CN117004797A - 一种钢材正火设备和钢材正火方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢材正火设备和钢材正火方法。该钢材正火设备包括输送装置、控制模块和设备主体，设备主体包括沿钢材的运行方向依次设置且连通的加热段、隔热段、快冷段和缓冷段；输送装置贯穿加热段、隔热段、快冷段和缓冷段，输送装置用于输送钢材，控制模块用于控制输送装置带动钢材依次运动至加热段、隔热段、快冷段和缓冷段；快冷段包括快冷室，快冷室内部设有风冷装置，风冷装置用于吹出发生气氛以冷却快冷室内的钢材；隔热段开设有发生气氛送入口，发生气氛从隔热段的发生气氛送入口进入隔热段。通过采用上述方案，实现了钢材正火后表面光亮无氧化层、无新增脱碳层的效果。

Description

一种钢材正火设备和钢材正火方法

技术领域

本发明涉及钢材热处理的技术领域，尤其涉及一种钢材正火设备和钢材正火方法。

背景技术

碳钢“正火”，是指把钢加热到AC3或Acm以上30～50℃，保温一定时间，进行空冷的一种热处理工艺。由于冷却速度稍快，组织中珠光体相对含量较多，且片层较细密，所以性能有所改善。对于低碳钢来说，正火后提高硬度可以改善切削加工性能，降低加工表面粗糙度；而对于高碳钢来说，正火可以消除网状渗碳体，为球化退火和淬火做准备，所以通常会采用钢材正火设备对钢材进行正火处理。

典型的钢材正火设备主要包括上料段、加热段、快冷段、缓冷段、出料段等五个部分，钢材在上料段上料，然后进入加热段加热至正火所需温度，然后再输送至快冷段快速冷却，最后经过缓冷段冷却至出料温度后由出料段出料。

传统的钢材正火设备在快冷段使用冷却水作为冷却介质。冷却水遇到高温状态的钢材会产生的大量水蒸汽，水蒸气具有较强的氧化性，使得钢材脱碳，且高温正火后，钢材表面会形成黑色的氧化层。为达到钢材表面光亮，还需要在正火完成出炉后进行酸洗，酸洗会造成废水排放问题和高成本。

作为改进，现有技术在钢材正火设备的炉膛中通入光亮气氛以隔绝外部氧气，并且在快冷段采用氮气气冷以减少钢材表面氧化。但是，钢材正火设备多为连续进料的敞口式设备，光亮气氛大量溢出十分浪费，快冷段的氮气串扰到加热段导致加热段的温度波动较大，并且仍不可避免氧气进入炉膛。光亮气氛中的H2或CO还原钢材表面的氧化层、消耗炉膛中的氧气以达到钢材表面光亮的效果，反应生成强氧化性的H2O、CO2，却使得钢材表面新增脱碳层；为去除脱碳层，通常需要进行打磨或切削。目前还没有正火温度稳定、正火后能达到表面光亮且不脱碳的正火设备及工艺。

发明内容

本发明提供了一种钢材正火设备和钢材正火方法，以实现钢材正火后表面光亮不氧化、不新增脱碳层的效果。

第一方面，本发明提供了一种钢材正火设备，该钢材正火设备包括输送装置、控制模块和设备主体，所述设备主体包括沿钢材的运行方向依次设置且连通的加热段、隔热段、快冷段和缓冷段；

所述输送装置贯穿所述设备主体，用于输送钢材，所述控制模块用于控制所述输送装置带动所述钢材依次运动至所述加热段、所述隔热段、所述快冷段和所述缓冷段；

所述快冷段包括快冷室，所述快冷室内部设有风冷装置，所述风冷装置用于吹出发生气氛以冷却所述快冷室内的所述钢材；

所述设备主体上开设有发生气氛送入口，所述发生气氛送入口包括开设在所述隔热段的第一发生气氛送入口，发生气氛从所述第一发生气氛送入口进入所述隔热段。

第二方面，本发明提供了一种钢材正火方法，用于第一方面所述的钢材正火设备，所述钢材正火方法包括：

控制发生气氛从发生气氛送入口持续进入，以使所述发生气氛充满加热段、隔热段、快冷段和缓冷段；

控制输送装置带动所述钢材运动至所述加热段，并在所述加热段停留预设时长，以使所述钢材在所述发生气氛下被加热至预设温度并以所述预设温度保温预设时长；

控制所述输送装置带动所述钢材由所述加热段经过所述隔热段运动至所述快冷段的快冷室，并控制风冷装置吹出发生气氛以将所述快冷室内的所述钢材降温至指定温度；

控制所述输送装置带动所述钢材由所述快冷段运动至所述缓冷段，并在所述缓冷段降温至出料温度；

其中，所述发生气氛包括还原性气体和氮气；所述还原性气体包括烃类气体。

本发明实施例的技术方案，使用了还原性气体和氮气作为主要成分的发生气氛，还原性气体包括烃类气体，烃类气体在炉内高温低氧环境下消耗氧气、还原钢材表面氧化层，发生“不完全氧化反应”产生还原性的一氧化碳和氢气，而不会产生强氧化的二氧化碳和水，可避免钢材的表面脱碳；通过发生气氛从加热段与快冷段相邻的隔热段的通入，使发生气氛从加热段尾部注入，迫使加热段的发生气氛往加热段进口位置运动，与钢材的运动方向相反，能够将随着钢材从炉口进入的氧气驱赶出炉外，同时，快冷段对钢材的冷却也采用了发生气氛，并随着钢材流向缓冷段，使得钢材在发生气氛的保护下能够更好的避免氧化脱碳和发黑，提升钢材质量。此外，隔热段注入的发生气氛可用于形成气帘，把大部分快冷段高流速的发生气氛阻隔在加热段之外，而冷却钢材后升温的发生气氛即使少量溢出到加热段，对加热段的温度影响也是非常小的，有利于加热段的温度稳定，且不需要对快冷段的发生气氛进行降温循环利用，更加节能。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例一提供的一种钢材正火设备的部分结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种控制模块和输送装置的连接框图；

图3为本发明实施例一提供的一种钢材正火设备的上料段、换气段和加热段的连接结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的一种钢材正火设备的缓冷段和出料段的连接结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的一种保温区和两个快冷室的剖视图；

图6为本发明实施例一提供的一种快冷室的正剖视图；

图7为本发明实施例一提供的一种快冷室的侧剖视图；

图8为本发明实施例一提供的一种换气段和加热段连接的部分结构示意图；

图9为本发明实施例一提供的一种加热段的结构示意图；

图10为本发明实施例一提供的一种钢材正火设备的电路框图；

图11为本发明实施例一提供的另一种钢材正火设备的电路框图；

图12为本发明实施例一提供的一种多个燃烧器依次点燃的时序图；

图13为本发明实施例一提供的另一种钢材正火设备的电路框图；

图14为本发明实施例一提供的另一种钢材正火设备的电路框图；

图15为本发明实施例一提供的一种钢材正火设备安装有火帘装置的部分结构示意图；

图16为本发明实施例一提供的一种钢材正火设备凸显火帘装置的部分结构示意图；

图17为本发明实施例二提供的一种钢材正火方法的流程图；

图18为本发明实施例三提供的一种钢材正火方法的流程图。

其中：10、设备主体；100、上料段；200、换气段；201、排气口；300、加热段；301、第一加热区；302、第二加热区；303、隔热件；304、隔热区；305、第一加热装置；306、第二加热装置；307、分隔件；308、燃烧器；400、隔热段；500、快冷段；501、快冷室；600、缓冷段；700、出料段；1、输送装置；11、输送辊；2、风冷装置；21、风机；211、叶轮吸气口；22、输风管；221、上排风管；222、下排风管；23、冷却风刀；3、隔离装置；31、前端阻气组件；311、前端开口；312、前端上帘；313、前端下墩；32、后端阻气组件；321、后端开口；322、后端上帘；323、后端下墩；4、箱体；41、水冷夹层；5、保温装置；51、保温上帘；52、保温下墩；53、保温开口；54、第一发生气氛送入口；55、第二发生气氛送入口；61、炉口；62、炉门；63、炉门高度调节装置；64、火帘装置；65、自动引火烧嘴装置；66、排烟罩；661、进气口；662、排烟口；7、控制模块；71、温度控制器；72、主控制器；73、超温控制器；81、氧含量监测件；82、气氛模块；83、氮气模块；831、工艺氮气子模块；832、安全氮气子模块；84、可燃气体监测件；85、第一温度监测件；86、第二温度监测件；9、密封帘组；91、密封帘。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

本发明实施例一提供了一种钢材正火设备，本实施例可适用于对钢材进行正火、退火的情况，包括普通正火、等温正火、普通退火、软化退火和扩散退火等，钢材具体的可为钢管，如图1和图2所示，该钢材正火设备包括输送装置1、控制模块7和设备主体10，设备主体10包括沿钢材的运行方向依次设置且连通的加热段300、隔热段400、快冷段500和缓冷段600。其中，设备主体10是钢材正火设备的主体部分，加热段300是指设备主体10用于对钢材进行加热的部分，隔热段400位于加热段300和快冷段500之间，隔热段400用于形成加热段300和快冷段500之间的温差隔离，降低快冷段500内部气体对加热段300的温度影响。快冷段500是指设备主体10用于对钢材进行快速冷却的部分，缓冷段600是指设备主体10用于对钢材进行进一步冷却以使钢材冷却至出料温度的部分。

输送装置1用于输送钢材，输送装置1贯穿加热段300、隔热段400、快冷段500和缓冷段600，所以输送装置1所输送的钢材能够运动至加热段300、隔热段400、快冷段500和缓冷段600等不同位置。控制模块7是指能够进行编程，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令的模块，控制模块7能够控制输送装置1的启动和停止，还能控制输送装饰1的运行速度。由于加热段300、隔热段400、快冷段500和缓冷段600按钢材的运行方向依次设置，所以在钢材正火的过程中，控制模块7能够控制输送装置1带动钢材依次运动至加热段300、隔热段400、快冷段500和缓冷段600以对钢材进行正火处理。

优选的，如图3和图4所示，热处理炉还包括上料段100和出料段700，上料段100设置于加热段300背离隔热段400的一端，出料段700设置于缓冷段600背离快冷段500的一端。钢材正火的过程中，如图2和图3所示，控制模块7控制输送装置1带动钢材先由上料段100上料至加热段300进行加热正火，如图1所示，然后输送装置1带动钢材经过隔热段400运动至快冷段500进行快速冷却，然后输送装置1带动钢材由快冷段500运动至缓冷段600，如图1和图4所示，并在缓冷段600降温至出料温度通过出料段700进行出料。

具体的，如图1所示，快冷段500包括快冷室501，快冷室501内部设有风冷装置2，风冷装置2用于吹出发生气氛以冷却快冷室501内的钢材。其中，风冷装置2是指通过将低温的发生气氛吹向钢材，实现对钢材进行冷却的装置，通过在快冷室501设置风冷装置2，能够实现对快冷室501内部的输送装置1上的钢材进行冷却。快冷室501具体的可为一个也可为多个，在此不做具体限定，本实施例中，快冷室501具体的为多个。发生气氛对钢材进行冷却的同时，可防止钢材表面氧化和脱碳，达到表面光亮、无新增脱碳层的效果。

设备主体10上开设有发生气氛送入口，如图1和图5所示，发生气氛送入口包括在隔热段400开设的第一发生气氛送入口54，发生气氛从第一发生气氛送入口54进入隔热段400。发生气氛是指在设备主体10内部对钢材进行热处理时，能够避免钢材氧化脱碳和发黑、使其光亮的气氛。发生气氛包括还原性气体和氮气，进一步的，还原性气体可以是一氧化碳、烃类气体和氢气的一种或多种。具体的，可以通过烃类气体在低氧条件下吸热催化裂解，得到一氧化碳和氢气，再与未反应的烃类气体混合得到组合的还原性气体。烃类气体包括烷烃、烯烃和炔烃的一种或多种。第一发生气氛送入口54是指发生气氛用于进入隔热段400的开口，由于加热段300、隔热段400、快冷段500和缓冷段600均连通，所以从隔热段400通入的发生气氛除了位于隔热段400中，也会向上游依次流向加热段300和上料段100，向下游依次流经快冷段500、缓冷段600和出料段700，充满整个钢材正火设备，实现对炉内钢材全程抗氧化保护的效果。

上述方案，发生气氛从加热段300与快冷段500相邻的隔热段400的通入，一方面相当于形成气帘，把快冷段500高流速的发生气氛阻隔在加热段300之外，减少快冷段500的低温发生气氛对加热段300的温度影响；另一方面发生气氛从隔热段400溢出到加热段300尾部，利用低温气体趋向高温处流动的特点，迫使加热段300的发生气氛往加热段300进口位置运动，与钢材的运动方向相反，形成的微正压能够将随着钢材从炉口进入加热段300的氧气驱赶出去，使得钢材在热处理时避免氧化脱碳和发黑，提升钢材质量。此外，比起相关技术中在快冷段500使用氮气对钢材降温，再通过换热器将升温的氮气降温后循环利用，本实施例在气帘作用下，大部分发生气氛流向缓冷段，不需要对其进行降温循环利用，省去了换热器的能耗。现有技术在加热段直接加入CO、H₂或惰性气体作为保护气体避免钢材表面氧化发黑，但直接加入的保护气体温度低，对加热段的温度稳定不利，且会消耗大量热能用于维持温度稳定，本实施例允许与钢材换热后升温的发生气氛少量溢出到加热段300，发生气氛能维持炉内的还原性环境，且少量升温后的发生气氛对加热段300的温度稳定影响较小，使得炉内温度稳定性较强且更节能。

在本发明的可选实施例中，如图1和图5所示，隔热段400设置保温装置5，保温装置5包括保温上帘51和保温下墩52；保温上帘51和/或保温下墩52沿竖直方向可调节设置，保温上帘51的底部与保温下墩52的顶部之间形成保温开口53，从加热段300输入的钢材穿过保温开口53进入快冷段500；第一发生气氛送入口54与保温开口53连通。发生气氛从第一发生气氛送入口54进入保温开口53，这一部分发生气氛形成气帘，将快冷室501内部快速流动的发生气氛阻隔在加热段300之外，更多地向缓冷段600流动，气帘还可迫使加热段300下游的发生气氛向加热段300的上游运动，使加热段300内部的发生气氛流向与物流方向相反，实现流场功能。本实施例利用保温装置5可以形成加热段300与快冷段500之间的温差隔离，降低快冷段500内部的气体对加热段300温度稳定性的影响。

可选的，保温上帘51包括保温安装件和耐高温阻气帘，耐高温阻气帘安装于保温安装件，耐高温阻气帘能够跟随保温安装件靠近或者远离保温下墩52。

在本发明的可选实施例中，如图6和图7所示，风冷装置2包括输风管22和风机21；输风管22的一端连接于风机21的气体输出口，输风管22的另一端延伸至快冷室501内的输送装置1的一侧。

发生气氛送入口还包括设置于输风管22的侧壁的第二发生气氛送入口55；发生气氛从第二发生气氛送入口55进入输风管22内部，输风管22用于引导发生气氛吹向输送装置1上的钢材，从而冷却快冷室501内的钢材。

可选的，输送装置1包括输送辊11和动力件，输送辊11的数量为多个，动力件用于驱动多个输送辊11转动以输送钢材；多个输送辊11间隔设置，动力件是指能够驱动输送辊11转动的装置，在一个具体的实施例中，动力件可为电机。钢材输送时可位于输送辊11上方，从而输送辊11转动时便可带动钢材运动。

输风管22延伸至输送装置1的一端设置有至少一个冷却风刀23，输风管22与冷却风刀23连通，冷却风刀23的长度方向平行于输送辊11的轴线方向，冷却风刀23沿长度方向开设有若干个排风口，排风口朝向输送装置1的输送辊11。多个并列排布的冷却风刀23将发生气氛以高速状态喷向钢材的表面，完成与钢材的热交换。钢材在输送装置1的输送辊11上输送时，钢材的长度方向垂直于输送辊11的轴线方向或者钢材的长度方向与输送辊11的轴线方向呈夹角，为了保证钢材的每一部分都能够被冷却风刀23直接吹到，本实施例将冷却风刀23与输送装置1的输送辊11平行设置，钢材滑过输送辊11时，钢材也被冷却风刀23吹到。在本实施例中，冷却风刀23的数量可根据实际需要进行设置。

可选的，输风管22延伸至输送装置1的一端包括分支设置的上排风管221和下排风管222，上排风管221延伸至输送装置1的上侧，下排风管222延伸至输送装置1的下侧，上排风管221和下排风管222分别连接有冷却风刀23。输送装置1的上下两侧均设置有多个并联排布的冷却风刀23，提高对钢材的冷却效果。

发生气氛从第二发生气氛送入口55进入输风管22的内部，能够利用风机21的驱动对发生气氛进行充分搅动，避免发生气氛的成分出现明显的分层现象，例如避免分子量较轻的氢气与分子量较重的氮气分层，发生气氛从冷却风刀23的排风口吹向钢材，发生气氛的温度升高，之后发生气氛跟随钢材流向缓冷段600，这一部分发生气氛在缓冷段600对钢材构建起保护性气氛，保证钢材在低温区域的缓冷段600不发生氧化。

在本发明的可选实施例中，风机21具有叶轮吸气口211，叶轮吸气口211朝向输送装置1，风机21用于通过叶轮吸气口211吸入冷却钢材后的发生气氛，能够形成气流，让从第二发生气氛送入口55进入的较冷的发生气氛能够有足够的压力从冷却风刀23吹出。

在本发明的可选实施例中，如图3和图8所示，设备主体10还包括换气段200，换气段200设置于加热段300背离隔热段400的一端，即换气段200位于上料段100和加热段300之间；换气段200内设有密封帘组9，密封帘组9包括多道密封帘91，多道密封帘91由钢材运行方向间隔排布。密封帘91的存在，将绝大部分随钢材进入设备主体10内部的空气，阻隔在设备主体10外。即使有部分空气进入，也只是进入到换气段200。由于加热段300的微正压的存在，换气段200的空气被阻隔在加热段300之外，防止空气带来的表面氧化和脱碳的问题。

在上述实施例的基础上，如图8所示，换气段200的上端设有排气口201。由于钢材热处理前道清洗工序可能在钢材表面残留水分。水分在换气段200区间，经过从加热段300逸出的发生气氛的冲刷，以及从加热段300散发的热量的作用下，液态水蒸发为气态。通过换气段200的排气口201排出炉外，解决了气态的水带来的氧化脱碳的问题。

在金属热处理领域的现有技术中，如图1和图8所示，快冷段500风冷的冷却气体通常使用氮气或氢气，由于快冷段500与加热段300、缓冷段600相通，加热段300比快冷段500温度高、炉腔横截面积大，缓冷段600比快冷段500温度低、炉腔横截面积小，温差与气压差使得快冷段500的冷却气体绝大部分向加热段300溢出，缓冷段600极少有气体流入，导致冷却气体耗气量大、加热段300的温度稳定性差；同时，若氢气作为冷却气体，对安全性能、设备气密性要求很高，而用于原材料热处理的钢材正火设备不具备这样的条件。

为解决上述问题，本发明一个可选的实施例中，如图1和图6所示，快冷室501还设置有隔离装置3，隔离装置3包括位于风冷装置2上游的前端阻气组件31和位于风冷装置2下游的后端阻气组件32，前端阻气组件31开设有前端开口311，后端阻气组件32开设有后端开口321，输送装置1沿钢材的运行方向依次贯穿前端开口311和后端开口321，前端开口311小于后端开口321。

本实施例在隔离装置3开设有用于避让输送装置1的前端开口311和后端开口321，因此，一部分发生气氛从前端开口311流向钢材正火设备的加热段300，一部分发生气氛从后端开口321流向钢材正火设备的缓冷段600，平衡快冷段500两端的气压；发生气氛给工件降温的同时自身升温预热，升温后的发生气氛进入到加热段300后能够避免加热段300的温度波动太大，热量充分利用，与现有技术使用专门的冷却气体相比，节省了将升温的冷却气体再降温的能耗；本实施例的快冷室501使前端开口311小于后端开口321，增加了发生气氛流向加热段300的难度，迫使快冷室501的发生气氛更多地流向缓冷段600，使得缓冷段600的工件也处于发生气氛的抗氧化保护中，提高产品的生产质量，同时减少低温发生气氛对加热段300的温度影响，使加热段300的温度更稳定。

可选的，前端开口311和后端开口321二者至少有一个开口大小可调。

在本实施例中，前端开口311和后端开口321二者的开口大小均可调，由此可以控制发生气氛的流动方向和溢出量，还可以适用于不同规格大小的工件。在其他的一些实施例中，前端开口311和后端开口321二者有一个开口大小可调。

可选的，前端阻气组件31包括前端上帘312和前端下墩313，前端上帘312和/或前端下墩313沿竖直方向可调节设置，前端上帘312的底部与前端下墩313的顶部之间间隔形成前端开口311。

可选的，前端上帘312包括前端安装件和耐高温阻气帘，耐高温阻气帘安装于前端安装件，耐高温阻气帘能够跟随前端安装件靠近或者远离前端下墩313。耐高温阻气帘为现有产品，用于减缓发生气氛的流动，减少发生气氛的逸散。

在本实施例中，前端上帘312沿竖直方向可调节设置，前端下墩313固定设置，当需要调节前端开口311的大小时，将前端上帘312升高或者降低，从而实现前端开口311的大小调节。在其他的一些实施例中，前端上帘312和前端下墩313均沿竖直方向可调节设置，或者，前端上帘312固定设置且前端下墩313沿竖直方向可调节设置。

可选的，如图1和图6所示，后端阻气组件32包括后端上帘322和后端下墩323，后端上帘322和/或后端下墩323沿竖直方向可调节设置，后端上帘322的底部与后端下墩323的顶部之间间隔形成后端开口321。

可选的，后端上帘322包括后端安装件和耐高温阻气帘，耐高温阻气帘安装于后端安装件，耐高温阻气帘能够跟随后端安装件靠近或者远离后端下墩323，用于减缓发生气氛的流动，减少发生气氛的逸散。

在本实施例中，后端上帘322沿竖直方向可调节设置，后端下墩323固定设置，当需要调节后端开口321的大小时，将后端上帘322升高或者降低，从而实现后端开口321的大小调节。在其他的一些实施例中，后端上帘322和后端下墩323均沿竖直方向可调节设置，或者，后端上帘322固定设置且后端下墩323沿竖直方向可调节设置。

可选的，前端阻气组件31的一侧和后端阻气组件32的一侧分别设置有观察窗，透过观察窗可分别观察前端开口311和后端开口321。

可选的，前端阻气组件31的一侧和后端阻气组件32的一侧还分别设置有光电检测装置，光电检测装置用于检测前端开口311的大小和后端开口321的大小。

观察窗和光电检测装置的具体结构可参考现有产品，本实施例不再展示。

可选的，如图1和图6所示，快冷室501的数量为多个，位于上游位置的快冷室501的后端开口321小于或者等于位于下游位置的快冷室501的前端开口311。

快冷段500所有的前端开口311和后端开口321沿物流方向逐渐增大，利用温差和气压差以引导快冷室501的发生气氛更多地流向缓冷段600，使得加热段300温度波动更小，缓冷段600的工件处在发生气氛的保护氛围中，可提高产品的生产质量。

在本实施例中，位于上游位置的快冷室501的后端下墩323与位于下游位置的快冷室501的前端下墩313一体设置。

在本实施例中，位于上游位置的快冷室501的后端上帘322与位于下游位置的快冷室501的前端上帘312同步升降设置。

可选的，快冷段500还包括箱体4，箱体4内部设置若干个并排连通的快冷室501，如图5和图6所示，箱体4的顶壁、侧壁和底壁的其中一个或者多个设置有水冷夹层41。

在本实施例中，箱体4的顶壁、侧壁以及底壁均设置有水冷夹层41，外部的水冷循环设备向水冷夹层41注入冷水，冷水通过箱体4的内壁吸收快冷室501的热量后回流至水冷循环设备，在快冷室501中，冷却工件后的发生气氛温度升高，该部分发生气氛通过与箱体4的内壁接触、与水冷夹层41的冷水进行热交换而降温。

在本发明的可选实施例中，如图9和图10所示，钢材正火设备还包括第一加热装置305、第二加热装置306、第一温度监测件85和第二温度监测件86，加热段300包括连通的第一加热区301和第二加热区302。

第一温度监测件85用于监测第一加热区301的温度得到第一温度信息，第一加热装置305用于对第一加热区301进行加热，控制模块7用于实时获取第一温度信息，基于第一温度信息控制第一加热装置305的工作状态，以使第一温度信息为正火温度。

其中，第一温度监测件85是指能够监测到温度的部件，优选的，第一温度监测件85为温度传感器、热电偶中的至少一种。第一温度信息即为反映第一温度监测件85监测到的第一加热区301的温度值的信息。正火温度大于或等于800度且小于或等于950度。优选的，正火温度大于或等于850度且小于或等于900度。其中，当钢材为钢材时，通过使正火温度等于850度，能够使正火出的钢材性能更优。

第一加热装置305是指能够对第一加热区301进行加热的装置，第一加热装置305的工作状态是指第一加热装置305正在执行规定功能时的状态，例如工作状态包括第一加热装置305正在启动加热和停止加热。优选的，在一个具体的实施例中，第一加热装置305包括燃烧器308，则工作状态包括燃烧器308点燃和燃烧器308未点燃等。第一加热装置305启动加热时第一加热区301内温度会升高或维持，第一加热装置305停止加热时第一加热区301内温度会下降。

控制模块7通过获取第一温度信息，基于第一温度信息控制第一加热装置305的工作状态，能够根据第一加热区301的当前温度值实时调整第一加热装置305的工作状态，以使第一温度信息为正火温度，且维持在一定波动范围内。

第二温度监测件86用于监测第二加热区302的温度得到第二温度信息，第二加热装置306用于对第二加热区302进行加热，控制模块7用于实时获取第二温度信息，基于第二温度信息控制第二加热装置306的工作状态，以使第二温度信息为正火等温温度。

其中，第二温度监测件86是指能够监测到温度的部件，优选的，第二温度监测件86为温度传感器、热电偶中的至少一种。第二温度信息即为反映第二温度监测件86监测到的第二加热区302的温度值的信息。正火等温温度大于或等于550度且小于或等于650度。优选的，正火等温温度为600度。其中，当钢材为钢材时，通过使正火等温温度为600度，能够使正火出的钢材性能更优。

第二加热装置306是指能够对第二加热区302进行加热的装置，第二加热装置306的工作状态是指第二加热装置306正在执行规定功能时的状态，例如工作状态包括第二加热装置306正在启动加热和停止加热。优选的，在一个具体的实施例中，第二加热装置306包括燃烧器308，则工作状态包括燃烧器308点燃和燃烧器308未点燃等。第二加热装置306启动加热时第二加热区302内温度会升高，第二加热装置306停止加热时第二加热区302内温度会下降。

控制模块7通过获取第二温度信息，基于第二温度信息控制第二加热装置306的工作状态，能够根据第二加热区302的当前温度值实时调整第二加热装置306的工作状态，以使第二温度信息为正火等温温度，且维持在一定波动范围内。

控制模块7用于控制输送装置1带动钢材依次运动至第一加热区301和第二加热区302，并在第一加热区301内停留第一预设时长和/或在第二加热区302内停留第二预设时长。

其中，第一预设时长是指钢材位于第一加热区301的时长，此时长不小于能够将钢材从初始温度被加热至正火温度的时长。第二预设时长是指钢材位于第二加热区302的时长，第二预设时长即为预设的以正火等温温度保温的时长，由具体实施的正火工艺来确定。

由于输送装置1的部分输送辊11位于加热段300内部，第一加热区301和第二加热区302也均位于加热段300内部，所以输送装置1能够带动钢材先运动至第一加热区301，在第一加热区301内停留第一预设时长被加热至正火温度，然后运动至第二加热区302并在第二加热区302内停留第二预设时长。由于第二加热区302的温度保持在正火等温温度，所以当钢材由第一加热区301运动至第二加热区302时会在第二加热区302内由正火温度降温至正火等温温度，钢材在第二加热区302内停留的时长即为钢材以正火等温温度保温的时长，本实施例中，第二预设时长大于常规正火工艺的保温时长，小于常规等温正火工艺的保温时长，形成了类等温正火。

上述方案，通过在加热段300内设置连通的第一加热区301和第二加热区302，控制模块7能够实时获取第一温度信息，基于第一温度信息控制第一加热装置305的工作状态，以使第一温度信息为正火温度，控制模块7还能够实时获取第二温度信息，基于第二温度信息控制第二加热装置306的工作状态，以使第二温度信息为正火等温温度。钢材进行正火时输送装置1能够带动钢材运动，以使钢材依次运动至第一加热区301和第二加热区302，并在第一加热区301内停留第一预设时长和/或在第二加热区302内停留第二预设时长。所以钢材能够在第一加热区301停留第一预设时长被加热到正火温度，然后在短时间内在第二加热区302内降温至正火等温温度，并以正火等温温度保温第二预设时长。

现有技术中，等温正火的保温时间根据钢材种类不同在2-7小时不等，连续进料模式下，钢材以匀速在设备主体10内部行进，输送装置1的电机转速过低会导致钢材在输送辊11上爬行，影响对出炉时间的准确控制，因此电机通常会保持可避免爬行的低速运行；那么要使钢材在设备主体10内部保温达到既定的时间，就必须有足够长的炉腔，因此现有正火设备的炉体都非常长；且太长时间的等温会使钢材中的碳逸散，导致表面脱碳。

本实施例中，为避免钢材表面脱碳，保温的预设时间比现有等温正火时间短，大约在20分钟-1小时，形成类等温正火的效果：第一方面，对于表面含碳的钢材，缩短等温保温时间可防止钢材表面脱碳，对于表面零碳的钢材，等温过程中渗碳反应可以使钢材内部的碳扩散到钢材表面，但不至于脱碳，能达到更好的渗碳效果和防脱碳效果；第二方面，输送装置1的电机要保持一定转速运行，缩短等温保温时间也就能缩短炉体长度，本实施例钢材正火设备的长度介于等温正火和普通正火方式的设备长度之间，能减少设备占地节约厂房成本；第三方面，缩短等温保温时间可使产量比等温正火高，成本低，即使使用传统的正火设备也能够加工出性能更优的钢材，且产量更高、成本更低。

在本发明的可选实施例中，控制模块7具体用于：基于第一温度信息调节第一加热装置305的占空比，以使第一温度信息为正火温度。

其中，占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。通过调节第一加热装置305的占空比，则第一加热装置305的通电时间和断电时间的比例会改变，占空比增加时，由于通电时间增加，则第一加热区301内的温度会上升，占空比降低时，由于通电时间减少，则第一加热区301内的温度会下降。通过基于第一温度信息调节第一加热装置305的占空比，能够调整第一加热区301的温度直至第一温度信息为正火温度，且维持在一定波动范围内(通常的精度要求是波动在±5℃之内)。例如在第一温度信息低于正火温度时增加占空比，在第一温度信息高于正火温度时减少占空比，便可使得第一温度信息为正火温度。

在本发明的可选实施例中，控制模块7具体用于：基于第二温度信息调节第二加热装置306的占空比，以使第二温度信息为正火等温温度。

其中，占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。通过调节第二加热装置306的占空比，则第二加热装置306的通电时间和断电时间的比例会改变，占空比增加时，由于通电时间增加，则第一加热区301内的温度会上升，占空比降低时，由于通电时间减少，则第一加热区301内的温度会下降。通过基于第二温度信息调节第二加热装置306的占空比，能够调整第二加热区302的温度直至第二温度信息为正火等温温度，且维持在一定波动范围内(通常的精度要求是波动在±5℃之内)。例如在第二温度信息低于正火等温温度时增加占空比，在第二温度信息高于正火等温温度时减少占空比，便可使得第二温度信息为正火等温温度。

在本发明的可选实施例中，如图9和图11所示，控制模块7包括温度控制器71和主控制器72，第一加热区301和第二加热区302均包括多个温控分区，每个温控分区均设有至少一个温度控制器71和至少一个第一温度监测件85，主控制器72与温度控制器71电连接。

第一加热区301的温度控制器71用于实时获取所在的温控分区的第一温度监测件85监测得到的第一温度信息并输出至主控制器72，主控制器72用于基于第一温度信息控制对应的温控分区的第一加热装置305的占空比，以使对应的温控分区的第一温度信息为正火温度。

第二加热区302的温度控制器71用于实时获取所在的温控分区的第二温度监测件86监测得到的第二温度信息并输出至主控制器72，主控制器72用于基于第二温度信息控制对应的温控分区的第二加热装置306的占空比，以使对应的温控分区的第二温度信息为正火等温温度。

其中，温度控制器71是指用于对温度进行控制的控制器，优选的，温度控制器71可为微处理器。主控制器72是指该钢材正火设备主要进行逻辑控制的部件，优选的，主控制器72可为PLC。温度控制器71可通过modbus通讯协议与主控制器72通讯。第一加热区301中每个温控分区的温度控制器71和第一温度监测件85对应连接，第二加热区302中每个温控分区的温度控制器71和第二温度监测件86对应连接，从而每个温控分区能够执行独立温控。第一加热装置305和第二加热装置306的占空比不同时，第一加热装置305和第二加热装置306被点燃的频率和持续时间也不同，从而能够实现温度控制。通过设置多个温控分区，当相邻两个温控分区的温度设定不同时，也可以实现相对独立温度控制，减少两个温控分区温度的相互影响，更好的实现不同温度的热处理的工艺要求。

优选的，在一个具体的实施例中，第一加热区301和第二加热区302的温控分区均为三个。进一步的，第一加热区301内相邻两个温控分区之间设有分隔件307，分隔件307可由隔热材料制成，第二加热区302内相邻两个温控分区之间也设有分隔件307。通过此方式，分隔件307能够降低相邻两个温控分区的温度的相互影响，更好的实现各温控分区独立的温度控制。

在本发明的可选实施例中，控制模块7还包括超温控制器73，超温控制器73与主控制器72电连接，超温控制器73用于确定第一温度信息是否超出第一预设温度并确定第二温度信息是否超出第二预设温度，若第一温度信息超出第一预设温度或第二温度信息超出第二预设温度，发出报警信息至主控制器72。其中，超温控制器73是指能够进行逻辑运算的控制器。优选的，超温控制器73可为微处理器。报警信息是指指示此时存在超温情况的信息。当第一温度信息超出第一预设温度或第二温度信息超出第二预设温度，说明第一加热区301和第二加热区302中的至少一个存在温度过高的情况，故此时发出报警信息至主控制器72，以便主控制器72及时知晓该情况，以便安全生产。优选的，超温控制器73通过modbus通讯协议和主控制器72通讯。此外，主控制器72在接收到报警信息后可控制第一加热装置305和/或第二加热装置306停止加热，从而可防止第一加热区301和第二加热区302温度过高。

在本发明的可选实施例中，超温控制器73还用于确定第一温度信息和正火温度的差值是否超出第一预设差值并确定第二温度信息和正火等温温度的差值是否超出第二预设差值，若第一温度信息和正火温度的差值超出第一预设差值或第二温度信息和正火等温温度的差值超出第二预设差值，发出报警信息至主控制器72。其中，第一温度信息和正火温度的差值超出第一预设差值或第二温度信息和正火等温温度的差值超出第二预设差值，说明第一加热区301和第二加热区302中的至少一个温差过高的情况，故此时发出报警信息至主控制器72，以便主控制器72及时知晓该情况，以便安全生产。

在本发明的可选实施例中，第一加热装置305和第二加热装置306均包括多个燃烧器308。其中，燃烧器308是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称。工业燃烧器，种类规格型式很多，有燃油、燃气(煤气)、燃煤(煤粉/水煤浆)几大类别，应用领域很广，在需要使燃料燃烧以加热物料或反应的工业场合都需要用燃烧器308。通过使第一加热装置305和第二加热装置306均包括多个燃烧器308，位于第一加热区301的燃烧器308能够方便的对第一加热区301进行加热，位于第二加热区302的燃烧器308能够方便的对第二加热区302进行加热。

可选的，当第一加热装置305和第二加热装置306均包括多个燃烧器308时，控制模块7用于基于第一温度信息调节第一加热区301的燃烧器308的占空比，以使第一温度信息为正火温度，控制模块7还用于基于第二温度信息调节第二加热区302的燃烧器308的占空比，以使第二温度信息为正火等温温度。进一步的，多个燃烧器308被点燃的频率和持续时间也不同，从而能够实现温度控制。

优选的，该钢材正火设备还包括辐射管，燃烧器308设置于辐射管内，通过辐射加热钢材，无明火。

在本发明的可选实施例中，控制模块7用于基于第一预设时序控制位于第一加热区301内的多个燃烧器308依次点燃。其中，第一预设时序是指第一加热区301内的多个燃烧器308点燃时依据的时序，倘若在调整温度时让第一加热区301内的多个燃烧器308同时点燃或同时熄灭，则可能导致温度不稳定，波动大，倘若调整温度时仅让部分燃烧器308持续开启，部分燃烧器308持续关闭，则会导致不同区域的温差较大，通过基于第一预设时序控制位于第一加热区301内的多个燃烧器308依次点燃，能够保证温度均匀性，实现温度稳定，温度波动较小，同一区域不同位置的温差也较小。

在一个具体的实施例中，第一加热区301内的多个燃烧器308按一定的顺序进行排序，例如按照物流方向依次排序，第一预设时序为每个燃烧器308在点燃时间到达预设时间后控制下一燃烧器308点燃，下一燃烧器308在点燃时间到达预设时间后控制下下个燃烧器308点燃，依次类推，直至所有燃烧器308依次点燃，以此循环，同时燃烧器308在点燃时间到达导通时间后熄灭，导通时间即为设置的燃烧器308的占空比中燃烧器308的通电时间，即每个燃烧器308会在一个脉冲周期内点燃通电时间，其余时间则熄灭，预设时间与导通时间成比例，例如图12中预设时间可为导通时间的1/2，根据需求的不同，预设时间也可为导通时间的1/4。如图12所示，横坐标为时间，纵坐标为多个燃烧器308点燃的第一预设时序，可以看出，在一个脉冲周期内，燃烧器308会点燃6个单位时间，每个燃烧器308在点燃3个单位时间后下一燃烧器308会开始点燃，依次类推，直至所有燃烧器308依次点燃，然后第一个燃烧器308重新点燃。通过此方式，由于不同燃烧器308位于不同位置，能够保证温度均匀性，实现温度稳定，温度波动较小，同一区域不同位置的温差也较小。

在本发明的可选实施例中，如图9和图11所示，控制模块7用于基于第二预设时序控制位于第二加热区302内的多个燃烧器308依次点燃。

其中，第二预设时序是指第二加热区302内的多个燃烧器308点燃时依据的时序，倘若在调整温度时让第二加热区302内的多个燃烧器308同时点燃或同时熄灭，则可能导致温度不稳定，波动大，倘若调整温度时仅让部分燃烧器308持续开启，部分燃烧器308持续关闭，则会导致不同区域的温差较大，通过基于第二预设时序控制位于第二加热区302内的多个燃烧器308依次点燃，能够保证温度均匀性，实现温度稳定，温度波动较小，同一区域不同位置的温差也较小。

优选的，第二预设时序可与第一预设时序相同。

在本发明的可选实施例中，第一加热装置305和第二加热装置306所包括的燃烧器308均分为两组，一组燃烧器308设置在输送装置1的上方，另一组燃烧器308设置在输送装置1的下方，两组燃烧器308错开设置。即第一加热区301的两组燃烧器308分别位于输送装置1的上方和下方，第二加热区302的两组燃烧器308也分别位于输送装置1的上方和下方，所以能够更好的对输送装置1上的钢材进行加热，第一加热区301和第二加热区302内每组燃烧器308的数量可相同也可不同，在此不做具体限定。

第一加热区301和第二加热区302之间具有隔热区304，隔热区304设有隔热件303，加热段300内部为连通的空间，隔热区304是指加热段300内部位于第一加热区301和第二加热区302之间的区域。其中，隔热件303是指能够阻隔热量的部件。

具体的，一个隔热件303设置在第一加热区301中位于输送装置1上方的燃烧器308和第二加热区302中位于输送装置1上方的燃烧器308之间；从而隔热件303能够更好的阻隔第一加热区301和第二加热区302中位于输送装置1上方的热源，形成第一加热区301和第二加热区302的温差。

具体的，另一个隔热件303设置在第一加热区301中位于输送装置1下方的燃烧器308和第二加热区302中位于输送装置1下方的燃烧器308之间。从而隔热件303能够更好的阻隔第一加热区301和第二加热区302中位于输送装置1下方的热源，形成第一加热区301和第二加热区302的温差。

在本发明的可选实施例中，隔热件303由隔热材料制成；隔热材料(thermalinsulat ion material)，能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。传统绝热材料如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、氧化铝纤维、耐火砖等，新型绝热材料如气凝胶毡、真空板等。由于钢材需要从第一加热区301运动至第二加热区302，所以第一加热区301和第二加热区302需连通，然而第一加热区301和第二加热区302的温度不同，通过设置隔热材料制成隔热件303，能够降低第一加热区301和第二加热区302的温度的相互影响，更好的实现第一加热区301和第二加热区302独立的温度控制。隔热件303的长度和高度要足以形成第一加热区301和第二加热区302的温差，但又不能过大使得隔热件303所在区域温度过低，所以隔热件303的长度和高度可根据第一热区和第二加热区302的温度以及隔热件303的材质选定，在此不做具体限定。

在本发明的可选实施例中，如图8和图13所示，钢材正火设备还包括氧含量监测件81、气氛模块82和氮气模块83。氧含量监测件81用于监测设备主体10内部的氧气含量。一个或多个氧含量监测件81设置于设备主体10内部，重点监测位置为靠近进料位置和出料位置的设备主体10内部，在一个具体的实施例中，至少一个氧含量监测件81设置在换气段200内，用于检测靠近进料位置的设备主体10内部的氧气含量。其中，氧气含量是指设备主体10内部气体中氧气的占比，氧含量监测件81是指能够监测到氧气含量的部件，氧含量监测件81可设置在设备主体10内部，从而便可监测出设备主体10内部的氧气含量。优选的，氧含量监测件81包括Lambda探头检测仪。其中，Lambda探头检测仪为能够测量混合气体的含氧成分比例的测氧探头，从而能够准确的监测出设备主体10内部的氧气含量。此外，氧含量监测件81也可包括氧传感器、氧含量检测仪中的一种，在此不做具体限定。

如图1、图5和图13所示，气氛模块82用于输出或切断输出还原性气体至发生气氛送入口；当还原性气体输出至发生气氛送入口时，还原性气体会先进入设备主体10的隔热段400，进而充满设备主体10内部的各个区域。

优选的，气氛模块82包括第一储气组件、第一输送管道和第一控制阀，第一储气组件用于存储还原性气体，第一输送管道将第一储气组件和设备主体10连接，第一控制阀用于控制第一输送管道的导通和关闭，从而第一控制阀打开以使第一输送管道导通时，能够将还原性气体输出至设备主体10内部，第一控制阀关闭以使第一输送管道关闭时，会切断输出还原性气体至设备主体10内部，从而只需控制第一控制阀的状态，便可控制输出或切断输出还原性气体至设备主体10内部。具体的，第一控制阀为电磁阀。

氮气模块83用于输出或切断输出氮气至设备主体10；还原性气体和氮气组成发生气氛，钢材在设备主体10内部进行热处理时，发生气氛能够避免钢材氧化脱碳和发黑、使其光亮。其中，氮气模块83是指存储有氮气，并能够输出或切断输出氮气的模块。当氮气输出至发生设备主体10内部时，设备主体10内部的氧气会在氮气的驱赶下被排出设备主体10外部，降低设备主体10内部的氧气含量，停炉或危险时也能够将可燃的还原性气体排出设备主体10外部，解除安全隐患。

控制模块7的输入端与氧含量监测件81电连接，控制模块7的输出端分别与气氛模块82和氮气模块83电连接，控制模块7用于实时获取氧气含量，实时获取设备主体10的工作状态，基于氧气含量和工作状态控制气氛模块82和氮气模块83，以使还原性气体输出或切断输出至发生气氛送入口，并使氮气输出或切断输出至设备主体10内部。

其中，设备主体10的工作状态包括开炉、生产、停炉等。热处理炉对钢材进行热处理时，通常需要对钢材进行加热，所以在生产过程中热处理设备主体10内部的温度需要到达指定的温度，开炉是指使设备主体10内部的温度上升至指定温度的过程；生产是指待热处理的钢材进入设备主体10内部进行热处理的过程，停炉是指此次生产已完毕，需要使设备主体10内部的温度降温至室温的过程，本实施例中，热处理指的是正火或者退火。由于控制模块7能够根据氧气含量和工作状态控制气氛模块82和氮气模块83，所以能够有效的对设备主体10内部的发生气氛和氧气含量进行控制，避免氧气造成的脱碳，也防止氧气过高造成炸炉，以实现安全生产。

在本发明的可选实施例中，如图5、图8和图14所示，氮气模块83包括工艺氮气子模块831，工艺氮气子模块831用于输出或切断输出工艺氮气至设备主体10内部。控制模块7具体用于：在设备主体10的工作状态为开炉时，确定氧气含量是否高于预设含氧阈值，若氧气含量高于预设含氧阈值，控制工艺氮气子模块831输出工艺氮气至设备主体10内部，且在氧气含量小于或等于预设含氧阈值时控制气氛模块82将还原性气体输出至发生气氛送入口。此时，可根据发生气氛各组分的比例关系，调整工艺氮气的流量。

其中，工艺氮气子模块831是指存储有工艺氮气，并能够输出或切断输出工艺氮气的模块。工艺氮气的主要成分为氮气，用于维持生产工艺所需的处理设备主体10内部的惰性氛围。工艺氮气可通过发生气氛送入口进入设备主体10内部，也可在设备主体10上设置工艺氮气送入口，使得工艺氮气通过工艺氮气送入口进入设备主体10内部，在此不对工艺氮气进入设备主体10内部的具体位置做具体限定。作为一种可能的实现方式，工艺氮气送入口为一个或多个，可设置在加热段和/或隔热段。

优选的，工艺氮气子模块831包括第二储气组件、第二输送管道和第二控制阀，第二储气组件用于存储工艺氮气，第二输送管道将第二储气组件和设备主体10连接，第二控制阀用于控制第二输送管道的导通和关闭，从而第二控制阀打开以使第二输送管道导通时，能够将工艺氮气输出至设备主体10内部，第二控制阀关闭以使第二输送管道关闭时，会切断输出工艺氮气至设备主体10内部，从而只需控制第二控制阀的状态，便可控制输出或切断输出工艺氮气至设备主体10内部。具体的，第二控制阀为电磁阀。

预设含氧阈值是指符合安全标准的设备主体10内氧气含量的上限值，在设备主体10的工作状态为开炉时，若氧气含量高于预设含氧阈值，说明此时氧气含量过高，若此时通入还原性气体，则存在炸炉的安全隐患，此时控制工艺氮气子模块831输出工艺氮气至设备主体10内部，工艺氮气的输入能够降低设备主体10内的氧气含量，营造惰性氛围。此外，通过在氧气含量小于或等于预设含氧阈值时，才允许气氛模块82将还原性气体输出至设备主体10内部，可防止还原性气体在氧气含量过高时导致爆炸的情况出现。

预设含氧阈值的取值根据还原性气体的组成与比例来确定，须符合安全标准的要求，优选的，预设含氧阈值为0.5％-1.5％中的任一值。进一步的，预设含氧阈值为0.8％-1.2％中的任一值，具体的，预设含氧阈值为0.9％、0.95％、1％、1.05％中的任一值。

在本发明的可选实施例中，设备主体10上设置有安全氮气送入口，氮气模块83包括安全氮气子模块832，安全氮气子模块832用于输出或切断输出安全氮气至安全氮气送入口。作为一种可能的实现方式，安全氮气送入口为一个或多个，可设置在加热段和/或隔热段。控制模块7具体用于：在设备主体10的工作状态为生产时，确定氧气含量是否高于预设含氧阈值，若氧气含量高于预设含氧阈值，暂停进料，控制气氛模块82切断还原性气体输出至发生气氛送入口，并控制安全氮气子模块832输出安全氮气至安全氮气送入口，直至氧气含量小于或等于预设含氧阈值；且在氧气含量小于或等于预设含氧阈值时控制气氛模块82将还原性气体输出至发生气氛送入口以使设备主体10继续生产。

其中，安全氮气子模块832是指存储有安全氮气，并能够输出或切断输出安全氮气的模块。安全氮气和工艺氮气均为氮气，但用途不同。安全氮气用于紧急情况下提供大量氮气以维护热处理炉的惰性氛围，保证热处理炉安全运行。安全氮气送入口与发生气氛送入口为不同的开口，防止通入安全氮气时将管道内残余的还原性气体吹入设备主体10内部，有效保障安全生产。

优选的，安全氮气子模块832包括第三储气组件、第三输送管道和第三控制阀，第三储气组件用于存储安全氮气，第三输送管道将第三储气组件和设备主体10连接，第三控制阀用于控制第三输送管道的导通和关闭，从而第三控制阀打开以使第三输送管道导通时，能够将安全氮气输出至设备主体10内部，第三控制阀关闭以使第三输送管道关闭时，会切断输出安全氮气至设备主体10内部，从而只需控制第三控制阀的状态，便可控制输出或切断输出安全氮气至设备主体10内部。本实施例中，第三控制阀包括常开电磁阀、常闭电磁阀、手动阀三种；设备异常触发安全连锁控制，通过常闭电磁阀通入安全氮气；如遇停电故障，通过常开电磁阀通入安全氮气；特殊情况人工通过手动阀通入安全氮气；使设备主体10内部可燃性还原性气体从排烟口662排出，避免突然停炉后设备主体10内部充满可燃气体，存在炸炉隐患。

在设备主体10的工作状态为生产时，若氧气含量高于预设含氧阈值，说明此时氧气含量过高，存在炸炉的安全隐患，此时控制气氛模块82切断还原性气体输出至设备主体10内部，能够防止设备主体10在存在安全风险的情况下生产，通过控制安全氮气子模块832输出安全氮气至设备主体10内部，安全氮气的输入能够降低氧气含量，故能够在防止氧气含量过高引起炸炉，由于安全氮气输入时还原性气体切断输出，所以能够使得氧气含量快速下降至小于或等于预设含氧阈值，尽快解决生产中的安全隐患。通过在氧气含量小于或等于预设含氧阈值时，才允许气氛模块82将还原性气体输出至设备主体10内部以使设备主体10继续生产，能够防止设备主体10在存在安全风险的情况下生产，也能够防止氧气含量过高造成的生产出的钢材表面质量较差的情况出现。

在本发明的可选实施例中，如图8和图14所示，热处理炉的安全控制系统还包括可燃气体监测件84，可燃气体监测件84用于监测设备主体10内部的可燃气体含量，氮气模块83包括安全氮气子模块832，安全氮气子模块832用于输出或切断输出安全氮气至设备主体10内部；控制模块7具体用于：在设备主体10的工作状态为停炉时，关闭第一加热装置305和第二加热装置306，控制气氛模块82切断还原性气体输出至设备主体10内部，控制安全氮气子模块832输出安全氮气至设备主体10内部，并获取可燃气体含量，确定氧气含量是否高于预设含氧阈值以及可燃气体含量是否小于预设可燃气体含量阈值，在氧气含量小于或等于预设含氧阈值且可燃气体含量小于或等于预设可燃气体含量阈值时控制设备主体10启动降温。其中，停炉时获取可燃气体含量通常是获取缓冷段600的可燃气体含量，特别是获取缓冷段600最接近出料口位置的可燃气体含量，缓冷段600炉体较长，当出料口的可燃气体含量降低到预设可燃气体含量阈值以下时，基本可以保证设备主体10内部其他位置的可燃气体含量也符合要求。

此外，停炉包括正常停炉和紧急停炉。正常停炉时，停止新批次的钢材进料，待当前批次的钢材完成热处理并出炉后，关闭炉门62；紧急停炉时，设置于炉门62的传感器确认炉门62处没有钢材占位，即可关闭炉门62。关闭炉门62可以减少氧气进入设备主体10内部，防止安全事故发生。

可燃气体含量是指设备主体10内部的可燃气体的占比，可燃气体监测件84是指能够监测到可燃气体含量的部件，优选的，可燃气体监测件84可为气体分析仪。预设可燃气体含量阈值是指可避免安全风险的可燃气体含量的上限值。此外，发生气氛的还原性气体中通常包括可燃性气体，在设备主体10的工作状态为停炉时，设备主体10需要降温至室温，先控制气氛模块82切断还原性气体输出至设备主体10内部，切断可燃性气体的来源，此时，需控制工艺氮气子模块831持续输出工艺氮气；然后控制安全氮气子模块832输出安全氮气至设备主体10内部，能够降低设备主体10内部的氧气含量和可燃气体含量，在氧气含量小于或等于预设含氧阈值、且可燃气体含量小于或等于预设可燃气体含量阈值时，才可控制设备主体10启动降温，并切断安全氮气的输出，能够防止温度变化引起爆炸条件变化造成炸炉，所以提高了生产的安全性；在设备主体10将至室温后，才能切断工艺氮气的输出。

在本发明的可选实施例中，还原性气体至少包括烃类可燃气体，还可以包括一氧化碳和氢气，还原性气体能够将钢材表面的氧化层还原，避免钢材氧化发黑。烃类可燃气体如烷烃、烯烃和炔烃能够与设备主体10内部的极少量氧气在高温下发生“不完全”反应，消耗氧气，产生一氧化碳和氢气，而不产生水和二氧化碳，起到控制氧化因素的作用，避免钢材表面新增脱碳，且可以避免炸炉。

还原性气体适用于各种低碳钢、中碳钢和低合金碳钢、中碳合金钢类钢材产品的连续正火和退火热处理生产，作为保护气氛，处理后的钢材光亮且色泽均匀，无新增脱碳层。

在本发明的可选实施例中，如图6和图13所示，控制模块7还用于在设备主体10的工作状态为开炉或停炉时控制风机21以第一转速运行，工作状态为生产时控制风机21以第二转速运行，其中，第一转速低于第二转速。

由于快冷段500可能存在一些直角的气流死角造成对流不良，同时发生气氛可能包括分子量重量不同的气体，风机21启动时能够搅动设备主体10内部的气体，在非生产状态下以低速运行，开炉时能够使设备主体10内部的氧气尽快排出，也能够在发生气氛通入后、使发生气氛更充分的分布在设备主体10内部，防止发生气氛分层，停炉时通过风机21搅动设备主体10内部的气体，能够让氮气更充分的将设备主体10内部的可燃气体赶出，有效防止可燃气体造成炸炉，提高了生产的安全性。

在本发明的可选实施例中，如图3和图8所示，设备主体10包括炉口61和用于启闭炉口61的炉门62，炉门62包括前炉门和后炉门，前炉门设置于换气段200的炉口61上，位于上料段100与换气段200之间，如图4和图8所示，后炉门设置于缓冷段600的炉口61上，位于缓冷段600与出料段700之间，钢材正火设备还包括炉门高度调节装置63，炉门高度调节装置63用于调节炉门62的开启高度；控制模块7与炉门高度调节装置63电连接，控制模块7还用于在设备主体10的工作状态为开炉或停炉时，控制炉门高度调节装置63关闭炉门62。

其中，炉门高度调节装置63是指能够使炉门62运动以调节炉门62的开启高度的装置，炉门62的开启高度不同时，露出的炉口61大小也不同，由于热处理的钢材需要从炉口61进入设备主体10内部，所以钢材尺寸不同时，需要预留的炉口61大小也不同，所以可根据钢材的尺寸调节炉门62的开启高度，以使炉口61大小不同。优选的，炉门高度调节装置63包括电机和传动机构，电机转动时通过传动机构带动炉门62升降，实现调节炉门62的开启高度。具体的，传动机构可包括齿轮和齿条等，传动机构也可包括丝杆和螺母等，传动机构也可包括皮带等，在此不对传动机构的具体结构做具体限定，只需实现能够将电机输出的旋转扭矩转换为直线推力即可。可选的，炉门高度调节装置63也可包括电推杆、气缸或油缸等动力部件，只要能够实现驱动炉门62运动以调节炉门62的开启高度即可，在此不对炉门高度调节装置63的具体结构做具体限定。

如图8和图14所示，控制模块7通过在设备主体10的工作状态为开炉或停炉时，控制炉门高度调节装置63关闭炉门62或减小炉门62的开度，能够有效提高设备主体10内部的发生气氛的置换速度和建立速度，降低吹扫氮气和建立发生气氛时气体的用量，节约开炉和停炉的时间。

在本发明的可选实施例中，控制模块7还用于在设备主体10的工作状态为生产且氧气含量高于预设含氧阈值时控制高度调节装置关闭炉门62或减小炉门62的开度。由于在设备主体10的工作状态为生产且氧气含量高于预设含氧阈值时，控制模块7会控制安全氮气子模块832开启氮气吹扫，此时关闭炉门62或减小炉门62的开度有助于安全氮气快速降低氧气含量。

此外，在设备主体10的工作状态为生产时，若出现氧气含量超标的情况，控制模块7控制安全氮气子模块832开启氮气吹扫的同时，控制模块7还用于监测热处理炉的换气段200的进料状态和缓冷段600的出料状态，当换气段200进料完成，停止进料，关闭前炉门，当缓冷段600出料完成，停止出料，关闭后炉门。直至氧气含量低于预设含氧阈值后，恢复进料和出料。

在本发明的可选实施例中，热处理炉的安全控制系统还包括开度标尺，开度标尺用于指示炉门62的开启高度；控制模块7还用于：获取物料尺寸，并基于物料尺寸控制炉门高度调节装置63调整炉门62的开启高度。

其中，开度标尺是指用于指示炉门62的开启高度的标尺，炉门62的开启高度能够反映露出的炉口61大小。物料尺寸是指进行热处理的物料的具体尺寸，在本实施例中，物料具体的为钢材，物料尺寸即为钢材直径。

通过基于物料尺寸控制炉门高度调节装置63调整炉门62的开启高度，能够使炉门62的开启高度较为匹配物料尺寸，防止炉门62的开启高度过大，节省还原性气体的气体消耗并调节压力平衡。

优选的，在一个具体的实施例中，物料尺寸包括钢材直径，控制模块7具体用于控制炉门高度调节装置63调整炉门62的开启高度，直至炉门62的开启高度与钢材直径的差值小于预设差值。

在本发明的可选实施例中，物料具有不同的进料模式，进料模式是指需要进行热处理的物料进入设备主体10内部的模式，具体的，进料模式包括连续进料和步进进料，连续进料时，炉门62根据物料尺寸以一定开启高度常开，物料按预设的工艺速度进入设备主体10内部进行热处理。步进进料时，当设备主体10内部满足进料条件时炉门62开启，物料进入设备主体101内部到达指定位置后，关闭炉门62或减小炉门62的开度对物料进行热处理。在本实施例中，物料即为钢管钢材。减小炉门62的开度或关闭炉门62可以减少外部氧气进入炉内，降低氧气对钢材的氧化作用，也能避免氧气深入引发安全问题，还能减少发生气氛气体的用量。

在本发明的可选实施例中，如图15和图16所示，钢材正火设备还包括火帘装置64和自动引火烧嘴装置65，自动引火烧嘴装置65用于点燃火帘装置64，以使火帘装置64在炉口61处形成火焰隔离带。

其中，自动引火烧嘴装置65是指能够发生火花放电产生电火花，点燃可燃气体的装置，优选的，自动引火烧嘴装置65包括点火器，点火器(英文名称：igniter)，指能在一瞬间提供足够的能量点燃煤粉、油(气)燃料并能稳定火焰的装置。自动引火烧嘴装置65也可为其他能够点燃可燃气体的装置，在此不做具体限定。

火帘装置64是指能够被点燃以产生火焰隔离带的装置，具体的，可将火帘装置64设置在设备主体10的炉口61的下方，从而火帘装置64形成的火焰隔离带能够位于炉口61处。优选的，火帘装置64包括中空的装置本体，装置本体具有进气孔和出气孔，出气孔的数量为多个，可燃气体从进气孔进入装置本体内部，然后由出气孔排出，自动引火烧嘴装置65将从出气孔排出的可燃气体点燃，便可形成火焰隔离带。进一步的，可燃气体可为天然气。

由于自动引火烧嘴装置65能够点燃火帘装置64，以使火帘装置64在炉口61处形成火焰，所以设备主体10内部的可燃气体到了炉口61处会被燃烧，同时炉外的氧气在火焰隔离带的隔离作用下不会从炉口61进入处理设备主体10内部部，可以起到隔离设备主体10内部外气体的作用。

在本发明的可选实施例中，如图15所示，钢材正火设备还包括排烟罩66和排烟风机，排烟罩66设置在炉口61上方，排烟风机用于使排烟罩66产生负压；排烟罩66具有进气口661和排烟口662，进气口661朝向炉口61，排烟口662连通有排气歧管。

其中，排烟风机是一种可以将气体迅速排走的机械，该机器特点是耐高温性能良好、效率高。通过排烟风机使排烟罩66产生负压，从炉口61溢出的发生气氛能够通过进气口661进入排烟罩66，在排烟罩66内被收集，然后由排气歧管排出，同时也可以排出水蒸气等。

优选的，排烟口662的数量为多个，钢材正火设备还包括排气主管道，排烟口662通过排气歧管与排气主管道连接，排烟风机可设置于排气主管道，从而从炉口61溢出的设备主体10内部的发生气氛在炉口61燃烧后，以及从进入设备主体10内部的钢材内溢出的发生气氛，由于本身密度比空气轻，温度明显高于室温，自身有向上扩散的趋势，辅以排烟风机产生的负压，在排烟罩66内被收集，通过排气歧管汇总到排气主管道中，进而排出室外。进一步的，排气歧管中设置长明火，将未完全燃烧的溢出的发生气氛燃烧后排放，防止发生气氛逸散。进一步的，排气歧管上设置了蝶阀，蝶阀用于控制排气歧管的导通和断开，故可以根据需要开启蝶阀，实现排出发生气氛。

实施例二

图17为本发明实施例二提供的一种钢材正火方法的流程图，该钢材正火方法用于本发明任一实施例所述的钢材正火设备，如图17所示，该钢材正火方法包括：

S110、控制发生气氛从发生气氛送入口持续进入，以使所述发生气氛充满加热段、隔热段、快冷段和缓冷段，其中，所述发生气氛包括还原性气体和氮气；所述还原性气体包括烃类气体。

其中，由于隔热段设有发生气氛送入口，同时加热段、隔热段、快冷段和缓冷段均连通，所以发生气氛送入口通入的发生气氛能够充满设备主体的加热段、隔热段、快冷段和缓冷段。

S120、控制输送装置带动所述钢材运动至所述加热段，并在所述加热段停留预设时长，以使所述钢材在所述发生气氛下被加热至预设温度并以所述预设温度保温预设时长。

其中，预设温度是指钢材进行正火热处理时需要达到的温度，由于钢材会在加热段停留预设时长，所以能够在达到预设温度后进行保温，保温的预设时长和预设温度可根据实际的正火需求设置，在此不做具体限定，由于发生气氛充满加热段、隔热段、快冷段和缓冷段，所以钢材会在充满发生气氛的加热段被加热。

S130、控制所述输送装置带动所述钢材由所述加热段经过所述隔热段运动至所述快冷段的快冷室，并控制风冷装置吹出发生气氛以将所述快冷室内的所述钢材降温至指定温度。

其中，由于发生气氛的温度较低，风冷装置吹出发生气氛能够使快冷室内的钢材快速冷却至指定温度。

S140、控制所述输送装置带动所述钢材由所述快冷段运动至所述缓冷段，并在所述缓冷段降温至出料温度。

其中，钢材从快冷段进入缓冷段后，能够在缓冷段逐步将温度降低到出料温度，从而出料。

上述方案，通过发生气氛从加热段与快冷段相邻的隔热段的发生气氛送入口通入，一方面相当于形成气帘，把大部分快冷段高流速的发生气氛阻隔在加热段之外，减少快冷段的低温发生气氛对加热段温度的影响；另一方面，从隔热段溢出的发生气氛溢出到加热段尾部，利用低温气体趋向高温处流动的特点，迫使加热段的发生气氛往加热段进口位置运动，与钢材的运动方向相反，形成的微正压能够将随着钢材从炉口进入加热段的氧气驱赶出去，使得钢材在热处理时避免氧化脱碳和发黑，提升钢材质量。此外，比起相关技术中在快冷段使用氮气对钢材降温，再通过换热器将升温的氮气降温后循环利用，本实施例在气帘作用下，大部分发生气氛流向缓冷段，不需要对其进行降温循环利用，省去了换热器的能耗。现有技术在加热段直接加入CO、H₂或惰性气体作为保护气体避免钢材表面氧化发黑，但直接加入的保护气体温度低，对加热段的温度稳定不利，且会消耗大量热能用于维持温度稳定，本实施例允许与钢材换热后升温的发生气氛少量溢出到加热段300，发生气氛能维持炉内的还原性环境，且少量升温后的发生气氛对加热段300的温度稳定影响较小，使得炉内温度稳定性较强且更节能。

实施例三

图18为本发明实施例三提供的一种钢材正火方法的流程图，本发明实施例三提供的一种钢材正火方法在实施例二的基础上进行改进，如图18所示，该钢材正火方法包括：

S210、控制发生气氛从发生气氛送入口持续进入，以使所述发生气氛充满加热段、隔热段、快冷段和缓冷段，其中，所述发生气氛包括还原性气体和氮气；所述还原性气体包括烃类气体。

S220、步进式进料模式下，控制输送装置带动所述钢材运动至第一加热区，在所述第一加热区内停留第一预设时长，以将所述钢材在所述发生气氛下在所述第一加热区内加热至正火温度，所述正火温度大于或等于800度且小于或等于950度。

其中，由于第一加热区的温度为正火温度，所以当钢材进入第一加热区内时，能够在第一加热区内被加热至正火温度。

S230、控制所述输送装置带动所述钢材由所述第一加热区运动至第二加热区并在所述第二加热区内停留第二预设时长，以将所述钢材在所述发生气氛下在所述第二加热区内降温至正火等温温度并以所述正火等温温度保温所述第二预设时长，所述正火等温温度大于或等于550度且小于或等于650度，所述第二预设时长大于或等于20分钟且小于或等于60分钟。

其中，第一预设时长是指钢材位于第一加热区的时长，此时长不小于能够将钢材从初始温度被加热至正火温度的时长即可。由于第二加热区的温度保持在正火等温温度，所以当钢材由第一加热区运动至第二加热区时会在第二加热区内由正火温度降温至正火等温温度，钢材在第二加热区内停留的时长即为钢材由正火等温温度保温的时长，保温的时长越长，则钢材的正火效果越接近等温正火，第二预设时长即为预设的以正火等温温度保温的时长，所以第二预设时长越长钢材的正火越接近等温正火。

S240、控制所述输送装置带动所述钢材由所述加热段经过所述隔热段运动至所述快冷段的快冷室，并控制风冷装置吹出发生气氛以将所述快冷室内的所述钢材降温至指定温度。

S250、控制所述输送装置带动所述钢材由所述快冷段运动至所述缓冷段，并在所述缓冷段降温至出料温度以进行出料。

现有技术中，等温正火的保温时间根据钢材种类不同在2-7小时不等，钢材以匀速在设备主体内部行进，输送装置的电机转速过低会导致钢材在输送辊上爬行，影响对出炉时间的准确控制，因此电机通常会保持可避免爬行的低速运行；那么要使钢材在设备主体内部保温达到既定的时间，就必须有足够长的炉腔，因此现有正火设备的炉体都非常长；且太长时间的等温会使钢材中的碳逸散，导致表面脱碳。

上述方案，通过先将钢材加热到正火温度，然后再将钢材在短时间内降温至正火等温温度，并以正火等温温度保温第二预设时长，为避免钢材表面脱碳，本方案保温的第二预设时长比现有等温正火时间短，第二预设时长大于或等于20分钟且小于或等于60分钟，所以能够形成类等温正火的效果：第一方面，对于表面含碳的钢材，缩短以正火等温温度保温的时间可防止钢材表面脱碳，对于表面零碳的钢材，以正火等温温度保温的过程中的渗碳反应可以使钢材内部的碳扩散到钢材表面，但不至于脱碳，能达到更好的渗碳效果和防脱碳效果；第二方面，输送装置的电机要保持一定转速运行，缩短以正火等温温度保温的第二预设时长也就能缩短炉体长度，本实施例钢材正火设备的长度介于等温正火和普通正火方式的设备长度之间，能减少设备占地节约厂房成本；第三方面，缩短以正火等温温度保温的第二预设时长可使产量比等温正火高，成本低。

在本发明的可选实施例中，正火温度大于或等于850度且小于或等于900度。其中，当钢材为钢材时，通过使正火温度等于850度、正火等温温度为600度，能够使正火出的钢材性能更优。

在本发明的可选实施例中，第二预设时长为30分钟。其中，第二预设时长即为预设的以正火等温温度保温的时长，通过使第二预设时长为30分钟，所以能够形成类等温正火，保温时间比等温正火短，降低单位能耗，钢材正火设备的长度介于等温正火和普通正火方式的设备长度之间，减少占地，产量比等温正火高，成本低，解决了如何使传统的正火设备能够加工出性能更优的钢材的问题。

在本发明的可选实施例中，钢材正火方法还包括：

获取进料模式，所述进料模式包括步进式和连续式。

其中，进料模式是指需要进行正火的钢材进入加热段的模式，钢材正火设备按照钢材的运行方向依次包括上料段、换气段、加热段、快冷段、缓冷段和下料段。连续式进料模式下，按照钢材需要在设备主体内部加热保温的时间，各段的输送辊保持一致的运行速度，钢材在辊道上匀速运行，会先由上料段上料，然后经过换气段运动进入加热段内部的第一加热区，然后运动至第二加热区，然后离开加热段到达快冷段，最后经过缓冷段由下料段下料。步进式进料模式下，钢材上料后被输送装置快速输送到第一加热区的指定位置并停留，到达预设的加热时间或温度后，即钢材升温至正火温度后，钢材被输送装置快速输送到第二加热区的指定位置，停留第二预设时长，等温保温结束后被快速输送出炉。即步进式进料模式下，钢材会以设定的节拍移动而非全程匀速运动。

当进料模式为步进式且钢材在第一加热区内停留第一预设时长或在第二加热区内停留第二预设时长时，控制动力件带动停留区域的输送辊以预设规律转动预设圈数，预设圈数大于或等于1/2圈且小于或等于1圈。预设规律可以是以低速往复运动。

其中，预设规律是指预设的输送辊转动的规律，例如预设规律可为输送辊先顺时针转动预设圈数，再逆时针转动预设圈数；预设规律也可为输送辊先逆时针转动预设圈数，再顺时针转动预设圈数，在此不做具体限定。停留区域即为钢材停留的区域。

当进料模式为步进式时，若输送装置所包括的输送辊不转动以使钢材在第二加热区停留，此时输送辊会因为在高温下受到钢材重压而变形。通过控制动力件带动输送辊以预设规律转动预设圈数，能够防止输送辊在钢材保温的高温环境下受压变形。

优选的，预设圈数大于或等于5/8圈且小于或等于7/8圈。进一步的，预设圈数为3/4圈。

在本发明的可选实施例中，所述获取进料模式之后，还包括：

获取进料模式切换指令。其中，进料模式切换指令是指指示进料模式进行切换的指令，由于进料模式有步进式和连续式两种，所以基于进料模式切换指令会使得进料模式在步进式和连续式之间切换。

当所述进料模式为步进式，基于所述进料模式切换指令将所述进料模式切换为连续式。

当所述进料模式为连续式，基于所述进料模式切换指令将所述进料模式切换为步进式。

通过上述方式，能够使得钢材正火设备的进料模式根据生产需求在步进式和连续式之间切换。

连续式进料模式可以满足普通钢材的生产，例如实现现有的、常规的正火工艺、生产低性能要求的钢材等，也可以实现上述实施例的钢材正火方法；步进式进料模式可实现上述实施例的钢材正火方法，对正火工艺的控制更精确，可获得更高的产品质量。本实施例设置步进式和连续式可切换的进料模式，使得一台设备能生产更多规格、品质的产品，适应不同的生产需求，达到设备的充分有效利用。

在本发明的可选实施例中，所述控制风冷装置吹出发生气氛以将所述快冷室内的所述钢材降温至指定温度，包括：

控制所述快冷室内部的风机以第二转速运行，以使输风管引导所述发生气氛吹向所述快冷室内部的所述输送装置上的钢材，以使所述钢材在所述发生气氛的作用下降温至指定温度。其中，风机运行时，低温的发生气氛会在在输风管的作用下吹向所述快冷室内部的所述输送装置上的钢材，所以能够对钢材进行快速降温，使得钢材降低至指定温度。

在本发明的可选实施例中，所述控制发生气氛从发生气氛送入口持续进入，以使所述发生气氛充满加热段、隔热段、快冷段和缓冷段，包括：

实时获取设备主体内部的氧气含量。

实时获取所述设备主体的工作状态。

基于所述氧气含量和所述工作状态控制气氛模块和氮气模块，以使还原性气体输出或切断输出至所述发生气氛送入口，并使氮气输出或切断输出至所述设备主体内部。

其中，由于控制模块能够根据氧气含量和工作状态控制气氛模块和氮气模块，所以能够有效的对设备主体内部的发生气氛和氧气含量进行控制，降低氧气造成的脱碳，也防止氧气过高造成炸炉。解决了如何有效控制钢材正火设备在热处理时设备主体内部的氧气含量以实现安全生产的问题。

在本发明的可选实施例中，所述基于所述氧气含量和所述工作状态控制气氛模块和氮气模块，以使还原性气体输出或切断输出至所述发生气氛送入口，并使氮气输出或切断输出至所述设备主体内部，包括：在所述设备主体的所述工作状态为开炉时，确定所述氧气含量是否高于预设含氧阈值，若所述氧气含量高于所述预设含氧阈值，控制工艺氮气子模块输出工艺氮气至所述设备主体内部，且在所述氧气含量小于或等于所述预设含氧阈值时控制所述气氛模块将所述还原性气体输出至所述发生气氛送入口。

其中，工艺氮气子模块是指存储有工艺氮气，并能够输出或切断输出工艺氮气的模块。工艺氮气的主要成分为氮气，用于维持生产工艺所需的处理设备主体内部的惰性氛围。预设含氧阈值是指符合安全标准的设备主体内氧气含量的上限值，在设备主体的工作状态为开炉时，若氧气含量高于预设含氧阈值，说明此时氧气含量过高，若此时通入还原性气体，则存在炸炉的安全隐患，此时控制工艺氮气子模块输出工艺氮气至设备主体内部，工艺氮气的输入能够降低设备主体内的氧气含量，营造惰性氛围。此外，通过在氧气含量小于或等于预设含氧阈值时，才允许气氛模块将还原性气体输出至设备主体内部，可防止还原性气体在氧气含量过高时导致爆炸的情况出现。

在本发明的可选实施例中，在所述设备主体的所述工作状态为生产时，确定所述氧气含量是否高于预设含氧阈值，若所述氧气含量高于所述预设含氧阈值，控制所述气氛模块切断所述还原性气体输出至所述发生气氛送入口，并控制安全氮气子模块输出安全氮气至安全气氛送入口，直至所述氧气含量小于或等于所述预设含氧阈值，且在所述氧气含量小于或等于所述预设含氧阈值时控制所述气氛模块将所述还原性气体输出至所述发生气氛送入口以使所述设备主体继续生产。

在设备主体的工作状态为生产时，若氧气含量高于预设含氧阈值，说明此时氧气含量过高，存在炸炉的安全隐患，此时控制气氛模块切断还原性气体输出至设备主体内部，能够防止设备主体在存在安全风险的情况下生产，通过控制安全氮气子模块输出安全氮气至设备主体内部，安全氮气的输入能够降低氧气含量，故能够在防止氧气含量过高引起炸炉，由于安全氮气输入时还原性气体切断输出，所以能够使得氧气含量快速下降至小于或等于预设含氧阈值，尽快解决生产中的安全隐患。通过在氧气含量小于或等于预设含氧阈值时，才允许气氛模块将还原性气体输出至设备主体内部以使设备主体继续生产，能够防止设备主体在存在安全风险的情况下生产，也能够防止氧气含量过高造成的生产出的钢材表面质量较差的情况出现。

进一步的，在所述控制发生气氛从发生气氛送入口持续进入之前，还包括，在设备主体的工作状态为开炉时，控制所述快冷室内部的风机以第一转速运行，能够将快冷室的气氛死角中的氧气快速排出炉外，有利于快速建立发生气氛环境。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

本实施例的钢材正火设备的工作过程如下：钢材正火设备上电开炉时，炉门高度调节装置关闭炉门，控制快冷段的风机第一转速运行，工艺氮气子模块控制工艺氮气通入设备主体内部，当氧含量检测件检测到氧气含量低于预设含氧阈值时，控制气氛模块通入还原性气体至设备主体内部以建立发生气氛；当检测到发生气氛各组分比例符合要求时，开启第一加热装置和第二加热装置以使第一加热区上升至正火温度且第二加热区上升至正火等温温度，然后控制炉门高度调节装置开启炉门到预设高度，控制输送装置带动钢材开始进料并控制风机第二转速运行，使得钢材在第一加热区内停留第一预设时长实现加热至正火温度，然后在第二加热区内停留第二预设时长以使钢材以正火等温温度进行保温；工作期间，若遇到氧气含量高于预设含量阈值，控制高度调节装置关闭炉门或减小炉门的开度、控制气氛模块切断还原性气体输出至发生气氛送入口，并控制安全氮气子模块输出安全氮气至安全氮气送入口，且在氧气含量小于或等于预设含氧阈值时控制气氛模块将还原性气体输出至发生气氛送入口以使设备主体继续生产。热处理完成后，输送装置带动钢材出炉，炉门高度调节装置关闭炉门，第一加热装置和第二加热装置关闭，控制气氛模块切断还原性气体输出至发生气氛送入口，并控制安全氮气子模块输出安全氮气至安全氮气送入口，安全氮气吹扫至可燃气体含量低于预设可燃气体含量阈值，在可燃气体含量低于预设可燃气体含量阈值时控制安全氮气子模块关闭安全氮气，并控制风机第一转速运行，在设备主体的炉温降至常温后，控制工艺氮气子模块切断工艺氮气通入设备主体内部并控制风机关闭。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (15)

1.一种钢材正火设备，其特征在于，包括输送装置、控制模块和设备主体，所述设备主体包括沿钢材的运行方向依次设置且连通的加热段、隔热段、快冷段和缓冷段；

所述输送装置贯穿所述设备主体，用于输送钢材，所述控制模块用于控制所述输送装置带动所述钢材依次运动至所述加热段、所述隔热段、所述快冷段和所述缓冷段；

所述快冷段包括快冷室，所述快冷室内部设有风冷装置，所述风冷装置用于吹出发生气氛以冷却所述快冷室内的所述钢材；

所述设备主体上开设有发生气氛送入口，所述发生气氛送入口包括开设在所述隔热段的第一发生气氛送入口，发生气氛从所述第一发生气氛送入口进入所述隔热段。

2.根据权利要求1所述的钢材正火设备，其特征在于，所述隔热段设置保温装置，所述保温装置包括保温上帘和保温下墩；

所述保温上帘和/或所述保温下墩沿竖直方向可调节设置，所述保温上帘的底部与所述保温下墩的顶部之间形成保温开口，从所述加热段输入的钢材穿过所述保温开口进入所述快冷段；

所述第一发生气氛送入口与所述保温开口连通。

3.根据权利要求1所述的钢材正火设备，其特征在于，所述钢材正火设备还包括第一加热装置、第二加热装置、第一温度监测件和第二温度监测件，所述加热段包括连通的第一加热区和第二加热区；

所述第一温度监测件用于监测所述第一加热区的温度得到第一温度信息，所述第一加热装置用于对所述第一加热区进行加热，所述控制模块用于实时获取所述第一温度信息，基于所述第一温度信息控制所述第一加热装置的工作状态，以使所述第一温度信息为正火温度；

所述第二温度监测件用于监测所述第二加热区的温度得到第二温度信息，所述第二加热装置用于对所述第二加热区进行加热，所述控制模块用于实时获取所述第二温度信息，基于所述第二温度信息控制所述第二加热装置的工作状态，以使所述第二温度信息为正火等温温度；

所述控制模块用于控制所述输送装置带动所述钢材依次运动至所述第一加热区和所述第二加热区，并在所述第一加热区内停留第一预设时长和/或在所述第二加热区内停留第二预设时长。

4.根据权利要求3所述的钢材正火设备，其特征在于，所述控制模块具体用于：基于所述第一温度信息调节所述第一加热装置的占空比，以使所述第一温度信息为正火温度；

和/或，所述控制模块具体用于：基于所述第二温度信息调节所述第二加热装置的占空比，以使所述第二温度信息为正火等温温度。

5.根据权利要求3所述的钢材正火设备，其特征在于，所述第一加热装置和所述第二加热装置均包括多个燃烧器；

所述控制模块还用于：基于第一预设时序控制位于所述第一加热区内的所述多个燃烧器依次点燃，和/或，基于第二预设时序控制位于所述第二加热区内的所述多个燃烧器依次点燃。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的钢材正火设备，其特征在于，所述风冷装置包括输风管和风机；

所述输风管的一端连接于所述风机的气体输出口，所述输风管的另一端延伸至所述快冷室内的所述输送装置的一侧；

所述发生气氛送入口还包括第二发生气氛送入口，所述第二发生气氛送入口设置于所述输风管的侧壁；

发生气氛从所述第二发生气氛送入口进入所述输风管内部，所述输风管用于引导所述发生气氛吹向所述输送装置上的所述钢材。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的钢材正火设备，其特征在于，所述钢材正火设备还包括氧含量监测件、气氛模块和氮气模块；

所述氧含量监测件用于监测所述设备主体内部的氧气含量；

所述气氛模块用于输出或切断输出还原性气体至所述发生气氛送入口；所述氮气模块用于输出或切断输出氮气至所述设备主体内部；所述还原性气体和所述氮气组成所述发生气氛；

所述控制模块的输入端与所述氧含量监测件电连接，所述控制模块的输出端分别与所述气氛模块和所述氮气模块电连接，所述控制模块用于实时获取所述氧气含量和所述设备主体的工作状态，基于所述氧气含量和所述工作状态控制所述气氛模块和所述氮气模块，以使所述还原性气体输出或切断输出至所述发生气氛送入口，并使所述氮气输出或切断输出至所述设备主体内部。

8.根据权利要求7所述的钢材正火设备，其特征在于，所述氮气模块包括工艺氮气子模块，若所述设备主体上设有工艺氮气送入口，则所述工艺氮气子模块用于输出或切断输出工艺氮气至所述工艺氮气送入口，否则所述工艺氮气子模块用于输出或切断输出工艺氮气至所述发生气氛送入口；

和/或，所述氮气模块包括安全氮气子模块，所述设备主体上设有安全氮气送入口，所述安全氮气子模块用于输出或切断输出安全氮气至所述安全氮气送入口。

9.根据权利要求7所述的钢材正火设备，其特征在于，所述设备主体包括炉口和用于启闭所述炉口的炉门，所述钢材正火设备还包括炉门高度调节装置，所述炉门高度调节装置用于调节所述炉门的开启高度；

所述控制模块与所述炉门高度调节装置电连接，所述控制模块还用于在所述设备主体的所述工作状态为开炉或停炉时，控制所述炉门高度调节装置关闭所述炉门或减小所述炉门的开度；

和/或，所述控制模块还用于在所述设备主体的所述工作状态为生产且所述氧气含量高于预设含氧阈值时控制所述高度调节装置关闭所述炉门或减小所述炉门的开度。

10.根据权利要求9所述的钢材正火设备，其特征在于，所述钢材正火设备还包括火帘装置和自动引火烧嘴装置，所述自动引火烧嘴装置用于点燃所述火帘装置，以使所述火帘装置在所述炉口处形成火焰隔离带；

和/或，所述钢材正火设备还包括排烟罩和排烟风机，所述排烟罩设置在所述炉口上方，所述排烟风机用于使所述排烟罩产生负压；所述排烟罩具有进气口和排烟口，所述进气口朝向所述炉口，所述排烟口连通有排气歧管。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的钢材正火设备，其特征在于，所述设备主体还包括换气段，所述换气段设置于所述加热段背离所述隔热段的一端；

所述换气段内设有密封帘组，所述密封帘组包括多道密封帘，多道所述密封帘由钢材运行方向间隔排布。

12.一种钢材正火方法，其特征在于，用于权利要求1-11中任一项所述的钢材正火设备，所述钢材正火方法包括：

控制发生气氛从发生气氛送入口持续进入，以使所述发生气氛充满加热段、隔热段、快冷段和缓冷段；

控制输送装置带动所述钢材运动至所述加热段，并在所述加热段停留预设时长，以使所述钢材在所述发生气氛下被加热至预设温度并以所述预设温度保温预设时长；

控制所述输送装置带动所述钢材由所述加热段经过所述隔热段运动至所述快冷段的快冷室，并控制风冷装置吹出发生气氛以将所述快冷室内的所述钢材降温至指定温度；

控制所述输送装置带动所述钢材由所述快冷段运动至所述缓冷段，并在所述缓冷段降温至出料温度；

其中，所述发生气氛包括还原性气体和氮气；所述还原性气体包括烃类气体。

13.根据权利要求12所述的钢材正火方法，其特征在于，所述控制输送装置带动所述钢材运动至所述加热段，并在所述加热段停留预设时长，以使所述钢材在所述发生气氛下被加热至预设温度并以所述预设温度保温预设时长，包括：

步进式进料模式下，控制输送装置带动所述钢材运动至第一加热区，在所述第一加热区内停留第一预设时长，以将所述钢材在所述发生气氛下在所述第一加热区内加热至正火温度，所述正火温度大于或等于800度且小于或等于950度；

控制所述输送装置带动所述钢材由所述第一加热区运动至第二加热区并在所述第二加热区内停留第二预设时长，以将所述钢材在所述发生气氛下在所述第二加热区内降温至正火等温温度并以所述正火等温温度保温所述第二预设时长，所述正火等温温度大于或等于550度且小于或等于650度，所述第二预设时长大于或等于20分钟且小于或等于60分钟。

14.根据权利要求12或13所述的钢材正火方法，其特征在于，所述控制发生气氛从发生气氛送入口持续进入，以使所述发生气氛充满加热段、隔热段、快冷段和缓冷段，包括：

实时获取设备主体内部的氧气含量；

实时获取所述设备主体的工作状态；

基于所述氧气含量和所述工作状态控制气氛模块和氮气模块，以使还原性气体输出或切断输出至所述发生气氛送入口，并使氮气输出或切断输出至所述设备主体内部。

15.根据权利要求14所述的钢材正火方法，其特征在于，所述基于所述氧气含量和所述工作状态控制气氛模块和氮气模块，以使还原性气体输出或切断输出至所述发生气氛送入口，并使氮气输出或切断输出至所述设备主体内部，包括：

在所述设备主体的所述工作状态为开炉时，确定所述氧气含量是否高于预设含氧阈值，若所述氧气含量高于所述预设含氧阈值，控制工艺氮气子模块输出工艺氮气至所述发生气氛送入口或工艺氮气送入口，且在所述氧气含量小于或等于所述预设含氧阈值时控制所述气氛模块将所述还原性气体输出至所述发生气氛送入口；

和/或，在所述设备主体的所述工作状态为生产时，确定所述氧气含量是否高于预设含氧阈值，若所述氧气含量高于所述预设含氧阈值，控制所述气氛模块切断所述还原性气体输出至所述发生气氛送入口，并控制安全氮气子模块输出安全氮气至安全氮气送入口，直至所述氧气含量小于或等于所述预设含氧阈值，且在所述氧气含量小于或等于所述预设含氧阈值时控制所述气氛模块将所述还原性气体输出至所述发生气氛送入口。