燃气红外辐射加热技术在大型模具加热中的应用.pdf

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1、万方数据第35卷第1期2013年1月工业炉IndustrialFumaceV01．35No．1Jan．2013燃气红外辐射加热技术在大型模具加热中的应用闻章勇．郑俊庆(圣戈班集团徐州基地，江苏徐州221004)摘要：对模具加热设备进行了系统分析和改造。重点介绍了燃气红外辐射加热技术在模具加热方面的应用。通过改造，达到节能降耗和提高加热速度的目的。关键词：红外辐射燃烧器；辐射加热；能耗中图分类号：TQ038．1；TG307文献标识码：A文章编号：1001—6988(2013)01·0032—03ApplicationofInfraRedMetalFibrePanelBu

2、rnerSysteminHeatingLargeMoldWENZhang—yong，ZHENGJun—qing(SAINT-GOBAINPAMChina-XuzhouSite，Xuzhou221004，China)Abstract：Theheatingequipmentformoldisanalyzedandimproved．Theapplicationofinfraredmetalfibrepanelburnersysteminheatinglargemoldisintroducedspecially．Aftertheimprovement，theenergyand

3、heatingtimearesaved．Keywords：infraredmetalfibrepanelburner；radiantionheming；energyconsumption公司大型模具需要在生产前进行预热和预处理，由于工艺限制，只能在开放的环境下进行加热。多年来，采用传统的加热方式，加热速度慢，燃料消耗高，与日益提高的生产节奏、精细化成本控制相矛盾。只有采取技术改造，才能改变被动局面。1采用传统方式加热的模具情况需要加热的是大型圆筒型模具．其最小规格为DNl000mm。由于在加热过程中对模具进行一些工艺处理．只能是在开放环境下外壁加热。先前的加热方式采用

4、扩散式烧嘴或高压喷射喷嘴。第一种(见图1)是采用敞焰扩散式烧嘴。燃料为天然气。模具在托辊上旋转并边加热边加工．扩散式烧嘴置于模具下方．由于燃气与空气是边混合边燃烧．燃烧不完全且火焰温度较低(模具外壁产生大量的炭黑)。以DN1200mm的模具为例．环境温度20℃，模具整体温度(内壁)达到规定温度200℃，需要时间长，远远落后于生产节奏。另外，由于烧收稿日期：2012—07—03作者简介：闻章勇(1970一)，男，工程师，主要从事冶金热能工程的设备维修与技术改造工作．32嘴不能均匀布满整个模具，模具温度均匀性不好，故改用第二种方式。图1采用敞焰扩散式烧嘴加热示意图模具托辊

5、扩散』℃烧嘴第二种方式(见图2)采用高压喷射式烧嘴。燃料为天然气。模具在托辊上旋转并修复加工，在其两侧各有一排高压喷射式烧嘴，每排20个，每个50kW，总计2000kW。仍以DN1200mm的模具为例，环境温度20℃，模具整体温度(内壁)升到规定万方数据工业炉第35卷第1期2013年1月温度200oC，需要时间大约3．5h，而天然气的消耗高达200m3／h。在冬季，由于模具散热量大，温度上升速度更慢。位置黼图2采用高压喷射式烧嘴加热示意图凋整器该方式，单个烧嘴火焰高温区域小，为了加热均匀．烧嘴要沿整个模具轴向布满。虽然火焰温度很高，但燃烧的火焰气流速度很快．其停留在工

6、件表面时间短．传热效率很低。基于以上分析，要提高加热速度，降低燃料消耗，必须从提高火焰温度、增加传热效率人手。按此思路设计了新的模具加热设备。2燃气红外辐射加热模具设计燃气红外辐射加热技术．空气系数小、燃烧速度快(火焰长度短)、燃烧温度高，可以实现较大传热面积，恰好可以克服前述加热方式的弱点．大幅提高热效率和加热速度。2．1设计计算按照辐射加热的模式．首先核算加热所需辐射面积和功率。已知条件：模具直径、重量m、初始温度t。、终了温度￡：、模具转速、模具材质的比热Cp加热时间T。(1)模具吸热计算Q吸=mcp(t2-t1)(2)模具散热计算Q散=aA(tz-t1)式中：

7、Q一换热系数A一模具表面积(3)所以总共需要通过辐射达到把模具从常温加热到规定温度的辐射功率为：Q总=Q吸+Q散(4)辐射能力计算设定辐射板与工件表面为100～150mm．则适用公式：昕—十【(缶)4(亩)4J——‘}——一l占1占2式中：c。_辐射系数占．一辐射板辐射率s，一工件辐射吸收率兀、孔一工件和辐射板的表面温度，Kq蠕一单位面积辐射传热量(5)需要的辐射面积为S=Q．e,／q辐根据最大规格DN2000模具．加热时间为4h核算．实际需要的有效辐射面积为4．7m：。每平方米辐射板与工件之间的辐射传热能力要求大于62kW／m2。2．2选择辐射板燃