CN102002564A

CN102002564A - 太阳能恒温盐浴系统

Info

Publication number: CN102002564A
Application number: CN 201010563192
Authority: CN
Inventors: 许荣昌; 周来军; 张冠峰
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Laiwu Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2011-04-06

Abstract

本发明提供一种太阳能恒温盐浴系统，其包括：太阳能真空管加热器，通过真空管的涂层吸收太阳光的辐射来加热熔盐；盐浴炉，由盐浴容器和放置其中的熔盐组成；温度感应器，设置在盐浴炉中，用于检测盐浴炉中的熔盐的温度并提供温度信号；熔盐泵，用于为熔盐的流动提供动力；计算机控制系统，通过温度感应器提供的温度信号由预先设定的程序指令来控制熔盐泵的停止和工作，其中太阳能真空管加热器的两端通过管道分别连接到盐浴炉，熔盐泵设置在太阳能真空管加热器和盐浴炉之间。本发明的太阳能恒温盐浴系统利用太阳能进行热处理，可节约大量的电能，且可利用计算机控制系统保持热处理的温度稳定，保证了热处理效果。

Description

太阳能恒温盐浴系统

技术领域

本发明属涉及热处理领域，主要涉及一种对钢材进行低温盐浴处理的太阳能恒温盐浴系统。

背景技术

世界人口的增长和生产的扩大意味着资源和能源的大量消费，全球不可再生矿物能源的消耗量越来越大，而全球矿物能源贮量却十分有限，按2000年的需求，石油预计可开采25年，按1992年的需求，煤炭也只可开采219年。今后怎样获取能源是人类所面临的重大课题。盐浴炉加热的耗能是巨大的，俗有“电老虎”之称。

盐浴炉(salt-bath furnace)是指用熔融盐液作为加热介质、将工件浸入盐液内加热的工业炉。根据炉子的工作温度，通常选用氯化钠、氯化钾、氯化钡、氰化钠、氰化钾、硝酸钠、硝酸钾等盐类作为加热介质。盐浴炉的加热速度快，温度均匀。工件始终处于盐液内加热，工件出炉时表面又附有一层盐膜，所以能防止工件表面氧化和脱碳。盐浴炉可用于碳钢、合金钢、工具钢、模具钢和铝合金等的淬火、退火、回火、氰化、时效等热处理加热，也可用于钢材精密锻造时少氧化加热。盐浴炉加热介质的蒸气对人体有害，使用时必须通风。

现在使用的普通盐浴炉分内热式和外热式两大类。内热式盐浴炉又分为电极盐浴炉和电热元件盐浴炉两种。电极盐浴炉通过金属电极将低压(5.5～36V)大电流交流电引入炉内，电流流过盐液发热。盐液既是发热体，又是对工件加热的介质。盐液温度依盐液成分而不同，一般在150～1300℃之间。磁场的作用能使盐液循环翻动，有利于盐液温度均匀，又能提高工件的加热速度。电极盐浴炉由电极、耐火炉衬、密封金属炉罐、绝热层和炉壳构成，由专用变压器供电。因固态盐不导电，开炉时先向起动电极送电，利用起动电极的电阻发热使一部分盐先熔化，然后对主电极通电使电流通过熔盐发热工作。主电极有插入式和埋入式两种结构形式。①插入式电极：电极从炉口插入炉内。这种电极结构简单，装卸方便。②埋入式电极：电极埋在盐中，不接触空气，使用寿命较长。用这种电极的炉膛容积利用系数高，但电极拆卸较困难。两种电极都可用碳钢或耐热钢锻成，也可铸造。电热元件盐浴炉由管状电热元件、金属槽(锅)、搅拌器、隔热层和炉壳构成。通电后元件发热将盐熔化。这种炉多用硝盐，故又称硝盐炉。硝盐最高工作温度不超过550℃。温度超过此限会加剧硝盐分解，发生事故，因此需要设置超温报警装置。如将硝盐改为苛性钠或苛性钾，则成为碱浴炉，这种炉子适用于钢的光亮淬火。外热式盐浴炉的金属炉罐(坩埚)放在炉膛内，用电或火焰进行加热，热效率较低，仅在小型盐浴炉上采用。

太阳能是清洁的能源，在开发和利用时不产生废渣、废水和废气，也没有噪音，不会造成污染和公害，更不会影响生态平衡。利用太阳能进行热处理不仅节省大量的矿物能源，而且有利于保护环境。

另外，申请号为03205145.X的专利申请介绍了一种太阳能热处理炉。其要点是：将整体旋转玻璃镜面分割为许多小平面玻璃镜片，每个小平面玻璃镜片都可进行三维移动，即可进行微量范围调整，以确保每个小平面玻璃镜片可以构成一个完整的呈旋转抛物面(或球面)的聚光器，这样当每一片平面玻璃镜片方位调整准确之后，其反射的太阳光线都汇聚在呈旋转抛物面(或球面)的焦点处，使放在焦点处被热处理的工件温度升高，达到热处理的温度。平面玻璃镜片的尺寸可根据热处理工件尺寸的需要而增大，所以焦平面的尺寸也可以增大，具有同时加热面积大，加热温度均匀，配合工件的平动和转动即可应用于热处理生产。然而，这种热处理炉只能对一定大小的工件进行热处理，且热处理温度不能保证平稳，不能进行长时间的退火、时效等处理。

发明内容

针对现有工艺技术存在的上述缺点，本发明提供了一种太阳能恒温盐浴系统，所述太阳能恒温盐浴系统采用太阳能对钢材进行低温盐浴处理，即利用太阳能对盐浴炉中的盐进行加热，使熔融状态的盐保持恒温状态，将要进行长时间低温退火、时效等热处理的工件或钢材放入盐浴炉(可根据工件或钢材大小需要使用不同规格的盐浴炉)中，进行盐浴热处理。

根据本发明的实施例，一种太阳能恒温盐浴系统包括：太阳能真空管加热器，通过真空管的涂层吸收太阳光的辐射来加热熔盐；盐浴炉，由盐浴容器和放置其中的熔盐组成；温度感应器，设置在所述盐浴炉中，用于检测所述盐浴炉中的熔盐的温度并提供温度信号；熔盐泵，用于为熔盐的流动提供动力，并有助于所述盐浴炉中的熔盐与所述太阳能真空管加热器中被加热的熔盐进行交换；计算机控制系统，通过所述温度感应器提供的温度信号由预先设定的程序指令来控制所述熔盐泵的停止和工作，其中，所述太阳能真空管加热器的两端通过管道分别连接到所述盐浴炉，所述熔盐泵设置在所述太阳能真空管加热器和所述盐浴炉之间。

所述太阳能恒温盐浴系统还包括辅热设备，所述辅热设备由盐浴炉辅热装置和真空管辅热装置组成，所述盐浴炉辅热装置用于确保为所述盐浴炉中的熔盐提供热源，所述真空管辅热装置用于当熔盐冰结时提供熔化热源。

所述盐浴炉辅热装置由辅助电源和电热棒组成。

所述真空管辅热装置包括加热管助融电热丝。

所述盐浴炉中的熔盐的温度高于第一预定温度时，所述温度感应器向所述计算机发出信号并由计算机来控制所述熔盐泵使其停止工作，当所述盐浴炉中的熔盐的温度低于第二预定温度时，所述温度感应器向所述计算机发出信号并控制所述熔盐泵使其开始工作，其中，所述第一预定温度高于所述第二预定温度。

所述第一预定温度可以为310℃，所述第二预定温度可以为300℃。

本发明的太阳能恒温盐浴系统主要解决现有的长时间盐浴处理过程耗电量巨大造成的能源浪费的问题。另外，本发明的太阳能恒温盐浴系统可以利用太阳能进行热处理，从而节约了大量的电能；并可以利用计算机控制系统保持热处理的温度稳定，保证了热处理效果。

附图说明

图1为根据本发明的太阳能恒温盐浴系统的结构示意图。

在图1中，1为太阳能加热管，2为计算机控制系统，3为熔盐泵，4为热处理钢卷，5为太阳能加热管助融电热丝，6为辅助电源，7为管道，8为盐浴炉，9为温度感应器，10为电热棒。

具体实施方式

下面参考图1详细地描述本发明的具体实施例。

参照图1，根据本发明的太阳能恒温盐浴系统包括：太阳能真空管加热器1(简称为太阳能加热管)，通过真空管的涂层吸收太阳光的辐射来加热熔盐；盐浴炉8，由盐浴容器和放置在其中的熔盐组成，其中可以放置要进行盐浴处理的热处理钢卷4；温度感应器9，设置在盐浴炉8中，用于测量盐浴炉8中融盐的温度并提供温度信号；熔盐泵3，用于为熔盐的流动提供动力，并有助于盐浴炉8中的熔盐与太阳能加热管1中被加热的熔盐进行交换；计算机控制系统2，通过温度感应器9提供的温度信号由预先设定的程序指令来控制熔盐泵3的停止和工作。另外，太阳能加热管1的两端分别通过管道7连接到盐浴炉8，熔盐泵3设置在太阳能加热管1和盐浴炉8之间。

太阳能恒温盐浴系统还包括辅热设备，辅热设备由盐浴炉辅热装置和真空管辅热装置组成，盐浴炉辅热装置包括辅助电源6和电热棒10，用于确保为盐浴炉8中的熔盐提供热源，特别是在天气状况不好时。真空管辅热装置包括太阳能加热管助融电热丝5，太阳能加热管助融电热丝5能够在意外情况下保证系统正常运行，比如在熔盐在管道内凝固的情况下使熔盐熔化以确保系统运行。

具体地讲，盐浴炉8初期通过辅助电源6和电热棒10将盐浴炉8中的盐进行融化；当盐融化后，通过熔盐泵3将液态的熔盐在管道7、太阳能加热管1以及盐浴炉8中循环。在本发明中，可以选择氯化钠、氯化钾、氯化钡、硝酸钠、硝酸钾等盐类作为加热介质。

太阳光直接照射在真空管的涂层上并使其吸收光能，直接加热在管中流过的熔盐，太阳能加热管能将熔盐加热到500℃，通过盐液的流动可以加热盐浴炉8中的熔盐。

举例而言，在一个实施例中，低温热处理的温度要求为300℃，通过盐浴炉8中的温度感应器9来检测盐浴炉8中的熔盐的温度，并且具体而言，当温度高于310℃时，温度感应器9给计算机发出信号，计算机控制系统2按照预先编制的程序指令来控制熔盐泵3停止工作；当温度低于300℃时，计算机控制系统2根据指令控制熔盐泵3开始工作，来保证盐浴炉中的温度保持相对稳定。在天气不良时可采用辅助电源6和电热棒10帮助补充盐浴炉8中的热量。管道和太阳能加热管助融电热丝5能防止在意外情况下保证系统运行，比如如果熔盐在管道内凝固，则太阳能加热管助融电热丝5加热熔盐以使其熔化。

本发明的太阳能恒温盐浴系统采用太阳能对钢材进行低温盐浴处理，即利用太阳能对盐浴炉中的盐进行加热，使熔融状态的盐保持恒温状态，然后将要进行长时间低温退火、时效等热处理的工件或钢材放入盐浴炉中进行盐浴热处理，可根据工件或钢材大小需要使用不同规格的盐浴炉。

本发明的太阳能恒温盐浴系统能够解决现有的长时间盐浴处理过程耗电量巨大造成的能源浪费的问题。另外，本发明的太阳能恒温盐浴系统可以利用太阳能进行热处理，从而节约了大量的电能；并可以利用计算机控制系统保持热处理的温度稳定，保证了热处理效果。

Claims

1.一种太阳能恒温盐浴系统，其特征在于，所述太阳能恒温盐浴系统包括：

太阳能真空管加热器，通过真空管的涂层吸收太阳光的辐射来加热熔盐；

盐浴炉，由盐浴容器和放置其中的熔盐组成；

温度感应器，设置在所述盐浴炉中，用于检测所述盐浴炉中的熔盐的温度并提供温度信号；

熔盐泵，用于为熔盐的流动提供动力，并有助于所述盐浴炉中的熔盐与所述太阳能真空管加热器中被加热的熔盐进行交换；

计算机控制系统，通过所述温度感应器提供的温度信号由预先设定的程序指令来控制所述熔盐泵的停止和工作，

其中，所述太阳能真空管加热器的两端通过管道分别连接到所述盐浴炉，所述熔盐泵设置在所述太阳能真空管加热器和所述盐浴炉之间。

2.根据权利要求1所述的太阳能恒温盐浴系统，其特征在于，所述太阳能恒温盐浴系统还包括辅热设备，所述辅热设备由盐浴炉辅热装置和真空管辅热装置组成，所述盐浴炉辅热装置用于确保为所述盐浴炉中的熔盐提供热源，所述真空管辅热装置用于当熔盐冰结时提供熔化热源。

3.根据权利要求2所述的太阳能恒温盐浴系统，其特征在于，所述盐浴炉辅热装置由辅助电源和电热棒组成。

4.根据权利要求2所述的太阳能恒温盐浴系统，其特征在于，所述真空管辅热装置包括加热管助融电热丝。

5.根据权利要求1所述的太阳能恒温盐浴系统，其特征在于，当所述盐浴炉中的熔盐的温度高于第一预定温度时，所述温度感应器向所述计算机发出信号并由计算机来控制所述熔盐泵使其停止工作，当所述盐浴炉中的熔盐的温度低于第二预定温度时，所述温度感应器向所述计算机发出信号并控制所述熔盐泵使其开始工作，其中，所述第一预定温度高于所述第二预定温度。