專利名稱：實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及工業(yè)爐窯設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯。
背景技術(shù)：
在各類大型工業(yè)爐窯設(shè)備中，由于爐膛幾何尺寸關(guān)系和加熱源分布所受到的局限，在爐膛垂直方向存在較大溫度梯度，因熱輻射源與工件角度存在差異導(dǎo)致工件不同部分存在溫度差而受熱不均勻，影響金相組織和硬度及強(qiáng)度。由于爐膛氣氛不均勻并存在死角導(dǎo)致局部脫碳問題經(jīng)常發(fā)生。幾何形狀較大或復(fù)雜的工件實現(xiàn)均勻加熱和工件表面無局部脫碳成為難題?，F(xiàn)有的解決辦法通常采用攪拌風(fēng)扇、離心風(fēng)機(jī)、熱回風(fēng)罩等裝置加強(qiáng)氣體對流傳熱，而對流傳遞熱能在700°C以上高溫效果微乎其微，根本無法真正起到工件均勻加熱和防止局部脫碳的目的。對于爐膛長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于爐寬和爐高的大型連續(xù)式、步進(jìn)式熱處理爐窯，傳統(tǒng)的節(jié)能措施是在爐外與其它系統(tǒng)進(jìn)行余熱利用，在于熱交換利用過程中，相當(dāng)一部分能源已經(jīng)浪費掉了，節(jié)能水平相對較低。實現(xiàn)爐膛內(nèi)熱能移位技術(shù)在我公司已經(jīng)授權(quán)的單層、雙層爐實用新型專利專利號ZL200610053067. 7、ZL200810120771. 9得到了較理想的實現(xiàn)；但對單層爐靠近進(jìn)料口爐膛和靠近出料口爐膛遠(yuǎn)距離熱能移位是通過熱風(fēng)機(jī)和熱風(fēng)管實現(xiàn)的，熱效率仍不理想。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的正是為了克服上述技術(shù)的不足，而提供一種實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯，解決目前各種大型氣氛爐窯的爐溫均勻性和爐膛內(nèi)實現(xiàn)熱能遠(yuǎn)距離移位的前衛(wèi)技術(shù)，對熱處理清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排具有重要意義。本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯，包括爐體、熱電偶、進(jìn)料臺、出料臺、傳動輥和爐門，在爐膛前段的預(yù)熱段通過吸氣管、過濾器、冷卻器和空壓泵的輸入端相連接，空壓泵的輸出端一路與設(shè)置在爐膛后段冷卻區(qū)域的一組上下對流噴射管相連通，上下對流噴射管穿過爐體安裝在相應(yīng)的上下對流引導(dǎo)管內(nèi)構(gòu)成射流結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，所述的爐膛內(nèi)腔分為預(yù)熱段、加熱段、快冷段、等溫段、緩冷段和冷卻段，在快冷段、等溫段、緩冷段和冷卻段中均設(shè)置有由上下對流噴射管和上下對流引導(dǎo)管構(gòu)成的射流結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，在爐膛的膛壁內(nèi)設(shè)置有至少一根熱移位引導(dǎo)管，熱移位引導(dǎo)管的吸氣口設(shè)置在爐膛前段的預(yù)熱段，熱移位引導(dǎo)管的吹氣口設(shè)置在爐膛后段冷卻區(qū)域；所述空壓泵的輸出端另一路與一組熱移位噴射管相連通，熱移位噴射管安裝在熱移位引導(dǎo)管內(nèi)構(gòu)成熱移位結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，所述的爐膛內(nèi)腔分為預(yù)熱段、加熱段、快冷段、等溫段、緩冷段和冷卻段，在爐膛的膛壁內(nèi)設(shè)置有二根熱移位引導(dǎo)管，熱移位引導(dǎo)管內(nèi)安裝有多根熱移位噴射管， 熱移位引導(dǎo)管的吹氣口分別設(shè)置在快冷段和冷卻段的區(qū)域內(nèi)。作為優(yōu)選，所述的空壓泵的輸出端一路通過調(diào)節(jié)閥與上下對流噴射管相連通。作為優(yōu)選，所述的空壓泵的輸出端另一路通過噴射流量調(diào)節(jié)閥、熱移位電磁閥與熱移位噴射管相連通。作為優(yōu)選，所述的空壓泵的輸出端上連接有壓力表。本實用新型氣體流動場形成機(jī)理氣體自射流管嘴向外噴射所形成的流動為氣體射流。當(dāng)出口速度較大，流動呈紊流狀態(tài)。本技術(shù)利用射流的流速場、溫度場和氣氛濃度場之間相互作用，在引射管的約束下，流動氣體受引射管壁的限制形成受限射流，受限射流形成紊流，紊流強(qiáng)度即脈動速度的均方根值與平均速度值之比有關(guān)，紊流強(qiáng)度越大，說明射流在噴嘴前已“紊亂化”。紊流具有較大的與周圍介質(zhì)混合的能力，使射流擴(kuò)散角增大，被帶動的周圍介質(zhì)增多，射流速度沿管壁程下降加速。無論是起始段還是主體段，軸心速度最大； 隨著射程的增加各斷面上的絕對速度分布逐漸扁平化；壓力區(qū)逐漸變換成無因次分布，射流各截面上的速度分布具有相似性。質(zhì)量交換，熱量交換，濃度交換發(fā)生在射流形成過程中，射流軸線的軌跡發(fā)生彎曲。射流中橫向動量交換、旋渦的出現(xiàn)。在溫差射流中，由于熱量擴(kuò)散比動量擴(kuò)散要快些， 所以溫度邊界層比速度邊界層發(fā)展要快些。所以引射管后氣氛和溫度已經(jīng)變得均勻。隨著射流嘴不斷射出流體帶動上層熱能向引射管下端出口運動，爐膛中下層爐壓增大底層氣體向上層運動，爐膛上下的熱移位便發(fā)生了，從而實現(xiàn)爐氣循環(huán)爐膛前后熱能移位原理相似。本實用新型有益的效果是解決爐氣均勻無死角、防止局部脫碳；降低垂直方向溫差、實現(xiàn)均勻加熱、提高組織和硬度等項技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)；提高爐內(nèi)熱能移位效率，提高節(jié)能減排技術(shù)水平。采用本技術(shù)可以解決大型爐爐氣流動、循環(huán)和熱能移位等技術(shù)難題，通過溫控減小溫差?？筛鶕?jù)熱處理工藝曲線，把需要冷卻部分爐段熱能移至需要升溫加熱的爐段。從而極大的降低熱處理能耗，同時避免大量熱量排放到爐外，提高了清潔生產(chǎn)水平，改善了工人作業(yè)環(huán)境。

圖1是本實用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明吸氣管1、過濾器2、冷卻器3、空壓泵4、壓力表5、調(diào)節(jié)閥6、上下對流噴射管7、上下對流引導(dǎo)管8、預(yù)熱段9、加熱段10、快冷段11、等溫段12、緩冷段13、冷卻段14、爐門15、工件16、進(jìn)料臺17、傳動輥18、熱移位噴射管19，熱移位電磁閥20、熱移位引導(dǎo)管21，爐體22，噴射流量調(diào)節(jié)閥23，熱電偶M，出料臺25，吸氣口 26，吹氣口 27。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明如圖1、圖2所示，這種實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯，包括爐體22、 熱電偶對、進(jìn)料臺17、出料臺25、傳動輥18和爐門15，在爐膛前段的預(yù)熱段10通過吸氣管 1、過濾器2、冷卻器3和空壓泵4的輸入端相連接，空壓泵4的輸出端一路通過調(diào)節(jié)閥6與設(shè)置在爐膛后段冷卻區(qū)域的一組上下對流噴射管7相連通，空壓泵4的輸出端上連接有壓力表5，上下對流噴射管7穿過爐體22安裝在相應(yīng)的上下對流引導(dǎo)管8內(nèi)構(gòu)成射流結(jié)構(gòu)。 所述的爐膛內(nèi)腔分為預(yù)熱段9、加熱段10、快冷段11、等溫段12、緩冷段13和冷卻段14，在快冷段11、等溫段12、緩冷段13和冷卻段14中均設(shè)置有由上下對流噴射管7和上下對流引導(dǎo)管8構(gòu)成的射流結(jié)構(gòu)。工作過程通過把爐膛進(jìn)料低溫段爐氣由吸氣管1抽出經(jīng)過過濾器2、冷卻器3、空壓泵4壓縮為設(shè)定壓力值的壓縮空氣。經(jīng)過壓力表5控制系統(tǒng)壓力，輸入壓力管道，經(jīng)調(diào)節(jié)閥6調(diào)節(jié)流量進(jìn)入上下對流噴射管7實現(xiàn)高壓微量氣流引發(fā)爐膛上下層氣體循環(huán)，改變溫度場實現(xiàn)溫度均勻加熱工件，使工件獲得理想金相組織、硬度。同時由于爐膛氣氛流動充分均勻、無死角，避免了工件局部脫碳。本實施例中，在爐膛的膛壁內(nèi)設(shè)置有二根熱移位引導(dǎo)管21，熱移位引導(dǎo)管21的吸氣口沈設(shè)置在爐膛前段的預(yù)熱段10，熱移位引導(dǎo)管21的吹氣口 27分別設(shè)置在快冷段11 和冷卻段14的區(qū)域內(nèi)。所述空壓泵4的輸出端另一路通過噴射流量調(diào)節(jié)閥23、熱移位電磁閥20與一組熱移位噴射管19相連通，多根熱移位噴射管19安裝在熱移位引導(dǎo)管21內(nèi)構(gòu)成冷卻熱移位結(jié)構(gòu)。熱移位電磁閥20調(diào)節(jié)流量進(jìn)入熱移位引導(dǎo)管21實現(xiàn)高壓微量氣流引發(fā)爐膛前后路段氣體熱移位。把冷卻區(qū)熱量熱交換到加熱升溫區(qū)。既實現(xiàn)了爐膛內(nèi)部熱能充分利用，又保證工藝?yán)鋮s段的冷卻速度要求。本實用新型是通過從爐內(nèi)抽取少量低溫氣體，經(jīng)過過濾、冷卻、壓縮、調(diào)節(jié)閥，然后通過管道分成兩路進(jìn)入爐內(nèi)。一路進(jìn)入引射管實現(xiàn)爐膛垂直方向溫度均勻；另一路進(jìn)入冷卻熱移位管實現(xiàn)爐膛首尾熱能移位?？諌罕?壓力控制根據(jù)需要設(shè)定，過濾器2保證處處氣氛潔凈，減少空壓泵磨損；冷卻器3保證氣體溫度符合空壓泵要求；調(diào)節(jié)閥6控制氣體流量；電磁閥與溫控連鎖控制氣體是否進(jìn)入引射管、熱移位管；上下對流噴射管7和上下對流引導(dǎo)管8是爐氣循環(huán)引發(fā)裝置；熱移位管是溫度高爐氣向溫度低爐氣進(jìn)行熱移位裝置。需要說明的是可以根據(jù)需要在空壓泵的輸出端串接儲氣罐，以增加氣體的連續(xù)性；也可以在爐體的前后加裝真空室。本實用新型通過垂直方向的熱移位使?fàn)t膛氣體得以流動形成均勻的爐膛氣氛，一是避免工件因加熱不均勻?qū)е鹿ぜ鹣嘟M織、硬度達(dá)不到理想熱處理質(zhì)量要求；二是避免因爐氣不均勻有死角造成產(chǎn)品局部脫碳等質(zhì)量問題。本實用新型通過水平方向爐膛前后方向熱能移位，使得爐膛冷卻段與加熱升溫段熱能通過移位進(jìn)行熱交換，實現(xiàn)了熱能在爐內(nèi)充分利用，大大降低了能源消耗，避免了冷卻時大量熱能向爐外排放。在節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)方面又上了一個新臺階。本實用新型適用于各種加熱爐通過高壓微量氣流引動效應(yīng)實現(xiàn)熱能在爐膛內(nèi)實現(xiàn)X軸、Y軸、Z軸三維方向移位，同時可通過熱電偶控溫實現(xiàn)對非穩(wěn)態(tài)溫度場按工藝設(shè)定要求進(jìn)行控制，并可以根據(jù)需要促使?fàn)t膛氣氛流動而避免保護(hù)氣氛存在死角。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。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的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯，包括爐體(22)、熱電偶(M)、進(jìn)料臺(17)、出料臺(25)、傳動輥(18)和爐門(15)，其特征在于在爐膛前段的預(yù)熱段(10) 通過吸氣管(1)、過濾器O)、冷卻器⑶和空壓泵⑷的輸入端相連接，空壓泵⑷的輸出端一路與設(shè)置在爐膛后段冷卻區(qū)域的一組上下對流噴射管(7)相連通，上下對流噴射管 (7)穿過爐體02)安裝在相應(yīng)的上下對流引導(dǎo)管(8)內(nèi)構(gòu)成射流結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯，其特征在于 所述的爐膛內(nèi)腔分為預(yù)熱段(9)、加熱段(10)、快冷段(11)、等溫段(12)、緩冷段(13)和冷卻段(14)，在快冷段(11)、等溫段(12)、緩冷段(13)和冷卻段(14)中均設(shè)置有由上下對流噴射管(7)和上下對流引導(dǎo)管(8)構(gòu)成的射流結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯，其特征在于 在爐膛的膛壁內(nèi)設(shè)置有至少一根熱移位引導(dǎo)管(21)，熱移位引導(dǎo)管的吸氣口 06)設(shè)置在爐膛前段的預(yù)熱段(10)，熱移位引導(dǎo)管的吹氣口 (XT)設(shè)置在爐膛后段冷卻區(qū)域； 所述空壓泵的輸出端另一路與一組熱移位噴射管(19)相連通，熱移位噴射管(19)安裝在熱移位引導(dǎo)管內(nèi)構(gòu)成熱移位結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯，其特征在于 所述的爐膛內(nèi)腔分為預(yù)熱段(9)、加熱段(10)、快冷段(11)、等溫段(12)、緩冷段(13)和冷卻段(14)，在爐膛的膛壁內(nèi)設(shè)置有二根熱移位引導(dǎo)管(21)，熱移位引導(dǎo)管內(nèi)安裝有多根熱移位噴射管(19)，熱移位引導(dǎo)管的吹氣口分別設(shè)置在快冷段(11)和冷卻段(14) 的區(qū)域內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯，其特征在于 所述的空壓泵的輸出端一路通過調(diào)節(jié)閥(6)與上下對流噴射管(7)相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯，其特征在于 所述的空壓泵(4)的輸出端另一路通過噴射流量調(diào)節(jié)閥(23)、熱移位電磁閥OO)與熱移位噴射管(19)相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3或5所述的實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯，其特征在于所述的空壓泵的輸出端上連接有壓力表(5)。
專利摘要本實用新型涉及一種實現(xiàn)氣體流場熱移位及氣氛均勻的工業(yè)爐窯，包括爐體、熱電偶、進(jìn)料臺、出料臺、傳動輥和爐門，在爐膛前段的預(yù)熱段通過吸氣管、過濾器、冷卻器和空壓泵的輸入端相連接，空壓泵的輸出端一路與設(shè)置在爐膛后段冷卻區(qū)域的一組上下對流噴射管相連通，上下對流噴射管穿過爐體安裝在相應(yīng)的上下對流引導(dǎo)管內(nèi)構(gòu)成射流結(jié)構(gòu)。本實用新型有益的效果是采用本技術(shù)可以解決大型爐爐氣流動、循環(huán)和熱能移位等技術(shù)難題，通過溫控減小溫差?？筛鶕?jù)熱處理工藝曲線，把需要冷卻部分爐段熱能移至需要升溫加熱的爐段。從而極大的降低熱處理能耗，同時避免大量熱量排放到爐外，提高了清潔生產(chǎn)水平，改善了工人作業(yè)環(huán)境。
文檔編號F27B9/30GK201954943SQ201120036058
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者韓志根 申請人:杭州金舟電爐有限公司