CN102435066B - 一种高温烧结窑炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温烧结窑炉，包括：炉体(1)，其具有与炉体(1)的进料口(2)连通的升温段(4)，与升温段(4)连通的高温段(5)，与高温段(5)连通且与炉体(1)的出料口(3)连通的降温段(6)；设置在炉体(1)上，且向炉体(1)内发射微波的多个微波加热装置(7)；一边穿过炉体(1)，且具有盛放钒氮合金原料(19)的推板(9)的封闭式多边形轨道(10)；设置在封闭式多边形轨道(10)的转向处，且能够推动推板(9)在所述封闭式多边形轨道(10)上移动的推杆(8)；控制推杆(8)及微波加热装置(7)工作的控制器。本发明提供的高温烧结窑炉，在实现连续生产的同时，还可以使生产过程更加节能、高效。

Description

一种高温烧结窑炉

技术领域

本发明涉及窑炉设备技术领域，更具体地说，涉及一种高温烧结窑炉。

背景技术

据近代材料学的研究发现，当钢中含有一定量的钒元素和一定量的氮元素时，可使钢的性能大幅度提高。在钢材中添加钒氮合金，可以在成本最低的前提下促使钢铁产品升级换代，在实际应用中具有提高建筑物和制品的安全性能、减少钢材用量、节约成本等显著优势，因此钒氮合金在钢铁工业中的应用越来越普遍。

在现有技术中，用于工业生产钒氮合金的生产方式主要有以下两种：第一种为采用常规的连续式高温烧结窑生产钒氮合金，此种方法虽然可以大批量连续生产且产品质量比较稳定，但是其采用硅钼棒等材料对生产材料进行热辐射式加热，加热时间长，能量损耗大，还由于硅钼棒本身温度较高(可达1000-1800℃)，使得硅钼棒容易损坏，对生产效率产生较大影响；第二种为专利申请号200410023094.0所述的钒氮合金的生产方法，采用工业微波炉对钒氮合金原料进行加热，间歇式生产，这种方法虽然通过采用微波加热方式对生产材料进行加热，减小了能耗，但是其无法实现连续生产，使得钒氮合金的产量较低，在一定的情况下无法满足生产需求。

综上所述，如何提供一种高温烧结窑炉，以实现能够节能、高效的连续生产钒氮合金，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高温烧结窑炉，以实现在连续生产钒氮合金的同时更加节能、高效的目的。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高温烧结窑炉，用于生产钒氮合金，包括：

炉体，所述炉体具有与所述炉体的进料口连通的升温段，与所述升温段连通的高温段，与所述高温段连通且与所述炉体的出料口连通的降温段；

设置在所述炉体上，且向所述炉体内发射微波的多个微波加热装置；

一边穿过所述炉体，且具有盛放钒氮合金原料的推板的封闭式多边形轨道；

设置在所述封闭式多边形轨道的转向处，且能够推动所述推板在所述封闭式多边形轨道上移动的推杆；

控制所述推杆和所述微波加热装置工作的控制器。

优选的，上述高温烧结窑炉中，所述炉体为隧道式推板窑结构。

优选的，上述高温烧结窑炉中，还包括分别设置在所述炉体的进料口外侧和出料口外侧的密封门系统；

该密封门系统包括靠近所述进料口或出料口的内侧密封门，与所述内侧密封门配合的外侧密封门及位于所述内侧密封门和外侧密封门之间的密封仓。

优选的，上述高温烧结窑炉中，所述炉体包括壳体和设置在所述壳体内，且位于所述升温段和高温段部位的炉衬以及设置在所述壳体内，且位于所述降温段部位的水冷夹套，所述炉衬的表面设置有炉膛砖；

所述壳体为优质碳素钢壳体或不锈钢壳体，所述炉衬为硅酸铝纤维棉层或氧化铝纤维棉层，所述炉膛砖为电熔镁砖。

优选的，上述高温烧结窑炉中，所述炉衬和炉膛砖中的氧化铁质量含量均少于0.3％，碱金属氧化物质量含量均少于0.5％，氧化锆质量含量均少于0.1％。

优选的，上述高温烧结窑炉中，所述微波加热装置为沿所述炉体延伸方向设置在所述炉体的壳体两侧的多个磁控管；且分别位于所述壳体两侧上的磁控管交错分布。

优选的，上述高温烧结窑炉中，所述推杆为液压推杆或电动推杆或气动推杆。

优选的，上述高温烧结窑炉中，所述封闭式多边形轨道为矩形轨道或方形轨道。

优选的，上述高温烧结窑炉中，所述控制器还包括密封门自动控制系统和与所述微波加热装置相连，且根据所述炉体内温度控制其工作的温度控制系统。

优选的，上述高温烧结窑炉中，还包括：

设置在所述炉体上的多个向所述炉体的炉膛内充入氮气的进气管，其上设置有进气控制阀；

设置在所述升温段上的排出炉膛内杂质气体的排气管，其上设置有排气控制阀；

与所述进气控制阀和排气控制阀相连，且控制两者工作的进排气控制系统。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

本发明提供的高温烧结窑炉中，推杆将放置在推板上的生产钒氮合金的钒氮合金原料由进料口推入炉体的升温段，利用微波加热装置开始对钒氮合金原料进行烧结，由于多个推板处于封闭式的多边形轨道上，推板会在密封式多边形轨道上不断的循环移动，当推杆不断的将新的推板推进炉体时，原来先进入炉体升温段的推板就会被顺次推到炉体的高温段和降温段，使得推板上的钒氮合金原料得到进一步的处理，随着新的推板不断进入炉体，原来先进入炉体的钒氮合金原料逐步完成外层烧结、内部烧结和冷却降温的过程，最终到达炉体的出料口并被推出炉体，以实现连续生产，由于采用微波对钒氮合金原料进行烧结，避免了传统热辐射加热方式的能耗大、效率低的现象发生，使得生产过程更加节能、高效、环保。因此，采用本发明提供的高温烧结窑炉，在实现连续生产的同时，还可以使生产过程更加节能、高效、环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的高温烧结窑炉的俯视图；

图2为本发明实施例中提供的高温烧结窑炉的密封门系统的内侧密封门主视图；

图3为图2的侧视图；

图4为本发明实施例中提供的高温烧结窑炉的炉膛结构主视图；

图5为本发明实施例中提供的高温烧结窑炉的推杆结构侧视图。

上图1-图5中：

炉体1、进料口2、出料口3、升温段4、高温段5、降温段6、微波加热装置7、推杆8、推板9、多边形轨道10、内侧密封门11、外侧密封门12、排气管13、测温装置14、炉膛15、壳体16、炉衬17、炉膛砖18、钒氮合金原料19、密封仓20。

具体实施方式

本发明提供了一种高温烧结窑炉，实现了节能、高效的连续生产钒氮合金的目的，大大提高了生产效率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1，图1为本发明实施例提供的高温烧结窑炉的俯视图。

本发明实施例提供的高温烧结窑炉，用于生产钒氮合金，包括：

炉体1，所述炉体1具有与所述炉体1的进料口2连通的升温段4，与所述升温段4连通的高温段5，与所述高温段5连通且与所述炉体1的出料口3连通的降温段6；

设置在所述炉体1上，且向所述炉体1内发射微波的多个微波加热装置7；

一边穿过所述炉体1，且具有盛放钒氮合金原料19的推板9的封闭式多边形轨道10；

设置在所述封闭式多边形轨道10的转向处，且能够推动所述推板9在所述封闭式多边形轨道10上移动的推杆8；

控制所述推杆8和所述微波加热装置7工作的控制器。

本实施例中提供的高温烧结窑炉的工作过程如下：

盛放有钒氮合金原料19的推板9被设置在炉体1的进料口2处的推杆8推入炉体1中，使得钒氮合金原料19在微波加热装置7发射的微波的作用下开始升温并烧结，当推杆8不断的将处于密封式多边形轨道10上的其他推板8再次推入炉体1中时，先进入炉体1中的推板8就会被推入炉体1深处，并依次通过炉体1的升温段4、高温段5和降温段6，使得钒氮合金原料19逐渐完成外层烧结、内部烧结和冷却降温的过程，并最终在炉体1的出料口3处被推出炉体1，这样就实现了连续生产。

通过上述工作过程可以得出，本发明实施例提供的高温烧结窑炉，采用了隧道式推板窑结构，实现了钒氮合金的连续生产，由于采用微波的热耦合效应对钒氮合金原料19进行加热，取代了传统的热辐射加热方式，使得生产过程更加节能，大大降低生产成本，也提高了加热效率和加热质量，还减小了对环境的污染，使得生产工艺更加完善。

具体的，所述炉体1为隧道式推板窑结构。隧道式推板窑结构可以有效的实现钒氮合金的连续生产，在不影响钒氮合金连续生产的前提下，炉体1还可以为其他的结构形式。

为了进一步优化上述技术方案，本发明实施例提供的高温烧结窑炉中，还包括分别设置在所述炉体1的进料口2外侧和出料口3外侧的密封门系统；

该密封门系统包括靠近所述进料口2或出料口3的内侧密封门11，与所述内侧密封门11配合的外侧密封门12及位于所述内侧密封门11和外侧密封门12之间的密封仓20。

如图1、图2和图3所示，图2为本发明实施例中提供的高温烧结窑炉的密封门系统的内侧密封门主视图；图3为图2的侧视图。密封门系统由内侧密封门11、外侧密封门12和密封仓20构成，密封仓20还具有进气管道和排气管道，内侧密封门11和外侧密封门12不能同时开启，在保证炉膛15中不会进入空气而对生产造成影响的同时还可以防止微波泄漏。当内侧门11开启前，通过进气管道向密封仓20内充入氮气，对密封仓20进行清洗，使密封仓20内的氧气的质量含量低于一定值(如20PPM，PPM是英文part per million的缩写，表示百万分之几，在不同的场合与某些物理量组合，常用于表示某个直流参数的精度)，这样就确保了内侧密封门11开启后不会有空气进入炉膛15中，当内侧密封门11关闭后再开启外侧密封门12，使得推板9进入或移出密封仓20。所述密封门系统可在生产时进行自动控制还可在对其维修时进行手动控制。

如图4所示，图4为本发明实施例中提供的高温烧结窑炉的炉膛结构主视图。所述炉体1包括壳体16和设置在所述壳体16内，且位于所述升温段4和高温段5部位的炉衬17以及设置在所述壳体16内，且位于所述降温段6部位的水冷夹套，所述炉衬17的表面设置有炉膛砖18；

所述壳体16为优质碳素钢壳体或不锈钢壳体，所述炉衬17为硅酸铝纤维棉层或氧化铝纤维棉层，所述炉膛砖18为电熔镁砖。

具体的，壳体16采用密封焊接，使炉膛15与空气隔绝。炉衬17和炉膛砖18的材料为不吸收微波或很少吸收微波的耐火材料，炉衬17的材料除了硅酸铝纤维棉(硅酸铝纤维板)或氧化铝纤维棉(氧化铝纤维板)之外，还可以为其他材料；炉膛砖18的材料还要具有耐腐蚀性，同样的，炉膛砖18的材料除了电熔镁之外，还可以为其他材料。

优选的，所述炉衬17和炉膛砖18中的氧化铁质量含量均少于0.3％，碱金属氧化物质量含量均少于0.5％，氧化锆质量含量均少于0.1％。

为了提高烧结效果，本发明实施例提供的高温烧结窑炉中，所述微波加热装置为沿所述炉体1延伸方向设置在所述炉体1的壳体16两侧的多个磁控管；且分别位于所述壳体16两侧上的磁控管交错分布，如图1所示。优选的，所述磁控管为水冷式工业级磁控管，其发射的微波通过波导管传送到炉膛15中与钒氮合金原料19直接耦合而使其得到快速加热，所述磁控管布置在炉体1两侧，两侧磁控管数量相等，磁控管的安装高度与炉膛15内钒氮合金原料19高度一致。两侧磁控管交错布置，避免了一侧磁控管发射的微波直接进入对面磁控管。

如图5所示，图5为本发明实施例中提供的高温烧结窑炉的推杆结构侧视图。具体的，所述推杆8为液压推杆或电动推杆或气动推杆。该推杆8可在生产时进行自动控制还可在对其维修时进行手动控制。在自动控制方式下，密封门系统中的各个密封门和推杆8的运行有一定的联锁关系，如在炉体1进料口2一侧的内侧密封门11和外侧密封门12不能同时打开，以免空气直接进入炉膛15以及炉内微波泄漏。

为了更加有利于实际生产，本发明实施例提供的高温烧结窑炉中，所述封闭式多边形轨道10为矩形轨道或方形轨道。在理论上来讲，无论封闭式多边形轨道的边数为多少，只要其中一边的长度可以容纳炉体1，都不会影响生产的正常进行，只是在所占场地及制造成本上会有一定的影响。

为了进一步完善控制系统，本发明实施例提供的高温烧结窑炉中，所述控制器还包括密封门自动控制系统和与所述微波加热装置7相连，且根据所述炉体1内温度控制其工作的温度控制系统。

所述控制器优选为PLC控制系统或工控机控制系统。

所述温度控制系统包括多个测温装置14(如图1所示)、HMI(HMI是Human Machine Interface的缩写，“人机接口”，也叫人机界面。人机界面又称用户界面或使用者界面，人机界面是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换)、MP277(一种触摸屏)、S7-300PLC(模块式中小型可编程控制器)、FM355-2C(一种闭环控制模块)模块、热电偶、调压模块、微波源。功能模块FM355-2C通过采集热电偶温度，与设定温度相比较计算出偏差量，经过PID(一种控制器)运算和处理，输出相应的控制量到调压模块，通过调节微波源功率输出，来实现高温烧结窑炉温度的精确控制。

测温装置14优选为热电偶，也可以是红外线测温仪或光学测温仪。

为了进一步优化上述技术方案，本发明实施例提供的高温烧结窑炉中，设置在所述炉体1上的多个向所述炉体1的炉膛15内充入氮气的进气管，其上设置有进气控制阀；

设置在所述升温段4上的排出炉膛15内杂质气体的排气管13，其上设置有排气控制阀；

与所述进气控制阀和排气控制阀相连，且控制两者工作的进排气控制系统。

在生产过程中，通过进气管向炉膛15中不断的充入氮气，使得钒氮合金原料19在适当的温度下生成钒氮合金，通过排气管将钒氮合金原料19在烧结过程中产生的杂质气体以及多余的氮气排出炉膛15。进排气控制系统可以自动控制进气控制阀和排气控制阀的开启和关闭，使得气体的进入和排除可以实现自动控制和切换。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种高温烧结窑炉，用于生产钒氮合金，其特征在于，包括：

炉体（1），所述炉体（1）具有与所述炉体（1）的进料口（2）连通的升温段（4），与所述升温段（4）连通的高温段（5），与所述高温段（5）连通且与所述炉体（1）的出料口（3）连通的降温段（6）；

设置在所述炉体（1）上，且向所述炉体（1）内发射微波的多个微波加热装置（7）；

一边穿过所述炉体（1），且具有盛放钒氮合金原料（19）的推板（9）的封闭式多边形轨道（10）；

设置在所述封闭式多边形轨道（10）的转向处，且能够推动所述推板（9）在所述封闭式多边形轨道（10）上移动的推杆（8）；

控制所述推杆（8）和所述微波加热装置（7）工作的控制器；

分别设置在所述炉体（1）的进料口（2）外侧和出料口（3）外侧的密封门系统；

该密封门系统包括靠近所述进料口（2）或出料口（3）的内侧密封门（11），与所述内侧密封门（11）配合的外侧密封门（12）及位于所述内侧密封门（11）和外侧密封门（12）之间的密封仓（20）；

设置在所述密封仓（20）上的进气管道和排气管道；

设置在所述炉体（1）上的多个向所述炉体（1）的炉膛（15）内充入氮气的进气管，其上设置有进气控制阀；

设置在所述炉体（1）上的排出炉膛（15）内杂质气体的排气管（13），其上设置有排气控制阀；

与所述进气控制阀和排气控制阀相连，且控制两者工作的进排气控制系统。

2.根据权利要求1所述的高温烧结窑炉，其特征在于，所述炉体（1）为隧道式推板窑结构。

3.根据权利要求1所述的高温烧结窑炉，其特征在于，所述炉体（1）包括壳体（16）和设置在所述壳体（16）内，且位于所述升温段（4）和高温段（5）部位的炉衬（17）以及设置在所述壳体（16）内，且位于所述降温段（6）部位的水冷夹套，所述炉衬（17）的表面设置有炉膛砖（18）；

所述壳体（16）为优质碳素钢壳体或不锈钢壳体，所述炉衬（17）为硅酸铝纤维棉层或氧化铝纤维棉层，所述炉膛砖（18）为电熔镁砖。

4.根据权利要求3所述的高温烧结窑炉，其特征在于，所述炉衬（17）和炉膛砖（18）中的氧化铁质量含量均少于0.3％，碱金属氧化物质量含量均少于0.5％，氧化锆质量含量均少于0.1％。

5.根据权利要求1所述的高温烧结窑炉，其特征在于，所述微波加热装置为沿所述炉体（1）延伸方向设置在所述炉体（1）的壳体（16）两侧的多个磁控管；且分别位于所述壳体（16）两侧上的磁控管交错分布。

6.根据权利要求1所述的高温烧结窑炉，其特征在于，所述推杆（8）为液压推杆或电动推杆或气动推杆。

7.根据权利要求1所述的高温烧结窑炉，其特征在于，所述封闭式多边形轨道（10）为矩形轨道或方形轨道。

8.根据权利要求1所述的高温烧结窑炉，其特征在于，所述控制器还包括密封门自动控制系统和与所述微波加热装置（7）相连，且根据所述炉体（1）内温度控制其工作的温度控制系统。

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