[其他]多室换热式节能退火炉

说明书

本发明属于金属材料及工件退火的技术领域，即提供一种利用重热的节能退火工艺及实施该工艺的多室换热式节能退火炉。

金属材料及工件（以下简称为工件）进行退火热处理时，通常是把工件放入密闭的耐热钢炉罐内，将炉罐与工件一同放入炉内加热，待加热至退火工艺所要求的温度（以下简称为工艺温度）并保温一定的时间，然后再取出让其在空气中自然冷却。这样做不仅要使用大量的耐热钢材，而且因为加热炉罐也会要耗费大量的热能。如果不用炉罐装料，而把工件直接放入退火炉内加热，虽然可节省制造炉罐的耐热钢材和加热炉罐的一部分能耗，但工件通常必须随炉冷却，由于炉体的保温性能好，冷却速度很慢，这样不仅使生产周期加长，而且又增加了退火炉的蓄热损失。上述退火工艺的共同特点是：工件加热到退火工艺温度时所吸收的热量，几乎全部（即工件的焓增加值部分）都在冷却过程中耗散掉了，未能使已经被利用过的有效热重复地得到利用（即未能利用重热）。虽然目前出现过几种只有一个加热室的多段退火炉（包括各种连续退火炉），在防止工件氧化和缩短冷却时间方面取得某些进展;有的退火炉例如日本专利昭60-159586所报导的连续辊底炉甚至可以利用重热，但是它们却都需要解决工件在炉内运动的问题，这样一来，炉体的结构又复杂化了，既要增加使工件在炉内运动的装置，又要增加退火炉的动力消耗。

本发明提出了一种简便易行的利用重热的节能退火工艺，其特征在于：使处在炉膛中的退火工件与相邻的炉膛中的退火工件进行对流形式换热，并且使在该相邻炉膛中待退火的工件受热，从而在工件不动的条件下使已退火工件热焓量增加值那部分能量得到充分利用。本发明还提供了一种实施上述节能退火工艺的多室换热式节能退火炉，它有互相并接的两个以上的炉膛（即加热室），每两个炉膛（即加热室）之间均设置有带闸门的换热器，换热口闸门可以采取整体式结构，也可以采取分段联动式结构。当成批的工件进行退火时，在炉膛（即加热室）内已退火过的工件冷却时所放出的热量，可以带闸门的换热口通过对流给另一个（或依次给另外几个）炉膛中的待退火工件加热，如果退火炉是双炉膛（即双室）结构，则进行一次换热，如果退火炉是由三个炉膛（即三室）构成，则可进行三次换热，退火炉有四个炉膛（即四室），还可进行四次换热。采用多室换热式节能退火工艺，不仅有效地利用了重热，而且也解决了工件在炉膛内冷却时生产周期长的问题。而且由于工件在炉膛内不运动，也节省了工件运动机构和工件运动所必需的动力消耗。

本发明所提供的多室换热式节能退火炉其实施例如图1～9所示。

图1～9系三室换热式节能退火炉。图1为三室换热式节能退火炉炉的热流示意图，该图中Qs₁代表一次散热，即炉膛内加热元件供热时的散热损失;Qs₂代表二次散热，即工件在换热过程中的散热损失;Qd是工件出炉时的带出热;Qx是原始工艺有效热，即工件从室温升到工艺温度所吸收的热量;Qg是供入热，即加热元件输出热;Qc是重热，即待退火工件通过换热所得到的热量。由图1中可以看出：

因此：（1）只要Qc＞Qs₁，则Qx可以大于Qg，即原始工艺有效热大于供入热;（2）Qg＝Qd+Qs₁+Qs₂，即供入热等于工件带出热加一次散热和二次散热。原始工艺有效热系由工件热容量及其退火工艺制度决定的，在退火炉运行过程中可视为不变量，故只要减小工件带出热和改善炉壁绝热情况，让工件在炉膛内多次进行换热就可以直接减小供入热，有效地提高退火炉的热能利用率，达到很好的节能效果。图2和图3为三室换热式退火炉的结构图，其中图2为俯视剖面（B-B剖面）图，图3为主视剖面（A-A剖面）图。在该两图中，（1）为工件支架;（2）为加热元件;（3）为炉体，它由耐火纤维内衬和钢板外壳构成;（4）为退火工件;（5）为炉盖;（6）为风机;（7）为复合框形密封垫;（8）为联动闸门;（9）为液压油缸。为了防止工件在高温退火过程中发生氧化，本发明所提供的退火炉还配备有真空系统和充保护气体的装置，因为这些基本上是属于已有技术的领域，故无需予以详细叙述。