CN108411090A - 一种火焰涡旋式的铸管退火炉及其退火方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火焰涡旋式的铸管退火炉及退火方法，包括退火炉和退火炉燃烧系统，所述退火炉依次由加热段、保温段、快冷段、缓冷段组成，所述退火炉燃烧系统主要由助燃风系统、燃气供给系统和电气控制系统组成，所述燃气供给系统主要包括平焰燃烧器，所述平焰燃烧器均匀分布于加热段、保温段、缓冷段炉膛的顶部。与现有技术相比较，本发明的退火炉及退火方式实现了加热均匀，防止局部过热，并产生气流旋转造成平焰中心有一回流区，起到稳定火焰和搅拌火焰的作用，故温度均匀，加热均匀；提高了物料的加热速度，提高了炉子的产量；炉子压力均匀，防止冷风吸入；能节约燃气20％以上；不易回火，具有安全防回火的性能。

Description

一种火焰涡旋式的铸管退火炉及其退火方法

技术领域

本发明涉及一种铸管热处理领域，尤其涉及一种火焰涡旋式的铸管退火炉及其退火方法。

背景技术

目前铸管的加热方式主要通过从侧面喷油或喷碳粉进行燃烧加热，燃烧产生的废气容易造成环境污染，不满足现有环保要求。而且传统方法从侧面喷嘴喷焰，因为管道较长，容易造成管道两端与中间受热不均匀，相变重结晶不一致，内应力消除不足，造成管道品质无法满足要求。

天然气特性：天然气主要由甲烷(85％)和少量乙烷(9％)、丙烷(3％)、氮(2％)和丁烷(1％)组成，天然气不溶于水，密度0.7174kg/Nm3，燃点为650℃，比重约0.65，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性，我们常用的天然气有味，是燃气公司为了帮助泄漏检测而添加的气味剂(硫醇、四氢噻吩等)。天然气是较为安全的燃气之一，它不含一氧化碳，也比空气轻，一旦泄漏，立即会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较其他燃体而言相对较高，且满足环保要求是作为燃烧能源的首选。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，首次采用平焰燃烧器从顶部进行炉膛加热，通过热辐射进行铸管退火处理的火焰涡旋式的铸管退火炉及退火方式。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种火焰涡旋式的铸管退火炉，包括退火炉和退火炉燃烧系统，所述退火炉依次由加热段、保温段、快冷段、缓冷段组成，所述退火炉燃烧系统主要由助燃风系统、燃气供给系统和电气控制系统组成，所述燃气供给系统主要包括平焰燃烧器，所述平焰燃烧器均匀分布于加热段、保温段、缓冷段炉膛的顶部。

作为优选，所述平焰燃烧器主要由平焰烧嘴、燃气进气管、点火针、助燃风进气口，所述助燃风进气口通过气管与助燃风系统连接，所述点火针通过点火高压线与电气控制系统连接，所述平焰燃烧器上还设有火焰传感器和观察孔。

作为优选，所述平焰燃烧器在加热段、保温段、缓冷段内的分布数量比为12:6:4。

作为优选，所述助燃风系统还包括助燃风机和换热器，所述助燃风机通过冷风管道与换热器连通，所述换热器通过热风管道与平焰燃烧器连通，所述冷风管道上设有风机插板阀，所述热风管道上设有控制阀和调节阀。

作为优选，所述燃气供给系统还包括燃气输送管，所述燃气输送管与平焰燃烧器连通，所述燃气输送管上设有减压阀、稳压阀、空燃比例阀、电磁阀。

作为优选，所述助燃风系统、燃气供给系统的均位于退火炉顶部。

作为优选，所述电气控制系统主要由点火控制系统、火焰检测系统、温度检测与控制系统、电磁开关、风机、引风机开关控制系统组成。

一种火焰涡旋式的铸管退火炉的退火方法，其特征在于：方法步骤如下,

a.打开炉门，启动助燃系统与燃气供给系统进行点火，；

b.完成点火待燃烧处于稳定状态后，降低炉门；

c.点火完成后，平焰燃烧器喷出的火焰在炉膛顶部内壁形成圆盘形的薄层火焰，并带动火焰下方形成涡旋的上升气流；

d.铸管表面不接触火焰，通过热辐射进行热处理；

e.将铸管通过输送装置依次经过退火炉加热段、保温段、快冷段、缓冷段进行热处理；

f.处理完成后关闭退火炉。

作为优选，步骤c中，所述平焰烧嘴的负荷调节比为1:5，平焰烧嘴产生的火焰厚度约为200-300mm，火焰直径约600-2000mm。

作为优选，所述步骤e中，所述退火炉的加热段、保温段、快冷段、缓冷段的长度比为10:9:5:14，铸管从进退火炉到出退火炉时间为50min。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.加热均匀，防止局部过热：由于气流旋转造成平焰中心有一回流区，起到稳定火焰和搅拌火焰的作用，故温度均匀，加热均匀。

2.炉子升温及物料加热速度快：由于火焰及烟气紧贴炉壁扩展，对炉壁加热强烈，因此，平焰炉壁温度比直焰炉升高的快，从而提高了物料的加热速度，提高了炉子的产量。

3.炉子压力均匀。平焰炉子的负压区在火焰中心处，沿炉壁四周为正压区，炉子压力分布均匀，防止冷风吸入。

4.节约燃气：火焰面积大、辐射强、平焰距离受热工件的距离比直焰一般小的多，故加热快，节约用气(节约燃气20％以上)。

5.安全防回火：平焰烧嘴是强旋流沿烧嘴壁喷出，在烧嘴中心燃气出口处为负压区，因此不易回火，具有安全防回火的性能。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：1、加热段；2、保温段；3、快冷段；4、缓冷段；5、平焰燃烧器；6、助燃风系统。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

实施例1：参见图1，一种火焰涡旋式的铸管退火炉，包括退火炉和退火炉燃烧系统，其特征在于：所述退火炉依次由加热段1、保温段2、快冷段3、缓冷段4组成，所述退火炉燃烧系统主要由助燃风系统6、燃气供给系统和电气控制系统组成，所述燃气供给系统主要包括平焰燃烧器5，所述平焰燃烧器5均匀分布于加热段1、保温段2、缓冷段4炉膛的顶部。与传统的从侧面进行燃烧的直焰烧嘴不同，它喷出的不是直焰，而是紧贴炉墙或是炉顶向四周均匀伸展的圆盘形薄层火焰。利用旋转气流通过扩张形火道便可形成平展气流，燃气在平展气流中燃烧便得到平焰火焰。这种特殊的温度场、热流场、压力场有利于工件加热快，防氧化，并节约能源。且加热铸管不用与明火接触，通过热辐射进行退火处理，确保铸管受热均匀，提高退火处理效果。

所述平焰燃烧器5主要由平焰烧嘴、燃气进气管、点火针、助燃风进气口，所述助燃风进气口通过气管与助燃风系统6连接，所述点火针通过点火高压线与电气控制系统连接，所述平焰燃烧器5上还设有火焰传感器和观察孔，火焰传感器进行火焰检测，观察孔进行平焰燃烧器5内部情况观测。

所述平焰燃烧器5在加热段1、保温段2、缓冷段4内的分布数量比为12:6:4，加热段1、保温段2、缓冷段4设置平焰燃烧器5可稳定每个阶段的铸管温度，按该数量比例分布实现各阶段的逐级降温，得到的铸管性能更佳。快冷段3与保温段2之间加隔耐火不锈钢门帘,防热量过多从保温段2进入快冷段3,影响管体基体基组织成份。

所述助燃风系统6还包括助燃风机和换热器，所述助燃风机通过冷风管道与换热器连通，所述换热器通过热风管道与平焰燃烧器5连通，所述冷风管道上设有风机插板阀，所述热风管道上设有控制阀和调节阀，所述助燃风系统6实现助燃风的供给，且通过换热器提高供给风的热量，减少燃烧热能的损失，提高炉膛反应温度，并通过控制阀和调节阀进行助燃风的供给量调节，确保平焰燃烧器5产生的火焰涡旋燃烧状态的稳定。

所述燃气供给系统还包括燃气输送管，所述燃气输送管与平焰燃烧器5连通，所述燃气输送管上设有减压阀、稳压阀、空燃比例阀、电磁阀，燃气供给系统通过燃气输送管供气，通过减压阀、稳压阀、空燃比例阀、电磁阀进行燃气的供给量调节，确保平焰燃烧器5产生的火焰涡旋燃烧状态的稳定。

所述助燃风系统6、燃气供给系统的均位于退火炉顶部，退火炉两侧不在有管阀，从退火炉顶部向下进行喷焰燃烧，提出一种新的加热方式，同时减少退火炉占地面积，还提高了人员工作安全率，避免因管道泄漏造成周围工作人员受伤。

所述电气控制系统主要由点火控制系统、火焰检测系统、温度检测与控制系统、电磁开关、风机、引风机开关控制系统组成，电气控制系统进行电气控制。引风机分部于缓冷段4前段和缓冷段4出炉段:在缓冷前段控制管体温度,保证共析转变铁素体生成，在缓冷段4出炉段控制管体出炉温度。

一种火焰涡旋式的铸管退火炉的退火方法，方法步骤如下,

a.打开炉门，启动助燃系统与燃气供给系统进行点火，；

b.完成点火待燃烧处于稳定状态后，降低炉门；

c.点火完成后，平焰燃烧器5喷出的火焰在炉膛顶部内壁形成圆盘形的薄层火焰，并带动火焰下方形成涡旋的上升气流；所述平焰烧嘴的负荷调节比为1:5，确保燃烧状态的稳定维持，平焰烧嘴产生的火焰厚度约为200-300mm，火焰直径约600-2000mm，此时产生的热辐射效果最佳，最适合铸管的热处理；

d.铸管表面不接触火焰，通过热辐射进行热处理；

e.将铸管通过输送装置依次经过退火炉加热段1、保温段2、快冷段3、缓冷段4进行热处理；所述退火炉的加热段1、保温段2、快冷段3、缓冷段4的长度比为10:9:5:14，铸管从进退火炉到出退火炉时间为50min，此时的热处理效果最佳；

f.处理完成后关闭退火炉。

本发明的方法，在退火炉内，气流旋转造成平焰中心有涡旋的上升气流的一回流区，起到稳定火焰和搅拌火焰的作用，故使铸管打热辐射温度均匀，加热均匀。

该方法还能使炉子升温及物料加热速度快：由于火焰及烟气紧贴炉壁扩展，对炉壁加热强烈，因此，平焰炉壁温度比直焰炉升高的快，从而提高了物料的加热速度，提高了炉子的产量。

该方法还能使炉子压力均匀。平焰炉子的负压区在火焰中心处，沿炉壁四周为正压区，炉子压力分布均匀，防止冷风吸入。

该方法还能节约燃气：火焰面积大、辐射强、平焰距离受热工件的距离比直焰一般小的多，故加热快，节约用气(节约燃气20％以上)。

该方法还能安全防回火：平焰烧嘴是强旋流沿烧嘴壁喷出，在烧嘴中心燃气出口处为负压区，因此不易回火，具有安全防回火的性能

本发明启停工作：

(1)开机点火：

打开炉门，打开天然气总阀；检查天然气管道及各阀门的连接是否有松动和泄漏；检查各风阀及风管的连接是否完好。

启动助燃风机，将助燃风机的风口插板关至正常状态的20％—30％。

将功能选择旋扭调至工作位置，按下点火按钮点火，观察各烧嘴是否点燃，待确定各烧嘴燃烧稳定后启动引风机，并等待1分钟以上。

待燃烧处于稳定状态后，调整助燃风机的风口插板，逐步加大助燃风量至正常值，观察炉内燃烧情况处于稳定状态3分钟以上。

降低炉门，完成开机点火。

(2)关机熄火：

抬起炉门至50％以上。

将功能选择开关旋至“关闭”状态，如遇紧急情况可直接按下急停按钮。

观察每个烧嘴火焰是否熄灭，确定各烧嘴均已关闭。

关闭引风机并等待5分钟以上。

关闭天然气总阀，检查各阀门、管道是否正常。

关闭助燃风机。

放下炉门至80％—90％，完成关机熄火。

应急情况下，控制系统设有急停开关，在紧急情况下可按下急停开关，再关闭天然气总阀。

以上对本发明所提供的一种火焰涡旋式的铸管退火炉及其退火方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种火焰涡旋式的铸管退火炉，包括退火炉和退火炉燃烧系统，其特征在于：所述退火炉依次由加热段、保温段、快冷段、缓冷段组成，所述退火炉燃烧系统主要由助燃风系统、燃气供给系统和电气控制系统组成，所述燃气供给系统主要包括平焰燃烧器，所述平焰燃烧器均匀分布于加热段、保温段、缓冷段炉膛的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种火焰涡旋式的铸管退火炉，其特征在于：所述平焰燃烧器主要由平焰烧嘴、燃气进气管、点火针、助燃风进气口，所述助燃风进气口通过气管与助燃风系统连接，所述点火针通过点火高压线与电气控制系统连接，所述平焰燃烧器上还设有火焰传感器和观察孔。

3.根据权利要求2所述的一种火焰涡旋式的铸管退火炉，其特征在于：所述平焰燃烧器在加热段、保温段、缓冷段内的分布数量比为12:6:4。

4.根据权利要求1所述的一种火焰涡旋式的铸管退火炉，其特征在于：所述助燃风系统还包括助燃风机和换热器，所述助燃风机通过冷风管道与换热器连通，所述换热器通过热风管道与平焰燃烧器连通，所述冷风管道上设有风机插板阀，所述热风管道上设有控制阀和调节阀。

5.根据权利要求1所述的一种火焰涡旋式的铸管退火炉，其特征在于：所述燃气供给系统还包括燃气输送管，所述燃气输送管与平焰燃烧器连通，所述燃气输送管上设有减压阀、稳压阀、空燃比例阀、电磁阀。

6.根据权利要求4或5所述的一种火焰涡旋式的铸管退火炉，其特征在于：所述助燃风系统、燃气供给系统的均位于退火炉顶部。

7.根据权利要求1所述的一种火焰涡旋式的铸管退火炉，其特征在于：所述电气控制系统主要由点火控制系统、火焰检测系统、温度检测与控制系统、电磁开关、风机、引风机开关控制系统组成。

8.根据权利要求1所述的一种火焰涡旋式的铸管退火炉的退火方法，其特征在于：方法步骤如下,

a.打开炉门，启动助燃系统与燃气供给系统进行点火，；

b.完成点火待燃烧处于稳定状态后，降低炉门；

c.点火完成后，平焰燃烧器喷出的火焰在炉膛顶部内壁形成圆盘形的薄层火焰，并带动火焰下方形成涡旋的上升气流；

d.铸管表面不接触火焰，通过热辐射进行热处理；

e.将铸管通过输送装置依次经过退火炉加热段、保温段、快冷段、缓冷段进行热处理；

f.处理完成后关闭退火炉。

9.根据权利要求8所述的一种火焰涡旋式的铸管退火方法，其特征在于：步骤c中，所述平焰烧嘴的负荷调节比为1:5，平焰烧嘴产生的火焰厚度约为200-300mm，火焰直径约600-2000mm。

10.根据权利要求8所述的一种火焰涡旋式的铸管退火方法，其特征在于：所述步骤e中，所述退火炉的加热段、保温段、快冷段、缓冷段的长度比为10:9:5:14，铸管从进退火炉到出退火炉时间为50min。