專利名稱：熱處理爐余熱利用及預熱升溫系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱處理裝置，特別涉及一種熱處理爐余熱利用及預熱升 溫系統。屬于熱處理設備技術領域。
背景技術：
金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，并在此 溫度中保持一定時間后，又以不同速度冷卻的一種工藝。熱處理工藝一般包 括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。金屬熱處理 爐是用來對金屬進行熱處理的設備，按供熱方式主要分為火焰爐和電爐兩 類；按熱工制度又可分周期式和連續式兩類。周期式爐又稱間斷式爐，例如 罩式爐、臺車式爐和井式爐等，涉溫過程在同一內罩內， 一般無預熱過程，
爐子間斷式生產，在每一加熱周期內爐溫是變化的；連續式爐屬于恒溫爐， 例如環行爐、步進式爐和推杠爐等，預熱、加熱、保溫、降溫分在不同箱體 內進行，金屬工件從預熱區進，從降溫區出。現有熱處理爐在使用的過程中 的余熱往往得不到很好利用，特別是在爐體或工件降溫的過程中，余熱基本 上沒有利用到。普遍釆用隨爐冷或加吹風機來冷卻，對罩式爐有時候采用澆 水的方式來冷卻，這幾種方式造成以下幾個問題(1)導致大量熱量的散失， 而且新增冷卻設備加重了能源浪費；(2)熱量散失到車間中，提高了車間的 工作溫度，嚴重影響工作環境；如果未經處理和利用的余熱直接排放，容易 破壞太空臭氧層，造成環境污染。(3)生產工藝周期長，從而降低工作效率
實用新型內容
本發明的目的，是為了克服現有的熱處理爐在降溫過程中存在的余熱得 不到有效利用、浪費能源、工作工藝周期長、工作效率低、熱處理車間工作 環境差的缺點，提供一種熱處理爐余熱利用及預熱升溫系統。
它能顯著提高工件在降溫過程中的余熱利用率，提高熱效率，縮短工藝 周期，提高工作效率，改善熱處理車間工作環境。
本發明的目的可以通過如下措施達到-
熱處理爐余熱利用及預熱升溫系統，包括二個或二個以上加熱爐，其結 構特點是加熱爐的內腔之間分別通過二條通道連通；通道之一設有氣閥， 通道之二設有氣閥和抽風機，構成抽風式循環結構；或者通道之一設有氣閥， 通道之二設有氣閥和抽風機，同時在通道之一或通道之二設置熱交換器，所 述熱交換器設有二個氣體輸入口和一個氣體輸出口 ，構成熱交換抽風式循環 結構。對于抽風式循環結構，余熱利用及預熱升溫原理為當加熱爐體在停爐 或工件需要降溫、另一爐體升溫或準備加熱新進工件時，就打開兩爐體之間 的二通道上的氣閥，開動抽風機。 一種工作方式是，將二條通道上的氣閥全 部打開，使兩爐體爐膛內部氣體互相流動，氣體不斷循環，形成對流，熱量 就會隨著抽風機的不停工作，在兩爐體之間形成熱量傳遞，高溫的一方因不 斷有冷的氣體加入，稀釋熱氣，達到降溫，而低溫的一方同時有不斷的熱的 氣體的加入，加熱了爐內的氣體，該受加熱的氣體又與爐體或工件的表面接 觸，實現了兩者之間的熱量傳導，加熱了爐體和工件，實現余熱循環利用。 另一種工作方式是，只打開設有抽風機的通道上的氣閥，將溫度較高的爐體 內腔的熱氣抽送到溫度較低的爐體內腔使其升溫，實現余熱簡單利用。對于 熱交換抽風式循環結構，余熱利用及預熱升溫原理為加熱爐繼續工作、其 爐內溫度繼續維持高溫，將其爐內熱氣從排放口引至熱交換器的氣體輸入 口，通過熱交換器將需要送入待升溫的熱處理爐的氣體預熱，既達到余熱利 用，又避免廢氣直接排放、防止空氣污染的目的。
本發明的目的還可以通過如下措施達到
本發明的一種實施方式是還包括一個PLC控制單元，PLC控制單元 由PLC控制電路、設置在加熱爐的爐體內的溫度傳感器、設置在風管上的電 動蝶閥和設置在抽風機上的交流接觸器組成；溫度傳感器的信號輸出端與 PLC控制電路的信號輸入端連接，電動蝶閥、交流接觸器的信號輸入端分別 與PLC控制電路的信號輸出端連接。
本發明的 一 種實施方式是閥門為 一 種氣動蝶閥。
本發明的一種實施方式是加熱爐可以采用連續式加熱爐或周期式加熱 爐或者是同時采用連續式加熱爐、周期式加熱。
本發明的有益效果是
1、 本發明利用工件在冷卻過程中或停爐冷卻的過程中的熱量轉移來加 熱另一新進工件或爐體升溫；大量的節約了熱量的浪費，提高了余熱的利用 率，縮短了工作工藝周期，使熱處理對象和熱處理時間周期達到最小化；同 時由于是采用直接加熱的方式，使熱量的轉化過程縮短；而且能夠利用到爐 體上蓄積的熱量，達到熱量利用效率的最佳和最大程度。由于直接或間接排 放的熱量減少，可以大大改善熱處理車間工作環境。
2、 由于本發明采用了簡潔的管路控制和可靠的閥門、儀器儀表等，使 用起來方便耐用，維護也簡單，結構簡單精巧，操作控制方便；同時采用PLC 控制，各工作動作由PLC控制單元逐一發出指令，使各動作連續有序進行， 自動化程度高，大大提高工作效率。3、本發明還可以設置熱交換器，在熱處理爐工作過程中將熱量通過熱 交換器傳遞給未升溫的爐體和工件，具有熱量傳遞直接快速、通用性和實用 性強，可用于各種爐型，同一爐體'相互或多種不同爐體相互交叉使用的效果。


圖1是本發明具體實施例1的結構示意圖。 圖2是本發明具體實施例1的控制單元的結構框圖。 圖3是本發明具體實施例2的結構示意圖。 圖4是本發明具體實施例3的結構示意圖。
具體實施例方式
具體實施例1:
參照圖1，本實施例包括二個加熱爐1，加熱爐1的內腔11之間分別通 過二條通道2連通；通道之一設有氣閥3，通道之二設有氣閥3和抽風機4;
在通道上設有PLC控制單元5， PLC控制單元5的控制信號輸出端分別連接 氣閥3的控制信號辦公設備端和抽風機4的控制讀信號輸入端。
參照圖2， PLC控制單元5由PLC控制電路51、設置在加熱爐1的爐 體內的溫度傳感器52、設置在風管2上的電動蝶閥53和設置在抽風機4上 的交流接觸器54組成；溫度傳感器52的信號輸出端與PLC控制電路51的 信號輸入端連接，電動蝶閥53、交流接觸器54的信號輸入端分別與PLC控 制電路51的信號輸出端連接。
PLC控制單元5的工作過程如下由溫度傳感器檢測兩方的溫度偏差， 發送信號到PLC控制電路51，再由PLC控制電路51同時發出指令到電動蝶 閥3、抽風機4和交流接觸器54，開啟電動蝶閥3和抽風機4進行工作，當 達到溫度平衡后，溫度傳感器52檢測兩方的溫度平衡后，再發出信號到PLC 控制電路51，由PLC控制電路51再發出指令到電動蝶閥3和抽風機4交流 接觸器54，關閉電動蝶閥3和抽風機4，停止工作，完成工作過程。
本實施例中，所述閥門3為一種氣動蝶閥。所述加熱爐1為一種罩式爐， 它包括爐體和爐座，爐體上設有加熱裝置，爐體內空腔中還設有一內罩，為防 止金屬工件在加工過程中表面氧化，內罩和爐座密封，內充有保護性氣體。 PLC控制單元5為常規的PLC控制器，PLC控制電路51、溫度傳感器52、 電動蝶閥53和交流接觸器54可以采用常規零部件。
本實施例的工作原理
工作時，金屬工件(6， 7)放置在加熱爐的爐膛內，當一個爐體在停爐 或工件降溫而同時另一爐體升溫或準備加熱新進工件時，就打開兩爐體之間的兩根風管上的閥門，開動抽風機，使兩爐體爐膛內部氣體互相流動，氣體 不斷循環，形成對流，熱量就會隨著抽風機的不停工作，在兩爐體之間形成 熱量傳遞，高溫的一方因不斷有冷的氣體加入，稀釋熱氣，達到降溫，而低 溫的一方同時有不斷的熱的氣體的加入，加熱了爐內的氣體，該受加熱的氣 體又與爐體或工件的表面接觸，實現了兩者之間的熱量傳導，加熱了爐體和
工件。當兩爐體爐膛內部(包括工件)的溫度達到平衡后，就不需再循環了， 同時該兩爐體內部的溫度傳感器就會把檢測到的溫度信號輸入到PLC控制 系統，從而PLC控制系統輸出信號，關掉相互之間的抽風機，關掉閥門，完 成余熱循環使用，而相應使待升.溫的爐體或準備加熱的新進工件得到了預 熱，達到了使需停爐或工件降溫的爐體的熱量得到了快速有效、最大化的利 用。該過程全程采用PLC控制，控制簡單方便，自動化程度較高。
具體實施例2:
參照圖3，本實施例的特點是通道之一設有氣閥3，通道之二設有氣
閥3和抽風機4，同時在通道之一或通道之二設置熱交換器8，所述熱交換 器8設有二個氣體輸入口和一個氣體輸出口 。其余同具體實施例1。
具體實施例3:
參照圖4，本實施例的特點是包括三個加熱爐1，其中ltt加熱爐中的
工件需要降溫，2ft和3tt二個加熱爐中的工件需要預熱，相鄰二個加熱爐1
的內腔11之間分別通過一條通道2連通；各通道設有氣閥3， lft加熱爐與
3tl加熱爐之間通過一條通道連通，該通道設有氣閥3和抽風機4;在通道上 設有PLC控制單元5， PLC控制單元5的控制信號輸出端分別連接氣閥3的 控制信號辦公設備端和抽風機4的控制讀信號輸入端。其余同具體實施例1。
具體實施例4:
本實施例的特點是所述加熱爐1采用連續式加熱爐。其他與具體實施
例1相同或實施例2或實施例3。
其他實施例
本發明其他實施例的特點是可用于各種爐型，可以是同一型號的加熱 爐或多種不同型號的加熱爐相互交叉使用。加熱爐1可以是四個、五個、六 八個或者十個以上。
權利要求
1、熱處理爐余熱利用及預熱升溫系統，包括二個或二個以上加熱爐(1)，其特征是加熱爐(1)的內腔(11)之間分別通過二條通道連通；通道之一設有氣閥(3)，通道之二設有氣閥(3)和抽風機(4)；或者通道之一設有氣閥(3)，通道之二設有氣閥(3)和抽風機(4)，同時在通道之一或通道之二設置熱交換器，所述熱交換器設有二個氣體輸入口和一個氣體輸出口。
2、 根據權利要求1所述的熱處理爐余熱利用及預熱升溫系統，其特征 是它還包括一個PLC控制單元(5)， PLC控制單元由PLC控制電路(51)、 設置在加熱爐(1)的爐體內的溫度傳感器(52)、設置在風管(2)上的電動蝶 闊(53)和設置在抽風機(4)上的交流接觸器(54)組成；溫度傳感器(52)的信號 輸出端與PLC控制電路(51)的信號輸入端連接，電動蝶閥(53)、交流接觸器 (54)的信號輸入端分別與PLC控制電路(51)的信號輸出端連接。
3、 根據權利要求1或2所述的熱處理爐余熱利用及預熱升溫系統，其 特征是所述氣閥(3)為一種氣動蝶閥。
4、 根據權利要求1或2所述的熱處理爐余熱利用及預熱升溫系統，其 特征是所述加熱爐(l)可以采用連續式加熱爐或周期式加熱爐或者是同時采 用連續式加熱爐、周期式加熱。
全文摘要
本發明涉及熱處理爐余熱利用及預熱升溫系統，包括二個或二個以上加熱爐(1)，其特征是加熱爐(1)的內腔(11)之間分別通過二條通道連通；通道之一設有氣閥(3)，通道之二設有氣閥(3)和抽風機(4)；或者通道之一設有氣閥(3)，通道之二設有氣閥(3)和抽風機(4)，同時在通道之一或通道之二設置熱交換器，所述熱交換器設有二個氣體輸入口和一個氣體輸出口。本發明利可提高了余熱的利用率，縮短了工作工藝周期，使熱處理對象和熱處理時間周期達到最小化；能夠利用到爐體上蓄積的熱量，達到熱量利用效率的最佳和最大程度。由于直接或間接排放的熱量減少，可以大大改善熱處理車間工作環境。同時采用PLC控制，自動化程度高，大大提高工作效率。
文檔編號C21D9/00GK101314810SQ20081002889
公開日2008年12月3日 申請日期2008年6月19日 優先權日2008年6月19日
發明者王桂茂, 董小虹, 錢初鉤, 陳志強 申請人:廣東世創金屬科技有限公司