CN104128551A - 回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了适用于金属锻压成型领域的“回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造”。其特征是设置热风入口分层导风板(1)，分层圆形导风板(2)，双圆弧内导风墙(3)，中心封闭导风圆筒(5)，外导风墙(6)，双回风水平通道(8)，返回热风入口构造(9)，回转主轴(14)和长圆管组(10)支撑多层水平圆环组(11)，短圆管组(15)支撑料架放置料坯(17)，在外导风墙设多层炉门(18)，驱动机构驱动主轴(14)旋转，加热装置提供热风，风机循环热风。解决了热风高速均匀分布、快速均匀加热、高效低耗利用、炉门冒风和吸风的问题。加热炉构造紧凑、热风流动阻力小、能耗低、加热快且均匀，特别适合铝合金棒料的加热。
Description
【技术领域】
本发明公开了一种“回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造”。属于金属锻造和挤压成型领域、特别是铝合金锻造挤压成型坯料的加热领域。
【技术背景】
在金属锻造领域，特别是铝合金锻造挤压成型领域，坯料的快速均匀低能耗加热一直是业界的追求目标。
铝棒材锻压或挤压成型之前需要对坯料快速和均匀地加热到500℃左右。传统的长方形直通式坯料加热炉长度一般在12米左右，坯料前进尾出循环进行，为满足工艺需求进料门和出料门必须足够大，且设备运行中不能关闭；另外，料坯输送机构伸出炉外，与炉体结合部又不能密封，导致炉气外冒和冷气吸入，使坯料加热能耗增加，工作环境温度增加，料坯氧化量增加。因此从节能、节省材料、保护环境的角度出发，需要节能节材环保型的金属坯料加热炉。
长方形直通式燃气坯料加热炉的加热是通过在加热区和保温区配置一个或多个燃烧装置(烧嘴)实现的，多点供热势必带来炉气温度分布的不均匀性，进而导致加热和保温过程中料坯温度的不均匀性，特别是料坯尺寸较大的情况时，坯料心表温差过大，表面温度过高造成过烧，心部温度不够，造成锻压和挤压成型过程的困难，影响产品质量。
为了减小坯料心表温差，长方形直通式燃气坯料加热炉必须加长坯料加热和保温时间，这导致加热工序能耗增高，设备生产效率低下的问题。
为了减小炉气温度分布的不均匀性，长方形直通式燃气坯料加热炉在加热区和保温区必须增加烧嘴配置数量，这导致加热设备制造、控制、运行和维护成本的增加。
长方形直通式坯料加热炉的坯料是炉内线性放置，先进先出，不能选择性控制特定坯料的进出。特别是处理不同材质或规格的坯料时，无法按坯料材质或规格的加热工艺要求分别控制进出料过程。
长方形直通式坯料加热炉的炉体长，设备占据场地面积大，增加场地使用成本、设备制造成本和维护成本，特别是随着土地使用成本、设备制造和维护原材料成本的不断上升，对设备紧凑性的要求在不断提高。
【发明内容】
本发明公开了一种适用于金属锻造和挤压成型领域、特别是铝合金锻造和挤压成型领域的“回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造”
解决的关键问题是循环热风在炉内均匀分布高速流动、料坯快速均匀加热、热风高效利用、控制炉门冒风和吸风，低能耗加热金属锻造和挤压成型用坯料。
本发明的详细技术特征如下：
设置入口热风最优配置的分层热风导风板(1)，根据炉内坯料加热需要有效分配热风；
设置炉内圆形分层导风板(2)，形成加热空间热风分层流动有效分配的构造；
使用循环热风入口分层导风板(1)，炉内分层圆形导风板(2)，形成热风分层流动的构造，通过调整各层结构尺寸有效分配加热空间循环热风；
设置炉内双圆弧内导风墙(3a，3b)及其弧形开口构造(4a，4b)；双圆弧内导风墙(3a，3b)包括对称配置或不对称配置；
设置中心封闭导风圆筒(5)；
使用炉内双圆弧内导风墙(3a，3b)及其弧形开口构造(4a，4b)，中心封闭导风圆筒(5)，形成快速加热空间导风通道，控制加热空间循环热风流速和速度分布。
设置外导风墙(6)；
设置外导风墙(6)的圆弧构造(7a，7b)；
设置循环热风双回风水平通道构造(8a，8b)；
设置返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)；
使用炉内双圆弧内导风墙(3a，3b)及其开口构造(4a，4b)，中心封闭导风圆筒(5)，外导风墙(6)及其导风圆弧构造(7a，7b)，循环热风水平双回风通道构造(8a，8b)，返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)，导引循环热风加热坯料和返回循环热风风箱的构造。
使用炉内双圆弧内导风墙(3a，3b)及其开口构造(4a，4b)，中心封闭导风圆筒(5)，外导风墙(6)及其导风圆弧构造(7a，7b)，循环热风双回风水平通道构造(8a，8b)，返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)，控制炉内压力分布，进而控制炉门冒风和吸风，降低炉门开启导致的热风能量损失的构造。
使用炉内双圆弧内导风墙(3a，3b)及其开口构造(4a，4b)，中心封闭导风圆筒(5)，外导风墙(6)及其导风圆弧构造(7a，7b)，循环热风双回风水平通道构造(8a，8b)，返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)，使循环热风流动阻力最小化，热风能量损耗最小化的构造。
设置水平布置的多层回转台圆环组(11)；
设置圆周垂直布置的支撑长圆管组(10)支撑多层水平布置回转台圆环组(11)；
设置垂直于各回转台圆环组(11)的多层水平圆管横梁组(12)和(13)；
设置中心主回转轴(14)；
使用焊接在一起的支撑长圆管组(10)、回转台圆环组(11)、水平圆管横梁组(12)和(13)、中心封闭导风圆筒(5)、中心主回转轴(14)形成整体桁架支撑结构(图4)；
设置支撑短圆管组(15)；
设置单坯料架横梁(16)；
支撑短圆管组(15)与单坯料架横梁组(16)焊接构成单坯料架，各单坯料架绕各层支撑圆环组圆周方向均匀布置构成单层料架组(图5)；
单层坯料架组(图5)的支撑短圆管组(15)焊接于各层水平圆环组(11)和各层圆形分层导风板(2)；构成多层料架组
桁架支撑结构和多层料架组共同构成多层筒巢状回转料台(图6)；
在外导风墙(6)上设置多层进出料炉门(17)，炉门个数与料层数对应，但不受层数限制；
设置驱动装置及其控制***，程序驱动筒巢状回转料台(图6)按金属坯料加热工艺要求绕中心主回转轴(14)旋转；
设置燃气加热装置或电加热装置及其控制***，按金属坯料加热工艺要求加热循环热风；
设置热风循环风机及其控制***，按金属坯料加热工艺要求供风和循环热风返回风箱。
本发明的技术优点包括：
优化的加热炉构造紧凑，占地面积小，有利车间布置，同时降低车间土地使用成本；
回转炉回转构造部件采用管材制作，既降低了高价优质钢材的使用量，又降低了回转部重量，使回转炉关键部制造成本降低，同时降低驱动机构载荷，进而降低驱动成本和能耗；
优化的加热炉构造使循环热风流动阻力最小化、热风能量损耗最小化，加热炉供风能耗最小化；
优化的加热炉构造使炉内热风速度分布均匀、热风在加热保温区被充分高效利用，利于降低加热能耗；
优化的导风构造可以控制炉内压力分布，使炉门开启时既不冒风又不吸风，利于节省热风能量；
优化的加热炉构造使料坯加热速度快，利于降低加热能耗，同时降低坯料氧化损耗；
优化的加热炉构造使料坯加热温度均匀稳定，控制精度高，利于后续锻压和挤压工序生产高品质产品。
优化的加热炉构造特别适合铝合金棒料的快速均匀低能耗加热。
【附图说明】
图1是回转式金属坯料加热炉构造
图2是回转式金属坯料加热炉导风构造
图3是回转式金属坯料加热炉回转料台圆管桁架支撑构造上视图
图4是回转式金属坯料加热炉回转料台圆管桁架支撑构造等轴侧图
图5是回转式金属坯料加热炉单层料架布置等轴侧图
图6是回转式金属坯料加热炉多层筒巢状回转料台构造
图7是回转式金属坯料加热炉内热风流动速度分布图(实施例)
图8是回转式金属坯料加热炉内热风温度分布(实施例)
【具体实施方式】
本发明具体实施了一种适用于金属锻造和挤压成型领域、特别是铝合金锻造和挤压成型领域的“回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造”
本发明具体实施解决的关键技术问题是循环热风在炉内均匀分布高速流动、实现料坯快速均匀加热、热风高效低耗利用、控制炉门冒风和吸风，坯料低能耗加热的问题。
本发明具体实施详细特征如下：
设置入口热风最优配置的分层热风导风板(1a，1b，1c，1d，1e)构造，根据炉内坯料加热需要有效分配热风；
设置炉内圆形分层导风板(2)，形成按坯料加热空间分层分配热风的构造；
使用循环热风入口分层导风板(1)，炉内分层圆形导风板(2)，形成分层导风布风构造，通过调整各层结构尺寸可有效分配加热空间循环热风；
设置炉内双圆弧内导风墙(3a，3b)及其弧形开口构造(4a，4b)；
设置中心封闭导风圆筒(5)；
使用炉内双圆弧内导风墙(3a，3b)及其弧形开口构造(4a，4b)，中心封闭导风圆筒(5)，形成有效加热空间导风通道，控制有效加热空间循环热风流速和分布的构造。
设置外导风墙(6)；
设置外导风墙(6)的圆弧构造(7a，7b)；
设置循环热风双回风水平通道构造(8a，8b)；
设置返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)；
使用炉内双圆弧内导风墙(3a，3b)及其开口构造(4a，4b)，中心封闭导风圆筒(5)，外导风墙(6)及其导风圆弧构造(7a，7b)，循环热风双回风水平通道构造(8a，8b)，返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)，导引循环热风高效加热坯料和循环热风的构造。
使用炉内双圆弧内导风墙(3a，3b)及其开口构造(4a，4b)，中心封闭导风圆筒(5)，外导风墙(6)及其导风圆弧构造(7a，7b)，循环热风双回风水平通道构造(8a，8b)，返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)，控制炉内压力分布，进而控制炉门冒风和吸风，降低炉门开启导致的热风能量损失的构造。
使用炉内双圆弧内导风墙(3a，3b)及其开口构造(4a，4b)，中心封闭导风圆筒(5)，外导风墙(6)及其导风圆弧构造(7a，7b)，循环热风双回风水平通道构造(8a，8b)，返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)，使循环热风流动阻力最小化，热风能量损耗最小化的构造。
设置水平布置的多层回转台圆环组(11a，11b，11c，11d)；
设置圆周垂直布置的支撑长圆管组(10-1至10-45)支撑多层水平布置回转台圆环组(11a，11b，11c，11d)；
设置垂直于各回转台圆环组(11a，11b，11c，11d)的多层水平圆柱横梁组(12a-1至12a-30)、(12b-1至12b-30)、(12c-1至12c-30)、(12d-1至12d-30)，(13a-1至13a-5)、(13b-1至13b-5)、(13c-1至13c-5)、(13d-1至13d-5)、(13e-1至13e-5)；
设置中心主回转轴(14)；
使用焊接在一起的支撑长圆管组(10)、回转台圆环组(11)、水平圆管横梁组(12)和(13)、中心封闭导风圆筒(5)、中心主回转轴(14)形成整体桁架支撑结构(图4)；
设置支撑短圆管组(15a，15b，15c，15d，15e，15f)；
设置单坯料架横梁(16a，16b)；
支撑短圆管组(15)与单坯料架横梁(16)焊接构成单坯料架，各单坯料架绕各层支撑圆环组圆周方向均匀布置构成单层料架组(图5)；
单层坯料架组(图5)的支撑短圆管组(15)焊接于各层水平圆环组(11)和各层圆形分层导风板(2)，构成多层料架组；
使用中心封闭导风圆筒(5)、垂直支撑长圆管组(10)、回转台圆环组(11)、水平圆管横梁组(12)和(13)、单坯料架垂直支撑短圆管(15)，使炉内构造部件迎风流动阻力最小化，热风能量损耗最小化的构造。
整体桁架支撑结构和多层料架组共同构成多层筒巢状回转料台(图6)；
在外导风墙(6)上设置多层进出料炉门(17)，炉门个数与料层数对应，但不受层数限制；
设置驱动装置及其控制***，程序驱动筒巢状回转料台(图6)按金属坯料加热工艺要求绕中心主回转轴(14)旋转；
设置燃气加热装置或电加热装置及其控制***，按金属坯料加热工艺要求加热循环热风；
设置热风循环风机及其控制***，按金属坯料加热工艺要求供风和循环热风返回风箱。
本发明具体实施的技术优点如下：
优化的加热炉构造紧凑，占地面积小，有利车间布置，同时降低车间土地使用成本；
回转炉回转构造部件采用管材制作，既降低了高价优质钢材的使用量，又降低了回转部重量，使回转炉关键部制造成本降低，同时降低驱动机构载荷，进而降低驱动机构成本和驱动能耗；
优化的加热炉构造使循环热风流动阻力最小化、热风能量损耗最小化，加热炉供风能耗最小化；
优化的加热炉构造使炉内热风速度分布均匀、热风在加热保温区被充分高效利用，利于降低加热能耗；
优化的导风构造可以控制炉内压力分布，使炉门开启时既不冒风又不吸风，利于节省热风能量；
优化的加热炉构造使料坯加热速度快，利于降低加热能耗，同时降低坯料氧化损耗；
优化的加热炉构造使料坯加热温度均匀稳定，控制精度高，利于后续锻压和挤压工序生产高品质产品。
优化的加热炉构造特别适合铝合金棒料的快速均匀低能耗加热。
Claims (8)
1.适用于金属坯料锻造和挤压成型领域、特别是铝合金锻造和挤压成型领域的“回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造”。其特征在于设置循环热风入口分层导风板(1)，炉内分层圆形导风板(2)，炉内双圆弧内导风墙(3)及其弧形开口构造(4)，中心封闭导风圆筒(5)，外导风墙(6)及其圆弧型导风构造(7a，7b)，循环热风水平双回风通道构造(8a，8b)，返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)，使用圆周布置的支撑长圆管组(10)和中心主回转轴(14)支撑多层水平圆环组(11)、水平圆管横梁组(12)和(13)构成的水平圆料盘(图3)、与中心封闭导风圆筒(5)一起形成整体桁架支撑结构(图4)；使用焊接在支撑水平圆环组上的短圆管组(15)支撑单料坯架横梁组(16)构成料架层(图5)放置料坯(17)，整体多层桁架支撑结构(图4)与多层料架层(图5)共同构成多层筒巢状回转料台(图6)，与各层回转料台对应在外导风墙(6)上设有进出料炉门(18)，利用驱动机构驱动多层筒巢状回转料台(图6)绕料台主轴(14)旋转，使用燃气加热或电加热装置加热空气并从加热炉循环热风入口提供热风，使用循环风机循环热风。利用上述技术特征解决热风在加热炉内高速均匀分布、快速均匀加热、高效低耗使用热风、控制炉门冒风和吸风的课题，实现金属坯料快速均匀低能耗加热的加热炉构造。
2.根据权利要求1所述的“回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造”，使用循环热风入口分层导风板(1)，炉内分层圆形导风板(2)，形成分层导风布风构造，优化各层结构尺寸控制循环热风速度和风量分配的构造。
3.根据权利要求1所述的“回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造”，使用炉内双圆弧内导风墙(3)及其弧形开口构造(4a，4b)，中心封闭导风圆筒(5)，控制炉内加热空间循环热风流速和速度分布的构造。
4.根据权利要求1所述的“回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造”，使用炉内双圆弧内导风墙(3)及其开口构造(4)，中心封闭导风圆筒(5)，外导风墙(6)及其导风圆弧构造(7a，7b)，循环热风双回风水平通道构造(8a，8b)，返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)，导引循环热风加热坯料并返回循环热风风箱的构造。
5.根据权利要求1所述的“回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造”，使用炉内双圆弧内导风墙(3)及其开口构造(4)，中心封闭导风圆筒(5)，外导风墙(6)及其导风圆弧构造(7a，7b)，循环热风左右双回风通道构造(8a，8b)，返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)，控制炉内压力分布，进而控制炉门冒风和吸风，降低炉门开启导致的热风能量损失的构造。
6.根据权利要求1所述的“回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造”，使用炉内双圆弧内导风墙(3)及其开口构造(4)，中心封闭导风圆筒(5)，外导风墙(6)及其导风圆弧构造(7a，7b)，循环热风双回风水平通道构造(8a，8b)，返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)，使炉内循环热风流动阻力最小化，热风能量损耗最小化的构造。
7.根据权利要求1所述的“回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造”，使用中心封闭导风圆筒(5)、垂直支撑长圆管组(10)、回转台圆环组(11)、水平圆管横梁组(12)和(13)、单坯料架垂直支撑短圆管组(15)等构件，使炉内构造部件迎风流动阻力最小化，热风能量损耗最小化的构造。
8.根据权利要求1所述的“回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造”，使用炉内双圆弧内导风墙(3)及其开口构造(4)，中心封闭导风圆筒(5)，外导风墙(6)及其导风圆弧构造(7a，7b)，循环热风双回风水平通道构造(8a，8b)，返回循环热风负压风箱入口构造(9a，9b)，实现金属料坯快速均匀加热的构造。
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| CN201410166897.5A CN104128551A (zh) | 2014-04-20 | 2014-04-20 | 回转式金属坯料快速均匀低能耗加热炉构造 |
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| CN (1) | CN104128551A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104911302A (zh) * | 2014-12-06 | 2015-09-16 | 高鸿 | 水平多层双循环风回转式多功能金属工件热处理炉构造 |
| CN106766884A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-31 | 天津林立感应加热电炉制造有限公司 | 一种旋转蓄热式加热炉 |
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2014
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