双步进梁式热处理炉的制作方法

本发明涉及冶金机械中，对钢板进行连续热处理的技术领域，特别涉及一种双步进梁式热处理炉。

背景技术：

一般对于钢板的连续热处理，如：正火，高、中、低温回火常用辊底式热处理炉来完成。由于入炉前钢板的表面也带有氧化铁皮、细铁粉及其它污物，在炉内高温和气氛作用下，也会粘结和沉积在炉底辊的表面，形成结瘤。由于炉底辊与钢板直接接触，如不及时打磨或更换炉底辊，便在钢板表面形成压痕和划伤，会对钢板表面造成划伤和压坑，严重影响了钢板的表面质量，钢板的厚度越大，这个问题就会越突出。

而炉底辊作为关键设备，炉底辊的辊身通常为耐热钢空腹辊。这些炉底辊在高温、载荷和自身荷重作用下，寿命短、容易产生结瘤和变形，经过一段时间生产后，就要定期更换新的，维护维修成本非常高。通常沿炉体的长度方向(即炉长方向)间隔500毫米～600毫米就需设一根炉底辊，炉底辊的数目较多，维护维修量很大。

随着科技的发展，市场对板厚大于150毫米的热处理钢板需求量越来越多，亟需一种产量大、载荷大、运营维护成本低、热处理质量稳定、适用于中厚板热处理的装置。在这个装置中能同时完成钢板的正火、高、中、低温回火热处理工艺。

目前中厚板热处理技术，对于板厚大于150毫米的钢板的正火、高、中温回火热处理，一般都用周期式热处理炉(如：台车炉、室式炉)完成，但周期式热处理炉的热处理周期长、产量低、耗能大，远远不能满足现代化热处理工艺的要求。

现有的双步进梁式热处理炉采用单面加热，多用于钢板的正火(常化)热处理，同时兼顾完成一些钢种的高温回火和中温回火热处理。当热处理的钢板大于150毫米时，由于其特有的水封槽密封炉底，钢板的温度均匀性受到了影响，同时炉内温度环境难以满足钢板低温回火热处理的要求。

技术实现要素：

为解决中厚板高产量和高质量热处理的技术问题，本发明提出一种双步进梁式热处理炉，采用能上、下方向进行双面加热的燃烧系统，提高了需热处理的钢板的升温速率，提高了炉温及板温的均匀性，避免钢板结瘤和划伤的问题，保证了钢板热处理质量。

本发明提出一种双步进梁式热处理炉，所述双步进梁式热处理炉包括炉体、托送需热处理的钢板的步进机构和燃烧系统；

所述炉体至少包括相对且竖直设置的两个炉侧墙和水平设置的炉顶，所述炉顶的两侧分别与两个所述炉侧墙的上端连接，两个所述炉侧墙与所述炉顶之间围成炉膛；

所述步进机构置于所述炉膛的下部，所述步进机构沿所述炉体的炉长方向输送所述钢板；所述燃烧系统包括至少一个第一烧嘴和至少一个第二烧嘴，所述第一烧嘴位于所述钢板的上方，所述第二烧嘴位于所述钢板的下方。

作为一种可实施的方式，所述第一烧嘴和所述第二烧嘴均水平设置在所述炉侧墙上。

进一步地，所述第一烧嘴的数量为至少两个，所述第二烧嘴的数量为至少两个；

各所述炉侧墙上分别设置至少一个所述第一烧嘴和至少一个所述第二烧嘴；两个所述炉侧墙上的所述第一烧嘴相互错开，两个所述炉侧墙上的所述第二烧嘴相互错开。

作为另一种可实施的方式，所述第一烧嘴设置在所述炉顶上，所述第二烧嘴水平设置在所述炉侧墙上。

进一步地，所述第二烧嘴的数量为至少两个；

各所述炉侧墙上分别设置至少一个所述第二烧嘴，两个所述炉侧墙上的所述第二烧嘴相互错开。

更进一步地，所述步进机构包括第一步进组件和第二步进组件，所述第一步进组件和所述第二步进组件分别包括多个用于托置所述钢板的顶梁、与所述顶梁的数量相同的托梁和立柱；

各所述顶梁并排设置，各所述顶梁的上表面分别开设凹槽，各所述凹槽内分别砌筑耐火砖，各所述耐火砖的上表面高于其所在的所述顶梁的上表面；各所述托梁分别平行设置于各所述顶梁的下方；所述立柱连接在各所述顶梁与其下方对应的所述托梁之间；

所述第一步进组件的顶梁与所述第二步进组件的顶梁并排设置且相互交替。

更进一步地，各所述第二烧嘴位于所述顶梁与所述托梁之间。

作为一种可实施的方式，所述燃烧系统还包括至少一个控温热电偶和多个烧嘴控制器，所述烧嘴控制器的数量为各所述第一烧嘴的数量与各所述第二烧嘴的数量之和；

所述控温热电偶能检测所述炉膛内的炉温，各所述第一烧嘴、各所述第二烧嘴分别电连接一个所述烧嘴控制器。

进一步地，所述炉膛包括沿所述炉长方向依次设置的至少两个分区，各所述分区内分别设置至少两个所述第一烧嘴和至少两个所述第二烧嘴。

作为另一种可实施的方式，所述燃烧系统还包括至少两个控温热电偶和至少四个烧嘴控制器；

各所述分区内分别设置至少一个所述控温热电偶，各所述控温热电偶能分别检测其所在所述分区内的炉温；

各所述分区分别对应设置两个所述烧嘴控制器，各所述分区内的各所述第一烧嘴与其中一个所述烧嘴控制器电连接，该烧嘴控制器控制对应的各所述第一烧嘴的启停；各所述分区内的各所述第二烧嘴与另一个所述烧嘴控制器电连接，该烧嘴控制器控制对应的各所述第二烧嘴的启停；

各所述烧嘴控制器分别与对应的所述分区内的所述控温热电偶电连接，并分别接收对应的所述分区内的所述控温热电偶检测的炉温数据。

更进一步地，所述控温热电偶设置在所述炉顶或所述炉侧墙上。

进一步地，所述双步进梁式热处理炉还包括：

第一总管路，其位于所述炉顶的上方；

第二总管路，其位于所述炉体的下方；

与所述第一烧嘴的数量相同的第一燃烧空煤气管路，其一一对应连接在所述第一总管路与所述第一烧嘴之间，并竖直布置在所述炉侧墙的外侧；

与所述第二烧嘴的数量相同的第二燃烧空煤气管路，其一一对应连接在所述第二总管路与所述第二烧嘴之间，并竖直布置在所述炉侧墙的外侧。

更进一步地，所述第一燃烧空煤气管路上和所述第二燃烧空煤气管路上分别设置控制阀。

本发明相比于现有技术的有益效果在于：本发明的双步进梁式热处理炉，为上、下双面加热，提高了热处理钢板的升温速率，提高了炉温及板温的均匀性。能够热处理的最大板厚由小于150毫米扩展至300毫米，扩大了热处理的钢板规格。同时，具有中厚板低温回火的功能。

另外，由于在钢板的上方和下方同步进行加热，消除了双步进梁式热处理工艺中水封槽的局部低温对钢板下表面的影响，保证了热处理钢板的温度均匀性，从而扩大了其热处理的范围，即可适用于钢板的正火(常化)、高温回火、中温回火、低温回火。

在顶梁的顶部设置非金属的耐火砖，被加热的钢板与耐火砖表面接触，钢板的表面不会结瘤，由于钢板与耐火砖之间没有相对运动，也不会对钢板造成划伤，确保了热处理产品的质量。通过设置在炉膛中的控温热电偶，能精确测量炉膛中的温度，并通过测得的炉温控制烧嘴的启停，从而控制钢板各处的温度。

由于具有上述优点，使中厚板能在本发明的双步进梁式热处理炉中进行热处理，能够连续生产，产能高、耗能低，比周期炉生产更具明显优势。钢板在该炉内经连续热处理、表面不划伤，不结瘤，保证了热处理产品的质量。

附图说明

图1为本发明的双步进梁式热处理炉的实施例一的横断面示意图；

图2为本发明的双步进梁式热处理炉的实施例一的纵断面示意图；

图3为本发明的双步进梁式热处理炉的实施例一的燃烧空煤气管路布置的示意图；

图4为本发明的双步进梁式热处理炉的实施例二的横断面示意图；

图5为本发明的双步进梁式热处理炉的实施例二的纵断面示意图。

10-炉体；

12-炉侧墙；14-炉顶；16-炉膛；

20-步进机构；22-第一步进梁；23-第二步进梁；

24-水封槽；25-水封刀；

26-顶梁；262-耐火砖；27-立柱；28-托梁；

32-第一烧嘴；34-第二烧嘴；39-燃烧空煤气管路；

40-控温热电偶；50-烧嘴控制器；

100-钢板。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

请参阅图1所示，本发明提出一种双步进梁式热处理炉，双步进梁式热处理炉包括炉体10、步进机构20和燃烧系统，步进机构20用于托送需热处理的钢板100。

炉体10至少包括相对且竖直设置的两个炉侧墙12和水平设置的炉顶14，炉顶14的两侧分别与两个炉侧墙12的上端连接，两个炉侧墙12与炉顶14之间围成炉膛16。

请参阅图2所示，步进机构20置于炉膛16的下部，步进机构20沿炉体10的炉长方向(即炉侧墙12的长度方向)输送钢板100，图2中箭头所示为钢板100的平移方向。燃烧系统包括包括至少一个第一烧嘴32和至少一个第二烧嘴34，第一烧嘴32位于钢板100的上方，第二烧嘴34位于钢板100的下方。

本发明的双步进梁式热处理炉，为上、下双面加热，即在现有的燃烧系统上增加了下部供热系统，拓展了现有的双步进梁式热处理炉的潜能和应用范围，提高了需热处理的钢板100的升温速率，提高了炉温及板温的均匀性。

本发明能够热处理的最大板厚由小于150毫米扩展至300毫米，扩大了需热处理的钢板100规格。同时，本发明的双步进梁式热处理炉具有中厚板低温回火的功能。本发明相对于周期式(台车或室式)热处理炉，具有产能大、能耗低的优点，为中厚板热处理提供一种产量高、载荷大、运营维护量小、投资成本低、热处理质量稳定的热处理炉。

作为一种可实施的方式，如图1和图2所示，在实施例一中，第一烧嘴32和第二烧嘴34均水平设置在炉侧墙12上。

进一步地，第一烧嘴32的数量为至少两个，第二烧嘴34的数量为至少两个。各炉侧墙12上分别设置至少一个第一烧嘴32和至少一个第二烧嘴34；两个炉侧墙12上的第一烧嘴32相互错开，两个炉侧墙12上的第二烧嘴34相互错开。

也就是说，在水平方向上，其中一个炉侧墙12上的第一烧嘴32与另一个炉侧墙12上距离最近的第一烧嘴32左右错开，两个炉侧墙12上的第一烧嘴32中心线不同心。同理，两个炉侧墙12上的第二烧嘴34也在水平方向交错布置。两个炉侧墙12上的第一烧嘴32、第二烧嘴34均为错开布置，对炉气起到搅动作用，使炉膛内的温度更加均匀。

作为另一种可实施的方式，请参阅图4和图5所示，在实施例二中，第一烧嘴32设置在炉顶14上，第二烧嘴34水平设置在炉侧墙12上。较优地，第一烧嘴32为竖直设置。

进一步地，第二烧嘴34的数量为至少两个。各炉侧墙12上分别设置至少一个第二烧嘴34，两个炉侧墙12上的第二烧嘴34相互错开。

由于在钢板100的上方和下方同步进行加热，消除了双步进梁式热处理工艺中水封槽的局部低温对钢板100下表面的影响，保证了需热处理的钢板100的温度均匀性，从而扩大了其热处理的范围，可适用于钢板100的正火(常化)、高温回火、中温回火、低温回火。

更进一步地，如图1和图4所示，步进机构20包括第一步进组件和第二步进组件，第一步进组件和第二步进组件分别包括多个用于托置钢板100的顶梁26、与顶梁26的数量相同的托梁28和立柱27。

各顶梁26并排设置，各顶梁26的上表面分别开设凹槽，各凹槽内分别砌筑耐火砖262，各耐火砖262的上表面高于其所在的顶梁26的上表面。各托梁28分别平行设置于各顶梁26的下方。立柱27连接在各顶梁26与其下方对应的托梁28之间。第一步进组件的顶梁26与第二步进组件的顶梁26并排设置且相互交替。也就是说，其中任意一个第一步进组件的顶梁26与第二步进组件的顶梁26相邻。

本发明的双步进梁式热处理炉，在顶梁26的顶部设置非金属的耐火砖262，需热处理的钢板100与耐火砖262表面接触，钢板100的表面不会结瘤；由于钢板100与耐火砖262之间没有相对运动，也不会对钢板100造成划伤，确保了热处理产品的质量。较优地，耐火砖262为高铝质耐火砖，即LZ-65，为按照GB2988标准制成异形砖。

因此，中厚板(特别是厚度大于150毫米的钢板100)能够在本发明的双步进梁式热处理炉中进行热处理，能够连续生产，产能高、耗能低，比周期炉生产更具明显优势。钢板100在该炉内经连续热处理、表面不划伤，不结瘤，保证了热处理产品的质量。

如图1和图4所示，各顶梁26为一U形外壳，各耐火砖262分别放置于各U形外壳的开口内，各耐火砖262的上表面突出U形壳体的上端面，便于与钢板100接触，且避免了钢板100与顶梁26接触。也就是说，顶梁26均为由钢与耐火材料组合的复合梁，顶梁26的外壳为耐热钢铸件，其内部砌筑耐火的异型预制块。托梁28的四周边板内均砌筑轻质粘土砖。

双步进梁式热处理炉具有各自独立并相互联锁的两组步进组件，即第一步进组件和第二步进组件。在本发明的双步进梁式热处理炉中，第一步进组件还包括第一步进梁22，第二步进组件还包括第二步进梁23。第一步进组件和第二步进组件采用各自的步进控制机构分别进行控制，使第一步进梁22和第二步进梁23分别完成“上升、前进、下降、后退”周期循环步进动作，间隔一定的时间，第一步进梁22和第二步进梁23各自完成“上升、前进、下降、后退”周期循环步进动作，并在上位前进动作时有一段同步运行，使钢板100在炉膛16内连续不间断的匀速前进，实现钢板100平稳匀速地通过炉膛16，并完成热处理工艺。如同经过辊底式热处理炉一样。步进机构20(即双步进梁式)的工作原理为现有技术，在此不在详细赘述。

本发明的双步进梁式热处理炉，能够热处理的钢板100的厚度范围较广，既能适用于在辊底式热处理炉中连续热处理钢板的规格，也能适用于在其它周期式炉型中热处理钢板的规格，热处理钢板100的板厚范围可涵盖6毫米～300毫米，满足相应的热处理工艺要求。特别是当热处理钢板100的板厚大于150毫米时，相比辊底式热处理炉更具优势，钢板不结瘤、无划伤。

由上可知，在热处理产量和控制水平相近的情况下，本发明的双步进梁式热处理炉相对于辊底式热处理炉，具有投资低、运营成本低、维护量小等优势。相对于周期式热处理炉(台车或室式)，具有产能大，能耗低的优点。

更进一步地，如图2和图5所示，各第二烧嘴34位于顶梁26与托梁28之间，也就是说，各第二烧嘴34的高度低于顶梁26，且高于托梁28。由于双步进梁式热处理炉采用(双步进梁式)步进机构20托送需热处理的钢板100，无法在步进机构20的正下方设置烧嘴，所以在炉侧墙12上且在钢板100的下方设置第二烧嘴34，使钢板100的下表面也会受热，结构简单，方便使用到步进机构20上。

也就是说，方便对现有技术中的步进机构20进行改装。较优地，为在钢板100的下方的炉侧墙12上增加第二烧嘴34，保证第二烧嘴34的火焰有足够的燃烧空间，各顶梁26与下方对应的托梁28之间的高度差比现有技术的双步进梁式热处理炉增加了220毫米，也就是立柱27的高度增加了220毫米，相应地，炉侧墙12的高度增加了220毫米。这个高度差还可以根据第二烧嘴34的规格进行适应性调整。

本发明的各第二烧嘴34能对钢板100的下表面进行加热，提高了需热处理的钢板100的升温速率，提高了钢板100的温度均匀性，提高了产品质量。

如图1和图4所示，双步进梁式热处理炉中，托梁28的下部设置有水封刀24和水封槽25，以密封炉底。本发明消除了现有技术中的水封槽24对钢板100下表面的温度影响，满足了对中厚板的正火、高温回火、中温回火热处理；同时在低温回火时，板温的均匀性大大提高，确保了热处理产品质量。因此，本发明能够适用于中厚板的正火热处理，高温、中温、低温回火热处理。

作为一种可实施的方式，燃烧系统还包括至少一个控温热电偶40和多个烧嘴控制器50，烧嘴控制器50的数量为各第一烧嘴32的数量与各第二烧嘴34的数量之和。控温热电偶40能检测炉膛内的炉温，各第一烧嘴32、各第二烧嘴34分别电连接一个烧嘴控制器50。根据热处理需要，确定需要控制的第一烧嘴32或第二烧嘴34，从而对相应的烧嘴控制器50进行控制。

进一步地，炉膛16包括沿炉长方向依次设置的至少两个分区，各分区内分别设置至少两个第一烧嘴32和至少两个第二烧嘴34。将炉膛16划分为至少两个分区，可以方便地对钢板100的不同位置分别进行温度控制，实现了对炉膛16温度沿炉长方向进行分段控制，提高钢板100沿炉长方向的温度均匀性。也就是说，沿炉膛16的长度方向分若干炉温控制区，分区的数量依炉长而定，可对各分区依据炉温目标分别进行燃烧控制。

作为另一种可实施的方式，请结合图1和图3所示，燃烧系统还包括至少两个控温热电偶40和至少四个烧嘴控制器50。各分区内分别设置至少一个控温热电偶40，各控温热电偶40能分别检测其所在分区内的炉温。

各分区分别对应设置两个烧嘴控制器50，各分区内的各第一烧嘴32与其中一个烧嘴控制器50电连接，该烧嘴控制器50控制对应的各第一烧嘴32的启停；各分区内的各第二烧嘴34与另一个烧嘴控制器50电连接，该烧嘴控制器50控制对应的各第二烧嘴34的启停。各烧嘴控制器50分别与对应的分区内的控温热电偶40电连接，并分别接收对应的分区内的控温热电偶40检测的炉温数据。

也就是说，各分区分别由两个对应的烧嘴控制器50控制，其中一个烧嘴控制器50用于控制位于钢板100上方的第一烧嘴32的启停，另一个烧嘴控制器50用于控制位于钢板100下方的第二烧嘴34的启停。从而不仅实现了对炉膛16温度的分段控制，还实现了对钢板100上方和下方温度的分层控制。双步进梁式热处理炉通过设置控温热电偶40和烧嘴控制器50，使各第一烧嘴32和各第二烧嘴34的燃烧为自动化控制。

较优地，各分区内设置的第一烧嘴32的数量相同，或者各分区内设置的第一烧嘴32的数量互不相同。同理，各分区内设置的第二烧嘴34的数量相同，或者各分区内设置的第二烧嘴34的数量互不相同。可以根据热处理需要，对不同的分区分别配备不同数量的第一烧嘴32、第二烧嘴34、控温热电偶40和烧嘴控制器50，实现对炉膛16内不同位置处温度的精确控制。

更进一步地，控温热电偶40设置在炉顶14或炉侧墙12上。如图1所示的实施例中，炉膛中设置两个控温热电偶40，其中一个控温热电偶40固定于炉顶14上，另一个控温热电偶40固定于炉侧墙12上。通过设置在炉膛16中不同位置的控温热电偶40，能精确测量炉膛16中不同位置的温度，并通过测得的炉温控制烧嘴控制器50，从而控制钢板100各处的温度。

较优地，控温热电偶40的一端密封穿设于炉顶14或炉侧墙12上，其另一端伸出炉体10。

较优地，在实施例一中，在炉侧墙12的上方和下方分别设置第一烧嘴32和第二烧嘴34，且第一烧嘴32和第二烧嘴34分别位于需热处理的钢板100的上方和下方。第一烧嘴32和第二烧嘴34安装在两侧的炉侧墙12上，且交错布置。第一烧嘴32和第二烧嘴34均采用亚高速烧嘴。亚高速烧嘴燃烧气体以较高的速度喷入炉膛16内，对炉膛16气体起到强烈的搅拌作用，以增强循环，进一步促进炉温分布的均匀化，并且强化了炉膛16内的对流传热过程，实现了钢板100上下的均匀加热，改善了热处理的质量。燃烧系统对第一烧嘴32和第二烧嘴34分别采用脉冲控制。

较优地，在实施例二中，在钢板100的上方且在炉顶14安装第一烧嘴32，第二烧嘴34安装在两侧的炉侧墙12上，且第二烧嘴34交错布置，第二烧嘴34位于钢板100的下方，即在顶梁26和托梁28之间。第一烧嘴32采用平焰烧嘴，钢板100的上表面靠附在炉顶14的平火焰，辐射传热给被加热的钢板100。位于炉侧墙12下方的第二烧嘴2采用亚高速烧嘴，亚高速烧嘴燃烧气体以较高的速度喷入炉内，对炉膛16内的气体具有强烈的搅拌作用，以增强循环，从而促进炉温分布均匀化，并且强化了炉膛16内的对流传热过程，改善了热处理的质量。燃烧系统对第一烧嘴32和第二烧嘴34分别采用脉冲控制。

进一步地，双步进梁式热处理炉还包括第一总管路、第二总管路、与第一烧嘴32的数量相同的第一燃烧空煤气管路和与第二烧嘴34的数量相同的第二燃烧空煤气管路。第一总管路位于炉顶14的上方，第二总管路位于炉体10的下方。第一燃烧空煤气管路一一对应连接在第一总管路与第一烧嘴32之间，第一燃烧空煤气管路竖直布置在炉侧墙12的外侧；第二燃烧空煤气管路一一对应连接在第二总管路与第二烧嘴34之间，第二燃烧空煤气管路竖直布置在炉侧墙12的外侧。

较优地，各第一烧嘴32和各第二烧嘴34分别密封且水平穿设于对应的炉侧墙12上。各第一烧嘴32的外端分别与对应的第一燃烧空煤气管路的一端连接，第一燃烧空煤气管路的另一端与第一总管路连通；各第二烧嘴34的外端分别与对应的第二燃烧空煤气管路的一端连接，第二燃烧空煤气管路的另一端与第二总管路连通。

较优地，第一总管路和第二总管路均位于炉体10的外侧，与炉体10相距一定的距离。较优地，还可以不设置第二总管路，使各第二燃烧空煤气管路的另一端与第一总管路连通，即各第一烧嘴32和各第二烧嘴34均由第一总管路提供煤气。

更进一步地，第一燃烧空煤气管路上和第二燃烧空煤气管路上分别设置控制阀，方便使用者控制各第一燃烧空煤气管路和各第二燃烧空煤气管路的开闭，并可以方便使用者通过控制阀调节流量。

本发明的双步进梁式热处理炉中，通过第一烧嘴32和第二烧嘴34、以及与第一烧嘴32和第二烧嘴34分别配套的燃烧空煤气管路39、控温热电偶40和烧嘴控制器50；而且，烧嘴控制器50通过脉冲控制燃烧，实现了对炉膛16内温度分段控制，不仅可沿炉长方向进行控制，还可沿炉侧墙12的高度方向分层(钢板100上方的上层和钢板100下方的下层)控制，热处理钢板100在该热处理炉内运行无划伤、不结瘤，保证了热处理产品的质量。相对于辊底式热处理炉，还具有投资相对较低、运行成本低、维护量小等的优点。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。