鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型揭示了一種鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，包括氮氣供應源以及氮氣供應源與鋁材退火爐連接的氮氣管路，另有一氧氣分析儀及一PLC控制器，鋁材退火爐的氣體采樣口通過采樣管路與氧氣分析儀的輸入口相連，氧氣分析儀的輸出口通過導線與PLC控制器的輸入口相連，PLC控制器的輸出口通過導線與氮氣管路上面的控制氮氣閥門連接，PLC控制器通過通訊線與氮氣管路上面的氮氣流量計連接。本實用新型可以有效地控制鋁材退火爐內(nèi)的氧氣含量，避免鋁材暴露于氧氣中被氧化，保證了退火工藝及鋁材的高品質(zhì)，同時可以避免氮氣充入過多、造成浪費的情況，降低成本；另外，該方案易于實施，整個控制過程實時、有效、快速。
【專利說明】鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種氮氣供給及控制的裝置，具體涉及一種應用于鋁材退火爐的氮氣供給及控制的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁材退火爐是鋁合金熱處理中最廣泛采用的設(shè)備，而要保證鋁材的高品質(zhì)退火，則對退火爐內(nèi)的氣氛有較高的要求，因為在加熱狀態(tài)下鋁材易被氧化，從而在表面形成氧化鋁薄膜，另外鋁材上的軋制油在未從鋁材上揮發(fā)前被氧化也會在鋁材上留下黃斑，這就影響了鋁材的性能和品質(zhì)。若要保證鋁材在整個退火過程中不被氧化，就需要在退火爐內(nèi)充入氮氣，氮是一種中性氣體，在非活化狀態(tài)下可用作加熱過程中的保護氣體，防止鋁材的氧化。但是，如果持續(xù)不斷充入氮氣也需要耗費一定的成本，所以，在保證鋁材不被氧化的前提下盡可能地減少氮氣的供應量，顯得很有意義。
[0003]要達到上述技術(shù)效果，必須對現(xiàn)有鋁材退火爐的氮氣供給系統(tǒng)進行改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，旨在控制鋁材在退火過程中退火爐內(nèi)的氮氣氣氛含量，防止鋁材氧化，同時節(jié)省氮氣用量，降低成本。
[0005]本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種鋁材退火爐氮氣供給及控制裝置，包括氮氣供應源以及氮氣供應源與鋁材退火爐連接的氮氣管路，所述氮氣管路上面設(shè)有氮氣流量計及氮氣控制閥門，所述鋁材退火爐設(shè)有氣體采樣口，另有一氧氣分析儀及一 PLC控制器，所述鋁材退火爐的氣體采樣口通過采樣管路與氧氣分析儀的輸入口相連，氧氣分析儀的輸出口通過導線與所述PLC控制器的輸入口相連，PLC控制器的輸出口通過導線與所述氮氣管路上面的氮氣控制閥門連接，PLC控制器通過通訊線與所述氮氣流量計連接。
[0006]進一步地，上述鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，其中:所述氮氣控制閥門為電磁閥。
[0007]更進一步地，上述鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，其中:所述鋁材退火爐內(nèi)分有若干控制區(qū)；所述鋁材退火爐每個控制區(qū)的爐頂及側(cè)墻都設(shè)有氮氣管路入口，該入口通過氮氣管路與氮氣供應源相連，所述連接退火爐側(cè)墻的氮氣管路管徑較粗，連接爐頂?shù)牡獨夤苈饭軓捷^細。
[0008]再進一步地，上述鋁材退火爐氮氣供給及控制裝置，其中:所述鋁材退火爐氣體采樣口設(shè)在鋁材退火爐底部側(cè)墻；優(yōu)選地，氣體采樣口與氧氣分析儀之間的采樣管路中設(shè)有
一米樣泵。
[0009]本實用新型技術(shù)效果主要體現(xiàn)在:
[0010](I)本實用新型所提供的鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，針對當前鋁材退火爐難以控制爐內(nèi)氮氣濃度的情況，通過在線取樣并分析氣樣中的氧氣含量，分析結(jié)果與氮氣供給管路上的控制閥門聯(lián)鎖，可以有效控制向鋁材退火爐爐膛內(nèi)的氮氣供給量，從而將爐膛內(nèi)的氧氣含量控制在0.2%以下，避免了鋁材暴露于氧氣中被氧化的可能，同時，也避免了鋁材上的軋制油在未從鋁材上揮發(fā)前即被氧化，進而在鋁材上留下黃斑的可能，保證了退火工藝及招材的聞品質(zhì)；
[0011](2)另一方面，采用本實用新型技術(shù)方案，向退火爐內(nèi)補充氮氣不再是像從前那樣盲目進行，而是變得“可控”，既有很明確的控制指標，又有很有效的控制手段，能夠避免退火爐爐膛內(nèi)氮氣充入過多、造成浪費的情況。該方案對于大型退火爐來說，能夠大大節(jié)省氮氣用量，“降本增效”效應非常明顯。
[0012](3)此外，本實用新型所采取的技術(shù)方案當中，鋁材退火爐爐膛內(nèi)氣氛的在線采集與分析、信號的轉(zhuǎn)換與輸出、電磁閥的控制、氮氣的計量等，均是自動完成，整個過程為一閉環(huán)控制，控制過程實時、有效、快速。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中，各附圖標記的含義為:1 一鋁材退火爐，2—氮氣控制閥門，3 — PLC控制器，4一采樣管路，41 一采樣泵，42—氣體采樣口，5—氧含量分析儀，6—氮氣供應源，7—氮氣管路，71—連接爐頂?shù)牡獨夤苈罚?2—連接退火爐側(cè)墻的氮氣管路，8-氮氣流量計。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳述，以使本實用新型技術(shù)方案更易于理解和掌握。
[0016]如圖1所示，對于用于鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置來說，氮氣供應源6通過氮氣管路7與鋁材退火爐I連接，所述氮氣管路7上面設(shè)有氮氣流量計8及氮氣控制閥門2，所述鋁材退火爐I設(shè)有氣體采樣口 42，另有一氧氣分析儀5及一 PLC控制器3，所述氣體采樣口 42通過采樣管路4與氧氣分析儀5的輸入口相連，氧氣分析儀5的輸出口通過導線與所述PLC控制器3的輸入口相連，PLC控制器3的輸出口通過導線與所述氮氣管路7上面的氮氣控制閥門2連接，PLC控制器3通過通訊線與所述氮氣流量計8連接。
[0017]為了能夠有效地控制氮氣充入量，鋁材退火爐I的側(cè)墻及頂部均設(shè)有氮氣輸入口，每個輸入口通過氮氣管路7與氮氣供應源6相連，其中連接爐頂?shù)牡獨夤苈?1管徑較細，為小流量氮氣供應；連接退火爐側(cè)墻的氮氣管路72管徑較粗，為大流量氮氣供應。為了方便PLC控制器3控制，所述氮氣控制閥門2優(yōu)選為電磁閥。氣體采樣口 42設(shè)置在鋁材退火爐I底部側(cè)墻，氣體采樣口 42與氧氣分析儀5之間的采樣管路4中設(shè)有一采樣泵41。為了保證氧含量分析儀5對鋁材退火爐I內(nèi)的氧氣含量做出較快的反應，氧含量分析儀5應與鋁材退火爐I靠近。
[0018]本實用新型方案實施流程如下:(1)由氮氣供應源通過氮氣管路向鋁材退火爐內(nèi)供給氮氣；(2)所采氣樣被送至氧氣分析儀以分析氣樣中的氧氣含量；(3)氧氣分析儀根據(jù)分析結(jié)果向PLC控制器輸出不同的電信號；(4)PLC控制器判斷電信號的大小，控制設(shè)置在氮氣管路上的氮氣控制閥門開啟和關(guān)閉。當氧氣含量高于設(shè)定值時，開啟氮氣控制閥門，向鋁材退火爐內(nèi)補充氮氣，當氧氣含量低于設(shè)定值時，則關(guān)閉氮氣控制閥門，停止向鋁材退火爐內(nèi)補充氮氣。[0019]本實用新型具體實施過程如下:如圖1所示，氮氣供應源6通過氮氣管路7向鋁材退火爐I內(nèi)充入氮氣，采樣泵41通過采樣口 42抽取鋁材退火爐I內(nèi)的氣體并輸送給氧氣分析儀5，氧氣分析儀5對鋁材退火爐I內(nèi)的氣體進行分析，根據(jù)氧氣含量的不同，以4-20mΑ的電信號的形式輸送給PLC控制器3，PLC控制器3輸入口接收到氧氣分析儀5發(fā)出的電信號，根據(jù)電信號大小的不同，控制設(shè)置在氮氣管路7上的氮氣控制閥門2開啟和關(guān)閉。根據(jù)實際情況，選擇開啟或關(guān)閉接爐頂?shù)牡獨夤苈?1或者連接退火爐側(cè)墻的氮氣管路72上的氮氣控制閥門2，若需要大流量氮氣供應則開啟連接退火爐側(cè)墻的氮氣管路72的氮氣控制閥門2，若需要小流量氮氣供應則開啟連接爐頂?shù)牡獨夤苈?1的氮氣控制閥門2。一般情況下，當爐內(nèi)氧含量在0-0.2%之間時，氧氣分析儀5輸出4-4.128mA電信號。PLC控制器3接收到電信號，做出判斷，關(guān)閉氮氣控制閥門2，暫時中斷氮氣供應；或者只關(guān)閉連接于退火爐側(cè)墻氮氣管路72的閥門2，保持連接于退火爐爐頂?shù)牡獨夤苈?1的閥門2處于開啟狀態(tài)，維持一個小流量的氮氣供應。當氧含量高于0.2%，例如達到0.3%時，氧氣分析儀5輸出4.192mA電信號，PLC控制器3接收電信號做出判斷，開啟氮氣控制閥門2，充入氮氣。氮氣流量計8用于統(tǒng)計氮氣供應源6提供的氮氣總量，通過氮氣流量計8可以發(fā)現(xiàn)，使用本實用新型之后，氮氣供應量大大減少。
[0020]通過以上描述可以看出，本實用新型所述鋁材退火爐氮氣供給及控制裝置實施以后，可以有效地控制鋁材退火爐爐膛內(nèi)的氮氣含量，從而將爐膛內(nèi)的氧氣含量控制在0.2%以下，避免了鋁材暴露于氧氣中被氧化的可能，同時避免了鋁材上的軋制油在未從鋁材上揮發(fā)之前即被氧化，進而在鋁材上留下黃斑的可能，保證了退火工藝及鋁材的高品質(zhì)；并且可以避免退火爐爐膛內(nèi)氮氣充入過多、造成浪費的情況，節(jié)省氮氣，降低成本；另外，本實用新型采用的技術(shù)方案當中，爐膛內(nèi)氣氛的在線采集與分析、信號的轉(zhuǎn)換與輸出、電磁閥的控制，氮氣消耗的計量等，均是自動完成，整個過程為一閉環(huán)控制，控制過程實時、有效、快速。
[0021]當然，以上只是本實用新型的典型實例，除此之外，本實用新型還可以有其它多種【具體實施方式】，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求保護的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，包括氮氣供應源以及氮氣供應源與鋁材退火爐連接的氮氣管路，所述氮氣管路上面設(shè)有氮氣流量計及氮氣控制閥門，其特征在于:所述鋁材退火爐設(shè)有氣體采樣口，另有一氧氣分析儀及一 PLC控制器，所述鋁材退火爐的氣體采樣口通過采樣管路與氧氣分析儀的輸入口相連，氧氣分析儀的輸出口通過導線與所述PLC控制器的輸入口相連，PLC控制器的輸出口通過導線與所述氮氣管路上面的氮氣控制閥門連接，PLC控制器通過通訊線與所述氮氣流量計連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，其特征在于:所述氮氣控制閥門為電磁閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，其特征在于:所述鋁材退火爐內(nèi)分成多個控制區(qū)，每個控制區(qū)的爐頂及側(cè)墻都設(shè)有氮氣管路入口，該入口通過氮氣管路與氮氣供應源相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，其特征在于:所述連接退火爐側(cè)墻的氮氣管路管徑較粗，所述連接爐頂?shù)牡獨夤苈饭軓捷^細。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，其特征在于:所述鋁材退火爐氣體采樣口設(shè)在鋁材退火爐底部側(cè)墻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，其特征在于:所述氣體采樣口與氧氣分析儀之間的采樣管路中設(shè)有一采樣泵。
【文檔編號】C21D9/56GK203546110SQ201320589278
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】宋琳豐, 吳小燕, 錢晨, 歐莎 申請人:蘇州新長光熱能科技有限公司