大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)。加熱部分包括電加熱器，安裝支架為置于熱風(fēng)爐拱頂內(nèi)腔的籠式框架，籠式框架上呈梯次分層安裝數(shù)個電加熱器，數(shù)個電加熱器分組引出電源線連接至智能溫控儀的加熱輸出端；測溫和控溫部分包括熱電偶、智能溫控儀，數(shù)個熱電偶分層布置于熱風(fēng)爐拱頂外部，熱電偶的反饋線連接智能溫控儀，熱電偶的感溫元件與熱風(fēng)爐拱頂表面點焊連接，智能溫控儀的供電電源為移動式柴油發(fā)電車；熱風(fēng)爐拱頂外壁鋪設(shè)保溫層，熱風(fēng)爐拱頂下端口通過支撐墻垛設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)平臺，鋼結(jié)構(gòu)平臺上鋪設(shè)保溫層。本發(fā)明采用整體電加熱熱處理工藝，能消除焊接應(yīng)力，防止焊縫的氫脆和裂紋的產(chǎn)生，達(dá)到降低硬度、提高塑性和韌性的目的。
【專利說明】
大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及熱處理系統(tǒng)，具體是一種大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大型(4000立方米)高爐內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，在使用過程中，由于拱頂溫度高，使用情況惡劣，在晶間應(yīng)力腐蝕的情況下，母材會多處出現(xiàn)龜裂，此時則需整體更換拱頂。但熱風(fēng)爐拱頂總重約111噸，最大直徑12200mm，爐頂標(biāo)高47470mm，更換部位標(biāo)高37334mm，即在37米標(biāo)高更換10米拱頂。除保證焊接質(zhì)量，還必須進行整體熱處理，即消除焊接應(yīng)力，又避免晶間應(yīng)力腐蝕的發(fā)生(在應(yīng)力及酸性介質(zhì)共同作用下發(fā)生)。另外，現(xiàn)場會有其他熱風(fēng)爐正常使用，為煤氣危險區(qū)域，不允許明火，排除常規(guī)燃油熱處理方案，焊縫局部熱處理，由于熱風(fēng)爐為焊接剛性體，局部退火消除應(yīng)力對殼體將產(chǎn)生較大的溫度梯度應(yīng)力，影響殼體的精度及安全使用情況，不允許采用。如采用整體內(nèi)部電解熱熱處理，由于熱風(fēng)爐有效空間約820立方米，重量111噸，按熱力計算需2100千瓦熱量，現(xiàn)場無法解決如此大的電量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)，從安全質(zhì)量考慮，采用整體電加熱熱處理方法，消除焊接應(yīng)力，避免晶間裂紋的產(chǎn)生。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
一種大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)，包括:加熱部分，測溫和控溫部分，保溫部分；
(1)加熱部分包括電加熱器，電加熱器的安裝支架，所述的安裝支架為置于熱風(fēng)爐拱頂內(nèi)腔的籠式框架，籠式框架的周緣靠近拱頂內(nèi)側(cè)壁，在籠式框架的周緣上呈梯次分層安裝數(shù)個電加熱器，在籠式框架的上、下面分別安裝數(shù)個電加熱器，數(shù)個電加熱器分組引出電源線連接至智能溫控儀的加熱輸出端；
(2)測溫和控溫部分包括熱電偶、智能溫控儀，數(shù)個熱電偶分層布置，包括封頭頂熱電偶、上層熱電偶，中層熱電偶和下層熱電偶，熱電偶的反饋線連接智能溫控儀，熱電偶的感溫元件與熱風(fēng)爐拱頂殼體外表面點焊連接，智能溫控儀的供電電源為移動式柴油發(fā)電車；
(3)保溫部分包括熱風(fēng)爐拱頂外壁鋪設(shè)的保溫層、熱風(fēng)爐拱頂下端口的密封結(jié)構(gòu)，所述的密封結(jié)構(gòu)包括底部的支撐墻垛、置于支撐墻垛上的鋼結(jié)構(gòu)平臺、鋪設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)平臺上的保溫層。
[0005]采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:
(1)采用電加熱法進行熱處理，在熱風(fēng)爐拱頂內(nèi)腔布置加熱熱源，拱頂外壁鋪設(shè)保溫絕熱材料，利用熱輻射和熱空氣對流加熱，達(dá)到了均勻加熱之目的；
(2)熱處理過程通過智能溫控儀，實現(xiàn)多點群控;通過儀表顯示各點溫度，自動修正加熱功率系數(shù)，自動記錄溫度曲線，能夠確?？販鼐龋? (3)本發(fā)明可以消除設(shè)備組裝與焊接的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定設(shè)備的幾何尺寸，改善焊接接頭和熱影響區(qū)的組織和性能，達(dá)到降低硬度、提高塑性和韌性的目的，進一步釋放焊縫中的有害氣體，防止焊縫的氫脆和裂紋的產(chǎn)生。
[0006]進一步的，本發(fā)明優(yōu)選方案是:
電加熱器的安裝支架為角鋼焊接的籠式框架。
[0007]電加熱器為NJ型框架式加熱器，電加熱器數(shù)量為210片，每片加熱功率為10KW，電加熱器總功率為2100KW;籠式框架的頂面安裝24片電加熱器，籠式框架的底面安裝42片電加熱器，籠式框架的周緣上呈梯次自下而上分4層安裝電加熱器，第一層安裝48片電加熱器，第二、三層分別安裝36片電加熱器，第四層安裝24片電加熱器。
[0008]電加熱器的爐內(nèi)電源線由托.5的圓鋼及圓鋼外套的氧化鋁瓷管構(gòu)成，爐內(nèi)電源線引出爐外后連接外部電纜，再由外部電纜連接到智能溫控儀的加熱輸出端；電加熱器的零線連接鋼結(jié)構(gòu)的籠式框架，籠式框架與爐殼連接作為公共零線。
[0009]熱電偶為K型簡裝熱電偶，熱電偶分三層布置，封頭頂上布置3個、上層布置8個，中層布置12個、下層布置10個，共布置33個熱電偶。
[0010]智能溫控儀為ZWK型電腦溫控儀，輸出功率為360KW;智能溫控儀設(shè)置6臺，為智能溫控儀供電的移動式柴油發(fā)電車輸出的最大功率為2100kw。
[0011 ]保溫層由疊加在一起的兩層超細(xì)玻璃棉被構(gòu)成，保溫層厚度為100mm。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為實施例的熱處理加熱工藝曲線；
圖中:熱風(fēng)爐拱頂I;保溫層2;爐內(nèi)電源線3;外部電纜4;熱電偶5;熱電偶反饋線6;籠式框架7;頂部電加熱器8;第四層電加熱器9;第三層電加熱器10;第二層電加熱器11;第一層電加熱器12;底部電加熱器13;支撐墻垛14;鋼結(jié)構(gòu)平臺15;移動式柴油發(fā)電車16;智能溫控儀17。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖及實施例詳述本發(fā)明，但本實施例不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
[0014]參見圖1，本實施例是對公稱尺寸為直徑12200mm(10600mm/10213mm)X101360mm(高)X45/28mm、重量為110噸的高爐熱風(fēng)爐爐頂更換，按設(shè)計要求進行的焊后整體在線熱處理系統(tǒng)，由加熱部分、測溫和控溫部分、保溫部分及供電電源組成。
[0015]加熱部分:
根據(jù)熱功計算，熱處理工藝所需加熱功率為2100KW。因此，加熱部分的電加熱器采用210片NJ型框架式電加熱器，每片電加熱器的加熱功率為10KW，外形尺寸1000X400 X90mm，電加熱器總功率為21OOKW;
熱風(fēng)爐拱頂I的內(nèi)腔中安裝一個角鋼焊接的籠式框架7，籠式框架7的周緣靠近熱風(fēng)爐拱頂I的內(nèi)側(cè)壁，所有電加熱器都安裝在籠式框架7上，具體布置方式為:籠式框架7的頂面安裝24片頂部電加熱器8，籠式框架7的底面安裝42片底部電加熱器13，籠式框架7的周緣上呈梯次自下而上分4層布置，第一層電加熱器12為48片，第二電加熱器11和第三層電加熱器10分別為36片，第四層電加熱器9為24片;所有電加熱器按三個一組引出一根電源線，爐內(nèi)電源線3由托.5的圓鋼及圓鋼外套的氧化鋁瓷管構(gòu)成，爐內(nèi)電源線3引出爐外后連接外部電纜4，再由外部電纜4連接到智能溫控儀17的加熱輸出端;所有電加熱器的零線焊為一體，作為公共零線與籠式框架7連接，籠式框架7與爐殼連接；
呈梯次分布于熱風(fēng)爐拱頂I內(nèi)腔中的電加熱器，每三片一組，各自形成獨立電網(wǎng)，所有加熱器均采用星形接法，同步通電加熱。利用熱輻射和熱對流的加熱工藝，使熱風(fēng)爐拱頂I達(dá)到均勻加熱退火之目的。
[0016]測溫和控溫部分:
采用熱電偶5測溫，熱電偶5為K型簡裝熱電偶，熱電偶5分三層布置于熱風(fēng)爐拱頂I夕卜部，其中，封頭頂熱電偶布置3個、上層熱電偶布置8個，中層熱電偶布置12個、下層熱電偶布置10個，共布置33個熱電偶5;熱電偶反饋線6采用銅-康銅補償導(dǎo)線，每個熱電偶5均通過熱電偶反饋線6與智能溫控儀17連接，熱電偶5的感溫元件與熱風(fēng)爐拱頂I外表面點焊連接，能真實的反應(yīng)熱風(fēng)爐拱頂I的實際加熱溫度；
采用智能溫控儀17控溫，智能溫控儀17為ZWK型電腦溫控儀，共設(shè)置6臺智能溫控儀17，每臺智能溫控儀17的輸出功率為360KW，溫度控制范圍O—1000 V，控制精度為± TC ;熱風(fēng)爐拱頂I各點溫度通過各點的熱電偶5傳遞給智能溫控儀17，由智能溫控儀17監(jiān)視控制，每臺智能溫控儀17相當(dāng)一臺微機，事先輸入工藝參數(shù)，通過溫度傳感器過來的溫度和設(shè)定溫度比較后通過PID計算出相應(yīng)功率控制加熱器的加熱，控溫過程自動完成，并由連續(xù)式記錄儀自動記錄工藝曲線。
[0017]保溫部分:
包括熱風(fēng)爐拱頂I外壁鋪設(shè)的保溫層2、熱風(fēng)爐拱頂I下端口的密封結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)由底部的支撐墻垛14、置于支撐墻垛14上的鋼結(jié)構(gòu)平臺15、鋪設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)平臺15上的保溫層2構(gòu)成，保溫層2是疊加在一起的兩層超細(xì)玻璃棉被，超細(xì)玻璃棉被符合QJ/GN30-89標(biāo)準(zhǔn)，保溫性能好，導(dǎo)熱系數(shù)低，容重輕，加熱時外層溫度不高于60°C;為了減少熱損失，保溫層2的厚度不得小于100mm;兩層超細(xì)玻璃棉被之間接縫錯開搭接嚴(yán)密，并用鐵絲乳緊，防止熱量散失造成局部溫差過大而形成熱應(yīng)力。
[0018]供電電源:
由于熱處理的不可逆性，須確保現(xiàn)場熱處理的供電和安全用電。根據(jù)以上熱功計算，整體熱處理需要6臺ZWK型智能溫控儀17，即供電系統(tǒng)輸出的最大功率為2100kw時可以滿足熱處理時的供熱需求。因此，供電電源采用移動式柴油發(fā)電車17，從移動式柴油發(fā)電車17至熱處理施工現(xiàn)場設(shè)置6只DZ-600/600自動空氣開關(guān)，6根輸電導(dǎo)線(中間經(jīng)空氣開關(guān))分別為3X 150+1 X70mm2銅蕊電纜。
[0019]熱風(fēng)爐拱頂I下端口處設(shè)置的鋼結(jié)構(gòu)平臺15在整體熱處理過程中，還具有減小端口部位變形的功能。
[0020]本發(fā)明這種在線更換整體熱處理系統(tǒng)，必須嚴(yán)格執(zhí)行加熱工藝規(guī)范，保溫面在保溫時在分段處向下1.5米，確保在熱處理時各部位溫差達(dá)到工藝技術(shù)要求，防止溫差應(yīng)力過大造成的變形，其熱處理加熱工藝規(guī)范是:
恒溫溫度570±20°C;
恒溫時間4.5小時； 200-250 °C，保溫2小時控制的消氫處理；
升溫速度<108°C/h(200°C以前可不予控制)；
降溫速度期<140°C/h(400°C以后可不予控制)；
恒溫時最大溫差± 20°C (<40 V )升溫、降溫時最大溫差< 120 V ;
熱處理加熱工藝曲線如圖2所示。
[0021]以上所述僅為本發(fā)明較佳可行的實施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，凡運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含于本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)，包括加熱部分、測溫和控溫部分、保溫部分，其特征在于: (1)加熱部分包括電加熱器，電加熱器的安裝支架，所述的安裝支架為置于熱風(fēng)爐拱頂內(nèi)腔的籠式框架，籠式框架的周緣靠近拱頂內(nèi)側(cè)壁，在籠式框架的周緣上呈梯次分層安裝數(shù)個電加熱器，在籠式框架的上、下面分別安裝數(shù)個電加熱器，數(shù)個電加熱器分組引出電源線連接至智能溫控儀的加熱輸出端； (2)測溫和控溫部分包括熱電偶、智能溫控儀，數(shù)個熱電偶分層布置，包括封頭頂熱電偶、上層熱電偶，中層熱電偶和下層熱電偶，熱電偶的反饋線連接智能溫控儀，熱電偶的感溫元件與熱風(fēng)爐拱頂殼體外表面點焊連接，智能溫控儀的供電電源為移動式柴油發(fā)電車； (3)保溫部分包括熱風(fēng)爐拱頂外壁鋪設(shè)的保溫層、熱風(fēng)爐拱頂下端口的密封結(jié)構(gòu)，所述的密封結(jié)構(gòu)包括底部的支撐墻垛、置于支撐墻垛上的鋼結(jié)構(gòu)平臺、鋪設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)平臺上的保溫層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)，其特征在于:電加熱器的安裝支架為角鋼焊接的籠式框架。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)，其特征在于:電加熱器為NJ型框架式加熱器，電加熱器數(shù)量為210片，每片加熱功率為10KW，電加熱器總功率為2100KW;籠式框架的頂面安裝24片電加熱器，籠式框架的底面安裝42片電加熱器，籠式框架的周緣上呈梯次自下而上分4層安裝電加熱器，第一層安裝48片電加熱器，第二、三層分別安裝36片電加熱器，第四層安裝24片電加熱器。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)，其特征在于:電加熱器的爐內(nèi)電源線由托.5的圓鋼及圓鋼外套的氧化鋁瓷管構(gòu)成，爐內(nèi)電源線引出爐外后連接外部電纜，再由外部電纜連接到智能溫控儀的加熱輸出端；電加熱器的零線連接鋼結(jié)構(gòu)的籠式框架，籠式框架與爐殼連接作為公共零線。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)，其特征在于:熱電偶為K型簡裝熱電偶，熱電偶分三層布置，封頭頂上布置3個、上層布置8個，中層布置12個、下層布置10個，共布置33個熱電偶。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)，其特征在于:智能溫控儀為ZWK型電腦溫控儀，輸出功率為360KW;智能溫控儀設(shè)置6臺，為智能溫控儀供電的移動式柴油發(fā)電車輸出的最大功率為21 OOkw。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型熱風(fēng)爐拱頂在線更換整體熱處理系統(tǒng)，其特征在于:保溫層由疊加在一起的兩層超細(xì)玻璃棉被構(gòu)成，保溫層厚度為100mm。
【文檔編號】C21D9/50GK106086365SQ201610696198
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月22日 公開號201610696198.0, CN 106086365 A, CN 106086365A, CN 201610696198, CN-A-106086365, CN106086365 A, CN106086365A, CN201610696198, CN201610696198.0
【發(fā)明人】李景超, 李志新, 劉金明, 劉斌, 姜猛, 王海軍, 李玉成, 蔡曉峰, 王丙濤, 張彥豐, 張富山
【申請人】首鋼股份公司遷安鋼鐵公司, 遷安首鋼設(shè)備結(jié)構(gòu)有限公司