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1 前言
隨著鐵路機(jī)車提速，對機(jī)車鑄件熱處理的質(zhì)量要求也越來越高，尤其是客車，鑄件的熱處理質(zhì)量直接影響到客車的行走安全。因此，對客車鑄件的熱處理質(zhì)量要求更高。我廠原使用燃重油臺車式退火爐，爐溫由人工控制，精確性差，熱處理質(zhì)量不穩(wěn)定；用普通重質(zhì)耐火磚保溫，臺車與爐體、爐體與爐門結(jié)合不緊密，保溫性差；燒嘴與排煙口都在爐底面上間隔布置，進(jìn)行下排煙，熱量不能充分循環(huán)，不僅散熱損失大，造成能源浪費(fèi)，而且爐子溫度均勻性差，影響熱處理質(zhì)量；以重油為燃料，不僅爐子周圍環(huán)境差，而且由于煙氣的排放，重油管路的泄漏，致使環(huán)境污染嚴(yán)重。
為了解決上述問題，1999年對臺車式熱處理爐進(jìn)行了全面的技術(shù)改造，要求達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)熱處理爐同等水平，以適應(yīng)鐵路提速后對鑄件熱處理質(zhì)量的要求。

2 臺車式熱處理爐的技術(shù)參數(shù)
用途：鑄件高低溫處理臺車爐底面積（長×寬）：7.44m×306m=26.8m2;爐膛有效高：2.2m
爐溫:最高1100℃,最低450℃
溫控精度:±10℃
熱效率:≥20%
凈裝載量(最大):30t
燃料種類:天然氣,熱值:37 255kj/m3,壓力:1000Pa
爐內(nèi)溫度900℃時(shí),側(cè)墻溫度≤70℃,爐頂溫度≤105℃
煙氣出爐溫度≤900℃時(shí),排煙溫度560℃

3 方案的選擇與主要特點(diǎn)
該臺車熱處理爐臺車表面以上全部采用全纖維爐襯,爐門、臺車與爐休采用密封結(jié)構(gòu)。爐內(nèi)采用下供熱上排煙，全爐共設(shè)10個天然氣高速燒嘴沿爐兩側(cè)底部的臺車表面均勻交錯分布，排煙口設(shè)于爐頂中央，煙氣靠直接設(shè)于爐頂并帶有自動排煙功能的復(fù)合式換熱器排出。爐內(nèi)沿爐長方向均分三區(qū)，爐前后兩區(qū)各3個燒嘴，中間一區(qū)為4個燒嘴，燒嘴采用脈沖燃燒時(shí)序控制，用智能溫控表按輸入工藝曲線進(jìn)行多功能程序控制。空氣、天然氣靠氣動薄膜比調(diào)閥隨供風(fēng)量自動比例調(diào)節(jié)，見圖1。此爐型有如下特點(diǎn)：

（1）下供熱上排煙這與目前國內(nèi)一般臺車爐采用下供熱側(cè)排煙或爐后排煙相比，一是使燒嘴噴出高速焰氣到排煙口排出，在爐內(nèi)行程最長，與爐內(nèi)工件熱交換機(jī)會和時(shí)間最多，提高了加熱速率和效率；二是爐底兩側(cè)交錯布置的燒嘴噴出的焰氣緊貼臺車底面表面再經(jīng)由側(cè)墻向上直至爐頂煙口排出，則使?fàn)t內(nèi)燃?xì)獍鼑鸂t內(nèi)處理的工件，故使?fàn)t內(nèi)溫度更加均勻。

（2）燒嘴，空氣、天然氣控制閥，比例調(diào)節(jié)閥與燒嘴時(shí)序控制器均采用德國KromSchroder進(jìn)口產(chǎn)品。燒嘴的燃燒室與噴嘴為結(jié)晶碳化硅結(jié)構(gòu)，燒嘴結(jié)構(gòu)輕巧耐用，性能可靠，適應(yīng)高溫空氣預(yù)熱，解決了燃燒室壽命短的難題�？諝�、天然氣比調(diào)閥隨嘴前風(fēng)壓的大小，即風(fēng)的流量多少按比例供應(yīng)天然氣量，是各種比調(diào)回路中比較簡單、準(zhǔn)確、可靠的一種先進(jìn)比調(diào)裝置，且比較經(jīng)濟(jì)。時(shí)序控制器的運(yùn)用是爐內(nèi)多燒嘴供熱，高、低溫大小負(fù)荷相差懸殊時(shí)，靠時(shí)序控制每個燒嘴開閉，均勻按時(shí)間和爐內(nèi)位置交替均勻供熱，不僅使?fàn)t膛區(qū)域控溫精度提高，也提高了爐膛溫度場的均勻性。

（3）復(fù)合式金屬換熱器，是一種適應(yīng)高低溫?zé)煔鈱α鳌⑤椛鋼Q熱的高效、長壽的換熱器，它直接設(shè)于爐頂排煙口處，具有結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、可靠性強(qiáng)，熱交換性好的特點(diǎn)。

（4）目前國內(nèi)臺車爐爐門密封不嚴(yán)一直是較難解決的問題。由于該處密封不嚴(yán)導(dǎo)致爐子散熱大，溫度不均勻。一般爐門靠彈簧壓緊，長期使用后，彈簧彈性降低，導(dǎo)致爐門關(guān)不嚴(yán)而跑火。而該爐門采用框架式結(jié)構(gòu)，剛性強(qiáng)，不變形。襯板與周邊受熱部位為浮動結(jié)構(gòu)，防止受熱變形，爐門靠導(dǎo)輪及爐門自重壓緊。其結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠。利用框架式結(jié)構(gòu)及爐門自重巧妙地解決了這一難題。

（5）采用全纖維爐襯結(jié)構(gòu)。硅酸鋁纖維氈是目前熱處理爐使用比較成熟的一種性能較好的保溫材料，但施工要求較高，因施工方法的不同直接影響到硅酸鋁纖維氈的安裝質(zhì)量，進(jìn)而影響硅酸鋁纖維氈的使用壽命。 我廠采用長耐熱穿針，兩端均留有自由伸脹端，將穿針座（耐熱）預(yù)穿好焊在爐墻鋼板上，然后抽出穿針。折疊好2m左右長的針刺毯，壓緊逐漸穿上，該結(jié)構(gòu)接縫少，纖維安裝整體性好，安裝牢固，使用壽命長，施工方便，造價(jià)低。

（6）脈沖燃燒時(shí)序控制。此臺車爐在熱控制上是國內(nèi)率先采用先進(jìn)的集成式電子脈沖燃燒時(shí)序控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中每個燒嘴的燃燒是獨(dú)立的通過改變燒嘴脈沖燃燒的頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)爐子供熱負(fù)荷多少，又是各個燒嘴相繼交替分散進(jìn)行工作的。它既改變了以往傳統(tǒng)中天然氣與空氣的連續(xù)調(diào)節(jié)為多點(diǎn)開關(guān)控制，又改變了每一區(qū)域全部燒嘴集中開關(guān)脈沖燃燒所造成爐壓脈沖波動過大，使各個燒嘴既保證高速等溫燃燒，又保證在時(shí)間和空間上均勻地供應(yīng)負(fù)荷。故進(jìn)一步提高爐溫控制精度，也提高了爐內(nèi)溫度場的均勻性。這是當(dāng)前火焰爐熱工控制領(lǐng)域一種新型先進(jìn)的燃燒控制技術(shù)。

4 結(jié)束語
該爐先后共建2臺，投產(chǎn)一年多以來，基本是滿負(fù)荷工作，運(yùn)行良好，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

4.1 熱處理質(zhì)量高
兩臺爐投產(chǎn)以來，爐溫波動完全可以控制在±10℃以內(nèi)，熱處理后的鑄件表面氧化皮少，各項(xiàng)熱處理性能指標(biāo)全部達(dá)到要求。

4.2 提高了爐子的熱效率
經(jīng)計(jì)量，23t鑄件耗用天然氣為1603m3/爐，23t鑄件退火所需熱量為1.298×107kj,1603m3天然氣發(fā)熱量為5.97×107kj。因此該爐熱效率為（1.298×107）kj／（5.97×107)kj,結(jié)果為21.7%,而過去燃重油的熱效率在11%以下，因此該爐熱效率提高了10.7%。

4.3 改善了勞動條件和環(huán)境
鑄鋼熱處理爐油改氣后，對環(huán)境也進(jìn)行了改造。爐墻、爐頂加上了隔熱層，地面鋪上了水磨石，全跨進(jìn)行了封閉生產(chǎn)，再加上爐子燃料清潔，結(jié)構(gòu)緊湊，排煙順暢。使熱處理環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，在鑄造廠內(nèi)達(dá)到了少有的三元車間：無灰、無噪聲、無熱輻射。

4.4 設(shè)備性能穩(wěn)定可靠  
兩臺爐在高空作業(yè)率條件下使用了一年以上，燒嘴、換熱器、各種調(diào)節(jié)閥、控制閥、控制儀表等運(yùn)行穩(wěn)定，爐體、臺車、爐門均正常運(yùn)行。

4.5 存在的問題  
由于臺車爐使用墊鐵工件墊起，墊鐵直接與火焰接觸，墊鐵的使用壽命較低，且墊鐵也吸收了一部分熱量，提高了熱處理成本。我們通過在墊鐵表面涂刷遠(yuǎn)紅外保溫涂料，使用耐火水泥做墊等措施提高了墊塊等措施提高了墊塊的使用壽命，減少蓄熱量，取得了令人滿意的效果。
通過一年多的使用，這種新型天然氣熱處理爐，性能先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。