專利名稱：一種鋁合金板翅式換熱器的釬焊加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種鋁合金板翅式換熱器的釬焊加熱爐及加熱分區(qū)和控制方法，屬于大型鋁制板翅式換熱器真空自動化釬焊技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
“十一五”期間，國家實現(xiàn)“四大啟動”，即煤制油、煤氣化聯(lián)合發(fā)電(IGCC)、液化天然氣(LNG)接收站及熔融還原煉鐵。煤氣化項目是今后氧氣用量最大的潛在客戶，以合成油(間接液化)項目為最多。一個500萬/a的合成油工廠，需要120萬 130萬m3/h的氧氣量；100萬/a甲醇的煤化工項目約需氧氣12萬m3/h ;40(MW IGCC發(fā)電項目需氧氣7萬m3/h。隨著化肥原料“油改煤”工程和各省能源工業(yè)戰(zhàn)略的實施，對大型空分設(shè)備的需求量越來越大。因而大型空分設(shè)備已成為大型煤化工、大型化肥原料“油改煤”工程等重要裝置 不可缺少的關(guān)鍵裝備，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，中、大型鋁制板翅式換熱器的制造是大型、特大型空分設(shè)備中至關(guān)重要的一環(huán)。板翅式換熱器是一種高校節(jié)能換熱器，具有體積小、重量輕、單位體積換熱面積大、阻力低及多股流同時換熱的優(yōu)點，特別適合低溫工程使用。一套八萬等級空分設(shè)備配套12臺左右大型板翅式換熱器，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)7000X1300X1500 (mm)左右。釬焊大體積的鋁制板翅式換熱器需要智能化、能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)的大型加熱結(jié)構(gòu)。同時，每套大型空分裝置需要換熱器臺數(shù)較多，若緊緊依靠人工操作釬焊，產(chǎn)品質(zhì)量波動較大，能耗較高。因此研發(fā)鋁制板翅式換熱器截面在1200X1200至1400X1800 (mm)之間的能夠?qū)崿F(xiàn)自動釬焊的大型加熱結(jié)構(gòu)就顯得尤為迫切。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種大型、節(jié)能的、能夠?qū)崿F(xiàn)大體積板翅式換熱器的自動釬焊，并具有優(yōu)良操控性能的鋁合金板翅式換熱器的釬焊加熱爐及加熱分區(qū)和控制方法。本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，所述的鋁合金板翅式換熱器的釬焊加熱爐，它包括有一臥式爐體，爐體內(nèi)設(shè)置有一供放置待釬工件的支架，并設(shè)置有加熱裝置，所述的加熱裝置由布置在爐體內(nèi)待釬工件位置四周的至少四個加熱區(qū)構(gòu)成，并構(gòu)成一個橫截面呈四方體的加熱空間。所述的加熱空間由左右兩側(cè)的加熱區(qū)，頂部和底部加熱區(qū)以及前后兩端面加熱區(qū)構(gòu)成，每個加熱區(qū)由若干個加熱器串接在一起組成，每個加熱器至少包括固定在爐體壁面上的支撐架，通過瓷管和瓷墊安裝在支撐架上的電加熱元件。所述的加熱空間中左右兩側(cè)的加熱區(qū)設(shè)置有分別通過8環(huán)控制的上中下三個小區(qū)，即兩個側(cè)面共設(shè)置有3X8X2=48個加熱器；頂部和底部加熱區(qū)也設(shè)置有通過8環(huán)控制的一個小區(qū)，頂部和底部共設(shè)置有8X2 = 16個加熱器；另在前后兩端面加熱區(qū)分別設(shè)置有上中下三個小區(qū)，共設(shè)置有3X2 = 6個加熱器，整個加熱空間共設(shè)置有48+6+16=70個加熱器。本實用新型可以實現(xiàn)鋁制板翅式換熱器人工智能化的自動釬焊，具有很好的可操作性，優(yōu)良的節(jié)約性能。

圖I是本實用新型所述釬焊加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型所述兩側(cè)面加熱區(qū)的示意圖。圖3是本實用新型所述頂面和底面加熱區(qū)的示意圖。 圖4是本實用新型所述前后端面加熱區(qū)的示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型作詳細的介紹圖I所示，本實用新型所述的一種鋁合金板翅式換熱器的釬焊加熱爐，它包括有一臥式爐體1，爐體I內(nèi)設(shè)置有一供放置待釬工件的支架2，并設(shè)置有加熱裝置，所述的加熱裝置由布置在爐體內(nèi)待釬工件位置四周的至少四個加熱區(qū)11、12、13、14構(gòu)成，并構(gòu)成一個橫截面呈四方體的加熱空間3。圖中所示，所述的加熱空間3由左右兩側(cè)的加熱區(qū)11、12，頂部和底部加熱區(qū)13、14以及前后兩端面加熱區(qū)(圖中未示)構(gòu)成，每個加熱區(qū)由若干個加熱器串接在一起組成。結(jié)合圖2、3、4所示，每個加熱器至少包括固定在爐體I壁面上的支撐架4，通過瓷管5和瓷墊安裝在支撐架上的電加熱元件6。所述的加熱空間3中左右兩側(cè)的加熱區(qū)11、12設(shè)置有分別通過8環(huán)控制的上中下三個小區(qū)，即兩個側(cè)面共設(shè)置有3X8X2=48個加熱器；頂部和底部加熱區(qū)13、14也設(shè)置有通過8環(huán)控制的一個小區(qū)，頂部和底部共設(shè)置有8X2 = 16個加熱器，見圖2、3所示；圖4所示，另在前后兩端面加熱區(qū)分別設(shè)置有上中下三個小區(qū)，共設(shè)置有3X2 = 6個加熱器，整個加熱空間共設(shè)置有48+6+16=70個加熱器，它是以對應(yīng)待釬工件的端面及角部的位置。本實用新型所述鋁合金板翅式換熱器的釬焊加熱爐的加熱控制方法，該方法是所述的釬焊分為三個大階段的基礎(chǔ)上，細分為十三個小階段；其中一階段屬于烘烤階段，從常溫開始至工件中心溫度650 0F (343. 33°C)，二階段至工件中心溫度1000 0F (537. 78°C),三階段至工件中心溫度到達工藝要求，一般在584. 44 593. 33°C ;三階段設(shè)置五個特征階段，分別為是恒功率輸出、拉大中心與表面溫差(50 T)、縮小中心與表面溫差(40 T)、相變階段、表面溫度恒定階段1115 1118 0F (601.67 - 603. 33。。)。實施例加熱空間3 (加熱室)為全金屬反射屏結(jié)構(gòu)，沿長度方向分段對接，采用頂部懸掛、底部滾輪定位式組裝，方便加熱室的安裝和維護；反射屏共分三層，各層反射屏之間采用拼裝形式，接合處相互錯開并留有一定間隙，固定在不銹鋼骨架上，可降低熱變形，在保證爐子內(nèi)部隔熱保溫性能的前提下，最大限度的簡化結(jié)構(gòu)，減少放氣量，使?fàn)t內(nèi)的真空度得到了良好的保證。加熱室與爐子內(nèi)壁之間留有合理的空間，便于日常維護。該加熱結(jié)構(gòu)主體支撐材料采用0Crl8Ni9Ti不銹鋼，加熱元件采用Cr20Ni80鎳鉻帶，使用瓷管及瓷墊與支撐材料絕緣，整體固定在真空釬焊爐內(nèi)部；加熱元件可以多次承受800°C高溫，能夠?qū)崿F(xiàn)鋁制板翅式換熱器的釬焊。[0021]該加熱結(jié)構(gòu)主題分為8環(huán)控制，每環(huán)長度1250_，另外在前后端面設(shè)置前后門加熱區(qū)。針對產(chǎn)品棱部溫度變化，采用創(chuàng)新性設(shè)計，每環(huán)側(cè)面分為上中下三個小區(qū)，可以實現(xiàn)自主調(diào)節(jié)，側(cè)面共計3X8X2=48個小區(qū)，側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。加熱空間3的頂部和底部離加熱室(加熱空間)距離較遠，且有模具的輔助均溫作用，只將頂部和底部按照8環(huán)的分區(qū)分為8塊，共計8X2 = 16個小區(qū)，底部區(qū)域的結(jié)構(gòu)示意圖見圖3;前后端面加熱室根據(jù)對應(yīng)產(chǎn)品端面及角部的位置，將其分為上中下三個小區(qū)，可以有效保證產(chǎn)品負荷端面及角部的精確控制，端面共計3X2 = 6個小區(qū)，前后門的結(jié)構(gòu)示意圖見圖4 ;該加熱結(jié)構(gòu)共計48+6+16=70 個小區(qū)。本實用新型所述的加熱空間可釬焊尺寸8400LX1400WX1800H mm，最大載荷為30噸，在釬焊容量上達到國際領(lǐng)先水平。在加熱模式上進行了大膽的突破，采用七十個加熱小區(qū)模塊化控制，分區(qū)相比一般加熱結(jié)構(gòu)增加85%。該結(jié)構(gòu)根據(jù)加熱場分布規(guī)律，細化加熱結(jié)構(gòu)至70個小區(qū)，可以實現(xiàn)節(jié)能30%。該加熱結(jié)構(gòu)根據(jù)產(chǎn)品特點分散布置，對面、棱及角分別控制，可以實現(xiàn)自動釬焊。該加熱結(jié)構(gòu)可以釬焊結(jié)構(gòu)8400X1400X1800 (mm)的工件，具有 領(lǐng)先水平。可以針對不同小區(qū)進行精確控制，保證芯體角、棱、面沿期望工藝曲線嚙合進行，同時針對精細化控制的模式，開發(fā)大截面、多芯體釬焊工藝，有效避免了產(chǎn)品穿孔、下凹、補焊等缺陷的發(fā)生，使板翅式換熱器的釬焊水平又上升了一個臺階。本實用新型依據(jù)工件(鋁合金板翅式換熱)結(jié)構(gòu)特點，將釬焊分為三個大階段的基礎(chǔ)上，細分為十三個小階段。一階段屬于烘烤階段，從常溫開始至工件中心溫度650 T(343. 33°C)，二階段至工件中心溫度1000 0F (537. 78°C )，三階段至工件中心溫度到達工藝要求，一般在1084 1100 0F (584. 44 593. 33°C)。三階段設(shè)置五個特征階段，分別為分別是恒功率輸出、拉大中心與表面溫差(50 °F)、縮小中心與表面溫差(40 °F)、相變階段、表面溫度恒定階段1115 1118 0F (601. 67 603. 33。。)。該加熱結(jié)構(gòu)可以將同類位置溫差控制到最小化，可以釬焊結(jié)構(gòu)8400 X 1400 X 1800(mm)的工件。工藝追求在升溫過程及到達設(shè)定值時，釬焊工件上同類位置溫度應(yīng)基本相同。然而由于工件體積非常大，工件密度分布不均勻性以及對象的耦合特性，使得加熱過程中即使是同一表面上的各點的熱負荷特性差別比較大，因此，必須不斷地協(xié)調(diào)同類位置點的溫度控制，使它們升溫均衡和同步。將加熱片分為三級，根據(jù)控溫情況，調(diào)整不同級別。因為大型真空釬焊爐內(nèi)，加熱片相互耦合較嚴重，一塊加熱片可能對應(yīng)不同產(chǎn)品部位，而一個產(chǎn)品部位可能對應(yīng)多個加熱區(qū)，如果一級加熱片不能有效控制，則實施二級控制，直至三級加熱片完全聯(lián)動。該結(jié)構(gòu)將加熱室細分至70個加熱小區(qū)，可以保證每個產(chǎn)品角、棱及面沿期望工藝曲線嚙合進行，將不同位置點的溫差控制到I. 5°C以內(nèi)，可以有效保證釬焊質(zhì)量。本實用新型所述的加熱結(jié)構(gòu)可以保證釬焊工件整體快速升溫，避免不必要的熱重疊輻射及熱場振蕩，可以實現(xiàn)節(jié)能30% ;由于釬焊過程要消耗大量的電能，所以希望釬焊一臺產(chǎn)品的時間越短越好，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)產(chǎn)品局部區(qū)域的溫度調(diào)節(jié)以加快生產(chǎn)周期，并能確保按最合理的工藝要求釬接，使得單臺產(chǎn)品的生產(chǎn)時間最短，實現(xiàn)高效節(jié)能降耗；釬焊過程是一個高能耗過程，縮短釬焊時間有助于節(jié)能和降低經(jīng)濟成本，同時有助與提高釬焊質(zhì)量，減小釬料融化過久揮發(fā)的可能性，提高焊縫致密度。
權(quán)利要求1.一種鋁合金板翅式換熱器的釬焊加熱爐，它包括有一臥式爐體，爐體內(nèi)設(shè)置有一供放置待釬工件的支架，并設(shè)置有加熱裝置，其特征在于所述的加熱裝置由布置在爐體內(nèi)待釬工件位置四周的至少四個加熱區(qū)構(gòu)成，并構(gòu)成一個橫截面呈四方體的加熱空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金板翅式換熱器的釬焊加熱爐，其特征在于所述的加熱空間由左右兩側(cè)的加熱區(qū)，頂部和底部加熱區(qū)以及前后兩端面加熱區(qū)構(gòu)成，每個加熱區(qū)由若干個加熱器串接在一起組成，每個加熱器至少包括固定在爐體壁面上的支撐架，通過瓷管和瓷墊安裝在支撐架上的電加熱元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁合金板翅式換熱器的釬焊加熱爐，其特征在于所述的加熱空間中左右兩側(cè)的加熱區(qū)設(shè)置有分別通過8環(huán)控制的上中下三個小區(qū)，即兩個側(cè)面共設(shè)置有3X8X 2=48個加熱器；頂部和底部加熱區(qū)也設(shè)置有通過8環(huán)控制的一個小區(qū)，頂部和底部共設(shè)置有8X2 = 16個加熱器；另在前后兩端面加熱區(qū)分別設(shè)置有上中下三個小區(qū)，共設(shè)置有3X2 = 6個加熱器，整個加熱空間共設(shè)置有48+6+16=70個加熱器。
專利摘要一種鋁合金板翅式換熱器的釬焊加熱爐，它包括有一臥式爐體，爐體內(nèi)設(shè)置有一供放置待釬工件的支架，并設(shè)置有加熱裝置，所述的加熱裝置由布置在爐體內(nèi)待釬工件位置四周的至少四個加熱區(qū)構(gòu)成，并構(gòu)成一個橫截面呈四方體的加熱空間；所述的加熱空間由左右兩側(cè)的加熱區(qū)，頂部和底部加熱區(qū)以及前后兩端面加熱區(qū)構(gòu)成，每個加熱區(qū)由若干個加熱器串接在一起組成，每個加熱器至少包括固定在爐體壁面上的支撐架，通過瓷管和瓷墊安裝在支撐架上的電加熱元件；它具有節(jié)能性優(yōu)良、能夠?qū)崿F(xiàn)大體積板翅式換熱器自動釬焊的特點，并具有優(yōu)良的操控性能。
文檔編號B23K3/047GK202607030SQ20122018895
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者黃安庭, 車明明, 王金宏, 沙玉鵬 申請人:杭州杭氧股份有限公司