浅谈均匀化退火炉组

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摘 要：对均匀化退火炉组的用途提供了更广阔的思路、综述了整体炉组结构设计及工艺过程，为国内现有均匀化退火炉组设计提供一定的参考。

关键词：加热室 循环风机 高速烧嘴 点火电极 冷却室 三维料车

前言

铸锭均匀化退火炉组处理可消除铸锭内部组织偏析和铸造应力，细化晶粒，改善铸锭下一步压力加工状态和最终产品的性能。

1. 均匀化退火炉组类型

均匀化退火炉组由均匀化退火炉、冷却室、三位料车组成。

按加热能源均匀化退火炉组可分为电阻式和火焰式，加热方式有两种，一种是间接加热，火焰燃烧产物不直接加热铸锭，而是先加热辐射管等传热中介物，然后热量靠炉内循环气流传给铸锭。第二种时直接加热，电阻加热元件通电产生的的热量和火焰燃烧产物产生的热量靠炉内循环气流直接传给铸锭。

按操作方式均匀化退火炉组可分为周期式与连续式两种。

常用的是周期式，铸锭由加料车送入均匀化退火炉。完成升温保温工序后，整炉铸锭被运到冷却室内按照设定的速度冷却至室温，即完成了一个均匀化退火处理周期。

2. 均匀化退火炉组简介（火焰式）

2.1 均匀化退火炉的结构

由箱式炉体、空气循环系统、导流装置、燃烧系统、、炉门升降机构及其压紧装置、冷却水系统等组成。

2.1.1 加热炉炉体：

炉体为箱式强制空气循环燃油炉，分成多个加热区，每个加热区炉顶上装有低压大风量高温轴流风机，使炉内气体定向循环。

炉门、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，炉子外壳用钢板，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。为防止氧化，保证炉内棒料质量，内壁材料采用耐热不锈钢板分块搭接拼装结构，并用锚固件与外壁板固定，炉子绝热材料内层采用硅酸铝纤维针刺毯，外层采用岩棉板。在硅酸铝纤维针刺毯和岩棉板之间加铝箔以防止气流窜动。

2.1.2 空气循环系统：

该设备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，在炉顶装有三台低压大风量轴流风机，这样可使炉内循环气流的速度根据工艺情况改变。配备该系统的炉子，要求炉气温度的均匀性为±4℃。

2.1.3 导流装置：

包括由水平导流板、垂直导流板及导流弧板等不锈钢板组成。

水平导流板和垂直导流板之间为45°倒角连接，以改善气流分布情况，提高炉膛特别是上部区域的温度均匀性.

2.1.4 燃烧系统：

均质炉燃烧系统由高速烧嘴、管路系统、助燃空气管路系统以及炉压控制系统所组成。

高速烧嘴：均质炉布烧嘴，分区采用全自动燃烧系统控制，烧嘴由燃气入口，助燃空气入口，空气喷口，点火电极、点火孔及观察孔等组成。

燃气管路系统：减压稳压阀（内置过滤器），安全切断电磁阀， 安全放散阀，空/燃比例阀和管道等组成

助燃空气管道：由助燃风机、冷风手动蝶阀，电动调节阀及管道等组成。

炉压控制系统：由炉压微差压变送器，压力调节器，排烟风机等组成

2.1.5 炉门及提升机构：

炉门应由两层钢板中间填实高级耐热纤维棉制成，内层为硅酸铝纤维针刺毯，而外层为岩棉板，增加炉门的保温性能。炉门内层钢板为不锈钢，外层由普通钢板和型钢制成。

炉门提升机构为链传动机构，由电机减速器带动链轮、链条并带动炉门垂直平稳升降。炉门具有自锁功能，炉门上下位置确定使用行程开关方式。

通过带位置控制的气缸实现炉门的压紧，炉门导轨为导柱形式，使炉门升降平稳。

炉门提升机构装有制动器，炉门升到上部极限位置时，由气缸实施安全销锁紧，防止炉门因机械故障而滑落造成人身危险。

炉门密封采用双刀，双槽密封，密封件采用硅酸铝纺织盘根（内有不锈钢丝）。

2.1.6 水冷系统

用于向风机的水冷轴承座、炉门框提供冷却水，进水处留有转接生活用水的予留接口，防止停水造成的生产事故。冷却水管路上的阀件集中安装在阀台上。设有断水报警装置，若水压偏低或突然断水时能自动报警，并能切断加热器以防止风机轴承过热受损.

2.2 35t冷却室

设备组成及特点：

该设备由冷却室体（含炉底及轨道），引风及管路系统，炉门，炉门提升机构等组成。

1） 冷却室体

炉子壳体用Q235-A钢板及型钢焊接而成，保证具有足够的强度，刚度。为了便于工件快速的冷却，保证产品质量，在结构上做相应处理：炉子一侧墙设计成固定百叶窗形式，另一侧墙有集风口和一个大功率引风机及相应的排风管路。炉壳钢板先涂两遍防锈漆，组装后再涂漆。

2）强制风冷：保证产品温度均匀性，强化冷交换，保证产品质量。

3）排气装置：吸入新鲜空气并将炉内热气排出。

可控制炉料的冷却速度，有效地满足铝棒材的冷却要求。

2.3 35t三维料车

复合料车组成由运行大车、装料小车、液压泵站、举升装置，驱动装置，减速机组和传动装置， 轨道、锚接件和地脚螺栓，安全滑触线，料车操纵台，电控，地面行程和接近开关，安全装置等组成。

送料车大车运行采用三合一驱动装置及变频调速，实现大车在多炉之间的变速运动；利用不同位置的各类限位开关实现动作精确定位。

运料小车采用液压升降，机械驱动，装出料平稳，定位准确。此料车可实现两台炉子在一条线上共用。

料车运行和装卸料操作有自动，手动两种方式。

3. 生产工艺过程

连续式炉子的工艺过程为铸锭被传送机构连续地送入均匀化退火炉，通过炉内不同区段完成升温、保温工序后，进入冷却室内，按照设定的速度冷却至室温，然后铸锭被传送机构连续地从冷却室运出。连续式炉组多用于产量较大和退火工艺稳定的中小直径圆棒。

4. 结论

均匀化退火炉组目前在国内铝加工行业有很广泛的应用，本文对均匀化退火炉组的整体结构及生产工艺进行了详细介绍。多年的实践经验，使我们在国内工业炉领域积累了丰富的经验。当然，随着新材料的不断被开发利用和国外先进技术的引进，更良好的优化设计会层出不穷，希望本篇对广大读者朋友有所裨益。

参考文献

[1] 任泽霈，蔡睿贤. 热工手册. 机械工业出版社 2002.3.

[2]（美）特林克斯（W.Trinks），（美）莫欣尼（M.H.Mashinney）著 严加乐译. 工业炉 上册. 冶金工业出版社， 1978

[3] 王秉铨. 工业炉设计手册. 北京：机械工业出版社，1996.

[4] 肖亚庆. 铝加工技术实用手册