CN203999686U - 一种能耗优化的等温正火炉 - Google Patents

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宋国平
徐卫东
王清献
孙学明
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Abstract

本实用新型揭示了一种能耗优化的等温正火炉,基于传统热回收型等温正火炉结构改良,该炉体中设有独立且部分贯通的积木式炉膛,炉膛在上、下层炉道的前端贯通形成热对流区,炉膛在上、下层炉道的中后端相隔形成上侧的加热区和下侧的冷却区并于末端贯通;等温正火炉在加热区设有燃气脉冲烧嘴,在冷却区的速冷段设有基于离心风机且相对输送网带的上排喷风管和下排喷风管,且离心风机可控取风自炉外空气和缓冷段末端相对低温气体。本实用新型正火炉保留了传统炉具高热利用率的优势外,采用热交换离心风机、炉内独立而部分贯通的风道及热交换装置实现了系统性的热回收系统,可实现炉内各温度区域的热能高效利用,并切实保证了炉温均匀性。

Description

-种能耗优化的等温正火炉
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种金属零件的等温正火处理装置,尤其涉及一种对正火处理中 热能合理利用,能耗灵活可控的等温正火炉,属于铸造设备领域。
背景技术
[0002] 现有技术中对于金属工件(例如低中碳钢、合金钢等)的正火和空冷淬火处理,以 此为锻造或铸造工件等后道切削工艺提供必要的准备。一般在炉中加热保温后,继之以空 气快速冷却,其中工件的热能在冷却后大量流失,由此存在能源浪费大,热污染严重等缺 陷。
[0003] 由此,有创作者对此提出了改进方案,如专利(ZL 2008201163260)所公开的一种 热回收型连续等温正火炉,其虽然提供了利用缓冷段的余热回收利用对新近物料进行预热 的技术解决方案,并且取得了减少热损、节省能耗的一定效果。但上述方案仍存在较大不完 善之处,尤其表现在对于高温工件的急速冷却仍耗能较大,且直接引入外部冷空气进行急 速降温,不能满足不同工件不同的冷却要求,而使工件的组织和力学性能都难以达到理想 状态,严重时甚至影响空冷淬火效果。
发明内容
[0004] 本实用新型的目的旨在提出一种能耗优化的等温正火炉,解决正火和空冷淬火工 艺长期无法合理节控能耗的问题。
[0005] 本实用新型实现上述目的的技术解决方案为:一种能耗优化的等温正火炉,炉体 中设有上层炉道和下层炉道,上层炉道的前端为预热段,上层炉道的中后端为加热保温段, 下层炉道的前端为缓冷段,下层炉道的中后端随物料传送方向依次为速冷段和等温段,上、 下层炉道中设置输送网带,其特征在于:所述炉体中设有独立且部分贯通的积木式炉膛,炉 膛在上、下层炉道的前端贯通形成热对流区且设有入料口和出料口,炉膛在上、下层炉道的 中后端相隔形成上侧的加热区和下侧的冷却区并于末端贯通;所述等温正火炉在加热区设 有燃气脉冲烧嘴,在冷却区的速冷段设有基于离心风机且相对输送网带的上排喷风管和下 排喷风管,且离心风机可控取风自炉外空气和缓冷段末端相对低温气体。
[0006] 进一步地,所述热对流区与加热区之间以及热对流区与冷却区之间分别设有仅适 合输送网带和物料通过的膛内通道,炉膛内各区空气相对静止。
[0007] 进一步地,上层炉道的预热段与下层炉道的缓冷段相对设置且贯通形成热对流 区,且预热段顶部设有对流风机。
[0008] 进一步地,所述上层炉道中设有第一输送网带,下层炉道的中后端设有第二输送 网带,下层炉道的前端设有一定坡度的第三输送网带,且第二、第三输送网带在下层炉道的 等温段交接。
[0009] 更进一步地,所述第一输送网带设有维持网带及物料平稳传送的上托辊和下托 辊。
[0010] 进一步地,所述加热区设有12个燃气脉冲烧嘴且燃气脉冲烧嘴的火焰端设有蜂 孔状的导热金属管。
[0011] 更进一步地,所述加热区的燃气脉冲烧嘴随物料传送方向依次设为分别可控开启 的第一加热烧嘴组、第二加热烧嘴组和第三加热烧嘴组,且对应物料的加热温度后一组加 热烧嘴组较前一组加热烧嘴组高10-20°C。
[0012] 进一步地,所述热对流区沿炉膛深度向分为两级以上对流腔,且各级对流腔顶部 分别设有一个对流风机。
[0013] 进一步地,上层炉道中的网带末端设有物料滑入下层炉道的落料滑道口。
[0014] 进一步地,所述离心风机设有可遥控的取风切换器,离心风机的一个取风口连接 炉外空气,另一个取风口管道连至缓冷段末端相对低温气体。
[0015] 本实用新型所提出的该正火炉,较之于现有技术具备较为显著的优点:它保留了 传统炉具利用冷却热能对工件进行预热提高热利用率的优势外,并进一步提出了更完善的 方案,采用热交换离心风机、炉内独立而部分贯通的风道及热交换装置实现了系统性的热 回收系统,可实现炉内各温度区域的热能高效利用,并切实保证了炉温均匀性。
附图说明
[0016] 图1是本实用新型等温正火炉一较佳实施例的轴侧向结构剖视图。
[0017] 图2是图1所示等温正火炉的俯视结构示意图。
[0018] 图3是图1的A-A向剖视图。
[0019] 图4是图1的B-B向剖视图。
[0020] 图5是图1中C部分的结构放大示意图。
具体实施方式
[0021] 本实用新型通过对传统等温正火炉在工艺实践中遇到的诸多问题,创新提出一种 能耗优化的等温正火炉,以此合理节控正火和空冷淬火工艺的能耗。
[0022] 本实用新型等温正火炉的结构特征将从本实用新型一较佳实施例的详细描述清 楚展示。如图1至图5所示,通常的等温正火炉,其炉体1中设有上层炉道11和下层炉道 12,上层炉道11的前端为预热段I,上层炉道11的中后端为加热保温段II,下层炉道的前 端为缓冷段III,下层炉道的中后端随物料传送方向依次为速冷段IV和等温段。上、下层炉道 中设置输送网带。以此承载工件通过各个温度区段进行工艺处理。
[0023] 作为本创作的结构改进,炉体1中设有独立且部分贯通的积木式炉膛,炉膛在上、 下层炉道的前端贯通形成热对流区且设有入料口 13和出料口 14,炉膛在上、下层炉道的中 后端相隔形成上侧的加热区和下侧的冷却区并于末端贯通。特别地,该等温正火炉在加热 区设有燃气脉冲烧嘴3,在冷却区的速冷段设有基于离心风机41且相对输送网带的上排喷 风管42b和下排喷风管42a,且离心风机可控取风自炉外空气和缓冷段末端相对低温气体。 由此当工件有较快速度降温的需求时便切换取风自炉外空气,直接与高温工件进行热交换 降温;当工件的降温速度要求并不是很极端时便切换取风自缓冷段末端相对低温气体,利 用炉内空气内循环实现降温。
[0024] 作为上述方案进一步的优化,上述热对流区与加热区之间(S卩I、II之间)以及热 对流区与冷却区之间(即m、iv之间)分别设有仅适合输送网带和物料通过的膛内通道,由 此使得炉膛内除输送网带和物料(即工件)外各区空气相对静止。
[0025] 该等温正火炉的输送网带呈分段设计,具体地,上层炉道中设有第一输送网带21, 下层炉道的中后端设有第二输送网带22,下层炉道的前端设有一定坡度的第三输送网带 23,且第二、第三输送网带在下层炉道的等温段交接、延续。更进一步地,该第一输送网带21 设有维持网带及物料平稳传送的上托辊211和下托辊212。上层炉道中的网带末端设有物 料滑入下层炉道的落料滑道口 16。
[0026] 该等温正火炉在加热区设有12个燃气脉冲烧嘴3且燃气脉冲烧嘴的火焰端设有 蜂孔状的导热金属管31,如图5所示的放大示意图可见。
[0027] 通过将上述方案所描述的等温正火炉应用于正火和空冷淬火工艺中,切实实现了 对物料的预热、加热、速冷、缓冷、出料各段工艺的合理控温和热能利用,其单位生产时间内 的能耗较之于传统等温正火炉降低20%以上
[0028] 除上述方案外,本实用新型还具有以下多种可选的实施方案,举例如下。
[0029] -者、该等温正火炉具有一排若干个燃气脉冲烧嘴3,且随物料传送方向依次设为 分别可控开启的第一加热烧嘴组X、第二加热烧嘴组Y和第三加热烧嘴组Z,且对应物料的 加热温度后一组加热烧嘴组较前一组加热烧嘴组高10-20°C。如此便可有效控制加热去各 段的加热效率,根据工艺初期预热不足和中后期充分预热的不同工况,可控地选择一组或 多组加热烧嘴,能有效减少燃气用量。
[0030] 二者、该等温正火炉在热对流区沿炉膛深度向分为两级以上对流腔,且各级对流 腔顶部分别设有一个对流风机5,该对流风机5通过挡板51直接朝向下层炉道出风。图1 所示实施例为三级对流腔,根据物料冷却的实时温度和冷却效率要求,合理控制对流风机 的启动或关闭,进一步节省能耗。
[0031] 再者、该等温正火炉在离心风机上设有可遥控的取风切换器,离心风机的一个取 风口连接炉外空气,另一个取风口管道连至缓冷段末端相对低温气体。由此可灵活选择速 冷段的出风,合理调节降温效率。
[0032] 此外、该等温正火炉对应入料口 13设有自动加料并与第一输送网带21对接的入 料网带131 ;对应出料口 14设有自动送料并与第三输送网带23对接的出料网带141。有利 于实现待处理物料和处理后物料的自动装卸。而且在该等温正火炉上层炉道的末端还设有 一个可开启式密闭的维修工艺孔18,必要时为正火炉进行检修、维护提供便利。
[0033] 综上可见,本实用新型所提出的该正火炉,较之于现有技术具备较为显著的优点: 它保留了传统炉具利用冷却热能对工件进行预热提高热利用率的优势外,并进一步提出了 更完善的方案,采用热交换离心风机、炉内独立而部分贯通的风道及热交换装置实现了系 统性的热回收系统,可实现炉内各温度区域的热能高效利用,并切实保证了炉温均匀性。 [0034] 以上结合附图的实施例描述,旨在便于理解本实用新型的创新实质,但并非以此 来限制本实用新型多样性的实施方式及要求的权利要求保护范围。但凡理解本实用新型, 并根据上述实施例进行的等效结构变化或构件替换,能够实现相同目的和效果的设计,均 应视为对本专利申请保护内容的侵犯。

Claims (10)

1. 一种能耗优化的等温正火炉,炉体中设有上层炉道和下层炉道,上层炉道的前端为 预热段,上层炉道的中后端为加热保温段,下层炉道的前端为缓冷段,下层炉道的中后端随 物料传送方向依次为速冷段和等温段,上、下层炉道中设置输送网带,其特征在于:所述炉 体中设有独立且部分贯通的积木式炉膛,炉膛在上、下层炉道的前端贯通形成热对流区且 设有入料口和出料口,炉膛在上、下层炉道的中后端相隔形成上侧的加热区和下侧的冷却 区并于末端贯通;所述等温正火炉在加热区设有燃气脉冲烧嘴,在冷却区的速冷段设有基 于离心风机且相对输送网带的上排喷风管和下排喷风管,且离心风机可控取风自炉外空气 和缓冷段末端相对低温气体。
2. 根据权利要求1所述能耗优化的等温正火炉,其特征是:所述热对流区与加热区之 间以及热对流区与冷却区之间分别设有仅适合输送网带和物料通过的膛内通道,炉膛内各 区空气相对静止。
3. 根据权利要求1所述能耗优化的等温正火炉,其特征是:上层炉道的预热段与下层 炉道的缓冷段相对设置且贯通形成热对流区,且预热段顶部设有对流风机。
4. 根据权利要求1所述能耗优化的等温正火炉,其特征是:所述上层炉道中设有第一 输送网带,下层炉道的中后端设有第二输送网带,下层炉道的前端设有一定坡度的第三输 送网带,且第二、第三输送网带在下层炉道的等温段交接。
5. 根据权利要求4所述能耗优化的等温正火炉,其特征是:所述第一输送网带设有维 持网带及物料平稳传送的上托辊和下托辊。
6. 根据权利要求1所述能耗优化的等温正火炉,其特征是:所述加热区设有12个燃气 脉冲烧嘴且燃气脉冲烧嘴的火焰端设有蜂孔状的导热金属管。
7. 根据权利要求1或6所述能耗优化的等温正火炉,其特征是:所述加热区的燃气脉 冲烧嘴随物料传送方向依次设为分别可控开启的第一加热烧嘴组、第二加热烧嘴组和第三 加热烧嘴组,且对应物料的加热温度后一组加热烧嘴组较前一组加热烧嘴组高10-20°C。
8. 根据权利要求1所述能耗优化的等温正火炉,其特征是:所述热对流区沿炉膛深度 向分为两级以上对流腔,且各级对流腔顶部分别设有一个对流风机。
9. 根据权利要求1所述能耗优化的等温正火炉,其特征是:上层炉道中的网带末端设 有物料滑入下层炉道的落料滑道口。
10. 根据权利要求1所述能耗优化的等温正火炉,其特征是:所述离心风机设有可遥控 的取风切换器,离心风机的一个取风口连接炉外空气,另一个取风口管道连至缓冷段末端 相对低温气体。
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