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模锻的火焰加热炉与加热温度测定

发布时间:2016-9-17
一、火焰加热炉的基本组成
火焰加热炉由加热室(炉膛)、燃烧装置、烟道、烟囱和辅助装置五个基本部分组成,是典型的燃煤加热炉。一次风通过一次进风口1从水平炉栅和阶梯炉栅部送人,燃料在燃烧室3内燃烧,高温炉气经过翻火墙进入加热室4,以辐射和对流的形量对毛坯进行加热,然后废气经烟道5排出。在加热室附近的烟道中安置有换热器7,废气辱热通过换热器预热空气,被预热的空气分别通过一次进风口和二次进风管引入燃烧室。二移风使燃烧室出来的煤气完全燃烧。毛坯装出炉在炉子侧墙上的装出料口9进行。从换热器肚来的废气经烟道6,通过烟囱排人大气。烟囱抽力的大小可由烟道闸门10来调节,可以拱制炉内的燃烧状况。
  1.炉膛
  炉膛是对毛坯进行加热的封闭空间,要求具有良好的炉气流动和对外界绝热条件,形成坯传热的最佳环境,提高加热效率、减少热量散失。
炉膛一般由直立的炉墙、拱形炉顶和水平的炉底构成。炉墙的四周分别设有炉门口、燃烧装置用口和窥视孔等。炉墙里层砌耐火黏土砖,外层砌绝热砖,最外层再以红砖加固或包有钢板。在炉顶上一般都装有测量炉内温度的热电偶。炉底放置被加热钢料,炉底除了具有耐热和绝热的作用外,还要有足够的强度和耐化学腐蚀。炉底用碱性、酸性或中性耐火材料砌成,如耐火黏土砖、镁砖、铬镁砖等,也要以绝热材料来隔热。
2.燃烧装置
燃烧装置用来实现燃料的燃烧过程。根据使用燃料种类的不同,燃烧装置分为三种类型。
(1)固体燃料的燃烧装置——燃烧室燃烧室由燃烧室空间、炉栅和灰坑组成。燃烧室空间用于使燃烧产物顺利地由煤层逸出和完成燃烧过程;炉栅用来支持煤层和灰层,并使鼓风分布均匀,最常用的是条状炉栅,由铸铁或铸钢的炉条组成;灰坑的作用是积存灰分并使一次风沿炉栅分布均匀。
(2)液体燃料的燃烧装置——喷嘴液体燃料(如重油)在燃烧时,为了能够使其与氧气充分混合,达到完全燃烧的目的,必须先进行雾化。雾化过程由喷嘴来完成:借助于压缩空气(雾化剂),对液体燃料进行摩擦和冲击,将液体燃料破碎成很细的雾滴,并使雾化后的燃料质点与空气达到均匀的混合。如图2-28所示为低压重油喷嘴,主要用于中小型加热炉,由鼓风机供给的空气作雾化剂,压力为0. 4~0.6atm(latm= 101325Pa),出口速度约70~75m/s,空气与燃料混合较好,可以得到短而软的火焰,不易烧坏毛坯。
(3)气体燃料的燃烧装置——烧嘴气体燃料(如煤气)的燃烧过程分为三个阶段:首先是可燃气体的分子与氧分子混合,其次是可燃物达到燃点温度,最后是燃烧反应。这些过程几乎是同时发生并连续进行的。根据空气与煤气的混合情况,煤气的燃烧可以分为有焰燃烧和无焰燃烧两种形式。
有焰燃烧是煤气和空气在送人炉内之前先不混合,一面混合一面燃烧,形成具有鲜明轮廓的火焰。涡流式低压烧嘴,空气以切线方向与煤气流垂直相交,混合较好,容易保证完全燃烧,常用在大型加热炉上。
无焰燃烧是煤气和空气在送人炉内之前即完成混合,燃烧辐射光谱中没有可见光线成肉眼看不见的暗焰。要求供应高压煤气,利用煤气的压力喷射,吸入空气在混合管合,并能自动调节煤气和空气的混合比例,燃烧快,热量集中,温度高。为无焰燃烧的高压煤气烧嘴。

3.烟道、烟囱及辅助设备
由炉膛的废气出口至烟囱底部的通道称为烟道。烟道截面尺寸不能造成过大的气流阻力。烟囱从炉膛中抽走废气并排到高空中,烟囱的高度要保证有足够的抽力。
加热炉的装出料口一般要有炉门,以防止热量逸出,同时也防止冷空气进入炉膛。炉门的启闭一般都是垂直升降,靠滑轮和滚子,以人工、气动或电动的方法来实现。
为了调节炉膛压力或烟囱抽力,在烟道上都安装有废气闸门,可根据炉内压力自动调节闸板的回转角度。
二、生产中常用的火焰加热炉
  用于模锻生产的火焰加热炉有室式炉和连续炉两类。
1.室式炉
  常见的加热中小型毛坯的固体燃料室式炉。
2.连续炉
  当需要加热大量的钢材和钢坯,源源不断供应锻造设备连续生产时,可以采用连续式加。毛坯从炉子一端连续不断地装入,借助机械的作用沿炉膛徐徐通过,加热完毕后自另加另一端出炉。
连续炉的结构型式多种多样,按炉子的温度制度不同,可以分为两段式和三段式连续炉。两段式连续炉由预热室和高温室组成,预热室用来预热毛坯,高温室将毛坯加热到始锻温度。三段式连续炉除预热室和高温室之外,还有一个均热室,作用是使毛坯温度均匀化,避免高温室中毛坯截面上过大的温度差。
推杆式连续炉,最适用于长而粗的圆钢,以及便于在炉底上推送的方钢和扁钢等。毛坯定期分批装入,并在炉内间歇移动。
加热形状不适于推动的异型毛坯时常采用转底连续炉。转底炉的炉底依靠机械传动做均匀转动,当毛坯从加料口装入后,经转动一周,毛坯就加热到所要求的温度,从出料口取出。环形炉底可以有很大的直径(可达28m),炉底的宽度视操作方便而定。沿炉子的圆周适当布置烧嘴,并根据需要在环形炉膛内砌上隔墙,则可以实现多种温度制度。转底炉加热快而均匀,氧化皮少,炉底寿命长。
环形转底炉,用分布在侧墙上的烧嘴或喷嘴3加热,它有一个装料口和一个出料口2。
三、加热温度的测定
准确测定毛坯在加热和锻造过程中的温度,是保证锻件质量的重要工作,对于贵重金属更是如此。常用的测定方法有目视测温、热电偶测温、光学高温计测温和辐射高温计测温等。
1.目视测温
钢加热到530℃以上时,由于温度的不同,会发出不同颜色的光波(俗称火色),随着温度的逐渐升高,发出的颜色也依次由深到浅,由暗到亮。目测法简便,但由于受工作环境亮度,目测者的熟练程度等多方面影响,所以误差较大,有经验的加热工和锻工目测温度的误差可达土(20~50)℃。正确的目测温度还能判断测温仪表是否出了故障。
2.热电偶测温
热电偶直接安装在加热炉的炉顶、炉后等处,监视炉内各区段的温度分布情况。热电偶的工作原理如图2-33所示,由两根不同物理性能的金属电极A和B组成闭合回路,其一端T互相焊接,形成热电偶的热端,插入炉内测温,另一端T。(冷端)与仪表(毫伏计或电子电位差计)相连。当热端和冷端之间存在温差时,回路中将产生热电动势,将热电动仪表上转变为温度显示出来。热电偶(的热电极)有铂铑一铂合金丝等多种类型,根据范围、精度要求等选用,热电极用瓷管绝缘隔开,并安装于高级耐火陶瓷保护套中,以伤和受炉气腐蚀。热电偶在不同情况下的安装形式。热偶在震动较大的模锻车间,应采取消震措施以免影响仪表的准确性。
热电偶的优点是:可以准确地测量高温,动记录、自动控制的毫伏计或电子电位差计,记录的温度一时间曲线上观察温度的变化。
3.光学高温计测温
  其误差为±(2.4~4)℃;若在热电偶上接上自不仅能直接测出当时的温度,还可以从自动记录,用光学高温计可以较迅速地测出钢料在炉内或在锻造中的温度。光学高温计是将被测高温毛坯的亮度与高温计灯丝亮度相比较来测定温度,如图2-37所示。操作时,转动高温计的调节环,控制变阻器的电阻来改变通过灯丝的电流大小,从而使灯丝的颜色发生变化,当灯丝颜色和被测毛坯的颜色混为一体时,灯丝就隐没了,此时测量电表所显示的值便是被测金属的温度。光学高温计需要通过人的眼睛做出判断,所以有一定的误差,正确使用时可达±10℃。
4.辐射高温计测温
辐射高温计是根据热辐射效应来测定毛坯表面温度,被测物体发出的热辐射能量,经过透镜聚在热敏元件上转化为热电动势,再通过显示仪表(毫伏计或电子电位差计)上的分度盘,显示出被测物体的温度。测定700~2000℃范围的误差为土(12~22)℃。

除了上述常用的测温仪器外,红外测温仪也得到应用。它使用方便,测温准确,可测- 20~1700℃范围内的瞬时温度,精度为±0. 5%。

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