電加熱管式爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)為節(jié)省生產(chǎn)及維修成本，對(duì)電加熱管式爐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)采用澆注料代替常規(guī)的耐火磚，設(shè)計(jì)了新型擱管磚擱絲磚和透孔磚;爐膛結(jié)構(gòu)由常規(guī)拱形改為方形，大砌塊燒結(jié)擱管磚擱絲磚的應(yīng)用使?fàn)t膛穩(wěn)定性增加，避免了更換不銹鋼管和爐絲時(shí)導(dǎo)致爐體保溫性能的下降;對(duì)爐體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，爐體保溫性能好，安裝更加方便快捷實(shí)際應(yīng)用表明，該爐型Dv值可達(dá)40mm?m/min;爐溫溫度恒定，爐溫的波動(dòng)在±1℃以內(nèi)，爐兩側(cè)溫度不超過室溫℃;生產(chǎn)直徑1.45mm高壓膠管半成品鋼絲，批次抗拉強(qiáng)度波動(dòng)在±20MPa內(nèi)。
電加熱管式爐作為鋼絲熱處理加熱設(shè)備，廣泛應(yīng)用于制繩鋼絲彈簧鋼絲橡膠軟管增強(qiáng)用鋼絲(俗稱高壓膠管鋼絲)的半成品在線熱處理，以及成品油淬火回火鋼絲的熱處理生產(chǎn)中，由于其具有爐溫控制穩(wěn)定操作簡(jiǎn)單清潔環(huán)保造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，深受金屬制品生產(chǎn)企業(yè)的青睞如何合理地設(shè)計(jì)爐型，優(yōu)化設(shè)計(jì)耐火磚的結(jié)構(gòu)，使用維護(hù)方便，節(jié)能生產(chǎn)，為企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)及維修成本，是爐體設(shè)計(jì)者必須考慮的問題。
1 爐體結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)的確定
? ? 根據(jù)工況，在確定該生產(chǎn)線年產(chǎn)3000t高壓膠管鋼絲半成品電鍍黃銅鋼絲的情況下，用電作為能源，處理鋼絲直徑為1.45mm為滿足后道工序要求，生產(chǎn)線Dv值為35mmm/min，通過爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝計(jì)算，確定采用電加熱管式爐，工藝參數(shù)如下。
? ? (1)走線根數(shù):24根;走線高度1000mm。
? ? (2)爐膛參數(shù):0.4m×0.9m×15.8m(有效高度×寬度×長(zhǎng)度);加熱爐外形:16.5m×1.76m×1.62m。
? ? (3)加熱方式:3段式電阻絲下加熱。
? ? (4)功率:198kW，其中預(yù)熱段81kW，加熱段81kw，均熱段36kw。
? ? (5)控溫方式:三段調(diào)功器控溫，控溫精度±1℃。
? ? (6)調(diào)功器型號(hào):KTF3;熱電偶型號(hào):K型。
? ? 2 優(yōu)化設(shè)計(jì)
? ? 2.1 爐體設(shè)計(jì)
? ? 綜合考慮使用操作保溫節(jié)能和運(yùn)輸?shù)纫蛩兀瑺t體采用框架式結(jié)構(gòu)，由三段組成，在現(xiàn)場(chǎng)組裝;爐子的鋼結(jié)構(gòu)外框架整體放在地坪上，三段通過螺栓連接，連接處用多晶耐火纖維棉保溫;考慮到爐底的承重，爐底采用10mm厚鋼板，外加支撐筋;爐體兩側(cè)除電保護(hù)罩外，用1.0mm厚鋼板通過抽芯鉚釘與框架相連;上層頂護(hù)板為活動(dòng)板，放在壓實(shí)后的耐火棉上，四角用螺釘連接，方便爐體維護(hù)與常規(guī)爐體直接砌在地面上相比，該爐型安裝簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)工作量小，維修方便，整體美觀大方，但造價(jià)略高爐體整體結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，主要由外框架爐管及擱管磚爐絲及擱絲磚透孔磚及孔塞磚保溫棉和控制系統(tǒng)組成。
2.2電加熱管式爐耐火材料
? ? 耐火材料在電加熱管式爐中比重較大，爐子的使用成本保溫性能及維護(hù)是否方便取決于爐體結(jié)構(gòu)和耐火材料的選擇，本次設(shè)計(jì)使用新型的耐火材料，可以使用耐火磚砌拱形爐膛或者是大塊澆筑料砌塊，爐膛結(jié)構(gòu)由拱形變成方形結(jié)構(gòu)，使得爐子結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。
? ? 爐膛底部的擱絲磚爐膛側(cè)面的孔磚支撐磚和爐膛拱頂磚采用制作煉鋼爐澆注嘴的專用耐高溫澆注料燒結(jié)而成。燒結(jié)工藝的應(yīng)用保證了砌筑材料的高溫強(qiáng)度和耐用性，并且現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單方便?，F(xiàn)場(chǎng)砌筑的擱絲磚、擱管磚、透空磚及爐體內(nèi)框架如圖3所示。
2.2.1擱絲磚
? ? 擱絲磚用來放置電加熱管式爐的加熱部件電阻絲，一般用于下加熱的爐型，爐絲在“U”形的擱絲槽內(nèi)以往擱絲磚一般用L形耐火磚通過耐火泥砌筑而成，但由于單塊“L”形耐火磚質(zhì)量小，在使用一段時(shí)間后，尤其是更換加熱絲過程中，“L”形耐火磚容易松動(dòng)，影響保溫性能和爐絲的安放，爐子的維護(hù)很不方便新設(shè)計(jì)采用整體單元結(jié)構(gòu)，一塊澆筑的耐火砌塊上面有6個(gè)“U”形槽，單塊質(zhì)量60～80kg，平直度好，更換電阻絲方便，穩(wěn)定性高，砌筑也很方便，僅需要少量耐火泥，與“L”形耐火磚相比，一塊相當(dāng)于30～60塊。如圖4所示。
2.2.2擱管磚
? ? 擱管磚用于支撐爐管，常采用3塊耐火方磚(尺寸300mm×180mm×200mm)。本設(shè)計(jì)采用塊燒結(jié)磚(尺寸為450mm×200mm×200mm)，上支撐面兩側(cè)設(shè)計(jì)了較大的倒角，用于適當(dāng)減小與不銹鋼管的接觸面，既保持合適的支撐，又有利于鋼管抽出維修由于燒結(jié)塊質(zhì)量大，擱管磚更加穩(wěn)定，避免了由于爐管來回抽動(dòng)引起爐內(nèi)耐火材料松動(dòng)而造成的保溫性能下降;若爐膛寬度600mm，擱管磚用1塊即可。
? ? 2.2.3透孔磚
? ? 透孔磚主要作用有2方面:
? ?(1)保溫。在爐絲放置到擱絲磚后，爐絲的引出棒通過磚的孔引出，方便與外接電源連接，同時(shí)保溫，保持爐膛溫度的穩(wěn)定。
? ?(2)支撐。在透孔磚上面砌筑數(shù)層耐火磚，爐膛兩側(cè)支撐頂磚，保持爐膛的穩(wěn)定性。
? ?在該型耐火磚的設(shè)計(jì)燒結(jié)過程中，保持孔內(nèi)表面的直線形很重要另外，孔壁要光滑，孔徑要比爐絲的圏徑大10mm，目的是保證能快速抽出燒斷或損壞的爐絲同時(shí)，透孔磚與擱絲磚要一一對(duì)應(yīng)，透孔磚的孔中心與擱絲磚的電阻絲螺旋中心相一致，以便電阻絲放置或更換。
透孔磚“孔”的密封保溫，由保溫棉與保溫套即孔塞磚配合完成保溫套有一定錐度，中間孔徑要大于引出棒直徑5～6mm透孔磚密封如圖5所示。
? ?3 調(diào)試與應(yīng)用效果
? ? 采用燒結(jié)大砌塊耐火材料，安裝方便，砌爐時(shí)間短，烘爐時(shí)間短，比常規(guī)管式爐的烘爐時(shí)間短一半(烘爐時(shí)間約為110h)烘爐工藝分3個(gè)過程:
? ? (1)預(yù)熱段加熱段與均熱段的烘爐溫度均設(shè)定為150℃，調(diào)功器輸出功率設(shè)定在10%～20%，連續(xù)加熱至設(shè)定溫度，保溫24h;
? ? (2)將設(shè)定溫度調(diào)整到500℃，調(diào)功器輸出功率設(shè)定在50%，連續(xù)加熱至設(shè)定溫度，保溫36h;
? ? (3)將設(shè)定溫度調(diào)整到900℃，調(diào)功器輸出功率設(shè)定在50%，連續(xù)加熱至設(shè)定溫度，保溫12h。
? ? 通過跟蹤，正常生產(chǎn)時(shí)，Dv值可達(dá)40mm?m/min，滿足生產(chǎn)需求;爐溫恒定，其波動(dòng)在±1℃以內(nèi)，爐兩側(cè)溫度不超過室溫30℃，爐頂溫度和室溫相同生產(chǎn)直徑1.45mm高壓膠管半成品鋼絲，批次抗拉強(qiáng)度波動(dòng)±20MPa，滿足產(chǎn)品需求。
? ? 4 結(jié)論
? ? 采用大砌塊燒結(jié)耐火材料，爐體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，安裝調(diào)試方便快捷，爐體穩(wěn)定性更好，爐溫控制精確，半成品鋼絲性能穩(wěn)定通過改進(jìn)爐體結(jié)構(gòu)，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，滿足了產(chǎn)品需求。
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