(包钢钢联股份有限公司 无缝钢管厂，内蒙古 包头市 014010)
摘 要：文章根据环形加热炉实际应用中出现的问题，分 析了产生原因，研究了多家加热炉的设备装备，提出了适合无缝厂环形加热炉改进的几个设 想。
关键词：环形加热炉；工业炉；热工控制；耐火材料
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2009)12—0081—02
环形加热炉是工业炉中炉型结构复杂、机械化程度和装备水平较高的一种，一般适用于无缝 钢管穿孔前的加热，合理使用炉子，不断提高炉子的热效率，是我们永远的追求［1］ 。无缝厂环形加热炉的炉门关闭不严密，水冷隔墙浇注料易掉，水冷管经常裸露在外，浪 费了大量能源，直接影响全炉的工作状况，大大降低了炉子的热效率。改变炉子现状势在必 行。
1 采用组合式无水冷管隔墙或U型水冷管外面用浇注料包裹组合式隔墙 ［2］
隔墙是环形加热炉的关键部位，其使用寿命的长短直接影响全炉的工作状况。装料门、出料 门之间的炉膛内设有三道水冷隔墙。装料隔墙的设置是为了防止炉膛从装料口吸入大量的冷 空气，造成热耗和烧损的增加，因为烟气出口处为负压，对炉膛有一定抽力。中间隔墙的目 的是防止均热段的热量随烟道排出，降低管坯温度，造成热耗，保证出炉管坯的正常加热温 度。出料隔墙主要是保持待出炉管坯不降温。这三道隔墙还有一个共同的作用：防止均热段 内的高温炉气短路，直接从烟道排走，造成燃料浪费。包钢无缝钢管厂这三道隔墙的结构是 二道横向水冷梁支撑、水冷梁的管子用浇注料浇注，上面砌轻质砖，详见图1。由于这三道 隔墙在进出料口附近，距离炉底近，容易因误操作或攒料而造成损坏，经常将水冷管裸露在 外，水冷管弯曲变形严重，钢坯不能顺利通过炉底，影响生产正常进行，故此处隔墙必须坚 固耐用。.gif)
设想采用组合式隔墙，详见图2。筑炉时，在原隔墙处预留出安装活动组合式隔墙的预留槽 ，将现场制作烘烤的整道隔墙做成若干预制件，提前烘烤好备用。每块预制件均带有调节螺 旋扣，以便根据不同情况调节隔墙的工作高度，把若干块预制件拼在一起则组成一道隔墙。
组合式隔墙没有水冷件，不存在对钢坯温度的影响，同时节约了冷却水带走的热量，提高 了炉子的热效率，更换方便，提高了炉子有效作业率，降低炉子维修成本。
采用U型水冷管外面用浇注料包裹组合式隔墙效果也可以，详见图3。横向水冷梁支撑的隔 墙，高温下料易损坏，经常将水冷管裸露在外，而且水冷管长度太长易弯曲变形。横向水冷 梁支撑的隔墙，只能采取炉内支模板的施工方法，炉膛高度有限，施工不方便，料的强度不 易确保。若采用U型水冷管外面用浇注料包裹组合式隔墙，整道隔墙做成若干预制件，将U型 水冷管预埋入预制件中，提前烘烤好备用。这种施工方法在包钢高线使用效果很好，每年更 换一次。
2 采用框架式结构炉门［3］
加热炉的炉门的特点是：炉门热启闭和高温直接烧烘烤周期相当频繁，要使炉门在这样的工 况下长期密封，确实有很高难度。包头钢联股份有限公司无缝钢管厂现在的炉门采用耐热直 立式炉门，优点是结构简单、造价低廉；缺点是炉门四周密封不严密，易漏火、窜火，门框 和炉门边框极易烧损，同时炉口温度很难满足工艺要求，严重时会影响工件的加热质量，炉 门变形、经常关不上，均二段的温度偏低，冷气不停地向炉内对流，不利于炉膛气氛及温度 的控制，严重的浪费能源。因此，炉门的密封是一项比较重要的工作。
设想采用了框架式结构炉门。框架式结构炉门是将隔热保温箱体和框架结构巧妙分离、 组合而成的，即使是在长期高温开门操作的工况下，也能保证炉门钢结构不变形。框架式炉 门的特点是可以有效防止热变形，它的主要作用和结构形式如下。框架式结构炉门主要包括 两个方面：炉门密封结构和炉门压紧结构。
2.1 炉门密封结构
由隔热保温箱、框架结构、耐热保护层、上导轴、下导轴和提升座等5部分组成。隔热保温 箱：采用钢板围成一个箱体，在箱板上设有多道膨胀曹，箱板中间设有钢板槽，用薄钢板作 的内板插在钢板槽内，将箱体隔成箱内和箱外。箱内填充耐火纤维棉，箱外与框架结构通过 螺栓点连接，使箱体各区域之间的热膨胀各自消除，达到充分减少箱体整体热膨胀变形效果 。
框架结构：是采用矩形钢管、槽钢、工字钢和钢板焊接而成的框架，用以支承隔热保温箱。
保护层：在隔热保温箱四周设有采用耐热铸护板、内筋板和纤维块组成密封保护结构，护板 与护板之间留有膨胀槽间隙。
2.2 炉门压紧结构
2.2.1 无缝厂现在采用气缸关闭炉门机构。
气缸关闭炉门机构是用气缸驱动一套连杆机构关紧炉门的。加热炉一般将气缸布置在炉子 前门柱的两侧，尽量避免炉内高温气体和料出炉时高温炉料对气缸的直接辐射，但仍无法适 应恶劣的工作环境。而且气缸炉门有轨道，非常不利于清理卫生。
2.2.2 设想采用斜面压紧机构，工作原理如下：
炉门提升：炉门提升是针对炉门采用斜面自重压紧形式。压紧机构简单、可靠。特别适合 有很强热辐射的、频繁热进热出的加热炉使用。
压紧原理：炉门两侧各设二个导向滚轮，炉门立柱两内侧各设一条上下交错的带一定斜坡( 一般30°)凹轨固定轨道。炉门的导向滚轮沿着上下交错的带一定斜坡凹轨的固定式轨道 上下移动。当滚轮快到滑到斜坡斜面最低处还有一段距离处。这时炉门自重通过停留在斜坡 斜面的滚轮，产生垂直炉口护板的分力，这分力就是炉门压紧力。当炉门提升导向滚轮沿着 斜坡斜面向上滑行时，产生向外水平位移，使炉门口离开炉口护板。炉门采用平行链式提升 机构，这套提升机构是由炉门框架总成、炉门提升主传动总成、从动链轮总成、张紧链轮总 成和炉门接近开关控制总成等机构。
动作原理：电机减速机的链轮通过传动链条与驱动轴的链轮连接，主驱动轴的同轴的双链 轮通过两条输送链条分别与炉门的两个提升座连接，同时两条链条的另一端分别与平衡锤连 接。当电机减速正转时，在平衡锤的协助下，通过两条平行输送链条将炉门吊起，当电机反 转时，炉门落下。
为保证炉门能平行提升，必须保证两条链条在运动过程中同步，在炉门提升座与链条连接 处设有链条长度补偿的装置。为降低能耗，在炉门框架的一侧，设有平衡锤。平衡锤和回转 链放置在炉门立柱内，使炉门提升机构的整体布置简洁、美观。
3 设想炉子实现数字化控制［4］
无缝厂仍然是传统的比例燃烧的控制，不适应现代化工业发展的需要，应当向数字化方向发 展。
数字化控制是相对于传统的比例燃烧的控制而言的。数字化燃烧的控制所需热量是通过控制 烧嘴的燃烧时间来实现的，这优于调节空气燃气流量的传统控制方式，主要体现在：燃烧时 脉冲式燃烧，实现了每对烧嘴的单独控制，这样断开了火焰分布、炉内气氛控制与加热炉生 产率之间的联系，结果是：①增加了燃料效率，减少了温室效应气体的排放；②减少氧化铁皮的生成；③能够更好的控制火焰形状和热量分配。
待轧或生产速率异常时，这种控制方式的益处更为明显。和常规加热炉相比，所有运行 的加热炉中数字化炉表现出更加稳定的性能，烧嘴始终以最大速度燃烧，一定的空燃比使燃 烧效率保持稳定；降低燃料单耗。
数字化加热炉操作的灵活性适应了不同钢种的优化加热，可以达到优质、高产、低耗的要 求。
4 结论
通过分析无缝厂环形加热炉的不足，并且设想了如下改进措施：①设想隔墙采用活动组合 式无水冷管隔墙或U型水冷管外面用浇注料包裹组合式隔墙；②设想采用框架式结构炉门； ③设想炉子实现数字化控制。这些设想在鞍钢、宝钢等企业已经实施，取得了优良效果。
［参考文献］
［1］ 刘麟瑞，林彬荫工业窑炉用耐火材料手册［M］北京：冶金工业出版社，2 001.
［2］ 曲元艇，石晓凤环形加热炉的设计［C］全国能源与热工学术年会论文集 ，2006.
［3］ 季莉娟浅谈加热炉炉门密封与压紧方式改革实践后的体会［C］全国能 源与热工学术年会论文集，2006.
［4］ 朱宏祥，熊应举，等数字化加热炉在石钢大方坯棒材轧线中的应用［C］ 全国能源与热工学术年会论文集，2006.