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[摘 要]本文结合某公司使用燃气炉进行铝及铝合金圆棒均质化处理的情况,详细介绍了燃气均质炉在均质工艺改善及节能方面的优点。
[关键词]燃气均质炉 铝合金圆棒 均质工艺
中图分类号:TF 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)08-152-02
前言
均质是挤压用铝合金铸棒的一项重要工序,通过该工序,可以彻底消除铝棒的铸造应力及组织偏析,使合金塑性、强度大大提高,
均质炉则是该工序不可缺少的重要设备。某公司原有30吨电加热均质炉,因其无法满足正常的均质任务,公司新建设30吨燃气均质炉,经连续几个月的试用,均质效率明显提高,均质成本明显降低,总体效果优于电加热炉。
1、设备介绍
1.1均热炉炉体
炉体为箱式强制空气循环燃气炉,炉顶上装有3个高压大风量高温离心风机,使炉内气体定向循环。炉壁、炉底、炉顶全部采用双层钢板中间填以用锚固件固定的绝热材料,并用型钢加强,采用连续气密焊缝保证具有足够的强度、刚度和气密性。导流板采用SUS304钢板制造,并考虑循环风的导向,消除风循环死角。
1.2空气循环系统
该系统是保证产品达到工艺要求的加热速度和温度均匀性的关键,为强化热交换保证产品质量,在炉顶装有3台大风量离心风机,风机的轴承冷却采用工厂循环水。
风机转速自动检测,低温启动采用低速,以节省电能消耗,高温时采用高速转以縮短加热时间,高低速转换温度约为200℃,转换过程自动进行或手动控制,炉气温度均匀性≤±5℃,制品温度均匀性≤±3℃。
炉内气体的循环路径如下:
风机→炉膛一侧的风道(接受烧嘴高温烟气的热量)→炉膛(经由炉膛一侧的导流板进入炉膛)→与圆棒进行热交换→风机(经由炉膛另一侧的导流板进入风机)。
1.3 燃烧系统
该炉采用天然气烧嘴,垂直安装在炉膛一侧的风道内。该燃烧系统由助燃风机、换热器、电动调节阀、安全切断阀、燃气比例阀、稳压阀、流量计、电磁阀及压力开关组成;每个烧嘴均有点火装置及火焰检测装置,可以连续检测烧嘴的工况,一旦熄火,马上切断其管路上的电磁阀,并声光报警,提醒操作人员。
烧嘴燃烧能力具有连续调节及On-Off两种调节模式。在On-Off模式下,烧嘴能根据炉温需要进行一定顺序的通断燃烧,这样可以充分搅动炉膛内气氛的温度,更加有利于获得较高的炉温均匀性。
1.4 均热炉控制系统
本控制系统的过程控制级是由德国西门子程控器组成,还设置了触摸屏,它可以方便地设定和修改工艺参数及过程变量控制参数。控制系统另外配置有智能仪表,作为超温报警使用。
温度控制:由炉气温度热电偶采集的温度信号送入温度控制模块经冷端补偿,线性化处理,与给定值一起经PID运算,其结果输出给烧嘴控制器,通过调整烧嘴火焰的大小来控制炉温。炉门口安装有料温控制热电偶接口,可与料温控制系统连接控制加热系统。
烧嘴控制采用比例调节控制,所有烧嘴根据设定温度与实测温度进行比较,通过PID运算,调节助燃风管路的蝶阀,并将信号通过比例阀反馈到燃气管路,从而调整烧嘴的供气量。通过此控制方式可以将炉气温度精确的控制在±3℃以内。
2、均质工艺
铝合金棒材根据不同的牌号及不同的用途,均质工艺也各不相同,下面我们以6系合金为例,说明一下,燃气均质炉对工艺的优化情况:
6系合金均质要求将棒材由常温加热至540-570℃左右,然后保温4-7小时,保温结束后风冷2小时,水冷1-2小时。
以下(表1)为使用电热均质炉和燃气均质炉的均质时间对比表:
从图中可以看到,使用燃气均质炉可以将每炉次的加热时间缩短2个小时,保温和冷却时间因工艺要求不能改变,因此采用燃气均质炉可提高均质效率10%以上。
3、应用效果
3.1产品质量
自7月份均质炉投产以来,某公司已经均质6系铝合金圆棒3800吨,其中直径为305mm的产品占总均质量的85%。对产品进行低倍和高倍分析后,产品内在质量符合要求,晶粒度可达到壹级。以下为均质产品的低倍和高倍分析数据:
3.2节能效果
燃气均质炉能源消耗主要有两部分,燃气消耗和电力消耗;我们对使用燃气均质炉30炉次的能源消耗数据进行分析,平均燃气单耗为36立方,电力消耗为15度;电加热均质炉平均电量单耗为260度。表2为燃气均质炉10个炉次的能源消耗统计表,表3为电加热均质炉10个炉次的能源消耗统计表,从表中可以看出,燃气均质炉均质成本比电加热均质炉节省18.8%。
4、结论
从我们使用燃气均质炉的数据与电加热炉对比可以发现,燃气均质炉明显优于电加热炉,在保证均质质量的情况下,均质效率明显高于电加热炉、均质成本明显低于电加热炉。如果使用不间断连续均质方式,均质效率及均质成本的优势将会更加明显。
参考文献:
[1]《30吨燃气均质炉使用手册》
[关键词]燃气均质炉 铝合金圆棒 均质工艺
中图分类号:TF 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)08-152-02
前言
均质是挤压用铝合金铸棒的一项重要工序,通过该工序,可以彻底消除铝棒的铸造应力及组织偏析,使合金塑性、强度大大提高,
均质炉则是该工序不可缺少的重要设备。某公司原有30吨电加热均质炉,因其无法满足正常的均质任务,公司新建设30吨燃气均质炉,经连续几个月的试用,均质效率明显提高,均质成本明显降低,总体效果优于电加热炉。
1、设备介绍
1.1均热炉炉体
炉体为箱式强制空气循环燃气炉,炉顶上装有3个高压大风量高温离心风机,使炉内气体定向循环。炉壁、炉底、炉顶全部采用双层钢板中间填以用锚固件固定的绝热材料,并用型钢加强,采用连续气密焊缝保证具有足够的强度、刚度和气密性。导流板采用SUS304钢板制造,并考虑循环风的导向,消除风循环死角。
1.2空气循环系统
该系统是保证产品达到工艺要求的加热速度和温度均匀性的关键,为强化热交换保证产品质量,在炉顶装有3台大风量离心风机,风机的轴承冷却采用工厂循环水。
风机转速自动检测,低温启动采用低速,以节省电能消耗,高温时采用高速转以縮短加热时间,高低速转换温度约为200℃,转换过程自动进行或手动控制,炉气温度均匀性≤±5℃,制品温度均匀性≤±3℃。
炉内气体的循环路径如下:
风机→炉膛一侧的风道(接受烧嘴高温烟气的热量)→炉膛(经由炉膛一侧的导流板进入炉膛)→与圆棒进行热交换→风机(经由炉膛另一侧的导流板进入风机)。
1.3 燃烧系统
该炉采用天然气烧嘴,垂直安装在炉膛一侧的风道内。该燃烧系统由助燃风机、换热器、电动调节阀、安全切断阀、燃气比例阀、稳压阀、流量计、电磁阀及压力开关组成;每个烧嘴均有点火装置及火焰检测装置,可以连续检测烧嘴的工况,一旦熄火,马上切断其管路上的电磁阀,并声光报警,提醒操作人员。
烧嘴燃烧能力具有连续调节及On-Off两种调节模式。在On-Off模式下,烧嘴能根据炉温需要进行一定顺序的通断燃烧,这样可以充分搅动炉膛内气氛的温度,更加有利于获得较高的炉温均匀性。
1.4 均热炉控制系统
本控制系统的过程控制级是由德国西门子程控器组成,还设置了触摸屏,它可以方便地设定和修改工艺参数及过程变量控制参数。控制系统另外配置有智能仪表,作为超温报警使用。
温度控制:由炉气温度热电偶采集的温度信号送入温度控制模块经冷端补偿,线性化处理,与给定值一起经PID运算,其结果输出给烧嘴控制器,通过调整烧嘴火焰的大小来控制炉温。炉门口安装有料温控制热电偶接口,可与料温控制系统连接控制加热系统。
烧嘴控制采用比例调节控制,所有烧嘴根据设定温度与实测温度进行比较,通过PID运算,调节助燃风管路的蝶阀,并将信号通过比例阀反馈到燃气管路,从而调整烧嘴的供气量。通过此控制方式可以将炉气温度精确的控制在±3℃以内。
2、均质工艺
铝合金棒材根据不同的牌号及不同的用途,均质工艺也各不相同,下面我们以6系合金为例,说明一下,燃气均质炉对工艺的优化情况:
6系合金均质要求将棒材由常温加热至540-570℃左右,然后保温4-7小时,保温结束后风冷2小时,水冷1-2小时。
以下(表1)为使用电热均质炉和燃气均质炉的均质时间对比表:
从图中可以看到,使用燃气均质炉可以将每炉次的加热时间缩短2个小时,保温和冷却时间因工艺要求不能改变,因此采用燃气均质炉可提高均质效率10%以上。
3、应用效果
3.1产品质量
自7月份均质炉投产以来,某公司已经均质6系铝合金圆棒3800吨,其中直径为305mm的产品占总均质量的85%。对产品进行低倍和高倍分析后,产品内在质量符合要求,晶粒度可达到壹级。以下为均质产品的低倍和高倍分析数据:
3.2节能效果
燃气均质炉能源消耗主要有两部分,燃气消耗和电力消耗;我们对使用燃气均质炉30炉次的能源消耗数据进行分析,平均燃气单耗为36立方,电力消耗为15度;电加热均质炉平均电量单耗为260度。表2为燃气均质炉10个炉次的能源消耗统计表,表3为电加热均质炉10个炉次的能源消耗统计表,从表中可以看出,燃气均质炉均质成本比电加热均质炉节省18.8%。
4、结论
从我们使用燃气均质炉的数据与电加热炉对比可以发现,燃气均质炉明显优于电加热炉,在保证均质质量的情况下,均质效率明显高于电加热炉、均质成本明显低于电加热炉。如果使用不间断连续均质方式,均质效率及均质成本的优势将会更加明显。
参考文献:
[1]《30吨燃气均质炉使用手册》