧化劑),對液體燃料進行摩擦和沖擊,將液體燃料破碎成很細的霧滴,并使霧化后的燃料質點與空氣達到均勻的混合。如圖2-28所示為低壓重油噴嘴,主要用于中小型加熱爐,由鼓風機供給的空氣作霧化劑,壓力為0. 4~0.6atm(latm= 101325Pa),出口速度約70~75m/s,空氣與燃料混合較好,可以得到短而軟的火焰,不易燒壞毛坯。
      (3)氣體燃料的燃燒裝置——燒嘴氣體燃料(如煤氣)的燃燒過程分為三個階段:首先是可燃氣體的分子與氧分子混合,其次是可燃物達到燃點溫度,最后是燃燒反應。這些過程幾乎是同時發生并連續進行的。根據空氣與煤氣的混合情況,煤氣的燃燒可以分為有焰燃燒和無焰燃燒兩種形式。
      有焰燃燒是煤氣和空氣在送人爐內之前先不混合,一面混合一面燃燒,形成具有鮮明輪廓的火焰。渦流式低壓燒嘴,空氣以切線方向與煤氣流垂直相交,混合較好,容易保證完全燃燒,常用在大型加熱爐上。
      無焰燃燒是煤氣和空氣在送人爐內之前即完成混合,燃燒輻射光譜中沒有可見光線成肉眼看不見的暗焰。要求供應高壓煤氣,利用煤氣的壓力噴射,吸入空氣在混合管合,并能自動調節煤氣和空氣的混合比例,燃燒快,熱量集中,溫度高。為無焰燃燒的高壓煤氣燒嘴。

      3.煙道、煙囪及輔助設備
      由爐膛的廢氣出口至煙囪底部的通道稱為煙道。煙道截面尺寸不能造成過大的氣流阻力。煙囪從爐膛中抽走廢氣并排到高空中,煙囪的高度要保證有足夠的抽力。
      加熱爐的裝出料口一般要有爐門,以防止熱量逸出,同時也防止冷空氣進入爐膛。爐門的啟閉一般都是垂直升降,靠滑輪和滾子,以人工、氣動或電動的方法來實現。
      為了調節爐膛壓力或煙囪抽力,在煙道上都安裝有廢氣閘門,可根據爐內壓力自動調節閘板的回轉角度。
      二、生產中常用的火焰加熱爐
        用于模鍛生產的火焰加熱爐有室式爐和連續爐兩類。
      1.室式爐
        常見的加熱中小型毛坯的固體燃料室式爐。
      2.連續爐
        當需要加熱大量的鋼材和鋼坯,源源不斷供應鍛造設備連續生產時,可以采用連續式加。毛坯從爐子一端連續不斷地裝入,借助機械的作用沿爐膛徐徐通過,加熱完畢后自另加另一端出爐。
      連續爐的結構型式多種多樣,按爐子的溫度制度不同,可以分為兩段式和三段式連續爐。兩段式連續爐由預熱室和高溫室組成,預熱室用來預熱毛坯,高溫室將毛坯加熱到始鍛溫度。三段式連續爐除預熱室和高溫室之外,還有一個均熱室,作用是使毛坯溫度均勻化,避免高溫室中毛坯截面上過大的溫度差。
      推桿式連續爐,最適用于長而粗的圓鋼,以及便于在爐底上推送的方鋼和扁鋼等。毛坯定期分批裝入,并在爐內間歇移動。
      加熱形狀不適于推動的異型毛坯時常采用轉底連續爐。轉底爐的爐底依靠機械傳動做均勻轉動,當毛坯從加料口裝入后,經轉動一周,毛坯就加熱到所要求的溫度,從出料口取出。環形爐底可以有很大的直徑(可達28m),爐底的寬度視操作方便而定。沿爐子的圓周適當布置燒嘴,并根據需要在環形爐膛內砌上隔墻,則可以實現多種溫度制度。轉底爐加熱快而均勻,氧化皮少,爐底壽命長。
      環形轉底爐,用分布在側墻上的燒嘴或噴嘴3加熱,它有一個裝料口和一個出料口2。
      三、加熱溫度的測定
      準確測定毛坯在加熱和鍛造過程中的溫度,是保證鍛件質量的重要工作,對于貴重金屬更是如此。常用的測定方法有目視測溫、熱電偶測溫、光學高溫計測溫和輻射高溫計測溫等。
      1.目視測溫
      鋼加熱到530℃以上時,由于溫度的不同,會發出不同顏色的光波(俗稱火色),隨著溫度的逐漸升高,發出的顏色也依次由深到淺,由暗到亮。目測法簡便,但由于受工作環境亮度,目測者的熟練程度等多方面影響,所以誤差較大,有經驗的加熱工和鍛工目測溫度的誤差可達土(20~50)℃。正確的目測溫度還能判斷測溫儀表是否出了故障。
      2.熱電偶測溫
      熱電偶直接安裝在加熱爐的爐頂、爐后等處,監視爐內各區段的溫度分布情況。熱電偶的工作原理如圖2-33所示,由兩根不同物理性能的金屬電極A和B組成閉合回路,其一端T互相焊接,形成熱電偶的熱端,插入爐內測溫,另一端T。(冷端)與儀表(毫伏計或電子電位差計)相連。當熱端和冷端之間存在溫差時,回路中將產生熱電動勢,將熱電動儀表上轉變為溫度顯示出來。熱電偶(的熱電極)有鉑銠一鉑合金絲等多種類型,根據范圍、精度要求等選用,熱電極用瓷管絕緣隔開,并安裝于高級耐火陶瓷保護套中,以傷和受爐氣腐蝕。熱電偶在不同情況下的安裝形式。熱偶在震動較大的模鍛車間,應采取消震措施以免影響儀表的準確性。
      熱電偶的優點是:可以準確地測量高溫,動記錄、自動控制的毫伏計或電子電位差計,記錄的溫度一時間曲線上觀察溫度的變化。
      3.光學高溫計測溫
        其誤差為±(2.4~4)℃;若在熱電偶上接上自不僅能直接測出當時的溫度,還可以從自動記錄,用光學高溫計可以較迅速地測出鋼料在爐內或在鍛造中的溫度。光學高溫計是將被測高溫毛坯的亮度與高溫計燈絲亮度相比較來測定溫度,如圖2-37所示。操作時,轉動高溫計的調節環,控制變阻器的電阻來改變通過燈絲的電流大小,從而使燈絲的顏色發生變化,當燈絲顏色和被測毛坯的顏色混為一體時,燈絲就隱沒了,此時測量電表所顯示的值便是被測金屬的溫度。光學高溫計需要通過人的眼睛做出判斷,所以有一定的誤差,正確使用時可達±10℃。
      4.輻射高溫計測溫
      輻射高溫計是根據熱輻射效應來測定毛坯表面溫度,被測物體發出的熱輻射能量,經過透鏡聚在熱敏元件上轉化為熱電動勢,再通過顯示儀表(毫伏計或電子電位差計)上的分度盤,顯示出被測物體的溫度。測定700~2000℃范圍的誤差為土(12~22)℃。

      除了上述常用的測溫儀器外,紅外測溫儀也得到應用。它使用方便,測溫準確,可測- 20~1700℃范圍內的瞬時溫度,精度為±0. 5%。

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