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锻造加热炉的应用与前景
沈阳东大工业炉有限公司 [文章发布于:2020-5-19]
 

在金属压力加工过程中,加热技术对产品性能具有很大影响。目前,这一问题已引起世界各工业国家的高度重视。

  众所周知,零件锻造的目的:一是成形,二是锻合内部的疏松,缩孔等缺陷。对于大型锻件来说,由于尺寸和重量愈来愈大,质量要求愈来愈高,加之锻造比受到一定的限制,显然,锻合锻件内部的疏松,缩孔等缺陷,就是其主要目的了。锻件加热是锻造生产必不可少的工序,而加热炉是锻造生产的重要热工设备。所以,不断发展加热炉技术,也是提高锻件质量的重要措施之一。

  用于锻造液压机的锻造加热炉,其炉型虽然种类很多,但大部分采用的还是台车式炉。工具操作机大多在国外大,中型锻造液压机上配备,也有一些国家在锻造液压机上配备了中,小型有轨操作机。

  国外锻造加热炉的发展

  前苏联已研制出各种快速加热炉和快速加热装置,并对少(无)氧化加热的炉型,热工制度,燃烧装置和炉子机械化,自动化及电子计算机技术等进行了大量研究,以求收到最佳的效果。80年代末期,他们用快速加热制度提高生产率达15~30,燃料消耗也有明显降低。近几年来,俄罗斯的快速加热制度又有了新的进步。快速加热炉在炉子的直接费用方面比任何一种用煤气,油,电加热的炉子都低,已成为节能和提高生产率的重要加热装置。

  日本锻造加热炉主要以火焰炉为主。其炉型有:台车炉,箱式炉,回转炉和推杆炉等。其中箱式炉约占锻造行业的80.虽然这种炉型热效率低,劳动条件和加热质量较差,但由于能适应品种变化,通用性好,设备费用低,仍能得到广泛采用。推杆炉是一种节能型炉,其中多列式推杆炉的热效率可提高30以上。日本在降低加热炉燃料消耗方面的主要措施是:1确定合理的锻造温度和加热时间,取消均热阶段。一些工厂认为,只要炉温达到了工艺要求,便可进入保温阶段,应力争压缩均热阶段或将其取消。

  控制空气与燃料比例,控制炉压。加强余热利用,在工业炉上安装预热器,将空气预热至200~500e,达到了平均节能30的效果。采用高效炉型,加强管理,提高炉子作业率。日本的大型锻造加热炉早已实现了操作机械化和自动化,并由计算机完成复杂的热工计算。

  在遇到锻件超出炉容长度的情况时,采用炉外接长筒和炉外保护的方法。炉外接长筒若用于锻件的局部加热(筒内温度约为400~500e),筒体上可以不开设排烟孔;如需要用于长件的加热或热处理(筒内温度高于500e),则要在筒体上开设排烟口,设排烟筒,以使筒内气体能够很好地进行对流。长筒的内衬,常用不定型耐火材料做成。这种粉状的不定型耐火材料,与耐火砼相似,加水之后便易凝固。内衬里还需要有V型加强筋,类似砼结构中钢筋的作用。使用中,除筒体与炉门接头部分由于温度高易碰坏需经常修补之外,筒体内衬至少可以使用3年以上。

  日本室兰工厂液压机车间的工业炉,在80年代已装了计测与控制仪表。该厂液压机的规格与配套的加热炉的规格有的比我国小。该厂液压机车间有102080100MN液压机共4台,与其配套的加热炉15台,保温炉4台,分为两组,分别为1020MN液压机和80100MN液压机服务。另外该车间还设有退火炉3台,全车间共有炉子22台。

  英国谢菲尔德锻造股份有限公司登河厂的100MN液压机,配备了固定式炉和台车式炉各3台,分别布置在液压机的两侧。该厂在80年代末期对炉子进行了技术改造)))炉子采用陶瓷纤维内衬,使燃料节省了25以上。

  英国最早研究成功快速加热技术是在1969年。

  英国煤气公司研究和发展部中部研究站(BritishGasCorporationResearchandDerel#PmetnDirisionMidlandsResearchStation)是高速烧嘴和快速加热技术的发源地。随后FairbankBrcarley公司购买了该研究站的生产许可证,制造了第一台快速加热装置,并安装在Woodhead公司的卷簧厂。70年代末期,在国际模锻研究会第三届年会和国际贸易会议上,英国煤气公司将快速加热技术作为一项重要的节能新技术加以介绍。

  衡量加热炉技术高低的另一项指标,就是锻件的加热单耗。工业发达国家的锻造加热炉锻件单耗一般较低。

  早在70年代,工业发达国家就有工具操作机配合锻造液压机进行锻造生产。例如,日本室兰工厂的100MN80MN液压机分别配备了夹持重量为2.5t的工具操作机。

  日本高砂工厂的80/135MN液压机配备了荷重力矩为250kN#m的工具操作机。日本胜田工厂的60MN液压机配备了2t工具操作机。小型液压机也有配备工具操作机的,例如,日本胜田工厂7.5MN液压机和日本涉川工厂的10MN液压机也都配备了工具操作机,并且兼作装出料机。

  除配备工具操作机外,为提高生产效率,他们还采取了如下一些措施:(1)充分发挥液压机生产效率,尽量不占用液压机的机动台时。在日本所有的液压机车间,根据自己需要选配了能切割直径1000~3000mm的大截面气割装置,以便切除钢锭冒口和锻件料头,节省液压机的机动台时。

  (2)在液压机车间,设有各种规格的吊钳,方便锻件,钢锭,毛坯的起吊和运输。吊钳规格一般为3~430t.

  (3)专用工装多。如有专门锻大筒体锻件的三点砧,锻工作辊的圆弧砧,锻护环的换向砧,锻大型圈子的体外锻造装置和各种规格的压实砧子等。还有一种工具具有多种用途,如<1500mm马杠,既可扩孔,又可用来拔长,还能当套筒使用。

  (4)在中小型液压机旁设有清除锻件表面缺陷的机械手。机械手的技术规格根据锻件需要确定。

  (5)加强生产管理,严格执行锻造工艺规程,不断地提高工人技术水平,使多数工人掌握多种技能,便于调整工作。例如,日本室兰工厂液压机车间多数工人都有3个以上工种操作证,从而使劳动力得到合理利用。

  (6)压缩液压机停机维修时间([2/年),日常维修大都是不停机分段进行。

  此外,国外液压机也使用一些有轨操作机配套。

  国内锻造加热炉的发展

  我国机械工业的锻造能力已具备一定规模,年产量仅低于日本,美国,俄罗斯,居世界第四位,并能锻造重达260t的大钢锭。但在锻造加热炉的热效率,加热炉的维修技术及锻件能耗方面,与工业发达国家相比仍有一定差距。

  第二重型机械集团公司的液压机车间曾锻造过260t的大钢锭,具有一定的代表性。该液压机车间装有一台120MN液压机,与其配套的锻造加热炉有6台。其中:5m@13m台车式加热炉2台,每台最大装载量600t,最高炉温1350e4m@36m台车式热处理炉一台,最大装载量300~500t,最高炉温1000e.此外,该车间还有31.5MN液压机一台,锻造最大钢锭50t.与其配套的锻造加热炉有4台,6锻压机械3/2000其中:4m@10.2m台车式加热炉2台,每台最大装载量230t,最高炉温1260e.40年来,第二重型机械集团公司对加热炉进行了较大的改造。例如,局部结构采用了全纤维粘贴大板块结构;应用了高速烧咀,平焰烧咀;改进了炉门结构等,从而提高了生产水平。

  第一重型机械集团公司的万吨液压机及其配套锻造加热炉基本与二重相似。而上海重型机器厂与万吨液压机相配套的锻造加热炉规格略小一些。

  当前,各企业锻造加热炉发展的重点是提高生产力,提高产品质量及降低能耗。主要措施是:采用全纤维粘贴大板块炉壁结构,高速调温自控烧咀,炉压自动控制,炉门自动压紧,分段活动炉体,炉车电动自行和计算机控温等等。

  炉门自动压紧,可以防止火焰外冒,热量外逸,缩短升温时间,增强保温效果。炉内壁装设陶瓷纤维,所需费用与装设耐火材料相当,但隔热保温效果要好得多。国产锻件能耗与国外工业发达国家相比,仍有一定差距。单耗平均为1000~1200kg标煤/t,最好为600~700kg标煤/t;而日本室兰工厂为270kg标煤/t.

  我国锻造加热炉的发展方向

  为提高我国锻造加热炉的生产能力和产品质量,今后应在以下几个方面采取措施:(1)应加强能源管理,认真执行加热炉能源管理体系,加强锻造加热炉的生产调度,合理安排待烧锻件,使加热炉正常有负荷运行。

  (2)为满足液压机配套要求,应适当增强锻造加热炉的技术装备,避免用中小型炉子加热大工件。

  对超过炉容的加热件,可采用国外(日本室兰工厂)已成熟的炉外接长筒,改装高度等方法解决。

  (3)认真搞好炉子的技术改造,合理选择炉型和烧咀,充分利用余热,实现仪表控制等。

  (4)采用新型炉衬材料,是提高生产力和节约能源的重要措施。国内已采用的粘土浇注料,耐火材料,捣打料,涂抹料等,已取得很大成效。例如,粘土结合浇注料用于冶金轧钢加热炉和均热炉,公认为是长寿节约型炉衬材料;耐火塑料包扎加热炉水冷管,也在全国范围内推广,收到了良好的节能效果。

  (5)根据国内外经验,制订出改进锻造加热炉的计划,定期检查计划实施情况,尽快把各企业炉子的生产,质量赶上去。

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