專利名稱：交換罩式退火爐爐氣的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交換罩式退火爐爐氣的方法及裝置，新鮮空氣從爐子下面吹入爐中而生成的氣體混合物也從爐子下面排出。另外，本發(fā)明還涉及實(shí)施該方法的罩式退火爐，包括一支架，設(shè)置在支架上的一個(gè)退火爐料托板，設(shè)置在退火爐料托板中心孔下面的一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，包住退火爐料及退火爐料托板并留有一定距離的一個(gè)爐罩，及設(shè)在支架中的至少一個(gè)氣體入口及氣體出口。
罩式退火爐具體用于卷成卷的金屬板材的熱處理。這些板材卷相互疊起來(lái)放在退火爐料托板上。它們的中部“孔眼”構(gòu)成與退火裝料板的中部孔連續(xù)的通道。一當(dāng)罩放在新裝好的爐料上，用保護(hù)氣體交換掉爐內(nèi)的空氣。然后進(jìn)行退火處理，鼓風(fēng)機(jī)從上方吸入氣體從中部往下吹，并把氣體往側(cè)向送到退火爐料及罩之間的環(huán)形空間中。
對(duì)于每次裝料必須至少對(duì)罩形退火爐進(jìn)行一次換氣。如果用氫氣，該程序必須進(jìn)行多次。在加熱開(kāi)始前必須從爐中排出空氣。這可通過(guò)氮?dú)鈦?lái)進(jìn)行。然后供入氫氣把氮?dú)馀懦?。在完成退火處理后，在移去罩之前必須吹入氮?dú)鈦?lái)排出氫氣。
在換氣時(shí)，在鼓風(fēng)機(jī)下面吹入新鮮空氣，并由鼓風(fēng)機(jī)傳送到在退火爐料及罩之間的環(huán)形空間中。同時(shí)，生成的氣體混合物通過(guò)氣體出口排出。
在換氣時(shí)送進(jìn)爐中的氣體量是相當(dāng)重要的。在正常條件下，要在20-40分的時(shí)間內(nèi)保持容積流量為100-180m3/h。但是這一前提是鼓風(fēng)機(jī)能完全起作用。如果鼓風(fēng)機(jī)失效，則沖洗時(shí)間為約24小時(shí)。操作時(shí)間的損失是很重要的因素。另外，氣體的消耗也是相當(dāng)重要的。
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供一種花費(fèi)低的，總的來(lái)說(shuō)能快速換氣的方法及裝置。
本發(fā)明的目的在于尋求改善的并允許變高的成本效率的，總之是更快的換氣。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種交換罩式退火爐爐氣的方法，其特征在于新鮮空氣從爐子下面吹入爐中而生成的氣體混合物也從爐子下面排出，新鮮氣體是以一個(gè)高速氣流沿著向上的流道向上噴射而吹入爐中，所述的氣流速度符合下式V=K•Vf•MA22.4•Ps•A]]>式中Vf—自由的爐腔容積升MA—要沖洗出的氣體的分子量g/molPs—新鮮氣體的密度 g/m3(這些數(shù)據(jù)應(yīng)用到正常狀態(tài))A—新鮮氣體的進(jìn)口橫截面積m2K—因子 其值≥1，最好為6。
在某些情況下，最好產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)的氣流。
本發(fā)明裝置的特點(diǎn)在于，將氣體入口設(shè)計(jì)成一個(gè)向上的噴嘴，該噴嘴終止于一個(gè)向上的流道中。
本發(fā)明是基于認(rèn)識(shí)到進(jìn)入退火爐的噴射氣流的速度對(duì)換氣有決定性的影響，和選擇最佳速度時(shí)，要沖洗出的氣體密度及新鮮氣體的密度要按照上述公式來(lái)考慮。
很驚人地，用本發(fā)明的技術(shù)措施可加速換氣達(dá)到不能預(yù)見(jiàn)的程度。僅在約3到10分鐘后，要替換掉的氣體的要求的殘余氣體量能達(dá)到4％。特別驚人的效果是無(wú)論鼓風(fēng)機(jī)工作或關(guān)閉都或多或少地能達(dá)到這個(gè)結(jié)果。這意味著在鼓風(fēng)機(jī)不工作的情況下，沖洗時(shí)間從24小時(shí)降低到約5分鐘。
除了很大程度的節(jié)省時(shí)間外，由于氣體的容積流量不需要增加，而相應(yīng)地節(jié)省了沖洗用的氣體?？梢员３旨s為140m3/h的平均流量。
也需要提一下在工作安全性方面一個(gè)不太重要的改進(jìn)。當(dāng)操作中鼓風(fēng)機(jī)失效時(shí)，因而常常不可能(或者至少看來(lái)不可能)允許排空氫氣的沖洗程序進(jìn)行24小時(shí)。結(jié)果罩要過(guò)早地除去，就有使殘余混合物有點(diǎn)燃的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的成功總的歸功于高速噴射氣流吹入向上的流道導(dǎo)致相當(dāng)迅速及均勻的混合物生成，只要?dú)鉂h速度及流道尺寸合理選擇使它們相互配合。噴射氣流進(jìn)入要交換的爐氣中，同時(shí)引起抽氣作用。另外，噴射氣流有效地上升到罩的頂部。在某些情況下，這一作用還能被脈動(dòng)噴射氣流改進(jìn)。最后，對(duì)于噴射的氣流導(dǎo)向(從退火裝料板的水平面開(kāi)始)有效地防止了氣流直接到氣體出口。
用具有固定直徑的光滑的氣體噴嘴能得到很好的效果。但是，帶收縮的噴嘴也是可用的。
高速的噴射氣流可以通過(guò)退火爐料托板的中部孔進(jìn)入由板材卷的“孔眼”形成的中部通道中。因此，一個(gè)很好的想法是把鼓風(fēng)機(jī)的軸設(shè)計(jì)成一個(gè)空心軸，如果需要的話再加上相應(yīng)的延伸，把它用作一個(gè)噴嘴。
更有利的是使噴嘴終止在退火爐料和罩之間的環(huán)形空間中，因?yàn)樵撎幘哂刑貏e好的流通及抽吸狀態(tài)。如本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例建議的，上述特點(diǎn)特別用在噴嘴的中心線和罩之間的距離與噴嘴的直徑的比為2.5-8。例如用氫氣交換氮?dú)?，該比例是好為?.5。
如果噴嘴終止在退火爐料托板的水平上，在噴嘴口上游設(shè)一個(gè)具有固定直徑的集流段是有益的，所述固定直徑約為噴嘴出口直徑的五倍。在這種結(jié)構(gòu)中，可以獲得很好的氣流工況。
噴嘴出口表面積約為氣體出口表面積的10％，這一點(diǎn)也促進(jìn)了沖洗過(guò)程。
氣體出口最好設(shè)在退火爐料與罩之間的環(huán)形空間的區(qū)域中，徑向與噴嘴相對(duì)。如果設(shè)有幾個(gè)氣體出口及噴嘴，它們?cè)O(shè)置在一個(gè)公共扇形段上，這些段相互相對(duì)。在各個(gè)情況下，會(huì)產(chǎn)生流過(guò)罩的輪廓的氣流。
氣體出口最好被位于鼓風(fēng)機(jī)處的一擋板擋住，使得它能捕獲靠近罩的氣流，沒(méi)有流到罩的輪廓處的橫向氣流被偏折很大的程度。
與上述組合偏離的本發(fā)明特點(diǎn)的其它組合也應(yīng)該認(rèn)作是本發(fā)明實(shí)質(zhì)的公開(kāi)。
下面通過(guò)附圖
及實(shí)施例詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
附圖示出按照本發(fā)明的罩式退火爐的示意的垂直剖面圖。
罩式退火爐包括一個(gè)支架1，裝有一個(gè)退火爐料托板2。所述的爐料托板2上裝著相互疊放的板材卷3，圖中示出了四個(gè)板材卷3。板材卷3中的“孔眼”形成一個(gè)中央通道4，它與退火爐料托板2的中部孔5連接。一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)6裝在中部孔5的下面。一個(gè)罩8罩住板材卷3及退火爐料托板2，形成一個(gè)環(huán)形空間7。
罩式退火爐具有一個(gè)氣體入口，該入口是終止在環(huán)形空間7中的向上的噴嘴9。所述的噴嘴9產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)的向上噴的高速氣流，在容積流量為130m3/h時(shí)，其速度為75m/s。這時(shí)一個(gè)平滑的氣流噴嘴，直徑為25mm，它終止在退火爐料托板2的水平上。在噴嘴中心線與罩之間的距離與噴嘴的直徑比為5。
一個(gè)氣體出口10設(shè)在徑向與噴嘴9相對(duì)處，也設(shè)在環(huán)形空間7中，所述的氣體出口10的直徑為80mm。氣體出口10被位于鼓風(fēng)機(jī)6處的擋板11擋住。
具有這種結(jié)構(gòu)，只用6分鐘就可用N2把爐中的H2沖洗掉，直到H2的殘余含量為4％，而這與鼓風(fēng)機(jī)工作或關(guān)閉無(wú)關(guān)。
在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)可對(duì)上述實(shí)施例作出多種變型。例如，尺寸及工藝參數(shù)可以在限定范圍內(nèi)變化只要能產(chǎn)生具有要求的吸入、混合及沖洗性能的向上噴的高速氣流，其速度與本發(fā)明公開(kāi)的公式中所述的速度相當(dāng)。例如，該氣流也可通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)的軸吹進(jìn)中央通道4。另外，可用幾個(gè)氣體進(jìn)口及有選擇的氣體出口，但是應(yīng)該保留徑向相對(duì)的安排布置。
權(quán)利要求
1.一種交換罩式退火爐爐氣的方法，新鮮空氣從爐子下面吹入爐中而生成的氣體混合物也從爐子下面排出，其特征在于新鮮氣體是以一個(gè)高速氣流沿著向上的流道向上噴射而吹入爐中，所述的氣流速度符合下式V=K•Vf•MA22.4•Ps•A]]>式中Vf—自由的爐腔容積升MA—要沖洗出的氣體的分子量g/molPs—新鮮氣體的密度g/m3(這些數(shù)據(jù)應(yīng)用到正常狀態(tài))A—新鮮氣體的進(jìn)口橫截面積m2K—因子其值≥1，最好為6。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的高速氣流是一個(gè)脈動(dòng)的氣流。
3.一種罩式退火爐，包括一個(gè)支架(1)，一個(gè)退火爐料托板(2)，設(shè)在所述的支架(1)上用于裝退火的爐料(3)，一個(gè)設(shè)在退火爐料托板的中部孔(5)的下面的鼓風(fēng)機(jī)(6)，一個(gè)罩(8)，罩住退火爐料(3)及退火爐料托板(2)并留有一定間隔，和設(shè)在支架(1)中的至少一個(gè)氣體入口及氣體出口(10)，其特征在于所述的氣體入口設(shè)計(jì)成一個(gè)向上的噴嘴(9)，它終止在一個(gè)向上的流道中。
4.按照權(quán)利要求3所述的罩式退火爐，其特征在于所述的噴嘴(9)終止在所述的退火爐料(3)和所述的罩(8)之間的環(huán)形空間(7)中。
5.按照權(quán)利要求4所述的罩式退火爐，其特征在于所述的噴嘴的中心線和罩之間的距離與所述的噴嘴出口的直徑的比為2.5-8。
6.按照權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的罩式退火爐，其特征在于所述的噴嘴(9)終止在所述的退火爐料托板(2)的水平上，一個(gè)固定直徑的集流段設(shè)在噴嘴的上游，所述的集流段約相當(dāng)于噴嘴出口直徑的5倍。
7.按照權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的罩式退火爐，其特征在于所述的噴嘴出口表面積約為所述的氣體出口(10)的表面積的10％。
8.按照權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的罩式退火爐，其特征在于所述的氣體出口(10)設(shè)置在所述的退火爐料(3)及所述的罩(8)之間的環(huán)形空間(7)的區(qū)域中，徑向與所述的噴嘴(9)相對(duì)。
9.按照權(quán)利要求8所述的罩式退火爐，其特征在于所述的氣體出口(10)被位于所述的鼓風(fēng)機(jī)(6)處的一擋板(11)擋住。
全文摘要
交換罩式退火爐爐氣的方法及裝置，新鮮氣體吹入退火爐料及罩之間的空間中，以約80m/s的速度的高速的向上噴射氣流(9)吹入。積聚的氣體混合物通過(guò)設(shè)在支架上并與氣體進(jìn)口徑向相對(duì)的氣體出口(10)排出。氣體容積流量約為130m
文檔編號(hào)C21D1/767GK1138352SQ94193104
公開(kāi)日1996年12月18日 申請(qǐng)日期1994年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月19日
發(fā)明者喬治·瓦爾坦, 弗里德海爾姆·庫(kù)恩, 喬爾特·謝克盧曼 申請(qǐng)人:洛伊熱處理有限公司