連續(xù)式燃氣退火爐設(shè)備改進

摘要：連續(xù)式燃氣退火爐作為我公司去應(yīng)力退火設(shè)備，在實際生產(chǎn)中嚴重影響了產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。為適應(yīng)現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需求，經(jīng)公司研究決定對退火爐進行設(shè)備改進和維修，以進一步提升產(chǎn)品質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：燃氣;退火爐;維修;改進

1 引言

我們企業(yè)燃氣加熱退火爐本著自動化、節(jié)能化的方向進行設(shè)計與改造，爐襯采用節(jié)能型全纖維雙層結(jié)構(gòu)，全密封爐體。采用液壓油缸拉料機與推料機實現(xiàn)臺車在爐體內(nèi)的循環(huán)。各介質(zhì)壓力自控、爐壓自控、燃燒自控。配置自動/手動兩套可切換操作系統(tǒng)，能耗低，穩(wěn)定性高。

燃氣加熱退火爐主管路設(shè)有氣體流量計，氣體過濾器，調(diào)壓穩(wěn)壓閥，并設(shè)有天然氣總管快速切斷裝置及安全放散設(shè)施等，綜合考慮單爐燃氣計量及安全保護等設(shè)施。設(shè)置換熱器以增加空氣的預(yù)熱溫度及提高余熱利用率，設(shè)置爐壓自控設(shè)施以保證爐溫均勻性及爐子工作壽命。在爐膛內(nèi)安裝爐壓測量裝置，在煙管上安裝電動調(diào)節(jié)煙氣閘板及噴流引射裝置，使?fàn)t壓保持在微正壓狀態(tài)。 燃燒控制為四區(qū)控制，以保證爐溫均勻性。 爐門采用電動升降式并自重壓緊密封。爐體為型鋼框架及鋼板爐殼焊接結(jié)構(gòu)，爐墻底部爐襯為耐火澆注料，爐墻及爐頂為纖維爐襯。該連續(xù)式退火爐通過各加熱區(qū)的溫度和保溫時間的嚴格控制，從而達到使工件退火的目的。

2 設(shè)備目前概況

我公司的D618系列氣缸體、P12/P13曲軸箱等產(chǎn)品在鑄造落砂后需使用連續(xù)式燃氣退火爐進行去應(yīng)力退火處理。退火爐的分區(qū)及平面布置情況見圖1。

連續(xù)式燃氣退火爐設(shè)備根據(jù)功能的不同，劃分為退火爐、隨爐冷卻室、緩冷室、強冷室等幾部分。設(shè)備采用連續(xù)通過式結(jié)構(gòu)，爐襯采用節(jié)能型全纖維雙層結(jié)構(gòu)，緊靠爐壁為50mm保溫棉壓縮氈，外層200mm硅酸鋁真空預(yù)壓縮折疊塊，采用專用不銹鋼鉚固件固定在爐壁上，鉚固件與爐壁無熱短路。為防止?fàn)t內(nèi)高速循環(huán)氣流對爐襯的吹刷，在爐襯表面噴一層高溫固化劑。為使?fàn)t膛內(nèi)溫度均勻，退火爐每個溫區(qū)均設(shè)有一套熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，使用熱循環(huán)風(fēng)機通過循環(huán)風(fēng)道。

整個爐膛由120個臺車組成，并使用液壓油缸拉料機、液壓油缸推料機實現(xiàn)臺車在爐體內(nèi)的循環(huán)。操作者使用鑄件機械手將退火件置于臺車上轉(zhuǎn)運，退火后的零部件卸下即可。

3 設(shè)備存在的問題

設(shè)備在實際運行過程中存在的問題：生產(chǎn)效率低下，缺少刮砂裝置，退火爐風(fēng)罩固定不可靠，需要人工定期進行臺車托盤清理。清理120個臺車需要人工不間斷的工作六個小時以上，造成極大的工時浪費，人工操作也不方便。退火爐風(fēng)罩固定不良導(dǎo)致的脫落造成設(shè)備故障停機，維修工作需要將臺上托盤清出，并將退火爐從500℃通過外接風(fēng)機冷卻徹底，才能進行修理，需要等待1～2天的時間。產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量得不到有效保證，影響設(shè)備的正常運行。其主要原因如下：

3.1 缺少刮砂裝置

退火件通過推料機、拉料機實現(xiàn)換向及循環(huán)。經(jīng)懸鏈輸送裝置，傳送到退火爐入口，機械手夾持鑄件放置在退火爐臺車上進入退火爐爐體內(nèi)。經(jīng)懸鏈裝置輸送來的鑄件，由于溫度較高，其表面和內(nèi)腔上仍然粘附一定量的芯砂、型砂，隨著臺車的循環(huán)，粘附的芯砂、型砂不斷下落到臺車上。臺車本身并沒有清除積砂的功能，因而導(dǎo)致臺車上的積砂越來越多，這給設(shè)備運轉(zhuǎn)帶來極大的困擾。

3.2 退火爐風(fēng)罩固定不可靠

由于退火爐風(fēng)罩為固定方式，焊接的固定部件長時間在高溫下工作，在振動下出現(xiàn)開焊、容易變形和脫落等缺陷。在高速循環(huán)氣流的沖擊下，燃燒器火焰容易被吹熄，也容易點火失敗。更為嚴重的是風(fēng)罩固定裝置失效易掉落到下面的臺車上，砸傷鑄件或臺車，對設(shè)備正常運行造成極大的隱患，引起設(shè)備故障。

4 設(shè)備的改進

4.1 增加刮砂裝置

在鑄件的上料前位置增加刮砂裝置。采用直線運動機構(gòu)帶動清掃刮板對臺車的表面積砂進行清除。刮砂機構(gòu)設(shè)計為框架式結(jié)構(gòu)，主體采用焊接連接，刮板安裝在臺架上。橫向?qū)к売貌垆摵附佣桑黧w采用鏈條傳動以適應(yīng)粉塵較多的工作環(huán)境，刮砂動力由一臺電機提供。

因退火爐臺車上有鑄件支架，不能沿臺車運行軌道方向清掃，確定為垂直于軌道方向清掃的方案設(shè)計，并使用三段刮板對臺車表面實現(xiàn)覆蓋，以提高刮砂質(zhì)量，保證臺車清掃效果。

刮板采用鋼板焊接到角鋼上，刮板支架采用方鋼焊接成框架結(jié)構(gòu)，以減輕刮板臺架自重。臺架上方對稱安裝四個導(dǎo)向輪以實現(xiàn)刮板臺架的導(dǎo)向及牽引鏈條的連接。根據(jù)退火爐工作環(huán)境，為避免粉塵對設(shè)備造成的故障并降低停機次數(shù)，使用了傳動抗噪性能好的鏈條進行傳動，降低了成本。為保證刮板正常運行，設(shè)計利用定位油缸，位置傳感器，編程實現(xiàn)清掃裝置，避免了人工清掃，實現(xiàn)了清掃的自動化。

改進安裝后的生產(chǎn)現(xiàn)場如圖2所示。經(jīng)調(diào)試，設(shè)備可通過自動運行的PLC程序控制電機運轉(zhuǎn)，進而實現(xiàn)臺車托盤的清掃。既解決了托盤清掃的難題，保證了臺車在退火爐中的正常運轉(zhuǎn)，又實現(xiàn)了設(shè)備運行監(jiān)控、報警信息的整合。

4.2 加固燃燒器風(fēng)罩

面對退火爐高溫實際，材料的選用與結(jié)構(gòu)的可靠性受到考驗，原燃燒器風(fēng)罩存在缺陷為風(fēng)罩開孔過于密集，孔間連接尺寸過小，高溫易變形，長時間工作出現(xiàn)連接失效而導(dǎo)致設(shè)備故障;停產(chǎn)維修、生產(chǎn)運行的轉(zhuǎn)換使材料冷熱不均導(dǎo)致風(fēng)罩出現(xiàn)裂紋。為避免上述缺陷，需要改善風(fēng)罩的開孔方式。

改進時，將原先多而密的小孔改進為大孔，適當(dāng)增加孔間距，提高了風(fēng)罩的耐高溫強度。使得材料不因高溫而導(dǎo)致變形，且不影響風(fēng)罩的正常功能。利用U型鋼板確保燃燒器風(fēng)罩可靠固定，U型鋼板下部不與風(fēng)罩直接接觸，兩側(cè)與風(fēng)罩焊接在一起，保證連接的可靠性，實現(xiàn)妥善固定。

實際運行后，再無故障發(fā)生。停機頻率大大降低，生產(chǎn)延誤、工時浪費狀況得到顯著改善，設(shè)備運行的可靠性得到大幅度提升。

通過增加刮砂裝置，實現(xiàn)了鑄件臺車托盤的自動清掃，避免臺車積砂現(xiàn)象，保證了設(shè)備順利運行。改進風(fēng)罩固定裝置，確保了燃燒器風(fēng)罩的可靠固定與安全生產(chǎn)。同時，由原來的人工清掃改為機器清掃，不僅提高了清掃效率和效果，還大大降低了人工成本，保障了公司生產(chǎn)的有序順利進行，取得了可觀的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

由此可見，設(shè)備上細微結(jié)構(gòu)的改變，對于整個設(shè)備運行系統(tǒng)都能產(chǎn)生一定的影響。在進行各項設(shè)備改進前，一定要綜合考慮，促進設(shè)備的優(yōu)化。

參考文獻

[1] ND-11退火爐隨機資料

[2] 機械設(shè)計手冊，第五版，化學(xué)工業(yè)出版社，2008年4月，成大先主編

作者簡介：王德合（1967，4）男，漢族，山東省濰坊市，本科，高級講師，研究方向：職業(yè)教育。