一種耐高溫氣刀密封裝置的製作方法

2023-10-26 06:42:07

專利名稱：一種耐高溫氣刀密封裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及冶金領域的熱處理設備，尤其涉及用於不鏽鋼熱處理後進行冷卻 的氣刀裝置。
背景技術：
冶金行業中，不鏽鋼板帶在完成高溫再結晶退火後，其板帶溫度一般高達1100°C 左右，隨後其需要馬上進入第一冷卻段進行固熔處理。為了阻止冷卻艙室內的冷卻氣體外 洩，確保艙內的冷卻空氣壓力受控，同時也為了改善該工位的工作環境、減少廠房內部灰塵 產生，需要在第一冷卻段入口處設置密封氣刀裝置。現有的退火爐冷卻段入口處的密封氣 刀裝置的系統結構組成如見


圖1所示，主要包括一對上下對稱布置的氣刀管1固定在冷卻 段高溫艙室2兩側的可升降調節託架10上，上下兩根氣刀管1水平中心距離一般為370 450mm，上下兩根氣刀管1的左側端軸頭7安裝在左側託架10的軸套中，氣刀管1右側端的 進風口與各自的供風分配管道3通過法蘭6硬連接，供風分配管3與嵌管式的將軍帽母管 4連接，以實現兩根氣刀管1的上下距離可調，嵌管式的將軍帽母管4與供風主管5通過法 蘭連接，供風主管5與氣刀風機9連接。上下氣刀管1的管肚中心沿縱向各設有一排噴氣 刀縫11，當氣刀風機9供入一定壓力的空氣時，上下氣刀管1的噴氣刀縫11處形成氣幕簾 將冷卻艙室2的氣流及灰塵隔斷在艙內，並確保高溫不鏽鋼板帶8在冷卻艙室2內得到有 效的冷卻。氣刀管的單體圖如圖2所示，氣刀風機參數見表1。表1.現有氣刀風機參數
驅動流量壓力額定溫度馬達功率風扇速度應用數量類型(NmVh)(kPa)(0C)(kff)RPM氣刀AC16，5007環境溫度223000 然而現有的這種密封氣刀裝置卻具有以下缺陷1.極易發生刀縫崩裂張口現象。現有的密封氣刀裝置為實現兩根氣刀管的上下距 離可調，在氣刀右側端採用嵌管式可伸縮調節的將軍帽母管設計，由於氣刀管的右側端與 分配管採用了硬連接方法，限制了氣刀管縱向上其熱膨脹量的自由釋放，從而導致了刀縫 崩裂張口。2.氣刀管與將軍螺母管的連接處漏風嚴重，從而降低了正常工況所需的空氣流量 與壓力。3.氣刀管易發生高溫彎曲變形。由於退火爐冷卻段入口處的不鏽鋼板帶溫度高 達iioo°c左右，而上下氣刀管內的空氣對其氣刀管壁冷卻效果較差，此時由於被冷卻板帶 的高溫輻射熱上浮，將會造成氣刀管的管徑上下部位受高溫熱輻射的程度差異懸殊，使下
3部高溫輻射強度明顯高於上部，因此造成氣刀管管體周徑向產生不均勻熱膨脹，從而造成 氣刀管縱向不規則扭彎曲熱變形。而目前的氣刀管選用AISI310S材質、管壁厚度為8mm 的無縫鋼管作為管體材料，該材料只能適合< 900°C的工況，在工況溫度達到1000°C時，該 材料的抗拉強度由142MPa降低至80MPa，當溫度達到1100°C時，該材料的抗拉強度僅為 34MPa，屈服強度僅為29MPa，此時不僅易發生氣刀管的彎曲變形，還易發生刀縫崩裂張口。 AISI-310S鋼管的高溫力學性能見表2。表2. AISI310S (0Gr25Ni20)材料高溫力學性能 因此上述密封氣刀裝置由於其經常發生的高溫彎曲變形和刀縫崩裂張口現象，常 常造成不鏽鋼板帶表面嚴重擦劃傷，進而導致不鏽鋼板帶的產品質量受到重大損失。
公開日為2009年9月9日，公開號為CN101525684，名稱為「一種不鏽鋼鏡面退火 爐進口密封裝置」的專利，以及
公開日為2008年10月22日，公開號為CN201136885，名稱 為「採用雙輥密封的爐門密封裝置」的專利均公開了一種氣刀密封裝置，其共同特徵都在於 退火爐進口設有一對密封壓輥，入口內側設有一對帶扁形噴嘴的氮氣密封噴管，其適用工 況溫度彡800°C。
公開日為2007年12月12日，公開號為CN200988854，名稱為「帶鋼臥式連續退火爐入 口密封裝置」的專利文獻公開了一種碳鋼退火爐進口的密封裝置，其適用工況溫度彡6oo°c。
公開日為2009年6月3日，公開號為CN201250260，名稱為「用於退火爐噴氣緩 冷段與水淬快冷段之間的密封裝置」的專利文件公開了是將碳鋼連續退火爐緩冷段與水 淬冷卻段的氣氛完全隔開，避免水蒸氣進入到連退爐緩冷段的密封裝置，其適用工況溫度 彡 600"C。
公開日為2009年8月5日，公開號為CN101501224，名稱為「密封設備和連續退火 爐」的專利文獻公開了一種密封設備，其是一種爐內還原性保護氣體的循環利用裝置，用於 抽吸將要洩露出熱處理室的流體和將要進入熱處理室的流體並進行返回利用，以抑制密封 流體的使用量。該技術方案並沒有解決高溫工況下的氣刀密封裝置的工作問題。而
公開日為1996年2月21日，公開號為CN1117313，名稱為「連續燒退火爐、連續 塗敷設備等的區域出入口的密封裝置」的專利是一種利用一對或二對彈性滾筒夾持帶鋼將 熱處理爐的保護性氣體隔斷在爐內的機械式密封裝置，其適用工況溫度< 600°C。以上專利文獻中公開的技術方案其功能雖然都是防止退火爐出入口或冷卻艙室 出入口氣體外洩或空氣吸入，其密封裝置的結構設計也各不相同，但其共同特點是都只能 在溫度< 800°C的工況條件下使用，與本實用新型所要解決的技術問題並不相同。
發明內容本實用新型的目的是提供一種耐高溫氣刀密封裝置，該裝置可對高溫爐爐膛、高
4溫艙室的進出口部位的高溫氣體進行有效的隔斷密封，防止高溫氣體外洩及冷風吸入爐 內，尤其應當適用於iioo°c左右的高溫工況，確保在該高溫工況下氣刀管不產生高溫彎曲 變形及刀縫崩裂張口的問題，從而杜絕氣刀管變形對不鏽板帶表面造成的擦劃傷，同時克 服現有密封氣刀裝置漏風的現象。本實用新型的技術構思為，通過對該耐高溫密封氣刀裝置的結構進行優化設計， 即採用耐高溫膨脹補償管與氣刀管連接，替代現有的法蘭連接，同時釆用耐高溫膨脹補償 管與一體化供風分配管連接，使得氣刀管長度方向的熱膨脹量可以自由釋放，同時克服現 有裝置的漏風現象，保證該裝置在高溫工況下的使用；通過對該耐高溫密封氣刀裝置中氣 刀管的結構設計，從氣刀管結構角度提高其看高溫變形的能力；此外還通過改進氣刀管基 材的選用，使該裝置更適合於高溫工況下的作業。為實現上述發明目的，本實用新型提供了一種耐高溫氣刀密封裝置，包括上下兩 個對稱設置於冷卻段艙室內的氣刀管，與氣刀管連接的供風分配管，與供風分配管連接的 供風管，以及與供風管連接的氣刀風機，氣刀管與供風分配管通過兩個耐高溫膨脹補償管 連接，供風分配管為一體化供風分配管，其一端開口，另一端封閉，管體上開有兩個口，用於 與兩個耐高溫膨脹補償管連接。優選地，所述氣刀管管壁厚度為8 12mm。優選地，所述氣刀管上沿氣刀管軸向方向均布有若干個刀縫，所述刀縫錯位搭接。優選地，所述刀縫的長度為150 200mm，刀縫寬度為3 5mm，刀縫之間的錯位間 距為20 24_，刀縫搭接長度為20 30_。優選地，所述刀縫的個數為13個。優選地，所述氣刀管為高鉻鎳合金離心鑄造氣刀管。高鉻鎳合金離心鑄造管制品 的材料牌號為KHR48N(Gr27Ni45)。該材料的高溫性能指標見表3。該材料的高溫力學性能 指標明顯優於現有技術採用的AISI310S材料，其在1100°C的高溫條件下的抗拉強度指標 高達74MPa，可有效防止材料在此溫度下的高溫變形產生並防止刀縫崩口現象發生。而且 在同樣條件下，KHR48N材料的平均熱膨脹係數僅為15. 8X 10_6，較AISI310S的指標降低了 13.7%，因此可有效減弱氣刀噴管的熱膨脹量。 優選地，所述耐高溫膨脹補償管為耐高溫膠質軟布膨脹補償管。採用這種膨脹補 償管不僅可以實現二根氣刀噴管之間的水平間距方便可調，同時還可實現氣刀噴管長度方 向熱膨脹量的自由釋放。本實用新型由於採用了以上技術方案，使之與現有技術相比，其耐高溫性能得到 了大幅提升，特別適合在< iioo°c的高溫工況下使用。同時氣刀管與供風分配管之間採用 耐高溫膠質軟布膨脹補償管軟連接的設計方法，不僅實現了二根氣刀噴管之間的水平間距方便可調，同時還實現了氣刀噴管長度方向熱膨脹量的自由釋放，同時還由於供風分配管 的一體化設計替代了原嵌管式可伸縮調節的將軍帽母管，而解決了內外套管的接縫間隙處 的漏風問題，確保了正常工況所需的空氣流量與壓力。
以下結合附圖和具體實施例來對本實用新型作進一步說明。
圖1為現有氣刀密封裝置的結構示意圖。圖2為現有氣刀密封裝置中氣刀管的結構示意圖。圖3為本實用新型耐高溫氣刀密封裝置的結構示意圖。圖4為圖3所示的本實用新型耐高溫氣刀密封裝置的A向視圖。圖5為本實用新型耐高溫氣刀密封裝置中氣刀管與一體化配風管的連接關係示 意圖。圖6為本實用新型耐高溫氣刀密封裝置中氣刀管的結構示意圖。圖7為圖5中氣刀管上B-B處的剖面圖。圖8為圖6中D處的局部放大圖。圖9為圖5中C處的局部放大圖。
具體實施方式
實施例1-3如圖3、圖4和圖5所示，本實施例為該實用新型耐高溫氣刀密封裝置的一種優選 方案。該裝置包括一對上下對稱布置的氣刀管1固定在冷卻艙室2兩側的可升降調節託架 10上，上下兩根氣刀管1的左側端軸頭7安裝在左側託架10的軸套中，氣刀管1右側端的 進風口分別與耐高溫膠質軟布膨脹補償管41的一端通過金屬箍61連接，耐高溫膠質軟布 膨脹補償管41的另一端與一體化供風分配管31通過金屬箍61連接，供風分配管31的上 端通過法蘭與供風主管5連接，供風主管5與氣刀風機9連接。該裝置用耐高溫膠質軟布 膨脹補償管41和一體化配風管31替代原有的配風管和法蘭，可以在實現兩個氣刀管1之 間的距離可調的同時，保證一體化配風管31與供風管5的連接處不漏風。如圖6所示的氣 刀管1的管肚中心沿軸向方向錯位均布有縱向各設有一排刀縫12。當氣刀風機9供入一定 壓力的空氣時，上下氣刀管1的刀縫12處形成氣幕簾，將冷卻艙室2的氣流及灰塵隔斷在 艙內，並確保高溫不鏽鋼板帶8在冷卻艙室2內得到有效的冷卻。如圖6-圖9所示，氣刀管的管壁厚為8 12mm ；氣刀管1上的刀鋒12錯位搭接， 刀縫12共有13個，每一個刀縫12的長度為150 200mm，刀縫12的寬度b_b為3 5mm， 刀縫12之間的錯位間距c-c為20 24mm，刀縫12彼此之間的搭接長度a_a為20 30mm， 實施例1-3中氣刀管和刀縫的尺寸見表4。表4.實施例1-3中氣刀管壁厚、刀縫的尺寸
管壁厚刀縫長度刀縫寬度搭接長度錯位間距刀縫個數實施例18mm150mm3m20mm20mm13
6 實施例1-3中的氣刀管均採用KHR48N高鉻鎳合金材料，以離心鑄造方式製造，其 在高溫下的力學性能指標較現有氣刀管材料有大幅度提升。本實用新型可確保高溫工況下氣刀管不產生高溫變形與刀縫崩口，進而杜絕了由 於氣刀管高溫彎曲變形而對不鏽鋼板帶表面產生的擦劃傷現象，從而減少了產品質量損 失，同時由於氣刀管使用壽命得到了極大的提高，系統的故障處理時間減少，因此降低了生 產運營、維護成本。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新 型，而並非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神範圍內，對以上所述 實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權利要求書範圍內。
權利要求一種耐高溫氣刀密封裝置，包括上下兩個對稱設置於冷卻段艙室內的氣刀管，與氣刀管連接的供風分配管，與供風分配管連接的供風管，以及與供風管連接的氣刀風機，所述氣刀管上沿氣刀管軸向方向均布有若干個錯位搭接的刀縫，其特徵在於所述兩個氣刀管與所述供風分配管分別通過兩個耐高溫膨脹補償管連接；所述供風分配管為一體化供風分配管，其一端開口，另一端封閉，管體上開有兩個口，用於與兩個耐高溫膨脹補償管連接。
2.如權利要求1所述的耐高溫氣刀密封裝置，其特徵在於所述氣刀管管壁厚度為 8 12mm0
3.如權利要求2所述的耐高溫氣刀密封裝置，其特徵在於所述刀縫的長度為150 200mm,刀縫寬度為3 5mm，刀縫之間的錯位間距為20 24mm，刀縫搭接長度為20 30mm。
4.如權利要求3所述的耐高溫氣刀密封裝置，其特徵在於所述刀縫的個數為13個。
5.如權利要求4所述的耐高溫氣刀密封裝置，其特徵在於所述氣刀管為高鉻鎳合金 離心鑄造氣刀管。
6.如權利要求5所述的耐高溫氣刀密封裝置，其特徵在於所述耐高溫膨脹補償管為 耐高溫膠質軟布膨脹補償管。
專利摘要本實用新型公開了一種耐高溫氣刀密封裝置，包括上下兩個對稱設置於冷卻段艙室內的氣刀管，與氣刀管通過兩個耐高溫膨脹補償管連接的一體化供風分配管，與供風分配管連接的供風管，以及與供風管連接的氣刀風機。氣刀管上沿氣刀管軸向方向均布有若干個刀縫，該刀縫錯位搭接。本實用新型可確保高溫工況下氣刀管不產生高溫變形與刀縫崩口，進而杜絕了由於氣刀管高溫彎曲變形而對不鏽鋼板帶表面產生的擦劃傷現象，從而減少了產品質量損失，同時解決了現有密封氣刀裝置漏風的問題，此外還使得氣刀管使用壽命得到了極大的提高，因此降低了生產運營維護成本。
文檔編號C21D9/56GK201648474SQ20102011691
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月23日 優先權日2010年2月23日
發明者莊惟琦, 徐大龍, 沈鍇, 王碧, 蔡躍 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司