CN100465302C

CN100465302C - 三段式可控气氛热处理炉

Info

Publication number: CN100465302C
Application number: CNB2006100200018A
Authority: CN
Inventors: 王若平; 王向欣; 杨润生; 胡守天; 崔勇进; 姚成君; 杜光梁
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2026-08-17
Also published as: CN1908204A

Abstract

本发明涉及在钢带的生产和实验中使用的三段式可控气氛热处理炉，包括炉体系统、加热系统、试样传动系统，所述炉体系统包括试样处理通道、烟道和炉体，其特征是所述试样处理通道水平置于炉体内，试样传动系统置于试样处理通道中，在试样处理通道的两端装有密封门，在试样处理通道的出口处设有第二进气口(2)，入口处设有第四进气口(4)，在炉体中的试样处理通道上靠近第四进气口(4)的位置设有第三进气口(3)，烟道设置在第二进气口(2)与第三进气口(3)之间的试样处理通道上。本热处理炉气氛分段不需要隔板装置，造价低廉，使用方便，三段气氛可以控制。炉温采用三段独立控制，从而达到每个段温度的均匀性。

Description

三段式可控气氛热处理炉

技术领域

本发明涉及在钢带的生产和实验中使用的热处理炉，尤其涉及一种三段式可控气氛热处理炉。

背景技术

钢带的生产和实验在热处理过程中需要各种不同的气氛控制，以达到所需的性能要求，因此，在本发明提出之前已公开了各种适用于不同气氛的热处理炉。

ZL 92113560.2专利公开了一种连续退火炉，该退火炉由无氧化预热炉、辐射管加热炉、电均热炉和冷却段组成，并由一个隔离装置分成前段通入湿保护气氛实现脱碳退火；后段通入干保护气氛实现磁性退火的前、后两段。该发明的优点在于(1)将两种退火功能集于一体，减少设备占地；(2)简化生产工序；(3)提高生产效率和成材率；(4)节约大量的电力、煤气、氢气、氮气。具有明显的经济效益。其不足之处在于(1)退火气氛为两段，不可能达到三段或以上；(2)设立隔离装置后，设备只适用于连续钢带的生产，不可能用于间断式钢带的实验。

ZL 01251718.6专利公开了一种单(双)列隧道式在线气体保护罩式连续退火炉，它包括一条带上下烧嘴控温式在线气体保护连续加热隧道。该退火炉的冷却隧道与加热隧道分开且并列布置，冷却隧道及加热隧道内之间用两套移动台车相连接，加热隧道烟道中装有氮气预热器，热氮气经过保温管与加热隧道的前段相连接，实现事先用热氮气驱排罩内冷空气。该退火炉主要用于机械零部件的生产，同时气氛为单段控制。

ZL 85 1 09465公开了一种节能退火炉，退火工件系从两端相对地通过同一个炉膛，使冷热工件之间以自然对流方式进行热交换。该发明还提供了一种实施工艺的节能退火炉，其主要特征是在炉膛内安置有对称排列的两条斜坡形轨道，并用若干块横向隔板将炉膛分成为中央加热区和两侧若干个换热区。该发明缺点是炉段为一段，气氛无法控制。

综上所述，上述现有的各种热处理炉普遍存在结构复杂，气氛无法控制，使用受限制的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种结构简单、使用方便、适用范围广的三段式可控气氛热处理炉，使其能根据生产和实验的需要，在炉膛内热处理不同区域进行不同气氛和温度控制。

钢带，尤其是电工钢带的生产和实验需要炉膛热处理区域三段不同气氛的控制，三段气氛可以是氢气、氮气、氩气、氦气、水蒸气、氨气或它们之中的几种混合气体；炉体三段温度也需要独立控制，温度范围在200℃～1200℃之间可自由控制；同时钢带能够自如地在三段炉膛中任何一段运动到另外一段。电工钢的无氧化加热、脱碳退火、还原处理对气氛及温度的稳定性要求苛刻，同时工艺要求必须连续完成上述工序过程，任何一段气氛和温度的波动都会对电工钢最终性能产生不利影响。基于此种技术要求，为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

三段式可控气氛热处理炉，包括炉体系统、加热系统、试样传动系统，所述炉体系统包括试样处理通道、烟道和炉体；加热系统由加热元件、热电偶、电控制系统组成，其特征是所述试样处理通道水平置于炉体内，试样传动系统置于试样处理通道中，在试样处理通道的两端装有密封门，在试样处理通道的出口处设有第二进气口2，入口处设有第四进气口4，在炉体中的试样处理通道上靠近第四进气口4的位置设有第三进气口3，烟道设置在第二进气口2与第三进气口3之间的试样处理通道上。

上述试样处理通道的出口可以与水平设置的试样保护处理通道的入口连通，所述设置在试样处理通道两端的密封门分别设置在试样保护处理通道的出口端和试样处理通道的入口端，所述试样传动系统置于试样处理通道和试样保护处理通道中，在试样保护处理通道出口端处设有第一进气口1。

上述述试样处理通道最好为马弗罐。

上述炉体在试样处理通道位置处沿纵向由上、下两部分炉体整体拼接构成。

上述加热元件可以位于炉体内试样处理通道上部和下部，在试样处理通道中的第二进气口2与烟道之间、烟道与第三进气口3之间和第三进气口3与第四进气口4之间设有热电偶，热电偶与电控系统输入端相连，加热元件由电控系统控制。

在试样处理通道内可以设有耐高温风扇。

所述烟道出口最好位于炉体的炉口处。

本发明气氛控制采用了大气压原理，巧妙地将炉内气氛分为三段或四段。试样处理通道中的第二进气口2与烟道之间为第I段，烟道与第三进气口3之间为第II段，第三进气口3与第四进气口4之间为第III段，第一进气口1与第二进气口2之间为试样保护处理段。当一种或多种气体从第四进气口4通入热处理炉第III段时，形成第III段气氛；由于试样处理通道内为正压，气体向第II段流动，到达第II段起始部位时，第II段第三进气口3通入气体与第III段气体自然混合从而形成第II段气氛，当混合不充分时，可开启内置耐高温风扇对吹达到气氛的均匀性，气体流过第II段后，在大气压作用下自然从烟道排出，在炉口处燃烧，亦可通过设置在烟道中的排气扇加快排气速度；第I段气体直接从第二进气口2通入，流过第I段后直接从烟道排出；在第I段后部可增设试样保护处理段，即为试样保护处理通道，在试样保护处理段对试样进行前期或后期处理，如酸洗、淬火等。

本热处理炉气氛分段不需要隔板装置，造价低廉，使用方便。炉温采用三段独立控制，每个段又设三个区，从而达到每个段温度的均匀性，每个段温度偏差可在±2℃范围内，相邻两个段温差达200℃时，仍可保证各段的有效加热长度。

在炉口及炉尾部安装开卷机和卷取机后，即可进行钢带的连续生产。

本发明具有如下特点：

(1)所需不同气体可从四个入口进入，从而形成三个可控的气氛空间。

(2)根据大气压原理，通过调节各段气体压力来控制三段气体流向，用一个烟道系统同时导出三段气流剩余气体到达炉口进行燃烧。由于在试样处理通道的两端用密封门封闭，保证了空气无法进入通道内，钢带在所需气氛中进行热处理。

(3)烟道中的可然气体在炉口处燃烧，保证了设备的使用安全性。

(4)本发明不仅适用于间断式钢带的实验，在炉口及炉尾部位配备开卷机和卷取机后，还可以实施钢带的连续生产。

本发明不仅仅适用于电工钢的实验及生产，同样适用于各种钢带、有色金属及其它工程材料的热处理。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明包括炉体系统、加热系统、试样传动系统，所述炉体系统包括试样处理通道5、烟道12和炉体；加热系统由加热元件9、热电偶8、电控制系统组成。其中，所述试样处理通道5水平置于炉体内，试样处理通道5的出口与水平设置的试样保护处理通道6的入口连接，使试样处理通道5与试样保护处理通道6连通。在试样保护处理通道6的出口端和试样处理通道5的入口端分别设有密封门7，密封门7用于密封试样处理通道5和试样保护处理通道6的两端，保证了空气无法进入通道内，使钢带在所需气氛中进行热处理。在试样处理通道5和试样保护处理通道6中设有能输送试样的试样传动系统，在试样处理通道5内设有耐高温风扇，方便气体混合。在试样保护处理通道6出口端处设有第一进气口1，在试样处理通道5的出口处设有第二进气口2，在试样处理通道5的入口处设有第四进气口4，在炉体中的试样处理通道5上靠近第四进气口4的位置设有第三进气口3。烟道12连接在第二进气口2与第三进气口3之间的试样处理通道5上，在烟道中可以设置排气扇，以加快排气速度，烟道出口位于炉体的炉口处，烟道中的可然气体在炉口处燃烧。

加热元件9位于炉体内试样处理通道5上、下部，在试样处理通道5中的第二进气口2与烟道12之间第I段中、烟道12与第三进气口3之间第II段中和第三进气口3与第四进气口4之间第III段中设有热电偶8，热电偶8测得试样处理通道5内的温度信号，传递给电控系统，电控系统控制加热元件9加热，以控制试样处理通道5中不同区域的温度。

炉体为水平贯通式，炉壳由型钢与冷轧钢板焊接而成，为方便炉体装配与维护，炉体沿纵向分成上炉体10和下炉体11两部分整体，上炉体10可方便的吊起。

实施例：

实施例1

某种高磁感取向硅钢经冶炼、铸坯、热轧、冷轧后，在本发明所述三段式可控气氛热处理炉中对热轧板进行如下热处理：试样在第I段进行脱碳退火840℃×3min，退火气氛5LH2/min+4LN2/min，露点65℃；紧接着在第II段进行还原处理920℃×1min，气氛5LH2/min+4LN2/min。试样出炉后涂氧化镁涂层，进行二次再结晶高温退火，试样磁性能检测为B8：1.93T；P17：1.12W/kg，达到HiB钢性能要求。

实施例2

某种取向硅钢热轧板，经冷轧后在本发明所述三段式可控气氛热处理炉中进行如下热处理：试样在第III段进行无氧化加热，气氛1LH2/min+5LN2/min+2LAr/min，接着在第II段进行脱碳退火840℃×3min，退火气氛2LH2/min+4LN2/min，露点55℃；随后在第I段进行渗氮处理750℃×30s，气氛5LH2/min+5LN2/min+0.2LNH3/min，PH2O/PH2＝0.05。试样出炉后涂氧化镁涂层，进行二次再结晶高温退火，试样磁性能检测为B8：1.90T；P17：1.137W/kg，达到HiB钢性能要求。

实施例3

某种高牌号无取向硅钢热轧板，经冷轧后在本发明所述三段式可控气氛热处理炉中进行如下热处理：试样在第III段进行无氧化加热，气氛3LH2/min+1LN2/min，接着在第II段进行退火850℃×3min，退火气氛2LH2/min+4LN2/min，露点35℃，接着在第I段进行退火950℃×1min，退火气氛2LH2/min+4LN2/min，试样磁性能检测为B50：1.74T；P15：2.58W/kg。

Claims

1、三段式可控气氛热处理炉，包括炉体系统、加热系统、试样传动系统，所述炉体系统包括试样处理通道、烟道和炉体；加热系统由加热元件、热电偶、电控制系统组成，其特征是所述试样处理通道水平置于炉体内，试样传动系统置于试样处理通道中，在试样处理通道的两端装有密封门，在试样处理通道的出口处设有第二进气口(2)，入口处设有第四进气口(4)，在炉体中的试样处理通道上靠近第四进气口(4)的位置设有第三进气口(3)，烟道设置在第二进气口(2)与第三进气口(3)之间的试样处理通道上，试样处理通道中的第二进气口(2)与烟道之间为第I段，烟道与第三进气口(3)之间为第II段，第三进气口(3)与第四进气口(4)之间为第III段，在所述第I段、第II段和第III段中分别设有热电偶。

2、三段式可控气氛热处理炉，包括炉体系统、加热系统、试样传动系统，所述炉体系统包括试样处理通道、试样保护处理通道、烟道和炉体；加热系统由加热元件、热电偶、电控制系统组成，其特征是所述试样处理通道水平置于炉体内，试样处理通道的出口与水平设置的试样保护处理通道的入口连通，所述试样传动系统置于试样处理通道和试样保护处理通道中，在试样保护处理通道的出口端和试样处理通道的入口端装有密封门，在试样保护处理通道出口端处设有第一进气口(1)，在试样处理通道的出口处设有第二进气口(2)，入口处设有第四进气口(4)，在炉体中的试样处理通道上靠近第四进气口(4)的位置设有第三进气口(3)，烟道设置在第二进气口(2)与第三进气口(3)之间的试样处理通道上，试样处理通道中的第二进气口(2)与烟道之间为第I段，烟道与第三进气口(3)之间为第II段，第三进气口(3)与第四进气口(4)之间为第III段，在所述第I段、第II段和第III段中分别设有热电偶。

3、根据权利要求1所述三段式可控气氛热处理炉，其特征是所述试样处理通道为马弗罐。

4、根据权利要求1或2或3所述三段式可控气氛热处理炉，其特征是所述炉体在试样处理通道位置处沿纵向由上、下两部分炉体整体拼接构成。

5、根据权利要求1或2或3所述三段式可控气氛热处理炉，其特征是在烟道内设有排气扇。

6、根据权利要求1或2或3所述三段式可控气氛热处理炉，其特征是所述烟道出口位于炉体的炉口处。