CN1043058C - 交换罩式退火炉炉气的方法及装置 - Google Patents

Abstract

交换罩式退之炉炉气的方法及装置。新鲜气体吹入退火炉料及罩之间的空间中，以约80m/s的速度的高速的向上喷射气流(9)吹入。积聚的气体混合物通过设在支架上并与气体进口径向相对的气体出口(10)排出。气体容积流量约为130m³/s，冲洗只要6分钟。

Description

交换罩式退火炉炉气的方法及装置

本发明涉及交换罩式退火炉炉气的方法及装置，新鲜空气从炉子下面吹入炉中而生成的气体混合物也从炉子下面排出。另外，本发明还涉及实施该方法的罩式退火炉，包括一支架设置在支架上的一个退火炉料托板，设置在退火炉料托板中心孔下面的一个鼓风机，包住退火炉料及退火炉料托板并留有一定距离的一个炉罩，及设在支架中的至少一个气体入口及气体出口。

罩式退火炉具体用于卷成卷的金属板材的热处理。这些板材卷相互叠起来放在退火炉料托板上。它们的中部“孔眼”构成与退火装料板的中部孔连续的通道。一当罩放在新装好的炉料上，用保护气体交换掉炉内的空气。然后进行退火处理，鼓风机从上方吸入气体从中部往下吹，并把气体往侧向送到退火炉料及罩之间的环形空间中。

对于每次装料必须至少对罩形退火炉进行一次换气。如果用氢气，该程序必须进行多次。在加热开始前必须从炉中排出空气。这可通过氮气来进行。然后供入氢气把氮气排出。在完成退火处理后，在移去罩之前必须吹入氮气来排出氢气。

在换气时，在鼓风机下面吹入新鲜空气，并由鼓风机传送到在退火炉料及罩之间的环形空间中。同时，生成的气体混合物通过气体出口排出。

在换气时送进炉中的气体量是相当重要的。在正常条件下，要在20-40分的时间内保持容积流量为100-180m³/h。但是这一前提是鼓风机能完全起作用。如果鼓风机失效，则冲洗时间为约24小时。操作时间的损失是很重要的因素。另外，气体的消耗也是相当重要的。

本发明的目的是解决现有技术的上述问题，提供一种花费低的，总的来说能快速换气的方法及装置。

本发明的目的在于寻求：改善的并允许变高的成本效率的，总之是更快的换气。

为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种交换罩式退火炉炉气的方法，其特征在于新鲜空气从炉子下面吹入炉中而生成的气体混合物也从炉子下面排出，新鲜气体是以一个高速气流沿着向上的流道向上喷射而吹入炉中，所述的气流速度符合下式： $V=\frac{K\•V_f\•M_A}{22.4\•P_s\•A}$

式中：V_f-自由的炉腔容积    升

      M_A-要冲洗出的气体的分子量    g/mol

      P₃-新鲜气体的密度    g/m³

          (这些数据应用到正常状态)

      A-新鲜气体的进口横截面积    m²

      K-因子其值≥1，最好为6。

在某些情况下，最好产生一个脉动的气流。

本发明装置的特点在于，将气体入口设计成一个向上的喷嘴，该喷嘴终止于一个向上的流道中。

本发明是基于认识到进入退火炉的喷射气流的速度对换气有决定性的影响，和选择最佳速度时，要冲洗出的气体密度及新鲜气体的密度要按照上述公式来考虑。

很惊人地，用本发明的技术措施可加速换气达到不能预见的程度。仅在约3到10分钟后，要替换掉的气体的要求的残余气体量能达到4％。特别惊人的效果是无论鼓风机工作或关闭都或多或少地能达到这个结果。这意味着在鼓风机不工作的情况下，冲洗时间从24小时降低到约5分钟。

除了很大程度的节省时间外，由于气体的容积流量不需要增加，而相应地节省了冲洗用的气体。可以保持约为140m³/h的平均流量。

也需要提一下在工作安全性方面一个不太重要的改进。当操作中鼓风机失效时，因而常常不可能(或者至少看来不可能)允许排空氢气的冲洗程序进行24小时。结果罩要过早地除去，就有使残余混合物有点燃的危险。

本发明的成功总的归功于高速喷射气流吹入向上的流道导致相当迅速及均匀的混合物生成，只要气流速度及流道尺寸合理选择使它们相互配合。喷射气流进入要交换的炉气中，同时引起抽气作用。另外，喷射气流有效地上升到罩的顶部。在某些情况下，这一作用还能被脉动喷射气流改进。最后，对于喷射的气流导向(从退火装料板的水平面开始)有效地防止了气流直接到气体出口。

用具有固定直径的光滑的气体喷嘴能得到很好的效果。但是，带收缩的喷嘴也是可用的。

高速的喷射气流可以通过退火炉料托板的中部孔进入由板材卷的“孔眼”形成的中部通道中。因此，一个很好的想法是把鼓风机的轴设计成一个空心轴，如果需要的话再加上相应的延伸，把它用作一个喷嘴。

更有利的是使喷嘴终止在退火炉料和罩之间的环形空间中，因为该处具有特别好的流通及抽吸状态。如本发明一个实施例建议的，上述特点特别用在喷嘴的中心线和罩之间的距离与喷嘴的直径的比为2.5-8。例如用氢气交换氮气，该比例是好为≥7.5。

如果喷嘴终止在退火炉料托板的水平上，在喷嘴口上游设一个具有固定直径的集流段是有益的，所述固定直径约为喷嘴出口直径的五倍。在这种结构中，可以获得很好的气流工况。

喷嘴出口表面积约为气体出口表面积的10％，这一点也促进了冲洗过程。

气体出口最好设在退火炉料与罩之间的环形空间的区域中，径向与喷嘴相对。如果设有几个气体出口及喷嘴，它们设置在一个公共扇形段上，这些段相互相对。在各个情况下，会产生流过罩的轮廓的气流。

气体出口最好被位于鼓风机处的一挡板挡住，使得它能捕获靠近罩的气流，没有流到罩的轮廓处的横向气流被偏折很大的程度。

与上述组合偏离的本发明特点的其它组合也应该认作是本发明实质的公开。

下面通过附图及实施例详细地说明本发明。

附图示出按照本发明的罩式退火炉的示意的垂直剖面图。

罩式退火炉包括一个支架1，装有一个退火炉料托板2。所述的炉料托板2上装着相互叠放的板材卷3，图中示出了四个板材卷3。板材卷3中的“孔眼”形成一个中央通道4，它与退火炉料托板2的中部孔5连接。一个鼓风机6装在中部孔5的下面。一个罩8罩住板材卷3及退火炉料托板2，形成一个环形空间7。

罩式退火炉具有一个气体入口，该入口是终止在环形空间7中的向上的喷嘴9。所述的喷嘴9产生一个脉动的向上喷的高速气流，在容积流量为130m³/h时，其速度为75m/s。这时一个平滑的气流喷嘴，直径为25mm，它终止在退火炉料托板2的水平上。在喷嘴中心线与罩之间的距离与喷嘴的直径比为5。

一个气体出口10设在径向与喷嘴9相对处，也设在环形空间7中，所述的气体出口10的直径为80mm。气体出口10被位于鼓风机6处的挡板11挡住。

具有这种结构，只用6分钟就可用N₂把炉中的H₂冲洗掉，直到H₂的残余含量为4％，而这与鼓风机工作或关闭无关。

在本发明的精神范围内可对上述实施例作出多种变型。例如，尺寸及工艺参数可以在限定范围内变化只要能产生具有要求的吸入、混合及冲洗性能的向上喷的高速气流，其速度与本发明公开的公式中所述的速度相当。例如，该气流也可通过鼓风机的轴吹进中央通道4。另外，可用几个气体进口及有选择的气体出口，但是应该保留径向相对的安排布置。

Claims (9)

1．一种交换罩式退火炉炉气的方法，新鲜空气从炉子下面吹入炉中而生成的气体混合物也从炉子下面排出，其特征在于新鲜气体是以一个高速气流沿着向上的流道向上喷射而吹入炉中，所述的气流速度符合下式： $V=\frac{K\•V_f\•M_A}{22.4\•P_s\•A}$

式中：V_f-自由的炉腔容积  升

      M_A-要冲洗出的气体的分子量    g/mol

      P_s-新鲜气体的密度    g/m³

          (这些数据应用到标准状态)

      A-新鲜气体的进口横截面积    m²

      K-因子    其值≥1。

2．按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的K值为6。

3．按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的高速气流是一个脉动的气流。

4．一种实施按权利要求1所述方法的罩式退火炉，包括：

一个支架(1)，

一个退火炉料托板(2)，设在所述的支架(1)上用于装退火的炉料(3)，

一个设在退火炉料托板的中部孔(5)的下面的鼓风机(6)，

一个罩(8)，罩住退火炉料(3)及退火炉料托板(2)并留有一定间隔，和

设在支架(1)中的至少一个气体入口及气体出口(10)，

所述的气体入口终止在一个向上的流道中，其特征在于所述的气体入口设计成一个向上的喷嘴(9)，并且所述的喷嘴(9)终止在所述的退火炉料(3)和所述的罩(8)之间的环形空间(7)中。

5．按照权利要求4所述的罩式退火炉，其特征在于所述的喷嘴的中心线和罩之间的距离与所述的喷嘴出口的直径的比为2.5-8。

6．按照权利要求4或5所述的罩式退火炉，其特征在于所述的喷嘴(9)终止在所述的退火炉料托板(2)的水平上，一个固定直径的集流段设在喷嘴的上游，所述的集流段约相当于喷嘴出口直径的5倍。

7．按照权利要求4所述的罩式退火炉，其特征在于所述的喷嘴出口表面积约为所述的气体出口(10)的表面积的10％。

8．按照权利要求4所述的罩式退火炉，其特征在于所述的气体出口(10)设置在所述的退火炉料(3)及所述的罩(8)之间的环形空间(7)的区域中，径向与所述的喷嘴(9)相对。

9．按照权利要求8所述的罩式退火炉，其特征在于所述的气体出口(10)被位于所述的鼓风机(6)处的一挡板(11)挡住。

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