專利名稱：一種核級管全氫熱處理爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理設(shè)備，特別涉及應(yīng)用于核級管全氫熱處理的工業(yè)爐。
背景技術(shù)：
核級(U型)管熱處理爐是核電項目關(guān)鍵核心裝備之一，我國寶鋼在2010年從國 外進(jìn)口了第一條生產(chǎn)線，目前尚處在調(diào)試階段，國內(nèi)尚無同類技術(shù)裝備報道?，F(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的連續(xù)式熱處理爐主要包括爐體和用于輸送工件連續(xù)通過爐體 的傳送裝置，其中爐體按照工件傳送方向依次分為密封預(yù)熱通道、還原性氣氛保護(hù)的加 熱室、噴流冷卻室以及冷卻通道，存在如下問題1、管狀工件在通過連續(xù)熱處理爐內(nèi)時，隨溫度變化，管內(nèi)氣體呈現(xiàn)正、負(fù)壓波 動現(xiàn)象，影響爐內(nèi)保護(hù)氣體穩(wěn)定性。2、連續(xù)通過熱處理爐的進(jìn)、出料端為敞開型結(jié)構(gòu)，空氣非常容易進(jìn)入爐內(nèi)影響 爐內(nèi)氣氛，是核級管熱處理不允許的。3、貫穿預(yù)熱通道、加熱室直到出料通道的用于支撐物料的網(wǎng)鏈，通常采用襯條 導(dǎo)軌來支撐，網(wǎng)鏈與襯條導(dǎo)軌直接發(fā)生滑動摩擦，對網(wǎng)鏈具有很大傷害。4、在噴流冷卻區(qū)內(nèi)，隨加熱段、冷卻段溫度變化，特別是噴冷區(qū)強(qiáng)對流的干 擾，爐內(nèi)保護(hù)氣體壓力很難控制穩(wěn)定；鋼管通過噴冷區(qū)時因冷卻不均勻，會直接導(dǎo)至鋼 管的彎曲變形；此外，保護(hù)氣體噴流冷卻速度是核級U形管固溶的關(guān)鍵，傳統(tǒng)冷卻方式 很難達(dá)到其工藝要求。5、不能對爐內(nèi)保護(hù)氣體(氧、水、氫等成份的)實施可靠的在線檢測、分析和 控制；

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種核級管連續(xù)式熱 處理爐。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案一種核級管全氫熱處理爐，其包括具有進(jìn)料口和出料口的爐體、用于輸送管件 的輸送機(jī)構(gòu)以及用于向爐體內(nèi)供應(yīng)保護(hù)氣體的供氣裝置，爐體具有自所述進(jìn)料口至出料 口的方向依次排列的密封預(yù)熱通道、加熱室、噴流冷卻室以及冷卻通道，所述噴流冷卻 室包括構(gòu)成噴流冷卻室外形的殼體、循環(huán)風(fēng)機(jī)、設(shè)置在殼體內(nèi)用于放置管件的承載臺、 設(shè)置在殼體內(nèi)位于承載臺上方的熱交換器、設(shè)置在殼體內(nèi)的噴風(fēng)體，噴風(fēng)體的長度延伸 方向與承載臺的長度延伸方向一致，噴風(fēng)體上開設(shè)有多個朝向承載臺的噴風(fēng)孔，所述輸 送機(jī)構(gòu)包括進(jìn)料端輥臺、網(wǎng)鏈傳動裝置、網(wǎng)鏈在線清掃器、出料端輥臺以及控制系統(tǒng)，所述噴風(fēng)體分為沿其長度方向排列的多個噴風(fēng)區(qū)域，噴風(fēng)體的多個噴風(fēng)區(qū)域內(nèi) 的噴風(fēng)孔的分布密度自進(jìn)料端向著出料端的方向依次遞減；所述網(wǎng)鏈傳動裝置包括貫穿所述預(yù)熱通道、加熱室、噴流冷卻室以及冷卻通道且用于承載管件的網(wǎng)鏈以及設(shè)置在預(yù)熱通道和冷卻通道底部的多個網(wǎng)鏈支撐輥；所述加 熱室的底部和承載臺上設(shè)有自潤滑柵板；所述預(yù) 熱通道與加熱室的長度之和大于管件的長度，冷卻通道的長度大于管件 的長度；所述熱處理爐還包括分別設(shè)置在進(jìn)料口和出料口位置、通過燃燒除去爐內(nèi)漏入 氧氣的安全裝置以及爐內(nèi)保護(hù)氣體在線檢測裝置。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實施方案循環(huán)風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口分別通過第一通道和第二通 道與噴風(fēng)體和殼體的底部相連通，循環(huán)風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口與冷卻室的上部相連通，承載臺上 開設(shè)有多個與第二通道相連通的通孔。根據(jù)一個具體方面，噴風(fēng)體包括下板、蓋設(shè)在下板上的上板，噴風(fēng)孔開設(shè)在下板上，噴風(fēng)體還具有 位于兩側(cè)的且沿下板的長度方向分布的多個回風(fēng)通道，所述回風(fēng)通道的軸心線方向與垂 直方向之間的夾角在0° 45°之間，多個回風(fēng)通道的夾角相同或不同.優(yōu)選地，所述承載臺也分為沿其長度方向排列的多個噴風(fēng)區(qū)域，承載臺的多個 噴風(fēng)區(qū)域內(nèi)的通孔的分布密度自進(jìn)料端向著出料端的方向依次遞減。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述安全裝置包括分別與電源兩極相連且伸入進(jìn)料口 或出料口內(nèi)的第一導(dǎo)電桿和第二導(dǎo)電桿、套設(shè)在第一導(dǎo)電桿和第二導(dǎo)電桿的伸入進(jìn)料口 或出料口內(nèi)的部分的外周的絕緣瓷管以及纏繞在絕緣瓷管外周的電阻絲，電阻絲的兩端 分別與第一導(dǎo)電桿和第二導(dǎo)電桿相電連接。第一導(dǎo)電桿和第二導(dǎo)電桿與爐體通過法蘭相 密封連接，第一導(dǎo)電桿和第二導(dǎo)電桿的位于進(jìn)料口或出料口內(nèi)的部分向著內(nèi)側(cè)逐漸靠近 但不接觸。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述爐內(nèi)保護(hù)氣體在線檢測裝置包括取樣口，其包 括位于所述保護(hù)氣體熱處理爐的預(yù)熱通道區(qū)域的第一取樣口、位于所述保護(hù)氣體熱處理 爐的加熱室區(qū)域的第二取樣口、位于保護(hù)氣體熱處理爐的噴流冷卻區(qū)的第三取樣口以及 位于保護(hù)氣體熱處理爐的冷卻通道區(qū)域的第四取樣口；氣體分析控制部，其包括用于檢 測氣體中氫氣含量的氫氣分析儀、用于檢測氣體中氧氣含量的氧氣分析儀、用于檢測氣 體中水含量的水分析儀、控制單元，所述控制單元采集所述氫氣分析儀、氧氣分析儀和 水分析儀的分析數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的值進(jìn)行比較；報警裝置，其與所述 控制單元相連接，其在氧氣或水含量偏高時以及在氫氣含量偏低時，發(fā)出相應(yīng)的提示； 氮氣供給裝置，其包括氮氣源、與氮氣源相連用于供氮氣通過的氮氣管道，由所述控制 單元控制并且布置在所述氮氣管道上的電磁閥，在檢測到爐內(nèi)氣體中氧含量或水含量超 過設(shè)定值時，所述控制單元控制電磁閥打開，由氮氣管道向保護(hù)氣體熱處理爐內(nèi)補(bǔ)充氮 氣；氫氣供給裝置，其包括氫氣源，與氫氣源相連用于供氫氣通過的氫氣管道，由所述 控制單元控制并且布置在所述氫氣管道上的電磁閥，在檢測到爐內(nèi)氫氣含量低于設(shè)定值 時，電磁閥打開，由氫氣管道向保護(hù)氣體熱處理爐內(nèi)補(bǔ)充氫氣；流量控制裝置，其用于 控制管道中氣體的流量。本發(fā)明檢測裝置具有多個采樣點(包括預(yù)熱通道、加熱室、噴 流冷卻區(qū)以及出料冷卻通道)，同時對多元素(包括水，氧，氫)進(jìn)行在線檢測，分析， 定期的對管道進(jìn)行吹掃，并根據(jù)相應(yīng)的分析結(jié)果做出相應(yīng)的措施來確保爐內(nèi)保護(hù)氣體的 高度穩(wěn)定，提高生產(chǎn)安全性和管件加工質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述供氣裝置為氣幕式，包括繞自身軸心線能夠轉(zhuǎn)動地設(shè)置在加熱室的壁上的供氣管，供氣管具有水平伸入加熱室內(nèi)且其上開設(shè)有多個供氣 口的供氣部分，供氣管的位于加熱室內(nèi)的端封閉，所述多個供氣口沿供氣部分的供氣管 的長度方向均勻分布。通常加熱室具有用于容納加工工件的爐膽，所述供氣部分位于爐 膽內(nèi)，供氣部分的供氣管沿爐膽的長度方向延伸，且供氣部分的供氣管的長度為爐膽長 度的1/2 5/6，更優(yōu)選2/3 5/6。 根據(jù)本發(fā)明，所述的自潤滑柵板優(yōu)選采用組合拼裝式結(jié)構(gòu)，包括多個相互拼裝 在一起的模塊，各所述模塊上開設(shè)有多個槽，在槽內(nèi)鑲嵌有石墨。由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(1)、通過對預(yù)熱通道、及出料冷卻通道長度的合理設(shè)計，解決了 管狀工件， 在通過式連續(xù)熱處理爐內(nèi)，隨溫度變化，管內(nèi)氣體呈現(xiàn)正、負(fù)壓波動現(xiàn)名象，影響爐內(nèi) 保護(hù)氣體穩(wěn)定性(預(yù)熱通道+加熱室長度>被處理管材長度；冷卻通道長度>被處理管 材長度)，這樣鋼管進(jìn)入爐內(nèi)后，管體內(nèi)外溫度呈上升，管內(nèi)氣體膨脹，爐內(nèi)呈正壓，管 內(nèi)氣體順利向爐外排出，當(dāng)管頭通過加熱區(qū)，進(jìn)入冷卻區(qū)時，管內(nèi)外溫度下降，氣體收 縮，管尾呈負(fù)壓，此時管尾已進(jìn)入密封預(yù)熱通道，不會因管尾尚在爐外，因負(fù)壓引起空 氣倒吸入管內(nèi)現(xiàn)象。(2)、管件在通過熱處理爐時，需在100%保護(hù)氣體的保護(hù)下，不允許有空氣混 入。連續(xù)通過式熱處理爐，進(jìn)、出料端為敞開型結(jié)構(gòu)，空氣非常容易進(jìn)入爐內(nèi)。本發(fā)明 通過在進(jìn)、出料口位置設(shè)置通過燃燒除掉氧氣的安全裝置，有效避免了氧氣進(jìn)入爐體的 加熱室內(nèi)，提高了熱處理爐的安全性。(3)、承載鋼管的網(wǎng)鏈，貫穿預(yù)熱通道、加熱室直到出料通道。通常采用條板狀 導(dǎo)軌安裝在通道及爐膽底部，導(dǎo)軌支撐網(wǎng)鏈。該方式導(dǎo)軌極易發(fā)生變形、與網(wǎng)鏈直接滑 動摩擦，對網(wǎng)鏈具有很大傷害。本發(fā)明在預(yù)熱通道、冷卻通道內(nèi)設(shè)置網(wǎng)鏈支撐輥，變滑 動摩擦為滾動摩擦，保證網(wǎng)鏈具有最好的使用壽命；在加熱室底部及噴流冷卻室內(nèi)采用 自潤滑柵板，爐柵采用組合拼裝式結(jié)構(gòu)，具備關(guān)節(jié)狀自由活節(jié)功能，可完全吸收熱變形 應(yīng)力，徹底解決直條狀導(dǎo)軌熱變形難題，以上各種設(shè)計，可保證網(wǎng)鏈運行的高度平穩(wěn)、 具有最好的使用壽命；(4)、隨加熱段、冷卻段溫度變化，特別是噴冷區(qū)強(qiáng)對流的干擾，爐內(nèi)保護(hù)氣體 壓力很難控制穩(wěn)定。本發(fā)明使用可旋轉(zhuǎn)式氣幕式供氣裝置，可改變通入爐內(nèi)保護(hù)氣體的 噴流方向，有效調(diào)節(jié)控制保護(hù)氣體流動方向及爐內(nèi)壓力穩(wěn)定，保證爐內(nèi)保護(hù)氣體的高穩(wěn) 定性。(5)、本發(fā)明的噴風(fēng)體具有噴風(fēng)孔的分布密度自進(jìn)料端向著出料端的方向依次遞 減的多個噴風(fēng)區(qū)域，在風(fēng)量一定時，靠近進(jìn)料端的噴風(fēng)區(qū)域的噴風(fēng)量最大，冷卻效果最 好，因而工件一進(jìn)入殼體內(nèi)，其前段即被迅速冷卻，實現(xiàn)管件的前段對冷卻速度更高的 要求。(6)、本發(fā)明還設(shè)有保護(hù)氣體在線分析裝置，便于及時了解爐內(nèi)在線壓力、氣體 成分和根據(jù)相應(yīng)情況采取相應(yīng)措施，確保熱處理爐絕對安全進(jìn)行。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的熱處理爐的結(jié)構(gòu)示意圖2為根據(jù)本發(fā)明的安全裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的熱處理爐的噴流冷卻室的主視示意圖； 圖4為根據(jù)本發(fā)明的承載臺的俯視示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的噴風(fēng)體在除去其上板后的俯視示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的噴風(fēng)體的局部剖視示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的供氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明的爐內(nèi)保護(hù)氣體在線檢測裝置的工作原理示意圖。圖9為根據(jù)本發(fā)明的爐內(nèi)保護(hù)氣體在線檢測裝置的側(cè)示意圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明的自潤滑柵板的組裝平面示意圖；其中1、爐體；10、進(jìn)料口； 11、出料口； 12、密封預(yù)熱通道；13、加熱 室；130、爐膽；14、噴流冷卻室；140、殼體；141、循環(huán)風(fēng)機(jī)；142、承載臺；143、 熱交換器；144、噴風(fēng)體；144a、下板；144b、上板；144c、回風(fēng)通道；1440，1420、 噴風(fēng)區(qū)域；145、噴風(fēng)孔；146、第一通道；147、第二通道；148、通孔；15、冷卻通 道；2、除氧裝置；20、第一導(dǎo)電桿；21、第二導(dǎo)電桿；22、絕緣瓷管；23、電阻絲； 3、供氣管；30、供氣部分；300、供氣口 ； 40、進(jìn)料端輥臺；41、網(wǎng)鏈傳動裝置；42、 網(wǎng)鏈在線清掃器、43、出料端輥臺；410、網(wǎng)鏈；411、網(wǎng)鏈支撐輥；5、模塊；50、 槽；6、石墨；12a、第一取樣口； 13a、第二取樣口； 14a、第三取樣口； 15a、第四取 樣口； 7、電磁閥；8、集中排放管。
具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明不限于此實施 例。如圖1所示，按照本實施例的熱處理爐可用作核級U型管的全氫保護(hù)氣氛下連續(xù) 固溶的光亮處理的工業(yè)爐。熱處理爐主要包括爐體1、設(shè)置在爐體1的進(jìn)料口 10和出料 口 11位置的安全裝置2、向爐體1內(nèi)供入保護(hù)氣體的供氣裝置以及爐內(nèi)保護(hù)氣體在線檢測 裝置。其中爐體1具有自進(jìn)料口 10至出料口 11的方向依次排列的密封預(yù)熱通道12、加 熱室13、噴流冷卻室14以及冷卻通道15四個部分。輸送機(jī)構(gòu)包括進(jìn)料端輥臺40、網(wǎng)鏈 傳動裝置41、網(wǎng)鏈在線清掃器42、出料端輥臺43以及控制系統(tǒng)。下面對本發(fā)明的各個 部分進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖2，按照本實施例的安全裝置2包括分別與電源兩極相連且伸入所述進(jìn)料 口 10或出料口 11內(nèi)的第一導(dǎo)電桿20和第二導(dǎo)電桿21、套設(shè)在第一導(dǎo)電桿20和第二導(dǎo)電 桿21的伸入所述進(jìn)料口 10或出料口 11內(nèi)的部分的外周的絕緣瓷管22以及纏繞在絕緣瓷 管22外周的電阻絲23，所述電阻絲23的兩端分別與第一導(dǎo)電桿20和第二導(dǎo)電桿21相電 連接。第一導(dǎo)電桿20和第二導(dǎo)電桿21與爐體1的殼體通過法蘭相密封連接，第一導(dǎo)電桿 20和第二導(dǎo)電桿21的位于進(jìn)料口 10或出料口 11內(nèi)的部分向著內(nèi)側(cè)逐漸靠近但不接觸。 當(dāng)熱處理爐工作時，安全裝置2—直處于通電狀態(tài)，電阻絲23通電加熱并發(fā)出輝光，一 旦有空氣進(jìn)入，其中的氧氣就會與可燃性氣體(氫氣)燃燒掉。如此，一旦進(jìn)料口 10或 出料口 11處漏入空氣，安全裝置2可即時除去空氣中的氧氣，從而有效避免了加熱室13 內(nèi)氧氣的增加對安全性造成的威脅，滿足核級U型管熱處理要求。
參見圖3，按照本實施例的噴流冷卻室14包括構(gòu)成噴流冷卻室14外形的殼體 140、進(jìn)風(fēng)口與冷卻室14的上部相連通的循環(huán)風(fēng)機(jī)141、設(shè)置在殼體140內(nèi)用于放置工件 的承載臺142、設(shè)置在殼體1內(nèi)位于承載臺142上方的熱交換器143、設(shè)置在殼體140內(nèi) 位于承載臺142上方的噴風(fēng)體144、兩端分別與循環(huán)風(fēng)機(jī)141的出風(fēng)口和噴風(fēng)體144相連 通的第一通道146、兩端分別與循環(huán)風(fēng)機(jī)141的出風(fēng)口和殼體1的底部相連通的第二通道 147。承載臺142將殼體1分成上下兩個空間，其上的網(wǎng)鏈410用以帶動工件從進(jìn)料端向 出料端移動(圖中箭頭所指方向為工件移動方向)。噴風(fēng)體144和第二通道147分別位于 殼體140的上部空間和下部空間內(nèi)，對經(jīng)過 承載臺142的工件進(jìn)行噴風(fēng)冷卻。如圖4所 示，承載臺142自進(jìn)料端方向向著出料端方向分為多個噴風(fēng)區(qū)域1420。各噴風(fēng)區(qū)域1420 內(nèi)均設(shè)有與第二通道147連通的多個通孔148，并且多個噴風(fēng)區(qū)域1420內(nèi)的通孔148的密 度自進(jìn)料端向著出料端方向逐漸遞減，也即在靠近進(jìn)料端的噴風(fēng)區(qū)域內(nèi)的噴風(fēng)量最大， 而靠近出料端的噴風(fēng)區(qū)域內(nèi)的噴風(fēng)量最小。風(fēng)從循環(huán)風(fēng)機(jī)141出來，經(jīng)過第二通道147 后，從承載臺142的通孔148噴向工件的下部，對工件的下部進(jìn)行直接冷卻。參見圖5和圖6，噴風(fēng)體144包括下板144a、蓋設(shè)在下板144a上的上板144b、開 設(shè)在下板144b上的多個朝向承載臺142的噴風(fēng)孔145以及具有位于兩側(cè)的且沿所述下板 144b的長度方向分布的多個回風(fēng)通道144c。從第一通道146輸送過來的風(fēng)從噴風(fēng)孔145 向下噴射到工件的上部，之后，與工件發(fā)生熱交換后的熱風(fēng)從兩側(cè)的回風(fēng)通道144c重新 回到殼體140的上部空間，經(jīng)過熱交換器143換熱后轉(zhuǎn)換為冷風(fēng)進(jìn)入循環(huán)風(fēng)機(jī)141。噴風(fēng) 體144分為沿其長度方向排列的多個噴風(fēng)區(qū)域1440，每個噴風(fēng)體144的噴風(fēng)區(qū)域1440內(nèi) 的噴風(fēng)孔145成行排列，每一行中的兩相鄰噴風(fēng)孔145之間的間距相等，相鄰兩行的噴風(fēng) 孔145之間相互錯開，噴風(fēng)孔145的分布密度自進(jìn)料端向著出料端的方向依次遞減。如此 布置能夠提高進(jìn)料側(cè)的噴風(fēng)量從而提高該側(cè)的工件的冷卻速度，以達(dá)到熱處理工藝對工 件的前段冷卻速度的更高要求?；仫L(fēng)通道144c的軸心線方向與垂直方向之間的夾角可在 0° 45°之間，多個回風(fēng)通道144c的角度可相同或不同，在本例中，靠近進(jìn)料端的回 風(fēng)通道144c的軸心線方向與垂直方向之間的夾角為0°，靠近出料端的回風(fēng)通道144c的 軸心線方向與垂直方向之間的夾角為45°，如此，能夠加大進(jìn)料側(cè)的回風(fēng)量，形成逆進(jìn) 料方向的氣流，加快工件前段的冷卻速度。采取向上、下雙向可分配式噴流冷卻方式， 熱交換器采用高鎳銅合金管直接加工輥壓出高翅片(翅片高15mm)結(jié)構(gòu)，熱交換面積 傳統(tǒng)光管狀熱交換器的幾十倍，具有無法比擬的熱交換效率，可保證高溫冷速》00°C / min的工藝要求，高效熱交換器安裝在冷卻室頂部，經(jīng)熱交換后的冷卻的保護(hù)氣體通過 密封風(fēng)機(jī)及分配調(diào)節(jié)閥，進(jìn)入分布在鋼管上、下的噴風(fēng)室中，通過均壓式噴風(fēng)嘴從鋼管 上、下二個方向直接噴向鋼管表面，與鋼管直接噴流熱交換，熱交換后的高溫氣體，從 兩側(cè)頂部回風(fēng)口通道，進(jìn)入頂部回風(fēng)室，通過高效熱交換器熱交換后，進(jìn)入循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn) 風(fēng)口，形成一個循環(huán)。上、下風(fēng)室風(fēng)量可調(diào)，可保證上、下噴流冷卻的均衡，避免鋼管 因冷卻不均變形。進(jìn)風(fēng)通道與鋼管出料方向呈一定角度，可改變進(jìn)入風(fēng)室的風(fēng)向，從而 改變風(fēng)室的風(fēng)量分布(沿鋼管出料方向，呈浙弱趨勢)，保證鋼管進(jìn)入噴冷室后，具有合 理的冷卻曲線，具有足夠的冷卻強(qiáng)度，保證鋼管固溶所需的最佳冷速工藝要求。參見圖7，按照本實施例的供氣裝置為氣幕式供氣裝置，其包括繞自身軸心線能 夠轉(zhuǎn)動地設(shè)置在加熱室13的壁上的供氣管3，供氣管3具有水平伸入加熱室13的爐膽130內(nèi)且其上開設(shè)有多個供氣口 300的供氣部分30，供氣管3的位于加熱室13內(nèi)的端封閉， 供氣部分30的供氣管3的長度約為爐膽130長度的5/6。多個供氣口 300沿供氣部分30 的供氣管3的長度方向均勻分布。采用該氣幕式供氣裝置，供氣口的方向可通過轉(zhuǎn)動供 氣管來改變，一旦加熱室局部出現(xiàn)非微正壓時，可轉(zhuǎn)動供氣管，使供氣口向此非微正壓 區(qū)域送氣，保持加熱室內(nèi)壓力的穩(wěn)定。參見 圖8和圖9，按照本實施例的爐內(nèi)保護(hù)氣體在線檢測裝置的作用原理是，從 位于預(yù)熱通道12區(qū)域的第一取樣口 12a、位于保護(hù)氣體熱處理爐的加熱室13區(qū)域的第二 取樣口 13a、位于噴流冷卻區(qū)的第三取樣口 14a以及位于冷卻通道15區(qū)域的第四取樣口 15a中收集樣品氣體，混合后，經(jīng)過冷凝器冷卻和過濾器過濾，在抽氣泵的作用下分別進(jìn) 入水分析儀(CI2000-DP)、氧氣分析儀(CI2000-DH)和氫氣分析儀(CI2000-RQD)進(jìn)行 分析。經(jīng)過各儀器分析后的數(shù)據(jù)都會輸送到控制單元，控制單元為PLC控制器，其將 收集到的數(shù)據(jù)與一預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，并做出相應(yīng)反應(yīng)。在本例中，PLC控制器對報警裝 置、氮氣供應(yīng)裝置以及氫氣供應(yīng)裝置進(jìn)行控制。具體如下PLC控制器在氧氣含量或水份含量超過預(yù)設(shè)值時，發(fā)出信號給報警裝置，報警 裝置的對應(yīng)指示報警燈亮，同時，PLC控制氮氣供應(yīng)裝置的電磁閥7開啟，由氮氣供應(yīng)裝 置(液氮)通過各取樣口向氫氣爐內(nèi)通入大量氮氣，從而迅速降低氣體中氧氣的含量，至 報警燈不亮的時候，氮氣供應(yīng)裝置停止供氮，爐內(nèi)氣體成分恢復(fù)正常。PLC控制器在氫氣含量(爐壓)低于預(yù)設(shè)值時，發(fā)出信號給報警裝置，報警裝置 的對應(yīng)指示報警燈亮，同時，PLC控制氫氣供應(yīng)裝置的電磁閥8開啟，由氫氣供應(yīng)裝置 (氨分解制氫)通過各取樣口向氫氣爐內(nèi)補(bǔ)充氫氣，直至報警燈不亮，爐壓恢復(fù)正常。從各取樣口取得的樣品氣體在經(jīng)過各分析儀器分析后，從集中排放管8排放。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在需要的地方可以設(shè)置流量計來控制氣體流量。本發(fā)明檢測裝置具有多個采樣點(包括預(yù)熱通道、加熱室、噴流冷卻區(qū)以及出 料冷卻通道)，同時對多元素(包括水，氧，氫)進(jìn)行在線檢測，分析，可確保爐內(nèi)保護(hù) 氣體的高度穩(wěn)定，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。本發(fā)明的輸送機(jī)構(gòu)的網(wǎng)鏈傳動裝置41包括貫穿預(yù)熱通道12、加熱室13、噴流冷 卻室14以及冷卻通道15的網(wǎng)鏈410以及設(shè)置在預(yù)熱通道12和冷卻通道15底部的多個網(wǎng) 鏈支撐輥411 ；加熱室13的底部和承載臺142上設(shè)有自潤滑柵板。參見圖10，自潤滑柵 板采用組合拼裝式結(jié)構(gòu)，包括多個相互拼裝在一起的模塊5，各所述模塊5上開設(shè)有多個 槽50，在槽50內(nèi)鑲嵌有石墨6。在預(yù)熱通道12、冷卻通道15內(nèi)設(shè)置網(wǎng)鏈支撐輥411， 變滑動摩擦為滾動摩擦，保證網(wǎng)鏈410具有最好的使用壽命；在高溫加熱室13及噴流冷 卻室14內(nèi)采用耐高溫的自潤滑柵板，自潤滑柵板采用組合拼裝式結(jié)構(gòu)，具備關(guān)節(jié)狀自由 活節(jié)功能，可完全吸收熱變形應(yīng)力，徹底解決直條狀導(dǎo)軌熱變形難題；自潤滑柵板表面 鑲嵌有高溫潤滑塊石墨，使柵板具有最小的高溫摩擦系數(shù)；以上各種設(shè)計，可保證網(wǎng)鏈 運行的高度平穩(wěn)、具有最好的使用壽命。此外，本實施例中，預(yù)熱通道12的長度與加熱室13的長度之和大于待加工鋼管 的長度，冷卻通道15的長度大于待加工鋼管的長度。如此，在鋼管進(jìn)入爐內(nèi)后，管體內(nèi) 外溫度上升，管內(nèi)氣體膨脹，爐內(nèi)呈正壓，管內(nèi)氣體順利向爐外排出，當(dāng)管頭通過加熱 室，進(jìn)入冷卻通道時，管內(nèi)外溫度下降，氣體收縮，管尾呈負(fù)壓，此時管尾已進(jìn)入密封預(yù)熱通道，不會因管尾暴露在爐外引起空氣倒吸入管內(nèi)的現(xiàn)象，提高了爐內(nèi)保護(hù)氣體的穩(wěn)定性。采取本實施例的熱處理爐，鋼管從備料臺由自動布料裝置布料到進(jìn)料端輥臺 40同步連續(xù)傳送，連續(xù)通過進(jìn)料端輥臺40—爐前干燥室、進(jìn)料端網(wǎng)鏈傳送裝置41、 網(wǎng)鏈在線清掃器42—密封預(yù)熱通道12—加熱室13—噴流冷卻室14—出料密封冷卻 通道15-—到達(dá)出料端輥臺43-—由自動卸料裝置自動卸料至下工序聯(lián)接設(shè)備。整個加 熱、冷卻過程中，鋼管在100% H2保護(hù)下，需對爐內(nèi)保護(hù)氣體實施嚴(yán)格在線控制，保證 爐內(nèi)保護(hù)氣體的高度穩(wěn)定。噴流冷卻工位，必須保證工件從約1200°C高溫冷卻到600°C 的冷卻速率大于200°C/min。鋼管在整個處理過程中，不得與鐵基材料、及含硫的介質(zhì) 接觸。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的 人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本 發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種核級管全氫熱處理爐，包括具有進(jìn)料口(10)和出料口(11)的爐體(1)、用 于輸送管件的輸送機(jī)構(gòu)以及用于向所述爐體(1)內(nèi)供應(yīng)保護(hù)氣體的供氣裝置，所述爐體 (1)具有自所述進(jìn)料口(10)至出料口(11)的方向依次排列的密封預(yù)熱通道(12)、加熱室 (13)、噴流冷卻室(14)以及冷卻通道(15)，所述噴流冷卻室(14)包括構(gòu)成所述噴流冷 卻室(14)外形的殼體(140)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(141)、設(shè)置在所述殼體(140)內(nèi)用于放置管件的 承載臺(142)、設(shè)置在所述殼體(140)內(nèi)位于所述承載臺(142)上方的熱交換器(143)、 設(shè)置在所述殼體(1)內(nèi)的噴風(fēng)體(144)，所述噴風(fēng)體(144)的長度延伸方向與所述承載臺 (142)的長度延伸方向一致，所述噴風(fēng)體(144)上開設(shè)有多個朝向所述承載臺(142)的噴 風(fēng)孔(145)，所述輸送機(jī)構(gòu)包括進(jìn)料端輥臺(40)、網(wǎng)鏈傳動裝置(41)、網(wǎng)鏈在線清掃器 (42)、出料端輥臺(43)以及控制系統(tǒng)，其特征在于所述噴風(fēng)體(144)分為沿其長度方向排列的多個噴風(fēng)區(qū)域(1440)，所述噴風(fēng)體(144) 的多個噴風(fēng)區(qū)域(1440)內(nèi)的噴風(fēng)孔(145)的分布密度自進(jìn)料端向著出料端的方向依次遞 減；所述網(wǎng)鏈傳動裝置(41)包括貫穿所述預(yù)熱通道(12)、加熱室(13)、噴流冷卻室(14) 以及冷卻通道(15)且用于承載管件的網(wǎng)鏈(410)以及設(shè)置在所述預(yù)熱通道(12)和冷卻通 道(15)底部的多個網(wǎng)鏈支撐輥(411)；所述加熱室(13)的底部和所述承載臺(142)上設(shè) 有自潤滑柵板；所述預(yù)熱通道(12)與所述加熱室(13)的長度之和大于所述管件的長度，所述冷卻通 道(15)的長度大于所述管件的長度；所述熱處理爐還包括分別設(shè)置在所述進(jìn)料口(10)和所述出料口(11)位置、通過燃燒 除去爐內(nèi)漏入氧氣的安全裝置(2)以及爐內(nèi)保護(hù)氣體在線檢測裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核級管全氫熱處理爐，其特征在于所述循環(huán)風(fēng)機(jī)(141)的 出風(fēng)口分別通過第一通道(146)和第二通道(147)與所述噴風(fēng)體(144)和所述殼體(140) 的底部相連通，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)(141)的進(jìn)風(fēng)口與所述冷卻室(14)的上部相連通，所述承 載臺(142)上開設(shè)有多個與所述第二通道(147)相連通的通孔(148)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核級管連續(xù)式熱處理爐，其特征在于所述噴風(fēng)體(144)包 括下板(144a)、蓋設(shè)在所述下板(144a)上的上板(144b)，所述噴風(fēng)孔(145)開設(shè)在所述 下板(144a)上，所述噴風(fēng)體(144)還具有位于兩側(cè)的且沿所述下板(144a)的長度方向分 布的多個回風(fēng)通道(144c)，所述回風(fēng)通道(144c)的軸心線方向與垂直方向之間的夾角在 0° 45°之間，多個所述回風(fēng)通道(144c)的夾角相同或不同.
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核級管全氫熱處理爐，其特征在于所述承載臺(142)也分 為沿其長度方向排列的多個噴風(fēng)區(qū)域(1420)，所述承載臺(142)的多個噴風(fēng)區(qū)域(1420) 內(nèi)的通孔(148)的分布密度自進(jìn)料端向著出料端的方向依次遞減。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核級管全氫熱處理爐，其特征在于所述安全裝置(2)包括 分別與電源兩極相連且伸入所述進(jìn)料口(10)或出料口(11)內(nèi)的第一導(dǎo)電桿(20)和第二 導(dǎo)電桿(21)、套設(shè)在所述第一導(dǎo)電桿(20)和第二導(dǎo)電桿(21)的伸入所述進(jìn)料口(10)或 出料口(11)內(nèi)的部分的外周的絕緣瓷管(22)以及纏繞在所述絕緣瓷管(22)外周的電阻 絲(23)，所述電阻絲(23)的兩端分別與所述第一導(dǎo)電桿(20)和第二導(dǎo)電桿(21)相電連 接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的核級管全氫熱處理爐，其特征在于所述第一導(dǎo)電桿(20) 和第二導(dǎo)電桿(21)與所述爐體(1)通過法蘭相密封連接，第一導(dǎo)電桿(20)和第二導(dǎo)電桿 (21)的位于所述進(jìn)料口(10)或出料口(11)內(nèi)的部分向著內(nèi)側(cè)逐漸靠近但不接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核級管全氫熱處理爐，其特征在于所述爐內(nèi)保護(hù)氣體在 線檢測裝置包括取樣口，其包括位于所述保護(hù)氣體熱處理爐的預(yù)熱通道區(qū)域的第一取樣口、位于所 述保護(hù)氣體熱處理爐的加熱室區(qū)域的第二取樣口、位于保護(hù)氣體熱處理爐的噴流冷卻區(qū) 的第三取樣口以及位于保護(hù)氣體熱處理爐的冷卻通道區(qū)域的第四取樣口；氣體分析控制部，其包括用于檢測氣體中氫氣含量的氫氣分析儀、用于檢測氣體中 氧氣含量的氧氣分析儀、用于檢測氣體中水含量的水分析儀、控制單元，所述控制單元 采集所述氫氣分析儀、氧氣分析儀和水分析儀的分析數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的 值進(jìn)行比較；報警裝置，其與所述控制單元相連接，其在氧氣或水含量偏高時以及在氫氣含量偏 低時，發(fā)出相應(yīng)的提示；氮氣供給裝置，其包括氮氣源、與氮氣源相連用于供氮氣通過的氮氣管道，由所述 控制單元控制并且布置在所述氮氣管道上的電磁閥，在檢測到爐內(nèi)氣體中氧含量或水含 量超過設(shè)定值時，所述控制單元控制電磁閥打開，由氮氣管道向保護(hù)氣體熱處理爐內(nèi)補(bǔ) 充氮氣；氫氣供給裝置，其包括氫氣源，與氫氣源相連用于供氫氣通過的氫氣管道，由所述 控制單元控制并且布置在所述氫氣管道上的電磁閥，在檢測到爐內(nèi)氫氣含量低于設(shè)定值 時，電磁閥打開，由氫氣管道向保護(hù)氣體熱處理爐內(nèi)補(bǔ)充氫氣；流量控制裝置，其用于控制管道中氣體的流量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核級管全氫熱處理爐，其特征在于所述供氣裝置為氣幕 式，包括繞自身軸心線能夠轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述加熱室(13)的壁上的供氣管(3)，所述供 氣管(3)具有水平伸入所述加熱室(13)內(nèi)且其上開設(shè)有多個供氣口(300)的供氣部分 (30)，所述供氣管(3)的位于所述加熱室(13)內(nèi)的端封閉，所述多個供氣口(300)沿所 述供氣部分(30)的供氣管(3)的長度方向均勻分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的核級管全氫熱處理爐，其特征在于所述加熱室(13)具有 用于容納加工工件的爐膽(130)，所述供氣部分(30)位于所述爐膽(130)內(nèi)，所述供氣部 分(30)的供氣管(3)沿所述爐膽(130)的長度方向延伸，且所述供氣部分(30)的供氣管 (3)的長度為爐膽(130)長度的1/2 5/6。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核級管全氫熱處理爐，其特征在于所述的自潤滑柵板采 用組合拼裝式結(jié)構(gòu)，包括多個相互拼裝在一起的模塊(5)，各所述模塊(5)上開設(shè)有多個 槽(50)，在所述槽(50)內(nèi)鑲嵌有石墨(6)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種核級管全氫熱處理爐，其主要包括爐體、設(shè)置在爐體的進(jìn)料口和出料口位置的安全裝置、向爐體內(nèi)供入保護(hù)氣體的供氣裝置以及爐內(nèi)保護(hù)氣體在線檢測裝置。其中爐體具有自進(jìn)料口至出料口的方向依次排列的密封預(yù)熱通道、加熱室、噴流冷卻室以及冷卻通道，輸送機(jī)構(gòu)包括進(jìn)料端輥臺、網(wǎng)鏈傳動裝置、網(wǎng)鏈在線清掃器、出料端輥臺以及控制系統(tǒng)。所述網(wǎng)鏈傳動裝置包括貫穿所述預(yù)熱通道、加熱室、噴流冷卻室以及冷卻通道且用于承載管件的網(wǎng)鏈以及設(shè)置在預(yù)熱通道和冷卻通道底部的多個網(wǎng)鏈支撐輥；加熱室的底部和承載臺上設(shè)有自潤滑柵板；預(yù)熱通道與加熱室的長度之和大于管件的長度，冷卻通道的長度大于所述管件的長度。本發(fā)明熱處理爐滿足核級管熱處理要求，且安全可靠。
文檔編號C21D11/00GK102010971SQ20101057560
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者張志偉, 李曉晨, 楊長春 申請人:蘇州中門子科技有限公司