CN108588374A - 一种连续热处理炉及其密封装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续热处理炉密封装置，连续热处理炉包括从进料口往出料口方向依序设有加热一区与加热二区，其特征在于，在加热一区设置软帘形成软帘门，将炉膛内空间区分为第一区域与第二区域，第一区域为进料口到软帘的区域，第二区域为软帘到出料口的区域，在第二区域设有充氮装置，用以将氮气充入炉膛内，并与裂解的CO、H2形成N2+CO+H2的混合气体，向进料口方向流动，通过软帘门进入加热一区，并进一步流动进入预热区，混合气体中的CO和H2在预热区同空气混合自燃，形成火帘密封。还公开了一种连续热处理炉及其密封方法。相较于现有技术，本发明利用软帘门、氮气，可维持第二区域碳势，减少甲醇和甲苯（或丙烷）等裂解物质的滴注量。
Description
技术领域
本发明涉及热处理领域，尤其是一种连续热处理炉及其密封装置与方法。
背景技术
氮甲醇工艺以应用于多用炉、井式炉等周期性热处理的渗碳、退火中为主，多用炉、井式炉等属于有密封炉门或炉盖的炉型。该类工艺应用于多用炉、井式炉中是基于氮气是廉价中性气体，从而代替甲醇作为载体气使用，从而达到减少甲醇使用量的目的。
但是该工艺不能同比例减少富化气的用量，例如：丙烷、天然气、甲苯、酒精等。网带炉属于连续式热处理炉，炉膛是直线贯通式，炉膛内碳势是通过滴注甲醇、甲苯或丙烷在炉膛内高温裂解产生CO和H2，按多用炉或井式炉的方法直接通入氮气很容易出现碳势不稳定、气氛不稳定等情况，对甲醇和富化气的用量减少也起不到明显效果从而限制了氮气在网带炉调质热处理领域的应用。
发明内容
本发明提供一种能减少载体气与富化气的连续热处理炉及其密封装置与方法。
为实现上述目的，本发明提供一种连续热处理炉密封装置，连续热处理炉包括从进料口往出料口方向依序设有加热一区与加热二区，其特征在于，在加热一区设置软帘形成软帘门，将炉膛内空间区分为第一区域与第二区域，第一区域为进料口到软帘的区域，第二区域为软帘到出料口的区域，在第二区域设有充氮装置，用以将氮气充入炉膛内，并与裂解的CO、H2形成N2+CO+H2的混合气体，向进料口方向流动，通过软帘门进入加热一区，并进一步流动进入预热区，混合气体中的CO和H2在预热区同空气混合自燃，形成火帘密封。
在其中一实施例中，所述软帘由20层0.05毫米厚的不锈钢箔制成。
在其中一实施例中，所述软帘位于加热一区的中间位置。
在其中一实施例中，所述充氮装置包括两个与炉膛内连通的氮气管，连续热处理炉包括从进料口往出料口方向依序设有第一循环风机与第二循环风机，氮气管分别设置在邻近第一循环风机与第二循环风机的位置。
在其中一实施例中，所述第一循环风机与软帘相距0.8~1米的距离，第二循环风机处于加热区和保温区的交接处。
在其中一实施例中，所述N2+CO+H2混合气体进入加热一区后，同工件上所带水份受热产生的水蒸气混合，进一步流动进入预热区。
本发明还提供一种连续热处理炉，包括从进料口往出料口方向依序设有加热一区与加热二区，其特征在于，设有如上所述的密封装置。
在其中一实施例中，连续热处理炉通过滴注载体气与富化气来形成CO、H2，连续热处理炉设有碳势值测量装置，用以测量炉膛内气体的碳势值，来调节氮气的充入量，和载体气与富化气的滴注量。
本发明还提供一种连续热处理炉密封方法，连续热处理炉包括从进料口往出料口方向依序设有加热一区与加热二区，其特征在于，包括：
提供密封装置，密封装置包括软帘与充氮装置，软帘设置在加热一区，形成软帘门，将炉膛内空间区分为第一区域与第二区域，第一区域为进料口到软帘的区域，第二区域为软帘到出料口的区域；充氮装置设置在第二区域；
通过充氮装置将氮气充入炉膛内，并与裂解的CO、H2形成N2+CO+H2的混合气体，向进料口方向流动，通过软帘门进入加热一区，并进一步流动进入预热区，混合气体中的CO和H2在预热区同空气混合自燃，形成火帘密封。
在其中一实施例中，所述N2+CO+H2混合气体进入加热一区后，同工件上所带水份受热产生的水蒸气混合，进一步流动进入预热区。
在其中一实施例中，所述充氮装置包括两个与炉膛内连通的氮气管，连续热处理炉包括从进料口往出料口方向依序设有第一循环风机与第二循环风机，氮气管分别设置在邻近第一循环风机与第二循环风机的位置。
在其中一实施例中，所述第一循环风机与软帘相距0.8~1米的距离，第二循环风机处于加热区和保温区的交接处。
相较于现有技术，本发明利用软帘门、氮气，水份等氧化性气体被密封在第一区域，不会受循环风机影响而进入第二区域，而第二区域的还原性保护气氛仅少部分外流到第一区域和预热区，大部分保留在第二区域内。从而可以维持第二区域碳势，减少甲醇和甲苯（或丙烷）等裂解物质的滴注量。
附图说明
图1为本发明实施例连续热处理炉示意图。
图2为图1所示连续热处理炉的局部示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实例，对本发明做进一步说明。
本实施例中，如图1、图2所示，连续热处理炉密封装置为连续式托辊型网带炉，该类炉型主要用于生产紧固件等通用型基础零部件。连续式托辊型网带炉的淬火炉工作温度在800~950℃之间，工件平铺于不锈钢网带上连续通过加热炉膛加热达到工艺温度，炉膛内采用“甲醇+甲苯或丙烷”作为保护气氛原料从炉顶气化罐中滴入高温的炉膛内，甲醇、甲苯或丙烷过高温裂解为CO和H2，在炉膛内形成具有一定碳势的还原性气体。其中，甲醇为载体气，甲苯或丙烷为富化气。
连续热处理炉包括从进料口往出料口方向依序设有预热区1、加热一区2与加热二区3。加热二区3的加热温度高于加热一区2。从进料口往出料口方向依序设有第一循环风机4与第二循环风机5，第二循环风机5处于加热区和保温区的交接处。
本实施例中，在加热一区2的中间位置设置软帘6形成软帘门，将炉膛内空间区分为第一区域与第二区域。软帘由20层0.05毫米厚的不锈钢箔制成，其与第一循环风机相距0.8~1米的距离。
第一区域为进料口到软帘的区域，第二区域为软帘到出料口的区域。第一区域为冷工件通过预热区1后到达的区域，该区炉膛实测温度在600~650℃。第二区域为经过第一区域后的加热和保温区，炉膛温度是逐步升高的，从650℃~900℃之间，并有一个保温的阶段。甲醇和甲苯(或丙烷)的滴注区域在第二区域，甲醇、甲苯(丙烷)通过高温裂解产生的CO和H2是从第二区域→第一区域→预热区流动。本实施例增加的软帘门在炉膛内形成了两个相对独立的气氛循环系统，降低了还原性气体外流速度、阻止了工件所带水份等氧化性气体进入第二区域。
本实施例中，还在第二区域设有充氮装置，用以将氮气充入炉膛内，并与裂解的CO、H2形成N2+CO+H2的混合气体，向进料口方向流动，通过软帘门进入加热一区2，并进一步流动进入预热区1，混合气体中的CO和H2，在预热区1同空气混合自燃，形成火帘密封。具体实施时，N2+CO+H2混合气体进入加热一区2后，还会同工件上所带水份受热产生的水蒸气混合，再进一步流动进入预热区1。
充氮装置包括氮气源以及连接氮气源与炉膛的氮气管7，氮气源是采用变压吸附制氮机现场制取，氮气纯度99.99%。氮气管有两个，分别设置在邻近第一循环风机与第二循环风机的位置。
具体操作步骤大致描述如下。滴注甲醇和甲苯（或丙烷）。在第二循环风机关甲醇滴注，关甲苯（或丙烷）滴注。在第一循环风机关甲醇滴注，关甲苯（或丙烷）滴注。同时往炉膛内通入10~12Nm³/h的高纯氮气（气压>0.5MPa）。炉膛内裂解气体的压力为微正压（3KPa左右)，高纯氮气在循环风机的搅拌下进入炉膛内形成N2+CO+H2的混合气体，往炉口方向（进料口）流动。受到软帘门的阻挡后，流动速度会因软帘门的阻力而降低。由于高纯氮气通入的量大于裂解气体量，混合气体中主要是N2，依次通过软帘门进入第一区域，同工件上所带水份受热产生的水蒸气等进一步混合，往气压低的炉口流动进入预热区。由于混合气体中含有CO和H2，在预热区位置同空气混合自燃，形成火帘密封。
由于软帘门、氮气的作用，水份等氧化性气体被密封在第一区域，不会受循环风机影响而进入第二区域，而第二区域的还原性保护气氛仅少部分外流到第一区域和预热区，大部分保留在第二区域内。从而可以维持第二区域碳势，减少甲醇和甲苯（或丙烷）等裂解物质的滴注量。按传统工艺，RCW10*1000*10型连续式托辊型网带炉需要甲醇12L/H、甲苯1.5~1.6L/H。通过本实施例的应用，连续式托辊型网带炉的甲醇和甲苯（或丙烷）的用量可以降低40%~45%。
因此，本发明的原理是把氮气当做了一种“密封气”，减少炉膛还原性气体的外流，从而达到减少甲醇+富化气的用量的目的。
Claims (10)
1.一种连续热处理炉密封装置，连续热处理炉包括从进料口往出料口方向依序设有预热区、加热一区与加热二区，其特征在于，在加热一区设置软帘形成软帘门，将炉膛内空间区分为第一区域与第二区域，第一区域为进料口到软帘的区域，第二区域为软帘到出料口的区域，在第二区域设有充氮装置，用以将氮气充入炉膛内，并与裂解的CO、H2形成N2+CO+H2的混合气体，向进料口方向流动，通过软帘门进入加热一区，并进一步流动进入预热区，混合气体中的CO和H2在预热区同空气混合自燃，形成火帘密封。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述软帘由20层0.05毫米厚的不锈钢箔制成。
3.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述软帘位于加热一区的中间位置。
4.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述充氮装置包括两个与炉膛内连通的氮气管，连续热处理炉包括从进料口往出料口方向依序设有第一循环风机与第二循环风机，氮气管分别设置在邻近第一循环风机与第二循环风机的位置，所述第一循环风机与软帘相距0.8~1米的距离，第二循环风机处于加热区和保温区的交接处。
5.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述N2+CO+H2混合气体进入加热一区后，同工件上所带水份受热产生的水蒸气混合，进一步流动进入预热区。
6.一种连续热处理炉，包括从进料口往出料口方向依序设有加热一区与加热二区，其特征在于，设有如权利要求1至5中任一所述的密封装置。
7.根据权利要求6所述的连续热处理炉，其特征在于，连续热处理炉通过滴注载体气与富化气来形成CO、H2，连续热处理炉设有碳势值测量装置，用以测量炉膛内气体的碳势值，来调节氮气的充入量，和载体气与富化气的滴注量。
8.一种连续热处理炉密封方法，连续热处理炉包括从进料口往出料口方向依序设有预热区、加热一区与加热二区，其特征在于，包括：
提供密封装置，密封装置包括软帘与充氮装置，软帘设置在加热一区，形成软帘门，将炉膛内空间区分为第一区域与第二区域，第一区域为进料口到软帘的区域，第二区域为软帘到出料口的区域；充氮装置设置在第二区域；
通过充氮装置将氮气充入炉膛内，并与裂解的CO、H2形成N2+CO+H2的混合气体，向进料口方向流动，通过软帘门进入加热一区，并进一步流动进入预热区，混合气体中的CO和H2，在预热区同空气混合自燃，形成火帘密封。
9.根据权利要求8所述的密封方法，其特征在于，所述N2+CO+H2混合气体进入加热一区后，同工件上所带水份受热产生的水蒸气混合，进一步流动进入预热区。
10.根据权利要求8所述的密封方法，其特征在于，所述充氮装置包括两个与炉膛内连通的氮气管，连续热处理炉包括从进料口往出料口方向依序设有第一循环风机与第二循环风机，氮气管分别设置在邻近第一循环风机与第二循环风机的位置，所述第一循环风机与软帘相距0.8~1米的距离，第二循环风机处于加热区和保温区的交接处。
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