CN108690905A - 不锈钢热处理保护气循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及不锈钢加工领域，公开了一种不锈钢热处理保护气循环系统。其包括混气装置、中间缓存罐、热处理炉、冷却器、除尘器、除氧干燥器、氢气添加器和比较计量器，所述混气装置上设置有氢气入口和氮气入口，所述氢气入口设置有第一调节阀，所述氮气入口上设置有第二调节阀；所述比较计量器包括密封的外壳和计量内胆，所述计量内胆设置于外壳内并可在重力和浮力作用下上下活动，所述外壳内的底部设置有压力传感器，所述压力传感器位于计量内胆下方。该不锈钢热处理保护气循环系统种通过将回收净化后的气体与原混合气体质量相比较，从而联动控制回收气体中氢气的添加量，从而使回收气与原保护气组分比例保持一致，从而提高热处理的稳定性。

Description

不锈钢热处理保护气循环系统

技术领域

本发明涉及不锈钢加工领域，尤其是一种不锈钢热处理保护气循环系统。

背景技术

为了改变不锈钢材料的金相组织结构，消除不锈钢材料内部的残余应力，提高不锈钢材料的抗腐蚀性能和机械性能，不锈钢材料的制造过程中经常需要进行热处理。通常条件下的热处理会使不锈钢材料表面在高温下生成氧化层，影响不锈钢材料的性能和使用价值。一般采用酸洗等手段可去除氧化层，但是酸洗污水难以处理，容易对环境造成危害。

针对此问题发展出了光亮热处理技术，光亮热处理是指在热处理过程中(主要是淬火和退火)，采用气体保护或者是真空状态，避免或减少被热处理的工件表面与氧气接触而发生氧化，从而达到工件表面的光亮或相对光亮。

在光亮热处理中通常采用不活泼气体和还原性气体的混合气体作为保护气，例如，氮气和氢气的混合气。在热处理中仅部分氢气会被氧化，多数氢气和氮气会随着废气被抽出，这部分气体可以被净化后再次回收利用，可以节约大量成本，但是由于热处理中氢气会被消耗，因此净化后的气体的氢气和氮气的比例会有所变化，而通入比例变化的混合气作为保护气不利于保证热处理性能的一致性，甚至影响产品性能。而在回收气体中直接加入氢气又难以保证回收气与原混合气的比例一致。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种保证回收气与原保护气组分比例一致的不锈钢热处理保护气循环系统。

本发明公开的不锈钢热处理保护气循环系统，包括混气装置、中间缓存罐、热处理炉、冷却器、除尘器、除氧干燥器、氢气添加器和比较计量器，所述混气装置上设置有氢气入口和氮气入口，所述氢气入口设置有第一调节阀，所述氮气入口上设置有第二调节阀；

所述比较计量器包括密封的外壳和计量内胆，所述计量内胆设置于外壳内并可在重力和浮力作用下上下活动，所述外壳内的底部设置有压力传感器，所述压力传感器位于计量内胆下方；

所述混气装置的出口与比较计量器的外壳入口相连接，所述比较计量器的外壳的出口与中间缓存罐相连接，所述中间缓存罐与热处理炉的进气口相连接，所述热处理炉的废气出口与冷却器相连接并依次连接除尘器、除氧干燥器和氢气添加器，所述氢气添加器上连接有加氢口，所述加氢口上设置有第三调节阀，所述第三调节阀与压力传感器联动控制，所述氢气添加器的出口与比较计量器的计量内胆相连接，所述计量内胆与中间缓存罐相连接。

优选地，所述计量内胆上沿水平方向设置有转动轴管，所述转动轴管与计量内胆的内部相连通，所述转动轴管与外壳相铰接，所述转动轴管两端分别通过旋转密封连接有内胆的进气管和内胆的出气管。

优选地，所述计量内胆内设置有隔板，所述隔板一端与计量内胆的内壁之间保留孔隙，另一端延伸至转动轴管内使转动轴管的两端口相分隔。

优选地，所述混气装置和中间缓存罐之间设置有第一主输送管路和第一计量支路，所述第一主输送管路直接连接于混气装置和中间缓存罐之间，所述比较计量器的外壳设置于第一计量支路上，所述氢气添加器和中间缓存罐之间设置有第二主输送管路和第二计量支路，所述第二主输送管路直接连接于氢气添加器和中间缓存罐之间，所述比较计量器的内胆设置于第二计量支路上，所述第一计量支路上设置有第四调节阀，所述第二计量支路上设置有第五调节阀。

优选地，所述计量内胆上设置有使计量内胆和外壳内的气压保持一致的压力平衡机构。

优选地，所述压力平衡机构为柔性囊体。

优选地，所述外壳内设置有气压计。

优选地，所述混气装置为长筒形结构，所述氢气入口和氮气入口设置于混气装置的同一端而混气装置的出口设置于另一端，所述氢气入口设置与氮气入口的下方，所述混气装置内排列设置有混气挡板，所述混气挡板外沿与混气装置内壁相连接，内沿形成气流通道，并且向着混气装置的出口方向倾斜。

优选地，所述的不锈钢热处理保护气循环系统设置有换热器，所述换热器热流体进口与热处理炉的废气出口相连接，所述换热器的热流体出口与冷却器相连接，所述换热器的冷流体入口与中间缓存罐的出口相连接，所述换热器的冷流体出口与热处理炉的进气口相连接。

本发明的有益效果是：该不锈钢热处理保护气循环系统通过将回收净化后的气体与原混合气体质量相比较，从而联动控制回收气体中氢气的添加量，从而使回收气与原保护气组分比例保持一致，从而提高热处理的稳定性。

附图说明

图1是本发明的整体示意图；

图2是本发明的比较计量器示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是混气装置的示意图。

附图标记：第一调节阀1，第二调节阀2，混气装置3，氢气入口31，氮气入口32，混气挡板33，第四调节阀4，中间缓存罐5，比较计量器6，外壳61，计量内胆62，压力传感器63，转动轴管64，隔板65，柔性囊体66，第五调节阀7，第三调节阀8，热处理炉9，换热器10，冷却器11，除尘器12，除氧干燥器13，氢气添加器14。

具体实施方式

下面对本发明进一步说明。

本发明公开的不锈钢热处理保护气循环系统，包括混气装置3、中间缓存罐5、热处理炉9、冷却器11、除尘器12、除氧干燥器13、氢气添加器14和比较计量器6，所述混气装置3上设置有氢气入口31和氮气入口32，所述氢气入口31设置有第一调节阀1，所述氮气入口32上设置有第二调节阀2；

所述比较计量器6包括密封的外壳61和计量内胆62，所述计量内胆62设置于外壳61内并可在重力和浮力作用下上下活动，所述外壳61内的底部设置有压力传感器63，所述压力传感器63位于计量内胆62下方；

所述混气装置3的出口与比较计量器6的外壳61入口相连接，所述比较计量器6的外壳61的出口与中间缓存罐5相连接，所述中间缓存罐5与热处理炉9的进气口相连接，所述热处理炉9的废气出口与冷却器11相连接并依次连接除尘器12、除氧干燥器13和氢气添加器14，所述氢气添加器14上连接有加氢口，所述加氢口上设置有第三调节阀8，所述第三调节阀8与压力传感器63联动控制，所述氢气添加器14的出口与比较计量器6的计量内胆62相连接，所述计量内胆62与中间缓存罐5相连接。

氢气和氮气先通过混气装置3按一定比例混合后进入热处理炉9，热处理后的废气经过冷却、除尘、除氧步骤进化后进入被回收利用。

在启动热处理循环之前先将比较计量器6的外壳61和计量内胆62内均通入标准比例的氮氢混合气，然后读取压力传感器63的数值并记录下来。当热处理进行，保护气循环系统运转中，先在净化后的回收气体中添加一定量的氢气，回收气体进入比较计量器6的内胆的同时，标准比例的氮氢混合气在比较计量器6的外壳61中，此时压力传感器63也会得到一个数值，若此数值大于预先记录的数值，则证明回收气的氮气含量较正确比例更多，则增大回收气添加氢气的流量，若此数值小于预先记录的数值，证明回收气的氢气含量过多，则减少回收气添加氢气的流量，直至压力传感器63数值与预先记录的数值保持一致，此时加氢后的回收气体组分比例就与原来相一致了。

计量内胆62采用轻质材料制作，主要保证密闭即可。计量内胆62的具体设置方式有很多，重点在于保证其在重力和浮力作用下可以上下活动，例如可采用软管连接进气等方式，而作为优选方式，所述计量内胆62上沿水平方向设置有转动轴管64，所述转动轴管64与计量内胆62的内部相连通，所述转动轴管64与外壳61相铰接，所述转动轴管64两端分别通过旋转密封连接有内胆的进气管和内胆的出气管。此方式不但结构简单而且相对稳定度较高，计量内胆62可以在重力或者浮力作用下，绕转动轴管64转动，从而使其下部的压力传感器63测量结果发生变化。为保证气体不是直接从转动轴管64的一端到达另一端，缩短测量的反应时间，所述计量内胆62内设置有隔板65，所述隔板65一端与计量内胆62的内壁之间保留孔隙，另一端延伸至转动轴管64内使转动轴管64的两端口相分隔，从而迫使气体从计量内胆62中绕过。

外壳61和计量内胆62中的气流速度都不宜过大，否则会影响测量结果，因此，所述混气装置3和中间缓存罐5之间设置有第一主输送管路和第一计量支路，所述第一主输送管路直接连接于混气装置3和中间缓存罐5之间，所述比较计量器6的外壳61设置于第一计量支路上，所述氢气添加器14和中间缓存罐5之间设置有第二主输送管路和第二计量支路，所述第二主输送管路直接连接于氢气添加器14和中间缓存罐5之间，所述比较计量器6的内胆设置于第二计量支路上，所述第一计量支路上设置有第四调节阀4，所述第二计量支路上设置有第五调节阀7。

多数气体通过第一主输送管路和第二主输送管路进入中间缓存罐5了，而仅少量气体通过第一计量支路和第二计量支路用于计量，如此不仅可提高计量准确性而且可以保证气流流通通常，供给充足。

计量内胆62和外壳61内的气压不同会导致测量偏差，为避免这一现象，作为优选方式，所述计量内胆62上设置有使计量内胆62和外壳61内的气压保持一致的压力平衡机构。压力平衡机构可采用普通的平衡阀、泄压阀等，但是这些阀门重量都较大，增大压力传感器63的检测变化的难度，因此，所述压力平衡机构优选为质量轻的柔性囊体66。而为了保证预先测量时和正常工作时，外壳61内气压一致，所述外壳61内设置有气压计。

所述混气装置3可采用现有的诸如文丘里混气装置3等，但作为优选方式，所述混气装置3为长筒形结构，所述氢气入口31和氮气入口32设置于混气装置3的同一端而混气装置3的出口设置于另一端，所述氢气入口31设置与氮气入口32的下方，所述混气装置3内排列设置有混气挡板33，所述混气挡板33外沿与混气装置3内壁相连接，内沿形成气流通道，并且向着混气装置3的出口方向倾斜。该混气装置3可以在较为平稳的气流环境下实现充分混气。

为了更好地利用废气热量，所述的不锈钢热处理保护气循环系统设置有换热器10，所述换热器10热流体进口与热处理炉9的废气出口相连接，所述换热器10的热流体出口与冷却器11相连接，所述换热器10的冷流体入口与中间缓存罐5的出口相连接，所述换热器10的冷流体出口与热处理炉9的进气口相连接。

Claims (9)

1.不锈钢热处理保护气循环系统，其特征在于：包括混气装置、中间缓存罐、热处理炉、冷却器、除尘器、除氧干燥器、氢气添加器和比较计量器，所述混气装置上设置有氢气入口和氮气入口，所述氢气入口设置有第一调节阀，所述氮气入口上设置有第二调节阀；

所述比较计量器包括密封的外壳和计量内胆，所述计量内胆设置于外壳内并可在重力和浮力作用下上下活动，所述外壳内的底部设置有压力传感器，所述压力传感器位于计量内胆下方；

所述混气装置的出口与比较计量器的外壳入口相连接，所述比较计量器的外壳的出口与中间缓存罐相连接，所述中间缓存罐与热处理炉的进气口相连接，所述热处理炉的废气出口与冷却器相连接并依次连接除尘器、除氧干燥器和氢气添加器，所述氢气添加器上连接有加氢口，所述加氢口上设置有第三调节阀，所述第三调节阀与压力传感器联动控制，所述氢气添加器的出口与比较计量器的计量内胆相连接，所述计量内胆与中间缓存罐相连接。

2.如权利要求1所述的不锈钢热处理保护气循环系统，其特征在于：所述计量内胆上沿水平方向设置有转动轴管，所述转动轴管与计量内胆的内部相连通，所述转动轴管与外壳相铰接，所述转动轴管两端分别通过旋转密封连接有内胆的进气管和内胆的出气管。

3.如权利要求2所述的不锈钢热处理保护气循环系统，其特征在于：所述计量内胆内设置有隔板，所述隔板一端与计量内胆的内壁之间保留孔隙，另一端延伸至转动轴管内使转动轴管的两端口相分隔。

4.如权利要求1所述的不锈钢热处理保护气循环系统，其特征在于：所述混气装置和中间缓存罐之间设置有第一主输送管路和第一计量支路，所述第一主输送管路直接连接于混气装置和中间缓存罐之间，所述比较计量器的外壳设置于第一计量支路上，所述氢气添加器和中间缓存罐之间设置有第二主输送管路和第二计量支路，所述第二主输送管路直接连接于氢气添加器和中间缓存罐之间，所述比较计量器的内胆设置于第二计量支路上，所述第一计量支路上设置有第四调节阀，所述第二计量支路上设置有第五调节阀。

5.如权利要求1所述的不锈钢热处理保护气循环系统，其特征在于：所述计量内胆上设置有使计量内胆和外壳内的气压保持一致的压力平衡机构。

6.如权利要求5所述的不锈钢热处理保护气循环系统，其特征在于：所述压力平衡机构为柔性囊体。

7.如权利要求6所述的不锈钢热处理保护气循环系统，其特征在于：所述外壳内设置有气压计。

8.如权利要求1所述的不锈钢热处理保护气循环系统，其特征在于：所述混气装置为长筒形结构，所述氢气入口和氮气入口设置于混气装置的同一端而混气装置的出口设置于另一端，所述氢气入口设置与氮气入口的下方，所述混气装置内排列设置有混气挡板，所述混气挡板外沿与混气装置内壁相连接，内沿形成气流通道，并且向着混气装置的出口方向倾斜。

9.如权利要求1所述的不锈钢热处理保护气循环系统，其特征在于：设置有换热器，所述换热器热流体进口与热处理炉的废气出口相连接，所述换热器的热流体出口与冷却器相连接，所述换热器的冷流体入口与中间缓存罐的出口相连接，所述换热器的冷流体出口与热处理炉的进气口相连接。