氫氣燒結爐安全監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種氫氣燒結爐安全監(jiān)測裝置，在氫氣燒結爐排放閥后部的點火口處設置有火焰監(jiān)測器，火焰監(jiān)測器連接報警裝置或燒結爐中央處理器。在燒結爐的通氫階段、排氫階段、脫蠟置換階段，通過監(jiān)測點火口處是否有火焰，判斷燒結爐內(nèi)氫氣純度是否達到要求，以及排放時氫氣是否被正常燃燒處理。本實用新型設計合理、安全，使用穩(wěn)定可靠，保證了燒結爐安全可靠地運行。
【專利說明】氫氣燒結爐安全監(jiān)測裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于一種燒結爐安全控制系統(tǒng)，具體是氫氣燒結爐安全系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]目前，在硬質(zhì)合金生產(chǎn)中，采用氫氣微正壓脫蠟工藝越來越普遍。相比真空脫蠟和氬(Ar)差壓脫蠟工藝，氫氣微正壓脫蠟的安全性、可靠性以及自動化程度要求更高，若采用簡易手動操作，對操作人員的熟練程度和經(jīng)驗以及注意力要求非常高，只要在通氫氣的過程稍微出點差錯，氫氣在600°C左右的密閉爐子中將會產(chǎn)生威力巨大的爆炸，后果不堪設想。
[0003]為了保證脫蠟工藝的安全性，國外已有同類控制設備，如:德國ALD和PVA公司的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)是在通氫氣工藝結束后是直接對燒結爐內(nèi)抽氫氣至設定真空度，對捕蠟器則是直接用氬(Ar)置換氫氣后，停止抽真空。由于需要泵組直接泵抽高濃度氫氣，對爐內(nèi)直接抽真空時對泵組的安全要求高，則對泵組安全設計要求更高。而且，由于經(jīng)泵組抽出的爐內(nèi)高濃度氫氣直接排放于大氣中，引起大氣環(huán)境存在爆炸的潛在威脅，對環(huán)境造成不安全因素。同時，捕蠟器若只置換，不排空，則與捕蠟器相連的一些管道死角的氫氣不能被置換徹底，這部分氫氣在捕蠟器下次抽真空之前則會一直保持在管道死角中，若該管道死角環(huán)境發(fā)生改變，如有火星，而且管道內(nèi)有空氣進入，則有發(fā)生爆炸的危險。
[0004]國內(nèi)氫氣燒結爐目前由于工藝和設備與國外設備的差異，主要是采用在通氫氣工藝結束后將氫氣從排放閥后部點火燃燒排放。燒結爐在通氫、脫蠟、排氫過程中，主要是依靠爐內(nèi)通入的氫氣正壓和真空泵抽取真空來保證爐內(nèi)氫氣的純度，沒有專門的安全監(jiān)測裝置。但是由于前述的問題，爐內(nèi)或管道內(nèi)一旦進入氧氣，后果同樣不堪設想。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、安全可靠的氫氣燒結爐安全監(jiān)測。本實用新型的另一目的是提供一種自動化程度高的安全監(jiān)測裝置。
[0006]本實用新型的氫氣燒結爐安全監(jiān)測裝置包括在氫氣燒結爐排放閥后部的點火口處設置的火焰監(jiān)測器，火焰監(jiān)測器連接報警裝置。
[0007]本實用新型的工作原理:
[0008]1、在通氫階段:通氫氣后，若連續(xù)三次排氫，火焰監(jiān)測器均檢測到火焰，說明爐內(nèi)氫氣純度達要求，可以開始加熱。否則報警處理，避免爐內(nèi)氫氣不純，在爐內(nèi)開始加熱升溫時爆炸。脫蠟時，燒結爐內(nèi)的氫氣應始終保證微正壓。
[0009]2、在排氫階段:氫氣排氫時,點火口點火成功后若連續(xù)三次排氫,火焰監(jiān)測器均未檢測到火焰，報警處理。系統(tǒng)關進氫閥，同時回填Ar保護，避免因排出的氫氣在未點燃的情況下在外部環(huán)境大量聚集引起環(huán)境氫氣濃度增加，在外部有火星情況下引發(fā)外部環(huán)境爆炸。
[0010]C、脫蠟后氬氣置換階段:待氬氣置換時間達到，且點火口連續(xù)三次排放，火焰監(jiān)測器均未檢測到火焰后進行下一步操作，否則報警處理?？梢员苊庥捎诟鞣N原因導致的Ar未徹底置換完爐內(nèi)氫氣而進入下一泵抽階段時，爐內(nèi)氫氣濃度較高造成泵組發(fā)生爆炸。
[0011]為保證排放閥14能可靠關閉，設計上考慮兩個串聯(lián)閥門同時控制為較佳。
[0012]燒結爐自帶的控制系統(tǒng)，包括中央處理器，中央處理器向控制單元輸出控制信號，控制單元包括燒結爐的各類泵、閥，通過中央處理器控制相關泵的啟動、關停，各類閥的開、閉。為了實現(xiàn)安全監(jiān)測裝置的自動化控制，火焰監(jiān)測器采集單元將采集信號輸送至燒結爐中央處理器。中央處理器顯示屏可以顯示采集信息，和或向控制單元輸出控制信號，實現(xiàn)自動控制(中央處理器對控制單元輸出控制信號為現(xiàn)有技術)。
[0013]本實用新型的有益效果是:與現(xiàn)有技術相比，本實用新型設計合理、簡潔。能大大提高目前該設備安全性，基本杜絕國內(nèi)氫氣燒結爐普遍存在的安全隱患，避免設備安全事故的發(fā)生，為氫氣燒結爐在硬質(zhì)合金氫氣脫蠟工藝中安全、可靠應用提供了堅實的基礎。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型使用狀態(tài)示意圖。
[0015]圖中:1、氬(Ar)進氣閥；2、氫氣進氣閥；3、氮氣進氣閥；4、機械泵；5、脫蠟真空閥；6、羅茨泵；7、真空閥；8、燒結爐；9、石墨盒；10、火焰監(jiān)測器；11、手動排放閥；12、脫蠟閥；13、捕蠟器；14、排放閥；15、截止閥

【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖對本實用新型作進一步描述:
[0017]如圖1所示的燒結爐由氬(Ar)進氣閥1、氫氣進氣閥2、氮氣進氣閥3、機械泵4、脫蠟真空閥5、羅茨泵6、真空閥7、燒結爐8、石墨盒9、火焰監(jiān)測器10、手動排放閥11、脫蠟閥12、捕蠟器13、排放閥14和截止閥15組成，為保證排放閥14能可靠關閉，設計上考慮兩個串聯(lián)排放閥門同時控制。
[0018]氬(Ar)進氣閥1、氫氣進氣閥2分別通過管道與燒結爐8相通；燒結爐8內(nèi)安裝有石墨盒9 ;脫蠟閥12的一端與石墨盒9相連，另一端與捕蠟器13相通；機械泵4、羅茨泵6經(jīng)真空閥7與燒結爐8相通。脫蠟真空閥5的一端與氮氣進氣閥3相連，另一端與捕蠟器13相通。手動排放閥11、排放閥14、截止閥15與捕蠟器13相連?；鹧姹O(jiān)測器10設置在排放閥14點火口處的上部?；鹧姹O(jiān)測器連接報警器(圖中未示出)，或連接控制系統(tǒng)的中央處理器。
[0019]在通氫階段:在通氫氣之前，必須保證燒結爐8內(nèi)、捕蠟器13及管道不泄漏，燒結爐8內(nèi)、捕蠟器13及管道16內(nèi)不能有任何氧氣；系統(tǒng)對其進行微正壓和真空撿漏，檢測氫氣通道在正壓狀態(tài)和真空狀態(tài)均不泄漏；通過機械泵4、羅茨泵6將燒結爐8爐體及捕蠟器13抽真空，抽至安全真空值以下(200Pa左右)，往燒結爐8內(nèi)管道回填惰性氣體氬(Ar)至微正壓，徹底把氧氣排干凈。將高純度的微正壓氫氣(1.5?3.5KPa)通過氫氣進氣閥2從燒結爐8的爐膛頂部經(jīng)密閉的料盒慢慢滲透進入常溫?600°C的石墨盒9，爐內(nèi)通氫氣達一定時間后，檢測連續(xù)三次排氫，經(jīng)火焰監(jiān)測器10監(jiān)測，確認爐內(nèi)氫氣純度達要求后才能開啟加熱程序，否則報警處理。
[0020]在脫蠟階段:微正壓氫氣(1.5?3.5KPa)把石墨盒9中的硬質(zhì)合金半成品隨溫度升高而揮發(fā)出來的石蠟蒸汽(橡膠蒸汽或PEG蒸汽)帶入捕蠟器13并收集在捕蠟器13中，剩余的氫氣尾氣經(jīng)捕蠟器13上方的氫氣排放閥14和截止閥15排放，并在出口處直接點燃，最后經(jīng)排煙管直接排到大氣。在通氫氣的過程中，燒結爐8內(nèi)的氫氣始終保證微正壓，但壓力不能超過設定高限，且要否則爐內(nèi)一旦加熱將會有爆炸的危險。為保證燒結爐8內(nèi)的微正壓，當爐內(nèi)壓力超過上限時，自動關閉進氣，同時打開氫氣排放閥14和截止閥15并燒掉。當爐內(nèi)壓力低于下限時，自動往爐內(nèi)回填氬(Ar)保持微正壓。
[0021]在排氫階段:排放閥14在排氫過程中按設定壓力頻繁開關，而截止閥15在燒結爐8內(nèi)壓力正常時保持常開，壓力低于設定值時關閉，保證氫氣在排氫口能可靠截止；排氫過程中必須保證氫氣可靠點燃，否則未點燃的氫氣排至室外達一定濃度時有爆炸的危險；排氫過程中若脈沖排氫連續(xù)排放三次，或者連續(xù)排氫3分鐘都未檢測到火焰則報警處理。斷開加熱，關閉氫氣進氣閥2，停止排氫，程序暫停，待故障解除及人工確認后恢復。
[0022]通氫氣脫蠟完成后氬氣置換階段:為確保氫氣被完全徹底排干凈，通氫氣工藝結束后自動關閉氫氣進氣閥2同時開啟氬(Ar)進氣閥1，用氬(Ar)置換燒結爐8內(nèi)氫氣達設定時間(由于此時爐內(nèi)氫氣濃度較高，直接泵抽對泵和環(huán)境要求較高，不太安全，所以先用氬(Ar)置換，待置換時間達到后，且連續(xù)三次開排放閥14，火焰監(jiān)測器在點火口都沒有檢測到火焰，或者連續(xù)一直開排放閥在五分鐘以上都沒有檢測到火焰，則確定燒結爐8內(nèi)的氫氣已置換完畢。要保證氫氣被全部可靠排干凈才能進入下一工藝段，否則報警處理。由于燒結爐8內(nèi)、捕蠟器13及管道死角的氫氣不能全部置換干凈，所以置換后還要把所有氣體全部抽空，抽空前通過氮氣進氣閥3將氮氣對機械泵4吹掃達設定時間，將機械泵4、羅茨泵6前后的空氣吹掃干凈，然后開啟脫蠟真空閥5、真空閥7、脫蠟閥12對燒結爐8內(nèi)內(nèi)及捕蠟器13抽真空至安全真空值以下(200Pa左右)，氫氣脫蠟工藝過程結束，進入下一段工藝。
[0023]在氫氣脫蠟工藝結束后對爐內(nèi)及捕蠟器均先用氬(Ar)置換，待置換時間到后再通過火焰監(jiān)測器判斷連續(xù)三次排氫均未檢測到火焰后才分別對爐內(nèi)和捕蠟器抽真空至安全真空度以下，則避免了泵組直接泵抽高濃度氫氣和直接排放高濃度氫氣的危險，同時還能徹底抽空管道死角尚未置換完的氫氣，保證了燒結爐在氫氣脫蠟工藝中安全可靠地運行。
[0024]本實用新型通過十二臺次的壓力真空燒結爐長期(最長五年時間)穩(wěn)定地使用氫氣脫蠟工藝的實踐，證明控制系統(tǒng)設計合理、使用穩(wěn)定可靠，安全設計是成功的。
【權利要求】
1.氫氣燒結爐安全監(jiān)測裝置，其特征在于，在氫氣燒結爐排放閥后部的點火口處設置有火焰監(jiān)測器，火焰監(jiān)測器連接報警裝置。
2.如權利要求1所述的一種氫氣燒結爐安全監(jiān)測裝置，其特征在于，所述排放閥為2個，且串聯(lián)連接。
3.如權利要求1所述的一種氫氣燒結爐安全監(jiān)測裝置，其特征在于:還包括中央處理器，所述火焰監(jiān)測器的采集單元采集信號至中央處理器。
【文檔編號】F27B21/14GK204154112SQ201420421016
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權日:2014年7月29日
【發(fā)明者】范昆 申請人:自貢長城裝備技術有限責任公司, 自貢硬質(zhì)合金有限責任公司