【专利摘要】本发明涉及一种大型热风炉拱顶在线更换整体热处理系统。加热部分包括电加热器，安装支架为置于热风炉拱顶内腔的笼式框架，笼式框架上呈梯次分层安装数个电加热器，数个电加热器分组引出电源线连接至智能温控仪的加热输出端；测温和控温部分包括热电偶、智能温控仪，数个热电偶分层布置于热风炉拱顶外部，热电偶的反馈线连接智能温控仪，热电偶的感温元件与热风炉拱顶表面点焊连接，智能温控仪的供电电源为移动式柴油发电车；热风炉拱顶外壁铺设保温层，热风炉拱顶下端口通过支撑墙垛设置钢结构平台，钢结构平台上铺设保温层。本发明采用整体电加热热处理工艺，能消除焊接应力，防止焊缝的氢脆和裂纹的产生，达到降低硬度、提高塑性和韧性的目的。

  [0001]本发明涉及热处理系统，具体是一种大型热风炉拱顶在线更换整体热处理系统。

  [0002]目前，大型(4000立方米)高炉内燃式热风炉，在使用的过程中，由于拱顶温度高，使用情况恶劣，在晶间应力腐蚀的情况下，母材会多处出现龟裂，此时则需整体更换拱顶。但热风炉拱顶总重约111吨，最大直径12200mm，炉顶标高47470mm，更换部位标高37334mm，即在37米标高更换10米拱顶。除保证焊接质量，还一定要进行整体热处理，即消除焊接应力，又避免晶间应力腐蚀的发生(在应力及酸性介质共同作用下发生)。另外，现场会有其他热风炉正常使用，为煤气危险区域，不允许明火，排除常规燃油热处理方案，焊缝局部热处理，由于热风炉为焊接刚性体，局部退火消除应力对壳体将产生较大的温度梯度应力，影响壳体的精度及安全使用情况，不允许采取。如采用整体内部电解热热处理，由于热风炉有效空间约820立方米，重量111吨，按热力计算需2100千瓦热量，现场没有办法解决如此大的电量。

  [0003]本发明针对现存技术存在的以上问题，提供一种大型热风炉拱顶在线更换整体热处理系统，从安全质量考虑，采用整体电加热热处理方法，消除焊接应力，避免晶间裂纹的产生。

  一种大型热风炉拱顶在线更换整体热处理系统，包括:加热部分，测温和控温部分，保温部分；

  (1)加热部分包括电加热器，电加热器的安装支架，所述的安装支架为置于热风炉拱顶内腔的笼式框架，笼式框架的周缘靠近拱顶内侧壁，在笼式框架的周缘上呈梯次分层安装数个电加热器，在笼式框架的上、下面分别安装数个电加热器，数个电加热器分组引出电源线连接至智能温控仪的加热输出端；

  (2)测温和控温部分包括热电偶、智能温控仪，数个热电偶分层布置，包括封头顶热电偶、上层热电偶，中层热电偶和下层热电偶，热电偶的反馈线连接智能温控仪，热电偶的感温元件与热风炉拱顶壳体外表面点焊连接，智能温控仪的供电电源为移动式柴油发电车；

  (3)保温部分包括热风炉拱顶外壁铺设的保温层、热风炉拱顶下端口的密封结构，所述的密封结构包括底部的支撑墙垛、置于支撑墙垛上的钢结构平台、铺设在钢结构平台上的保温层。

  (1)采用电加热法进行热处理，在热风炉拱顶内腔布置加热热源，拱顶外壁铺设保温绝热材料，利用热辐射和热空气对流加热，达到了均匀加热之目的；

  (2)热处理过程通过智能温控仪，实现多点群控;通过仪表显示各点温度，自动修正加热功率系数，自动记录温度曲线，能保证控温精度； (3)本发明可以消除设备组装与焊接的残余应力，稳定设备的几何尺寸，改善焊接接头和热影响区的组织和性能，达到降低硬度、提高塑性和韧性的目的，进一步释放焊缝中的有害化学气体，防止焊缝的氢脆和裂纹的产生。

  [0007]电加热器为NJ型框架式加热器，电加热器数量为210片，每片加热功率为10KW，电加热器总功率为2100KW;笼式框架的顶面安装24片电加热器，笼式框架的底面安装42片电加热器，笼式框架的周缘上呈梯次自下而上分4层安装电加热器，第一层安装48片电加热器，第二、三层分别安装36片电加热器，第四层安装24片电加热器。

  [0008]电加热器的炉内电源线的圆钢及圆钢外套的氧化铝瓷管构成，炉内电源线引出炉外后连接外部电缆，再由外部电缆连接到智能温控仪的加热输出端；电加热器的零线连接钢结构的笼式框架，笼式框架与炉壳连接作为公共零线]热电偶为K型简装热电偶，热电偶分三层布置，封头顶上布置3个、上层布置8个，中层布置12个、下层布置10个，共布置33个热电偶。

  [0010]智能温控仪为ZWK型电脑温控仪，输出功率为360KW;智能温控仪设置6台，为智能温控仪供电的移动式柴油发电车输出的上限功率为2100kw。

  [0011 ]保温层由叠加在一起的两层超细玻璃棉被构成，保温层厚度为100mm。

  图中:热风炉拱顶I;保温层2;炉内电源线;热电偶反馈线;第二层电加热器11;第一层电加热器12;底部电加热器13;支撑墙垛14;钢结构平台15;移动式柴油发电车16;智能温控仪17。

  [0013]以下结合附图及实施例详述本发明，但本实施例不对本发明构成任何限制。

  [0014]参见图1，本实施例是对公称尺寸为直径12200mm(10600mm/10213mm)X101360mm(高)X45/28mm、重量为110吨的高炉热风炉炉顶更换，按设计的基本要求进行的焊后整体在线热处理系统，由加热部分、测温和控温部分、保温部分及供电电源组成。

  根据热功计算，热处理工艺所需加热功率为2100KW。因此，加热部分的电加热器采用210片NJ型框架式电加热器，每片电加热器的加热功率为10KW，外观尺寸1000X400 X90mm，电加热器总功率为21OOKW;

  热风炉拱顶I的内腔中安装一个角钢焊接的笼式框架7，笼式框架7的周缘靠近热风炉拱顶I的内侧壁，所有电加热器都安装在笼式框架7上，具体布置方式为:笼式框架7的顶面安装24片顶部电加热器8，笼式框架7的底面安装42片底部电加热器13，笼式框架7的周缘上呈梯次自下而上分4层布置，第一层电加热器12为48片，第二电加热器11和第三层电加热器10分别为36片，第四层电加热器9为24片;所有电加热器按三个一组引出一根电源线的圆钢及圆钢外套的氧化铝瓷管构成，炉内电源线引出炉外后连接外部电缆4，再由外部电缆4连接到智能温控仪17的加热输出端;所有电加热器的零线焊为一体，作为公共零线与炉壳连接；

  呈梯次分布于热风炉拱顶I内腔中的电加热器，每三片一组，各自形成独立电网，所有加热器均采用星形接法，同步通电加热。利用热辐射和热对流的加热工艺，使热风炉拱顶I达到均匀加热退火之目的。

  采用热电偶5测温，热电偶5为K型简装热电偶，热电偶5分三层布置于热风炉拱顶I夕卜部，其中，封头顶热电偶布置3个、上层热电偶布置8个，中层热电偶布置12个、下层热电偶布置10个，共布置33个热电偶5;热电偶反馈线采用铜-康铜补偿导线均通过热电偶反馈线的感温元件与热风炉拱顶I外表面点焊连接，能真实的反应热风炉拱顶I的实际加热温度；

  采用智能温控仪17控温，智能温控仪17为ZWK型电脑温控仪，共设置6台智能温控仪17，每台智能温控仪17的输出功率为360KW，温度控制范围O—1000 V，控制精度为± TC ;热风炉拱顶I各点温度通过各点的热电偶5传递给智能温控仪17，由智能温控仪17监视控制，每台智能温控仪17相当一台微机，事先输入工艺参数，通过温度传感器过来的温度和设定温度比较后通过PID计算出相应功率控制加热器的加热，控温过程自动完成，并由连续式记录仪自动记录工艺曲线]保温部分:

  包括热风炉拱顶I外壁铺设的保温层2、热风炉拱顶I下端口的密封结构，该密封结构由底部的支撑墙垛14、置于支撑墙垛14上的钢结构平台15、铺设在钢结构平台15上的保温层2构成，保温层2是叠加在一起的两层超细玻璃棉被，超细玻璃棉被符合QJ/GN30-89标准，保温性能好，导热系数低，容重轻，加热时外层温度不高于60°C;为减少热损失，保温层2的厚度不小于100mm;两层超细玻璃棉被之间接缝错开搭接严密，并用铁丝乳紧，防止热量散失造成局部温差过大而形成热应力。

  由于热处理的不可逆性，须确保现场热处理的供电和安全用电。根据以上热功计算，整体热处理需要6台ZWK型智能温控仪17，即供电系统输出的上限功率为2100kw时能够完全满足热处理时的供热需求。因此，供电电源采用移动式柴油发电车17，从移动式柴油发电车17至热处理施工现场设置6只DZ-600/600自动空气开关，6根输电导线(中间经空气开关)分别为3X 150+1 X70mm2铜蕊电缆。

  [0019]热风炉拱顶I下端口处设置的钢结构平台15在整体热处理过程中，还具有减小端口部位变形的功能。

  [0020]本发明这种在线更换整体热处理系统，必须严格执行加热工艺规范，保温面在保温时在分段处向下1.5米，确保在热处理时各部位温差达到工艺技术方面的要求，防止温差应力过大造成的变形，其热处理加热工艺规范是:

  热处理加热工艺曲线]以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

  1.一种大型热风炉拱顶在线更换整体热处理系统，包括加热部分、测温和控温部分、保温部分，其特征是: (1)加热部分包括电加热器，电加热器的安装支架，所述的安装支架为置于热风炉拱顶内腔的笼式框架，笼式框架的周缘靠近拱顶内侧壁，在笼式框架的周缘上呈梯次分层安装数个电加热器，在笼式框架的上、下面分别安装数个电加热器，数个电加热器分组引出电源线连接至智能温控仪的加热输出端； (2)测温和控温部分包括热电偶、智能温控仪，数个热电偶分层布置，包括封头顶热电偶、上层热电偶，中层热电偶和下层热电偶，热电偶的反馈线连接智能温控仪，热电偶的感温元件与热风炉拱顶壳体外表面点焊连接，智能温控仪的供电电源为移动式柴油发电车； (3)保温部分包括热风炉拱顶外壁铺设的保温层、热风炉拱顶下端口的密封结构，所述的密封结构包括底部的支撑墙垛、置于支撑墙垛上的钢结构平台、铺设在钢结构平台上的保温层。2.依据权利要求1所述的大型热风炉拱顶在线更换整体热处理系统，其特征是:电加热器的安装支架为角钢焊接的笼式框架。3.依据权利要求1所述的大型热风炉拱顶在线更换整体热处理系统，其特征是:电加热器为NJ型框架式加热器，电加热器数量为210片，每片加热功率为10KW，电加热器总功率为2100KW;笼式框架的顶面安装24片电加热器，笼式框架的底面安装42片电加热器，笼式框架的周缘上呈梯次自下而上分4层安装电加热器，第一层安装48片电加热器，第二、三层分别安装36片电加热器，第四层安装24片电加热器。4.依据权利要求2或3所述的大型热风炉拱顶在线更换整体热处理系统，其特征是:电加热器的炉内电源线的圆钢及圆钢外套的氧化铝瓷管构成，炉内电源线引出炉外后连接外部电缆，再由外部电缆连接到智能温控仪的加热输出端；电加热器的零线连接钢结构的笼式框架，笼式框架与炉壳连接作为公共零线所述的大型热风炉拱顶在线更换整体热处理系统，其特征是:热电偶为K型简装热电偶，热电偶分三层布置，封头顶上布置3个、上层布置8个，中层布置12个、下层布置10个，共布置33个热电偶。6.依据权利要求1所述的大型热风炉拱顶在线更换整体热处理系统，其特征是:智能温控仪为ZWK型电脑温控仪，输出功率为360KW;智能温控仪设置6台，为智能温控仪供电的移动式柴油发电车输出的上限功率为21 OOkw。7.依据权利要求1所述的大型热风炉拱顶在线更换整体热处理系统，其特征是:保温层由叠加在一起的两层超细玻璃棉被构成，保温层厚度为100mm。

  【发明人】李景超, 李志新, 刘金明, 刘斌, 姜猛, 王海军, 李玉成, 蔡晓峰, 王丙涛, 张彦丰, 张富山

  技术研发人员：李景超;李志新;刘金明;刘斌;姜猛;王海军;李玉成;蔡晓峰;王丙涛;张彦丰;张富山;

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