CN101250614A - 内置放热式气体发生装置热处理炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内置放热式气体发生装置热处理炉，包括进料台、预热室、加热室、冷却室、出料台等装置。在该热处理炉预热室(或升温区域)内置放热式气发生装置的混合燃烧器，该放热式气发生装置用于制取该热处理炉在热处理过程中所需的保护气体；将放热式气发生装置中的燃烧器直接设置在热处理炉的预热室内，这样不但能在炉内直接制取所需的保护气体，而且在制取保护气过程中产生的大量化学反应热也可被直接回收，回收的这部分热量可用于加热炉内的工件，因此该热处理炉能够合理利用能源，具有极为可观的节能效果。

Description

内置放热式气体发生装置热处理炉

技术领域

本发明涉及一种内置放热式气体发生装置热处理炉，主要应用于各种钢制、不锈钢、铜等材料零件的保护气氛：正火、退火、回火、钎焊、烧结、调质、渗碳等热处理。

背景技术

放热式保护气是一种利用“燃料+空气”直接进行燃烧、再经纯化处理产生的还原性保护气。可应用于各种金属零件的少、无氧化热处理，具有极广的应用市场。

传统放热式保护气的制取是通过一个专门的气体发生装置产生。该发生装置的工作原理如下：首先利用计量器量控制一定量的燃料和空气分别送入混合燃烧器内，两种物质在混合燃烧器燃烧发生化学反应生成的高温气体，然后再将高温气体从混合燃烧器中引出，用冷却水冷却，最后再通过制冷调节露点，制得满足要求的具有还原性的保护气，用于直接输送至无氧化热处理炉内。

上述的气发生装置在制取过程中燃烧时会产生的大量化学反应热，这部分热量很难回收利用。另外，由于生成的高温气体，因此在处理该高温气体时还需要大量的冷却水进行冷却。这种做法能量浪费很大，不经济。虽然传统放热式保护气的大部份原料为空气，成本很低，但由于上述所述的制取过程能量浪费巨大，很难推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够合理利用放热式气发生装置在制取过程中产生的大量热量的热处理炉。

为了达到以上目的，本发明采用的方案是：一种内置放热式气体发生装置热处理炉，包括进料台、预热室、加热室、冷却室、出料台；在该热处理炉的预热室内设置有放热式气发生装置的混合燃烧器，该气体发生装置用于制取该热处理炉在热处理过程中所需的还原性保护气体。

由于采用了以上的技术方案，本发明取得了如下优点：将放热式气发生装置中的燃烧器直接设置在热处理炉的预热室内(或升温段)，这样不但能在炉内直接制取所需的保护气体，而且在制取保护气过程中产生的大量化学反应热也可被直接预热室内的工件回收，回收的这部分热量可用于加热工件，因此本发明的热处理炉能够合理利用能源，具有极为可观的节能效果。

附图说明

附图1为本发明的连续性热处理炉的布置图；

附图2为本发明的放热式气发生装置的布置图；

其中：1、进料台；2、预热室；3、放热式气发生装置；31、可燃气体进入通道；32、空气进入通道；33、混合燃烧器；34、流量控制阀；4、加热室；5、冷却室；51、隔热室；52、前水冷室；53、强对流冷室；54、后水冷室；6、出料台；7、后处理工序；8、在线监测仪。

具体实施方式

参见附图1，该图所示为内置放热式气体发生装置热处理炉中的连续辊底式退火炉的平面图实例，由下列各部分组成：进料台1、预热室2、加热室4、冷却室5、出料台6，放热式气发生装置3。

辊道传动系统包括辊道、辊子、链条、驱动系统、变频调速系统。每一辊子都经链条与驱动系统相连，辊子两端装有轴承，并由主结构支撑。这些机构组成贯通退火炉整个结构的自动流水线。

进料台1一般由料台骨架、辊道、辊道传动系统、变频调速系统；每一辊子都经链条与驱动系统相连，将工件送入炉子前室。辊子两端装有轴承，并由主结构支撑。料台分成二段并采用变频器自动控制，其驱动系统应与炉子保持同步。

预热室2位于进料台1与加热室4之间，采用型钢和钢板密封焊接结构、保温结构，保温材料通常采用轻质保温砖和硅酸铝耐火材料，预热室2设计紧凑，并装有炉门及隔热门帘将辐射热量和气体的消耗降到最低。用于进料的炉门的开口高度根据堆料高度活动可调。由于预热室2内的温度较高，所以在其内设置的辊子和辊道采用耐热锈钢制成。密封轴承为高温轴承。

参见附图2，放热式气发生装置3用于制取在所述无氧化热处理装置(上述的进料台1、预热室2、加热室4、冷却室5、出料台6、辊道传动系统，统称无氧化热处理装置)中作为还原性保护气体使用的放热式气发生装置(保护气体用在加热室2和冷却室5中)。该气发生装置3采用的燃料为天然气，天然气，天然气与空气的体积比为18～9∶1。两者在混合燃烧器燃烧后产生的气体成份如下：

另外，通过控制“天燃气-空气”的比例来控制发生原料气体的化学成份，从而达到所需工艺要求的保护气氛成份。

下面结合附图2列举一种放热式气发生装置3的具体结构：它包括混合燃烧器33、用于将预设比例的可燃气体(本实施例为天然气)送入混合燃烧器33内的可燃气体进入通道31、用于将预设比例的空气(助燃气体)送入混合燃烧器33内的空气进入通道32，可燃气体进入通道31、空气进入通道32在各自的通道中分别设置有流量控制阀34。

混合燃烧器33设置在预热室2内，这样制取保护气过程中产生的大量化学反应热可被直接回收(该混合燃烧器3在预热室2内与工件发生热交换)，回收的这部分热量被用于加热炉内的工件，体现了该热处理炉具有极为可观的节能效果。

可燃气体和空气在混合燃烧器33燃烧后制成初级的保护气，这些初级的保护气根据需要再经过不同的后处理工序7，完成进一步的处理制成符合后续要求的保护气。上述不同的后处理工序7包括对一级净化处理、二级净化处理、添加富化剂；一级净化处理即水冷除水，经过该级处理后的保护气可以直接用作铜制品退火热处理、钢的黑色少氧化处理；二级净化处理，即冷冻脱水，依次经过一级、二级工序处理后的保护气可以直接用于钢及铜合金的光亮退火、正火及纤焊等保护气氛热处理；最后一级的添加富化剂的工艺处理的主要用于钢的渗碳、调质等化学热处理。选用几级处理后的保护气，可根据不同无氧化工艺的需要进行具体选择。

加热室4内的炉子壳体用低碳钢板焊接而成，保证气密性。加热元件、辊子两端有密封盖密封，以保证最大气密性。炉体隔热采用耐火砖和硅酸铝纤维。炉衬硅酸铝模块采用特殊的耐热锚固件固定到炉体上，将热传导降到最小。炉壁及炉底采用耐火砖结构。炉体加热采用辐射管，分别分布在加热室4的炉顶及炉底处。并且这些辐射管还要设计成可从炉体侧面直接抽出，便于检修。加热室4通常根据产能大小确定长度及宽度，将内都加热元件(即辐射管)沿炉长方向分成多个独立控制区域(本实例为四个独立控制区)，每个温区都由PID温度控制器独立、自动控制，具备超温安全控制功能，当温度超过设定的安全值时，可自动切断加热电源。加热室炉顶由若干个可拆卸的板块组成，便于维修保养人员进入炉体，炉顶板块设有吊环，便于吊起。加热室4内的辊子采用耐热钢铸造。传动系统包括：减速机及变频调速系统，传动辊子、传动链、链轮、张紧器及传动故障检测系统等，密封轴承采用高温轴承。

冷却室5可根据不同工艺进行组合配置，本实例包括：隔热室51、前水冷室52、强对流冷室53、后水冷室54。

隔热室51位于加热室的出口处，设置此隔热室51的目的主要是为了使加热室后区的温度受冷却室5的影响达到最小，该室结构紧凑，通常装有耐热隔热帘，有效防止加热室的热辐射损失。其内的辊子采用耐热钢铸造。

前水冷前室52位于隔热室51和强对流冷室53中间，为气密双层水冷结构，与强对流冷室53间设阻气帘；前水冷室采用水冷套冷却，料温处于高温状态，热交换充分，室内气压稳定，阻气帘能够有效降低加热室与强对流冷却室的干扰。其内辊子采用耐热钢铸造。密封轴承采用高温轴承。

强对流冷室53为经特殊设计和加工的强对流循环冷却系统。经热交换后的低温保护气体，通过均匀分布的高效喷嘴，在工件表面形成几乎100％的高速对流，达到理想的冷却效果，可使制品在短时间内完成冷却，达到光亮热处理的目的。辊子采用不锈钢管制造。密封轴承采用高温轴承

后水冷室54为双层密封水冷结构，出料口设活动阻气帘。该段采用低碳钢板制成，布置合理的加强筋以获得较好的刚性。辊子采用无缝管制造，密封轴承采用高温轴承。

出料台6在整个炉子的出料端，此料台的设计与前端的进料台1相同。并配备有自动升降横移出料装置。

另外，在整个炉子的出口及入口处均设有气体的收集罩，用于收集排放炉内排出气体，排气罩与炉体结构相连，通过管道将排气罩引到废气处理装置处理后排放。

炉子的保护气采用上述装置制取的保护气。整个炉子上的总供气管路应配备相应的控制阀门，保证供气稳定、气路畅通、安全。

从冷却室中排出的冷却水采用明水排放，操作人员随时可目测冷却水是否正常，避免引发事故。

下面以具有15T/h正火生产能力的辊底炉为例来说明利用本发明的热处理炉的节能效果，具体见下表：

Claims (1)

1、一种内置放热式气体发生装置热处理炉，包括进料台、预热室、加热室、冷却室、出料台；其特征在于：在该热处理炉的预热室内设置有放热式气发生装置的混合燃烧器，该气发生装置用于制取该热处理炉在热处理过程中所需的还原性保护气体。

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