半连续氢气还原炉

文章编号:10022163920010220047202

半连续氢气还原炉

魏葆春

西安电炉研究所陕西西安710061

摘要:介绍了单管氢气还原炉的设计思路、结构情况及应用范围关键词:单管氢气还原炉上料架炉体水冷系统控制系统

中图分类号:TM924.39　　文献标识码:B　　Semi-continuousHydrogenReducingFurnaceWEIBao2chun1

　前言半连续氢气还原炉是西安电炉研究所专为某公司设计制造的用于中试钼粉还原及小批量生产用设备。

该炉还可用于小型零件的少、无氧化热处理粉末冶金件的烧结以及小型件的钎焊、薄渗层件的渗碳、氮化及碳2氮共渗等其特点是设计温度高可达1300℃、成本低、操作方便、实行PLC可编程序控制器控制节能、安全及可在不停炉情况下进行电热元件的更换并能保证在电热元件的更换过程中工作温区温度下降不超过50℃。

2　氢气还原炉的基本特性图1给出了氢气还原炉总体结构。该炉由上料架附设待料台、自动进料机构、上料台前炉门机构包括炉门自动启闭机构、长明灯、废气燃放口、防爆阀、马弗包括热胀冷缩消除机构、气路系统、水路系统、炉盖、炉体、电加热体、后马弗、后炉门机构包括炉门自动启闭机构、保护罩、出料架、出料台、自动拉料机构温控系统、程序控制系统等部分构成炉子总功率40kW炉膛空间5120×5000、炉温最高可达1300℃、炉温均匀度≤±5℃。图1　半连续氢气还原炉3　结构

3.1　上料架上料架分上下两层下层安放炉门自动启闭用的电动推杆DG5040M2D其具体行程由行程开关位置确定并在下层上表面安放有导轨上料架上层安放自动进料用的电动推杆DG50080M2D。炉子工作时调整该推杆的行程即可确保各料舟在炉子马弗内的位置唯一确定针对同一生产工艺而言若生产工艺改变后只需重新调整该推杆的行程即可从而确保出炉口处的料舟距后炉门的距离一定因此排除了料舟顶死后炉门的情况发生。在料架上层的上方做成平台顺便作为备料台上料架周边全部用不锈钢板铆接封闭美观漂亮。

3.2　炉体炉体包括炉衬、炉壳、炉盖、马弗、电加热体等。炉衬采用组合式轻质炉衬内层用113mm厚的高铝砖砌筑外层为轻质耐火砖保温砖纤维毡炉壁温升仅40℃。炉壳采用型钢及钢板焊接而成整体为槽钢型炉盖采用全纤维炉衬轻巧而便于移动主要为解决快速更换马弗问题节省停炉时间。马弗采用日本或瑞典进口SUS310S钢管炉内马弗无焊接点马弗入口处除了设有废气燃放口大小可调防爆阀该防爆阀将传统的口朝上改为口朝下并加装闸阀这样即使防爆阀爆开炉内并不进入空气照样可以工作闸阀是为在炉子正常工作情况下更换防爆球及防爆顶簧时确保安全而设置的外取掉了传统水冷套连接法兰等。这样一来可以防止结露影响产品质量二来可以使入炉工件充分预热达到节能之目的。同时减少了漏气环节并提高了料盘的运行平稳性。在马弗的炉体外部分焊有支撑滚轮机构其与铺设在上料架上的导轨相结合可以充分消除马弗产生的热膨胀。炉门机构焊于马弗上并成15°倾斜炉门板与密封面板采用光洁面滑动密封结构简单密封效果好。在炉门前接有上料台在上料台与马弗相接处包括料舟均有一与水平面成15°夹角的倾角以确保上料盘平稳运行而无卡滞。电加热体采用进口康泰尔高温合金丝螺旋型绕于磁管上磁管长度介于炉膛宽度与炉壳宽度之间用专用工具安装这样主要是为了防止热量散失节约能源。

3.3　出料架出料架与上料架结构基本相同此处不再重述。所不同的是在出料架上设有保护罩其作用是将出料时从出料门口溢出的氢气及时抽走以确保工作地点的安全。马弗与后马弗均是卧式搁置接头处由圆法兰衬以石棉橡胶板并涂高温密封胶用螺栓固定构成密封体。马弗用滚轮支承在上料架上的轨道上后马弗用螺栓与出料架连接上下位置可调。

3.4　水、气系统在后马弗底部及顶部均设置了进、排水管道。进水时可通过电接点压力表及流量计显示水流流通与否及水压大小。如发现断水或水欠压则系统能自动报警以便采取应急措施。前后马弗均设置了氢气进口管道氢气经流量计后分3路分别进入后马弗内及通过炉底预热后再进入前马弗内这样便可防止结露从而确保产品质量。另一路引至进炉门处的点火嘴即长明灯用以在前门开启时自动点燃溢出的氢气一来确保安全二来形成火帘防止空气进入炉门。第3路通过电磁阀由前后炉门控制进入后马弗内不论前炉门或后炉门打开时则电磁阀自动开启补充氢气进入后马弗内补充由于炉门开启而溢出的氢气从而保证炉内气压防止空气进入确保料舟安全进出。

3.5　控制系统控制系统又分温控系统及程序控制系统温控系统共分5区每区电加热体分两层分别布置于马弗的上面及下面。加热体功率采用不均匀布置从而确保炉丝寿命及炉温均匀性。温度控制与安全报警采用可靠的双独立系统选用进口数显智能化仪表采用专家PID抗超调的方法控制精度高采用固态继电器模块输出用中长图记录仪随时记录各区温度各区温度在工艺范围内可任意设定设有水、气欠压、断水气及气体超压声光报警装置并有电加热体断电部位显示功能采用PLC可编程序控制器不仅对后炉门打开、补充氢气开启自动出料、后炉门关闭、补充氢气关、自动计时约5min、进料炉门开、补充氢气开、自动进料、进料炉门关、补充氢气关等实行联锁及自动控制而且推料周期可用数显时间继电器自动设定同时设有自动及手动两档手动时在炉子上料架上设有手动操作盒可以用手点动进料。几台炉子只需一个工人看护该工人只要向进料台上放置料舟及将卸料台上的料舟及时搬掉即可。

4　结语半连续氢气还原炉可以高效而经济地用于钼粉等的还原。生产率高炉气消耗少投资少既经济又能确保产品的质量。WZ002749给定加热温度条件下物料的加热计算——《ИзвестияВУЗЧернаяМеталлургия》2000No.237～42俄文中研究了厚材加热时在一定的加热时间中为达到给定的物料平均温度和断面温差所需要的热气体温度的优化计算方法。文中给出了完整的数学模型和算法并举例给出了计算结果。该方法简单而有效可以用于优化设计和加热制度的控制。图5表1参2

郭伯伟摘84技术交流　　　　　　　　　　　　　　《工业加热》2001年第2期