台车式加热炉和热处理炉的比较研究

台车式加热炉和热处理炉的比较研究

【摘要】具有室状炉膛，活动炉底的加热炉叫做台车式加热炉，应用于小型工件和大吨位工件的锻压加热等处理；而台车式热处理炉是对金属工件进行各种金属热处理的工业炉。目前，随着我国科技的不断发展和进步，台车式加热炉和热处理炉的工艺日趋复杂，形式也是多种多样。本文对台车式加热炉和热处理炉的加热工艺、操作过程、传热机理等进行综合的比较分析及研究，并提出了一些相关的建议。

【关键词】台车式加热炉；台车式热处理炉；加热工艺；操作过程；传热机理

0 引言

台车式炉是冶金行业机修车间、锻造行业、水压机车间的主要设备，台车式炉按照热工有分加热炉和热处理炉。近年来，由于我国引入了多项新材料和新技术，使台车式热处理炉的设备有了很大的提高，但是台车式加热炉的设备改造就比较落后，工艺温度非常高，操作起来也比较复杂。这就出现了一种现象，人们为了提高台车式加热炉的装备水平，就把热处理炉的技术搬到加热炉的身上使用，因此造成了高温阶段时升温速度慢、工件被烧坏、烟道二次燃烧导致热器短期损坏、氧化烧损坏较大等一系列的严重后果。

1 台车式加热炉和热处理炉的技术分析比较

1.1 台车式加热炉

加热炉分两种情形，第一种、大吨位的钢锭，进行完加热保温后，高温时拉出台车，先吊一个锻压，其余随着台车回炉继续进行加热保温，这样反复工作直到完成一批钢锭的锻压后停炉，这可能需要加热炉连续的工作几天，甚至两个月。第二种是比较小型的钢锭，与第一种工艺相同，循环锻压直至完成所有钢锭的锻压后停炉，这种炉子运行时间就相对较短，可能是十几个小时到二十几个小时。所以加热炉在操作方式是连续炉的特点，只有炉体受热方式和燃烧器控制方式上有间歇式炉的一些特点。加热炉的温度极高，炉况也是极为恶劣的，装出料上也是热态吊装，不规则的形状、恶劣的环境，台车的受力不均匀等情况，要求加热炉的台车要有更大的强度。

1.2 台车式热处理炉

热处理炉的工艺包括工件的正火、退火或者回火，工件一般在环境的温度之下进入炉内，按工艺曲线重新开始加热，完成工件的加热和保温后就可以停炉，双台车的情况炉体也会停止供热，只是利用余热。所以热处理炉也称间歇式炉。装出料的方式上，热处理炉一般是冷态装出料，而且工件较规则，也是整齐的摆放在台车上，所以受力均匀。

2 台车式加热炉和热处理炉的结构分析比较

2.1 台车方面

热处理炉和加热炉相比，加热炉的工件放置不均匀，导致台车的受力不均匀，再加上载重量较大，工件形状还不规则，台车的装载量上就存在一定的差距。所以综合考虑加热炉各方面的影响因素，台车的结构也要进行调整，目前台车采用组合梁的结构，车架及组合梁是用钢板焊接的，12至20mm的立板厚度，很大程度上提高了台车的强度，较比H型钢、槽钢及工字钢整体强度提高了很多，也减少了变形扭曲的现象，而且根据台车的载重量可以调整组合梁的间距和钢板的厚度。

2.2 传热机理方面

台车式加热炉一般在1200至1300℃的温度下运行，先前升温阶段主要以对流形式传热，1000至1300℃阶段主要以辐射形式进行传热。保温是指工件由外至内进行能量传递时所需要的热量。目前，出现在加热炉上运用高速烧嘴脉冲的燃烧技术的现象，加热强度过高工件未必就能够有效的吸收，所以造成氧化过重、工件过烧等严重问题，所以不能简单的把热处理炉上的一些技术应用在加热炉上。因为热处理炉台车一般是冷进冷出，运作温度也在1000℃之下，处理铸钢件、结构件的退火等主要是升温和保温过程，炉内传热也主要是工件和炉气间的对流换热，因此利用高速烧嘴脉冲的燃烧技术能够取得良好的效果。

2.3 燃烧装置方面

燃烧器在保温阶段及升温的后期只是起到供热的作用，所以需要根据炉温的变化不断的调节供热能力。所以为了满足加热炉的供热需要，加热炉燃烧器就要具有较大的调节比，例如高速烧嘴、平焰烧嘴等；而热处理炉的燃烧器选择就不那么局限，因为其初始升温在运行的整个周期中所占比例较小，所以不局限选择高速烧嘴。

2.4 炉衬材料方面

考虑到加热炉的炉衬要承受急冷急热的反复以及长期1300至1350℃的高温，以及一些影响炉衬寿命的因素，目前加热炉的炉衬材料已经是浇注料联合纤维或者是全纤维或浇注料，仅有有些较小的加热炉还在利用硅藻土的保温砖、轻质的耐火砖等炉衬材料。而热处理炉则采用耐火纤维等炉衬材料，极大的提高了炉温的均匀性和生产率，也减少了热能的消耗。

2.5 局部结构方面

台车炉细小的结构有许多，例如轨道、炉口结构、炉门形式等等。目前，由于加热炉和热处理炉的不同，加热炉内后面的轨道很容易变形，采用最有效的办

法就是设计轨道轨枕时，采用便于更换轨道压紧螺栓螺母的结构，能从根本上解决轨道翘曲变形的问题；由于台车频繁的进出，炉口的材料要承受急冷急热的折磨，而且吊装的钢锭偶尔也会冲撞炉口，所以加热炉的炉口最容易被损坏，因此炉口的结构不仅要方便于整修，还要耐损，砌砖的方式就比较容易修补，有助于加热炉长期使用，而浇注料损坏后就不易修补；对于热处理炉来说，炉门密封如自重压紧、弹簧压紧、气缸压紧等炉门压紧形式是比较有效的，但是对于加热炉来说，台车频繁进出，温度又过高，强烈的辐射对炉门附近的材料都是由损害的，会影响气缸阀件和管道的使用寿命，弹簧也会失去弹性，进而压紧装置会失去作用，致使故障发生，所以加热炉的炉门要注重实用和可靠，不是单纯的追求先进。除了以上局部结构，还有台车炉侧部的密封结构，对于加热炉来说，钢锭烧流是重大的事故，其原因有很多种，所以各部分的结构设计都要考虑好，目前仍然采用双砂封的结构进行侧部密封，虽然方法比较老套，但砂封槽比较耐用，也容易修复。

2.6 炉压的控制方面

炉压的控制对于台车炉操作的稳定性和使用寿命非常关键，现在的台车炉也都设置了炉压控制的装置。炉压较小的话会浪费燃料，但是对炉衬材料是有好处的的；所以炉压过大的话会加快损坏炉衬，但是有利于工件的加热及均匀的受热。炉压是相对数，要根据位置的不同和台车炉的不同而设定。对于加热炉来说，要考虑烧嘴单股气流影响，合理的选择取压点，防止因烧嘴强化加热致使工件烧化而台车无法正常的拖出。

3 结束语

总之，即便台车式热处理炉的一些技术日益完善起来，也不应该盲目的将其应用在台车式加热炉中，台车式加热炉对砌筑方式以及炉衬材料等的要求极高，复杂的工况使得加热炉的操作也复杂很多，而影响其使用效果的因素也很多，在燃烧控制方式、局部结构设计等方面要重视细节的因素影响，不能过分的追求先进，但要保证台车式加热炉的可靠性和实用性，进而使工业炉的整体水平和效率得到稳定性的提高。

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