拼裝式熱處理加熱爐的制作方法
【專利摘要】一種拼裝式熱處理加熱爐，其特征是包括多邊體結構爐體(1)、爐底(2)、扇形頂板模塊(3)和圓形蓋板(4)拼裝而成的圓錐臺型結構爐頂、三格平板型爐壁模塊(5)、二格平板型爐壁模塊(6)和單格平板型爐壁模塊(7)。本實用新型的有益效果是對預制成型的設備模塊，在拼裝式熱處理加熱爐內進行整體熱處理，與目前工程上常用的電加熱片纏繞局部熱處理法、內部燃油整體熱處理法、外部燃油煙氣輸入整體熱處理法相比，有施工方便、應力消除效果好、保溫材料重復利用率高、消耗的人工工時少、能源消耗少、成本低而工效高等優(yōu)點。
【專利說明】拼裝式熱處理加熱爐

【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于化工建設【技術領域】，涉及一種大型化工設備現場組焊過程中，分 段模塊的整體熱處理裝置，尤其是一種拼裝式熱處理加熱爐。

【背景技術】
[0002] 化工裝置的規(guī)模不斷向大型化方向發(fā)展，超高、超大、超重設備往往需在施工現場 進行組焊。拼裝式熱處理加熱爐的應用，可高效完成現場組焊的有熱處理要求之設備分段 模塊的焊后整體熱處理工序，其應用前景非常廣闊。
[0003] 化工裝置中的設備種類繁多、規(guī)格各異，因生產工藝需求，許多設備要求焊后進行 消除殘余應力的熱處理。
[0004] 目前工程上常用的現場熱處理工藝主要有電加熱片纏繞局部熱處理法、內部燃油 整體熱處理法、外部燃油煙氣輸入整體熱處理法。
[0005] 電加熱片纏繞局部熱處理的施工方法為，在設備模塊的現場焊縫上設置磁力壓緊 式電加熱片；焊縫的內表面、外表面同時包裹硅酸鋁保溫材料，保溫材料的包裹寬度需覆蓋 整個熱影響區(qū)；通電使電加熱片對設備模塊的現場焊縫進行升溫并控制升溫速度；達到熱 處理工藝規(guī)定的溫度后保持恒溫，恒溫時間按熱處理工藝確定；之后控制降溫至熱處理工 藝規(guī)定的溫度，切斷電源自由冷卻；冷卻至常溫后，拆除硅酸鋁保溫材料和電加熱片。此法 的缺點是復雜空間的作業(yè)環(huán)境增加，安全風險高；對設備模塊的現場焊縫需逐條進行局部 熱處理，重復作業(yè)內容多、保溫材料損耗大、耗時長、能源消耗大、硅酸鋁保溫材料的棉絮對 環(huán)境損害程度大；另外，受氣候條件、硅酸鋁保溫材料包裹過程中的致密性和包裹寬度、電 加熱片損壞等條件的影響，熱處理后，會出現熱影響區(qū)應力消除不均勻、不徹底等現象。
[0006] 內部燃油整體熱處理法、外部燃油煙氣輸入整體熱處理法,設備外壁均需全部使 用硅酸鋁保溫材料進行包裹，有硅酸鋁保溫材料使用量大、環(huán)境損害程度大的缺點，對超 高、超重設備進行整體熱處理時，還需核算設備材料在熱處理過程中各溫度區(qū)間的剛性及 膨脹量，采取必要的加固和防變形、防失穩(wěn)等措施，核算工作繁雜、施工成本高。另外，在硅 酸鋁保溫材料的包裹期間、熱處理工藝實施期間，突變的氣象條件對熱處理過程的影響巨 大；熱處理后，附著在設備內壁上的油漬、煙漬清理，也存在很大的難度。


【發(fā)明內容】

[0007] 本實用新型的目的是提供一種可重復利用的拼裝式熱處理加熱爐，對現場組焊的 設備模塊進行整體熱處理，輔以相鄰安裝模塊間焊縫的局部熱處理技術，解決電加熱片纏 繞局部熱處理技術存在的熱影響區(qū)應力消除不均勻、熱處理周期長、保溫材料損耗大、能源 消耗大、環(huán)境損害程度大，以及內部燃油整體熱處理或外部燃油煙氣輸入整體熱處理技術 存在的設備內部熱處理后油漬、煙漬清除困難；鋼材受熱后，因剛性不足而導致的設備變形 不易控制等問題。
[0008] 本實用新型的技術方案是：
[0009] -種拼裝式熱處理加熱爐，包括多邊體結構爐體1、爐底2、扇形頂板模塊3和圓形 蓋板4拼裝而成的圓錐臺型結構爐頂、三格平板型爐壁模塊5、二格平板型爐壁模塊6和單 格平板型爐壁模塊7,所述多邊體結構爐體1設置在爐底2上，多邊體結構爐體1上設有由 多個扇形頂板模塊3和圓形蓋板4拼裝而成的圓錐臺型爐頂頂部結構，多邊體結構爐體1 由二格平板型爐壁模塊5、二格平板型爐壁模塊6和單格平板型爐壁模塊7相互拼接成型。
[0010] 所述三格平板型爐壁模塊5包括框形的邊框8和邊框上的加勁鋼板9,邊框8的鉛 垂兩外側面為斜面11，斜面11的傾斜角度Q為5-30度，邊框8上設有連接螺栓孔10。
[0011] 所述二格平板型爐壁模塊6包括框形的邊框8和邊框上的加勁鋼板9,邊框8的鉛 垂兩外側面為斜面11，斜面11的傾斜角度Q為5-30度，邊框8上設有連接螺栓孔10。
[0012] 所述單格平板型爐壁模塊7包括框形的邊框8,邊框8的鉛垂兩外側面為斜面11， 斜面11的傾斜角度Q為5-30度，邊框8上設有連接螺栓孔10。
[0013] 所述扇形頂板模塊3包括圓鋼橫桿40、槽鋼斜桿41和圓鋼堅桿42,圓鋼橫桿40、 槽鋼斜桿41和圓鋼堅桿42構成三角形結構，扇形頂板模塊3之間通過連接螺栓孔43連接。
[0014] 所述爐底2為混凝土澆筑結構。
[0015] 所述爐體2爐底設置熱膨脹位移裝置。
[0016] 所述爐底2及多邊體結構爐體1內部鋪襯硅酸鋁保溫層。
[0017] 所述爐底2布置電加熱片支架及電加熱片。
[0018] 所述多邊體結構爐體1上安裝可伸縮式熱電偶。
[0019] 本實用新型的有益效果是：
[0020] 本實用新型的有益效果是對預制成型的設備模塊，在拼裝式熱處理加熱爐內進行 整體熱處理，與目前工程上常用的電加熱片纏繞局部熱處理法、內部燃油整體熱處理法、夕卜 部燃油煙氣輸入整體熱處理法相比，有施工方便、應力消除效果好、保溫材料重復利用率 高、消耗的人工工時少、能源消耗少、成本低而工效高等優(yōu)點，無論在安全方面、質量方面、 施工進度方面、環(huán)境保護方面，都有效的得到了保證。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是本實用新型的拼裝式熱處理加熱爐拼裝成型后的整體結構立面結構示意 圖。
[0022] 圖2是本實用新型的拼裝式熱處理加熱爐拼裝成型后的俯視結構示意圖。
[0023] 圖3是本實用新型的三格平板型爐壁模塊的平面結構示意圖。
[0024] 圖4是本實用新型的三格平板型爐壁模塊的側面結構示意圖。
[0025] 圖5是本實用新型的三格平板型爐壁模塊的俯視結構示意圖。
[0026] 圖6是本實用新型的二格平板型爐壁模塊的結構示意圖。
[0027] 圖7是本實用新型的單格平板型爐壁模塊的結構示意圖。
[0028] 圖8是本實用新型的扇形頂板模塊的平面結構示意圖。
[0029] 圖9是本實用新型的扇形頂板模塊的側面結構示意圖。
[0030] 圖10是本實用新型的扇形頂板模塊的俯視結構示意圖。
[0031] 圖中：1為多邊體結構爐體、2為爐底、3為組成圓錐臺結構爐頂的扇形頂板模塊、4 為圓形蓋板、40為圓鋼橫桿、41為槽鋼斜桿、42為圓鋼堅桿、43為連接螺栓孔、5為三格平板 型爐壁模塊、6為二格平板型爐壁模塊、7為單格平板型爐壁模塊、8為邊框、9為加勁鋼板、 10為連接螺栓孔、11為斜面。

【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖對本實用新型作進一步描述：
[0033] 如圖1至10, 一種拼裝式熱處理加熱爐，包括多邊體結構爐體1、爐底2、扇形頂板 模塊3和圓形蓋板4拼裝而成的圓錐臺結構爐頂、三格平板型爐壁模塊5、二格平板型爐壁 模塊6和單格平板型爐壁模塊7,所述多邊體結構爐體1設置在爐底2上，多邊體結構爐體 1上設有由多個扇形頂板模塊3和圓形蓋板4拼裝而成的圓錐臺型爐頂頂部結構，多邊體結 構爐體1由二格平板型爐壁模塊5、二格平板型爐壁模塊6和單格平板型爐壁模塊7相互拼 接成型。
[0034] 三格平板型爐壁模塊5包括框形的邊框8和邊框上的加勁鋼板9,邊框8的鉛垂兩 外側面為斜面11，斜面11的傾斜角度Q為5-30度，邊框8上設有連接螺栓孔10。
[0035] 二格平板型爐壁模塊6包括框形的邊框8和邊框上的加勁鋼板9,邊框8的鉛垂兩 外側面為斜面11，斜面11的傾斜角度Q為5-30度，邊框8上設有連接螺栓孔10。
[0036] 單格平板型爐壁模塊7包括框形的邊框8,邊框8的鉛垂兩外側面為斜面11，斜面 11的傾斜角度Q為5-30度，邊框8上設有連接螺栓孔10。
[0037] 扇形頂板模塊3包括圓鋼橫桿40、槽鋼斜桿41和圓鋼堅桿42,圓鋼橫桿40、槽鋼 斜桿41和圓鋼堅桿42構成三角形結構，扇形頂板模塊3之間通過連接螺栓孔43連接。
[0038] 爐底2為混凝土澆筑結構。
[0039] 爐體2爐底設置熱膨脹位移裝置。
[0040] 爐底2及多邊體結構爐體1內部鋪襯硅酸鋁保溫層。
[0041] 爐底2布置電加熱片支架及電加熱片。
[0042] 多邊體結構爐體1上安裝可伸縮式熱電偶。
[0043] 拼裝式熱處理加熱爐的現場設置步驟為：
[0044] 1)對施工現場選址處進行地基處理；
[0045] 2)燒筑混凝土爐底；
[0046] 3)根據需進行熱處理的最大設備模塊幾何尺寸拼裝熱處理加熱爐爐體，爐底設置 熱膨脹位移裝置；
[0047] 4)爐底及爐體內部鋪襯硅酸鋁保溫層；
[0048] 5)爐底布置電加熱片支架及電加熱片；
[0049] 6)爐體上安裝可伸縮式熱電偶；
[0050] 7)微機自動溫度控制柜布設、電源箱布設、電加熱片供電導線和熱電偶補償導線 布設；
[0051] 8)爐頂拼裝成型備用。
[0052] 拼裝式熱處理加熱爐主要由爐底、爐壁、爐頂、保溫材料、溫控系統(tǒng)、位移裝置等組 成。
[0053] 圓形爐底使用C30混凝土澆筑，上表面預埋10mm厚度的環(huán)形鋼板作為熱膨脹位移 裝置的接觸面，圓形混凝土爐底的直徑和環(huán)形鋼板的內徑及外徑尺寸，根據所有需熱處理 設備模塊的幾何尺寸確定。混凝土厚度以500mm為宜，預留人行操作通道和供電線路布設 通道。爐底的隔熱層使用硅酸鋁保溫材料鋪設，鋪設厚度120_，各層保溫材料的接縫處應 相互錯開。
[0054] 爐壁部分使用3種相同規(guī)格的平板型爐壁模塊拼裝成多邊體結構，3種規(guī)格 的平板型爐壁模塊分別為6000_\1600_、4000_\1600_和2000_\1600_，拼裝 式加熱爐的爐壁高度以最高的需熱處理設備模塊的高度為參數。平板型爐壁模塊使用 [16槽鋼、-160X8扁鋼、δ = 4mm鋼板、q>6ram圓鋼等制作而成，[16槽鋼框周邊設有 相互拼接的螺栓孔，每片平板型爐壁模塊上均開設Φ 8mra的預留熱電偶安裝孔，規(guī)格為 6000mmX 1600mm的爐壁模塊上開設3個，開孔位置為爐壁模塊的正中位置和中垂線的上、 下各1000mm處，4000mmX 1600mm的爐壁模塊上開設2個，開孔位置為爐壁模塊中垂線的上、 下各1000mm處，2000mmX 1600mm規(guī)格的爐壁模塊在正中位置開設1個。爐體的隔熱層使用 硅酸鋁保溫材料在爐體內壁掛設，厚度為100mm，各層保溫材料的接縫處應相互錯開，保溫 材料的貼合及壓實利用平板型爐壁模塊內壁上的Φ 6mm抓釘和輔助鋼帶實現。
[0055] 爐頂部分用16組相同尺寸的扇形頂板模塊和1組圓形蓋板拼接成圓錐臺結構，其 上底直徑1000mm、下底直徑15000mm、高度2500mm，可以滿足直徑在14500mm及其以下爐體 的使用。扇形頂板模塊、圓形蓋板主要使用[32槽鋼、[16槽鋼、-160X8扁鋼、δ = l0mm 鋼板、δ = 4mm鋼板、φ 89X6匪鋼管、φ 6醒圓鋼等材料制作而成，[32和[16槽鋼框 周邊設有相互拼接的螺栓孔，φ 89X6ran鋼管主要用于外部加固。爐頂的隔熱層使用硅酸 鋁保溫材料，厚度為120mm，各層保溫材料的接縫處應相互錯開，保溫材料的貼合及壓實利 用爐頂模塊內壁上的Φ 6mm抓釘和輔助鋼帶實現。
[0056] 熱膨脹位移裝置的主要材料為δ = 40mm鋼板和φ 60mm圓鋼，其中δ = 40mm鋼 板為壓板，φ 60mm圓鋼為滾軸，均勻分布在被熱處理設備模塊的相應底部。
[0057] 電加熱片支架使用Z 75 X 6mm角鋼制作，批量制作2種規(guī)格的支架，視熱工計算的 功率需求進行電加熱片的配置。
[0058] 拼裝式熱處理加熱爐爐體采用多邊形結構，主要是為了提高爐體在拼裝時平板型 爐壁模塊的使用效率，同時也具有方便的調整加熱爐爐體高度和在較大范圍內改變爐體直 徑的功能。
[0059] 爐頂采用圓錐臺型拼接結構輔以外部加固，主要是為了滿足爐頂的剛性和穩(wěn)定性 需求，同時也避免了內部加固結構在加固材料受熱后因剛性不足導致的失穩(wěn)。爐頂圓錐臺 的上底部分，也具備透氣孔的功能，降溫過程中可通過調整圓形蓋板的偏移，起控制降溫速 度的作用。
[0060] 熱膨脹位移裝置的設置，保證了被熱處理設備模塊在升溫、降溫情況下膨脹和收 縮時的自由度，有效起到控制和減小被熱處理設備模塊變形的作用。
[0061] 溫控系統(tǒng)主要通過加熱爐內底部設置的電加熱片，通電后產生熱源加熱爐膛內的 空氣，利用熱氣流上升的原理催動爐膛內空氣的不斷對流，達到加熱被熱處理設備模塊的 目的。點焊或磁力壓緊在被熱處理設備模塊外表面上的熱電偶感溫端頭，能準確輸出溫度 數據，控制操作臺完成不同組別的電加熱片自動斷、送電，達到控制升溫、降溫速度的目的。 [0062] 第三部分：
[0063] 拼裝式熱處理加熱爐的具體使用方法為：現場選址、開挖深度500mm相應直徑的 基坑并夯實、鋪設100mm厚度的碎石、鋼筋綁扎、相應內外徑的環(huán)形預埋鋼板布設、支模、澆 筑厚度為500mm的C30混凝土并進行養(yǎng)護；使用拼裝式熱處理加熱爐壁板模塊拼裝熱處理 加熱爐爐體，加熱爐爐體直徑以滿足需熱處理設備模塊的最大直徑為宜，爐體高度以高出 需熱處理設備模塊的最大高度600mm為宜；在爐底混凝土環(huán)形預埋鋼板上均勻布設與被 熱處理設備模塊相應的熱膨脹位移裝置，使用硅酸鋁隔熱材料鋪設厚度為120_的爐底隔 熱層；拼裝式熱處理加熱爐內壁掛設厚度為100mm的硅酸鋁保溫層，利用平板型爐壁模塊 上的抓釘和輔助鋼帶貼實、壓緊；2種規(guī)格的電加熱片支架分批進入爐內，于爐底按位置擺 放，具體數量根據熱工計算書所需求功率的120%確定；在每個電加熱片支架上布設2片電 加熱片，爐內使用帶絕緣陶瓷套管的鋼筋作為連接導線，將6片電加熱片以串聯、并聯的手 法組成一個受電回路，各受電回路引至爐外的走線均自爐底預留的布線通道引出并進行編 號；拼裝式加熱爐爐頂拼裝成型，爐頂內壁掛設厚度為120_的硅酸鋁保溫層，利用扇形頂 板模塊內壁上的抓釘和輔助鋼帶貼實、壓緊，之后用頂蓋蓋上爐壁；現場布設帶有微機自動 溫度控制柜的控制室和電源箱后，完成拼裝式熱處理加熱爐的現場設置。
[0064] 拼裝式熱處理加熱爐的實際操作方法為：移除頂蓋；將需進行熱處理的設備模塊 吊入爐內并安放在爐底熱膨脹位移裝置上；將爐壁上的熱電偶拉伸至設備模塊的外壁，點 焊或磁力壓緊熱電偶的感溫端頭；蓋上頂蓋；通過電加熱片通電后產生的熱源加熱爐內的 空氣，利用空氣熱對流的原理將設備模塊控制升溫至熱處理工藝所需的溫度；恒溫至熱處 理工藝規(guī)定的時間；控制降溫至熱處理工藝規(guī)定的溫度后自由冷卻至常溫。
[0065] 完成熱處理工序后，移除頂蓋，分離熱電偶的感溫端頭，設備模塊出爐，下一模塊 進爐使用相同的工序進行熱處理。
[0066] 上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實 用新型的構思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計構思前提下，本領域中普通工程 技術人員對本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的保護范 圍，本實用新型請求保護的技術內容已經全部記載在權利要求書中。
【權利要求】
1. 一種拼裝式熱處理加熱爐，其特征是包括多邊體結構爐體（1)、爐底（2)、扇形頂板 模塊（3)和圓形蓋板（4)拼裝而成的圓錐臺型結構爐頂、三格平板型爐壁模塊（5)、二格平 板型爐壁模塊（6)和單格平板型爐壁模塊（7)，所述多邊體結構爐體（1)設置在爐底（2) 上，多邊體結構爐體（1)上設有由多個扇形蓋頂板模塊（3)和圓形蓋板（4)拼裝而成的圓 錐臺型爐頂頂部結構，多邊體結構爐體（1)由三格平板型爐壁模塊（5)、二格平板型爐壁模 塊（6)和單格平板型爐壁模塊（7)相互拼接成型。
2. 根據權利要求1所述的拼裝式熱處理加熱爐，其特征在于所述三格平板型爐壁模塊 (5) 包括框形的邊框（8)和邊框上的加勁鋼板（9)，邊框（8)的鉛垂兩外側面為斜面（11)， 斜面（11)的傾斜角度Q為5-30度，邊框（8)上設有連接螺栓孔（10)。
3. 根據權利要求1所述的拼裝式熱處理加熱爐，其特征在于所述二格平板型爐壁模塊 (6) 包括框形的邊框（8)和邊框上的加勁鋼板（9)，邊框（8)的鉛垂兩外側面為斜面（11)， 斜面（11)的傾斜角度Q為5-30度，邊框（8)上設有連接螺栓孔（10)。
4. 根據權利要求1所述的拼裝式熱處理加熱爐，其特征在于所述單格平板型爐壁模塊 ⑵包括框形的邊框（8)，邊框⑶的鉛垂兩外側面為斜面（11)，斜面（11)的傾斜角度Q為 5-30度，邊框（8)上設有連接螺栓孔（10)。
5. 根據權利要求1所述的拼裝式熱處理加熱爐，其特征在于所述扇形頂板模塊（3)包 括圓鋼橫桿（40)、槽鋼斜桿（41)和圓鋼堅桿（42)，圓鋼橫桿（40)、槽鋼斜桿（41)和圓鋼 堅桿（42)構成三角形結構，扇形頂板模塊（3)之間通過連接螺栓孔（43)連接。
6. 根據權利要求1所述的拼裝式熱處理加熱爐，其特征在于所述爐底（2)為混凝土澆 筑結構。
7. 根據權利要求1所述的拼裝式熱處理加熱爐，其特征在于所述爐底設置熱膨脹位移 裝直。
8. 根據權利要求1所述的拼裝式熱處理加熱爐，其特征在于所述爐底（2)及多邊體結 構爐體（1)內部鋪襯硅酸鋁保溫層。
9. 根據權利要求1所述的拼裝式熱處理加熱爐，其特征在于所述爐底（2)布置電加熱 片支架及電加熱片。
10. 根據權利要求1所述的拼裝式熱處理加熱爐，其特征在于所述多邊體結構爐體（1) 上安裝可伸縮式熱電偶。
【文檔編號】C21D9/50GK203999680SQ201420381325
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權日:2014年7月10日
【發(fā)明者】潘洪鑫, 王德明, 孫桂宏 申請人:中石化南京工程有限公司, 中石化煉化工程（集團）股份有限公司