CN100465326C - 铜管辊底式连续光亮退火炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铜管棍底式连续光亮退火炉，包括进出口锁气室、进出料辊道、加热炉及冷却室，在强冷段冷却室的外部设置有风机、冷压槽、冷压管和热交换器，在强冷段冷却室内设置有若干条上、下对喷的气体管路；热交换器的进口接入强冷段冷却室的腔室，热交换器的出口与冷压槽的进口相连，风机安装在冷压槽上，冷压槽的出口连接冷压管，冷压管的出口连接冷压导流槽，冷压导流槽与上、下对喷的气体管路相衔接，在每条气体管路的上水平段分布若干只上喷嘴，在每条气体管路的下水平段分布若干只下喷嘴，上喷嘴的喷嘴口与下喷嘴的喷嘴口呈对立设置。本发明退火炉冷却速度快、均匀度好，适合大批量不同长短规格和不同直径壁厚铜管的连续退火工艺处理。

Description

铜管辊底式连续光亮退火炉

技术领域

本发明涉及加工有色金属材料的退火炉，尤其涉及一种铜管(盘圆)辊底式连续光亮退火炉，属于热处理设备技术领域。

背景技术

有色金属材料加工行业，铜管在退火炉内保护气氛下进行光亮退火时的温度达900℃左右，出炉前必需在炉内保护气的参与下冷却至50℃以下，否则出炉后管材表面易氧化变色。传统的铜管光亮退火炉冷却装置有两大类：一类是炉胆外冷式，即铜管是装在密封并有保护气的退火炉胆内，加热退火后将炉胆整体移出或吊出炉外，通过水、风对炉胆外壳进行冷却，致使炉胆内铜管冷却到要求的温度后出炉，一般需要12～24小时；另一类是在卧式炉或罩式炉中进行铜管的光亮热处理。以上两者都是间隙作业炉，需要较大空间和吊装能力，且热效率低，单炉生产能力不高，装置庞大、价格昂贵。另外，业内还曾开发出网带式铜管连续光亮退火炉，但生产率较低，马弗罐容易变形损坏，网带寿命不长，温度均匀性差。

鉴于上述原因，目前铜行业多采用辊底式连续炉，对铜管(盘圆)进行生产，但其成本较高，通用性较窄。因此，研究开发一种能够用于不同长短规格和不同直径壁厚铜管的通用型连续光亮退火炉，将是一项具有重大技术意义的研究课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜管辊底式连续光亮退火炉，旨在有效解决炉内保护气体压力波动、气体密封及气体耗量等问题，提高连续光亮退火炉内铜管加热后的连续冷却的速度和冷却均匀度，使之适合对不同长短规格和不同直径壁厚的铜管进行连续光亮退火。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

铜管辊底式连续光亮退火炉，包括进出口锁气室、进出料辊道、加热炉及冷却室，所述冷却室分为强冷段冷却室和保温段冷却室，其特征在于：所述强冷段冷却室的外部设置有风机、冷压槽、冷压管和热交换器，在强冷段冷却室内设置有若干条上、下对喷的气体管路；所述热交换器的进口接入强冷段冷却室的腔室，热交换器的出口与冷压槽的进口相连，风机安装在冷压槽上，冷压槽的出口连接冷压管，冷压管的出口连接冷压导流槽，冷压导流槽与上、下对喷的气体管路相衔接，在每条上气体管路上分布若干只上喷嘴，在每条下气体管路上分布若干只下喷嘴，上喷嘴的喷嘴口与下喷嘴的喷嘴口呈对立设置；工作时，由风机将冷压槽内的冷却气体经冷压管送入冷压导流槽，再经冷压导流槽分流导入到各条上、下对喷的气体管路中，最后由上、下对喷的喷嘴向工件喷出高速气流强制冷却，而强冷段冷却室腔室内的回风经热交换器冷却后由风机抽吸入冷压槽。

进一步地，上述的铜管辊底式连续光亮退火炉，在冷压管与冷压导流槽之间设置有冷凝器。

更进一步地，上述的铜管辊底式连续光亮退火炉，所述风机为离心风机。

更进一步地，上述的铜管辊底式连续光亮退火炉，在保温段冷却室出口处设置有复合垂帘，复合垂帘的外层为石棉布，复合垂帘的内层为柔软超薄形不锈钢带。

再进一步地，上述的铜管辊底式连续光亮退火炉，所述加热炉的炉衬采用复合炉衬结构，其内层由抗渗碳砖和高温粘结剂粘结而成，外层为耐火纤维针刺毯。

本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明连续光亮退火炉采用气体循环冷却，即在退火炉强冷段冷却室内设置有许多组上、下对喷的气体喷嘴，在强冷段冷却室外装有风机，将冷却室内热的保护气抽出室外，通过室外的热交换器进行保护气体冷却，再将冷的保护气鼓入冷却室内经导流分配到上、下对喷的喷嘴喷到工件上，冷却速度快而均匀，大大缩短冷却时间。与现有技术相比，本发明炉内的保护气体压力波动小，冷却速度快、均匀度好，气体密封性佳、耗量低，广泛适合大批量不同长短规格和不同直径壁厚铜管(盘圆)的连续退火工艺处理，应用前景美好。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：强冷段冷却室的主视图；

图2：强冷段冷却室的左视图。

图中各附图标记的含义见下表：

 

附图标记	含义	附图标记	含义	附图标记	含义
						1	冷压槽	2	离心风机	3	冷压管
4	冷凝器	5	冷压导流槽	6	热交换器
						7	上、下对喷的气体管路	8	进出料辊道

具体实施方式

铜管辊底式连续光亮退火炉，包括进出口锁气室、进出料辊道、加热炉及冷却室，所述冷却室分为强冷段冷却室和保温段冷却室，如图1～2所示的强冷段冷却室，强冷段冷却室的外部设置有冷压槽1、离心风机2、冷压管3、冷凝器4和热交换器6，在强冷段冷却室内设置有若干条上、下对喷的气体管路7；所述热交换器6的进口接入强冷段冷却室的腔室，热交换器6的出口与冷压槽1的进口相连，离心风机2安装在冷压槽1上，冷压槽1的出口连接冷压管3，冷压管3的出口连接冷凝器4，冷凝器4的出口连接冷压导流槽5，冷压导流槽5与均匀分布的若干条上、下对喷的气体管路7相衔接，在每条气体管路的上水平段分布若干只上喷嘴，在每条气体管路的下水平段分布若干只下喷嘴，上喷嘴的喷嘴口与下喷嘴的喷嘴口呈对立设置。冷压导流槽5的入口设有分流气体用的栅格板，通过调整栅格板能均压把气体分配到上均压导流槽及下均压导流槽，再从上、下均压导流槽内的气体分配到各个喷气管上的可调大小的喷嘴上，这样当物料通过强冷风区时，上下各喷嘴的气体能均匀喷射到铜管的100％表面上对流，保证铜管物理性能均匀，冷却速度加快，整体冷却系统进一步缩短。另外，在保温段冷却室出口处设置有复合垂帘，复合垂帘的外层为石棉布，复合垂帘的内层为柔软超薄形不锈钢带。加热炉的炉衬采用复合炉衬结构，其内层由抗渗碳砖和高温粘结剂粘结而成，外层由进口耐火纤维针刺毯铺设而成。

工作时，由离心风机2将冷压槽1内的冷却气体经冷压管3和冷凝器4冷凝后送入冷压导流槽5，再经冷压导流槽5分流导入到各条上、下对喷的气体管路7中，最后由上、下对喷的喷嘴向工件喷出高速气流强制冷却，而强冷段冷却室腔室内的回风经热交换器6冷却后由离心风机抽吸入冷压槽1，再由离心风机2将冷压槽1内的冷却气体送出，如此循环实现对工件的有效冷却。

辊底式连续光亮退火炉用于铜棒、直条铜管、铜盘管和蚊香盘管等的中间退火或成品退火。炉子前后有进、出料辊道，气密性好的进、出口锁气室，采用保护气氛扫气和防止外界空气进入炉内，由于锁气室与炉外隔绝并充满保护气体，所以在加热、冷却过程中只需提供维持3600Pa压力的保护气体即可，从而大大节省了保护性气体用量。加热元件采用电辐射管加热，布置于炉膛上下两排，并分多区控制，各区均有可控硅功率调节器，可单独控温，温度在350～700℃范围内任意设定。冷却区分强冷段和缓冷段，多级冷却，冷却速度可调节，在强冷段冷却室内设置有上、下对喷的许多组气体喷嘴，强冷段冷却室上面有热交换器和离心循环风机，热气经热交换器冷却后进入风机，又经上、下对开的喷嘴喷到工件上，冷却速度快而均匀。炉子采用PLC控制，并具有“远程网络通讯接口及相应软件程序”，通过计算机对故障进行远程处理，炉内保护气体采用氮氢保护。

具体设计时，针对本发明铜管辊底式连续光亮退火炉的应用，其设备的相关组成部分：

退火炉的动力装置由变频调速电机、摆线针轮减速机、圆柱蜗轮蜗杆减速机及过载保护装置等组成，调速方便、操作简单，能够满足不同工件的热处理需要。

辊棒传动系统由主从传动机构、辊棒、链轮、耐高温轴承、密封环等组成。铜管由辊棒传动带进锁气室，然后连续进入炉内退火加热，再连续进入冷却段冷却，最后经后锁气室出来，完成退火全过程。辊底传送负荷大，生产率达到1～3.5t/h，材质采用SUS310耐热钢和耐高温轴承，寿命长达5年以上，即使损坏可单根更换，且无需水冷，节约能耗。

炉衬采用复合炉衬，内层采用抗渗碳砖和高温粘结剂，强度好、寿命长、气密性高。

强冷循环系统：由于要求铜管出炉(离开保护气氛)温度低于50℃，因此在炉内设置一个强制冷却循环对流系统，首先在炉子保温段出口处设置了一段水冷套和隔热挂屏。重要的是，在强冷段设置有热交换器和离心风机，通过气体喷嘴向工件喷出高速气流强制冷却，回风经热交换器返回到离心风机又进入进风喷嘴喷冷工件，冷却气体基本上不影响炉内温度，工作正常，铜管出炉温度满意达到预先要求。

保护气配送：经过设计和现场调试使用，本发明装置在总供气量不变的情况下，既能满足平时炉内恒流供气的要求，又能满足前后扫气室瞬间时大气量供气。

排烟系统：在炉前炉后设有排气罩，炉内废气经排气罩进入车间总排气系统。

电控及稳控系统：炉内温度采用镍铬-镍硅热电偶检测，数字式温控仪显示测量值。根据炉子的大小、设置功率大小和电辐射管数量，划分3～4个控制区。

炉子可编程序控制器(PLC)通过数据总线与上位机相连，由上位机统一集中管理，记录并保存炉子的运行情况，可编程序控制器(PLC)对炉子进行控制，并向上位机传送炉子的运行情况，以及响应来自上位机的任务和信息。

经工业运行，机械系统运行平稳、热损失较少，冷却系统运转良好，气路系统合格、运转稳定，PLC电控系统和DCS系统运行正常，炉内状况良好。经测试，各项保证值都达到了要求，其中：铜管在炉内跑偏量≤10mm，温度均匀度≤±5℃，单位热耗180kwh/t；产量>1000t/h，无氧化烧损现象，冷却效果良好。

本发明辊底式连续退火炉与有马弗网带式退火炉及罩式炉的性能对比情况如下表所示：

 

项目	辊底式连续退火炉	有马弗网带式退火炉	罩式炉
				生产率	1000kg/h	500kg/h	400kg/h
最高使用温度	950℃	750℃	750℃
				炉温均匀性	同一截面≤±5℃	同一截面≤±15℃	+5℃
吨单位气氛耗量	≤220m<sup>3</sup>/th	≤320m<sup>3</sup>/th
				寿命	寿命长	网带传送寿命短	吊装装卸笨重、劳动强度大

由上表对比可见，本发明创新型的气路系统、自动调节，可根据不同的铜材工艺要求自动调节流量，满足同时通入多种气氛的工艺要求。复合阻气隔热结构采用复合垂帘，既柔软又耐高温，不损坏铜材表面质量；增加阻气隔热区，克服了冷、热气窜流的难点。可调速创新型带导风罩的循环风机，独特可调风速，每区设有特殊风罩及风道，适用不同的型材的处理工艺，温度使用范围400℃～950℃。可调速、多进风道喷射型的冷却系统，分可调强冷区和可调缓冷区，强冷区可调风速风量，多风道喷流按不同方位喷射到工件，根据工艺要求调节冷却速度，保证工件出料温度低于50℃。这种冷却系统比水套冷炉的冷却区减短近1/2，设备占地面积小。炉型结构先进合理，通用性广、直接安装在地面上。具有优越的气体循环系统，吨单位耗气量少，温度、气氛均匀性好，生产率高、适合连续大批量生产，综合成本较低，经济效益显著。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (5)

1.铜管辊底式连续光亮退火炉，包括进出口锁气室、进出料辊道、加热炉及冷却室，所述冷却室分为强冷段冷却室和保温段冷却室，其特征在于：所述强冷段冷却室的外部设置有风机、冷压槽、冷压管和热交换器，在强冷段冷却室内设置有若干条上、下对喷的气体管路；所述热交换器的进口接入强冷段冷却室的腔室，热交换器的出口与冷压槽的进口相连，风机安装在冷压槽上，冷压槽的出口连接冷压管，冷压管的出口连接冷压导流槽，冷压导流槽与上、下对喷的气体管路相衔接，在每条气体管路的上水平段分布若干只上喷嘴，在每条气体管路的下水平段分布若干只下喷嘴，上喷嘴的喷嘴口与下喷嘴的喷嘴口呈对立设置。

2.根据权利要求1所述的铜管辊底式连续光亮退火炉，其特征在于：在冷压管与冷压导流槽之间设置有冷凝器。

3.根据权利要求1所述的铜管辊底式连续光亮退火炉，其特征在于：所述风机为离心风机。

4.根据权利要求1所述的铜管辊底式连续光亮退火炉，其特征在于：在保温段冷却室出口处设置有复合垂帘，复合垂帘的外层为石棉布，复合垂帘的内层为柔软超薄形不锈钢带。

5.根据权利要求1所述的铜管辊底式连续光亮退火炉，其特征在于：所述加热炉的炉衬采用复合炉衬结构，其内层由抗渗碳砖和高温粘结剂粘结而成，外层为耐火纤维针刺毯。

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