專利名稱：鋼管正火爐的制作方法
技術領域：
本發明屬于金屬管材加工窯爐技術領域，具體涉及一種鋼管正火爐。
背景技術：
正火，又稱常化，是將工件加熱至Ac3或Accm以上30_50°C，保溫一定時間后，從爐子中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風冷卻的金屬熱處理工藝，其目的在于使晶粒細化和碳化物分布均勻化。正火與退火的不同點在于正火冷卻速度比退火冷卻速度快，因而正火組織比退火組織更細，其機械物理性能也有所提高。前述Ac3是指加熱時自由鐵素體全部轉變為奧氏體的終了溫度；前述的Accm是實際加熱中過共析鋼完全奧氏體化的臨界溫度線。目前，鋼管生產廠商對鋼管正火通常采用傳統的明焰加熱連續處理爐。在執行鋼管正火工藝時普遍采用高溫出爐風冷過程來實現。高溫出爐風冷雖然具有不占用設備并且生產效率高的長處，但是存在以下技術問題一是鋼管的表面質量難以保障，因為鋼管在高溫狀態出爐后暴露于空氣介質中風冷，易致鋼管表面急劇氧化，并且產生樹皮狀氧化皮，嚴重時還伴隨有氧化起泡現象；二是造成資源浪費，例如壁厚為4 mm的矩形鋼管，經爐外空氣介質中風冷后，雙面(內外壁)氧化厚度一般為0. 04 mm，從而造成鋼耗10%。(千分之十) ’三是增加后續處理工序并且易造成對環境污染，因為，為了去除表面氧化皮(氧化層)，需要通過酸洗工序酸洗，在酸洗后進行修磨或噴丸處理，因而不僅增加了善后工藝的成本，而且酸洗會損及環境，特別是將酸洗廢液廢棄不當；四是鋼管機械性能得不到保證，一致性差，因為由于鋼管熱處理是多支排列，爐外風冷受到諸如風力大小、近風、遠風、陰面和陽面之類的不可控制因素影響，從而客觀上難以保障正火處理后的鋼管的機械物理性能的一致性； 五是浪費能源，具體表現為過程余熱利用率低，以目前全社會崇尚節約型和節能型經濟精神相悖。當然，如果將鋼管在經明焰加熱連續熱處理爐熱處理后轉入另行配置的具有保護氣氛(如氮氣)的正火爐內正火處理，那么上述氧化現象可以得到有效遏制，但是擇此方式會極大地增加處理成本。毫無疑問，在明焰加熱連續熱處理爐內實施爐內正火可以完全消除前述的五點欠缺，然而在已公開的專利和非專利文獻中均未見諸有相應的或稱可借鑒的技術啟示。為此， 本申請人作了有益的探索，終于找到了解決問題的辦法，下面將要介紹的技術方案便是基于這種背景下產生的。
發明內容
本發明的任務在于提供一種能使鋼管在明焰加熱連續熱處理爐內完成正火而藉以避免因爐外風冷所造成的表面氧化、浪費資源和能源、影響鋼管物理性能的一致性以及避免因后續酸洗處理而造成損及環境。本發明的任務是這樣來完成的，一種鋼管正火爐，包括明焰連續熱處理爐爐體，該明焰連續熱處理爐爐體的爐膛的一端為具有排煙口的燃燒加熱保溫區，而另一端為冷卻區，燃燒加熱保溫區與冷卻區之間由窄縮的頸道連通，特征在于在所述的排煙口上配接有一用于將出自排煙口的高溫煙氣預換熱的預熱空氣換熱機構，在所述的冷卻區上設置有一用于將冷卻后的煙氣引入冷卻區的冷卻煙氣進氣管，在該冷卻煙氣進氣管上配接有一煙氣冷卻機構，該煙氣冷卻機構與所述的預熱空氣換熱機構連接，用于接受來自預熱空氣換熱機構預熱后的煙氣。在本發明的一個具體的實施例中，所述的預熱空氣換熱機構包括預換熱箱體、第一、第二管板、一組第一換熱管和一第一風機，預換熱箱體的一側具有一第一接口和一第二接口，而另一端具有一第三接口，第一、第二管板彼此上下對應地固定在預換熱箱體的箱腔內，藉由第一、第二管板將預換熱箱體的箱腔分隔為頂部的熱風腔、中部的煙氣換熱腔和下部的進風腔，其中熱風腔位于第一管板的上部，煙氣換熱腔位于第一、第二管板之間，而進風腔位于第二管板的下方，所述的第一接口與熱風腔相通，所述第二接口以及第三接口均與煙氣換熱腔相通，一組第一換熱管固定在第一、第二管板之間，各第一換熱管的中部位于煙氣換熱腔內，而上端與熱風腔相通，下端則與進風腔相通，第一風機與所述進風腔相配接，用于向進風腔引入外界空氣，所述的第一接口通過管路與所述明焰連續熱處理爐爐體所配置的燃燒器連接，第二接口與所述排煙口連接，而所述的第三接口通過煙氣引出管與所述的煙氣冷卻機構連接。在本發明的另一個具體的實施例中，所述的第二、第三接口彼此形成對角設置關系，其中，第二接口位于所述煙氣換熱腔的一側下方，而第三接口位于所述煙氣換熱腔的另一側的上方。在本發明的又一個具體的實施例中，在所述的第一換熱管位于所述煙氣換熱腔內的外壁上構成有第一換熱翅片。在本發明的再一個具體的實施例中，所述的煙氣冷卻機構包括煙氣冷卻箱體、第三、第四管板、一組第二換熱管和一第二風機，煙氣冷卻箱體朝向所述預熱空氣換熱機構的一側具有一第四接口和一第五接口，而另一側具有一第六接口，第三、第四管板彼此上下對應地固定在煙氣冷卻箱體的箱腔內，藉由該第三、第四管板將煙氣冷卻管的箱腔分隔為頂部的熱水腔、中部的煙氣冷卻腔和下部的冷水進水腔，其中熱水腔位于第三管板的上部， 煙氣冷卻腔位于第三、第四管板之間，而冷水進水腔位于第四管板的下方，所述的第四接口與熱水腔相通，所述的第五接口和第六接口均與煙氣冷卻腔相通，一組第二換熱管固定在第三、第四管板之間，各第二換熱管的中部位于煙氣冷卻腔內，上端與熱水腔相通，而下端則與冷水進水腔相通，第二風機與所述第六接口配接，所述的第五接口與所述冷卻煙進氣管連接，所述的第四接口通過管路與熱水取用場所連接。在本發明的還有一個具體的實施例中，所述的第五、第六接口彼此形成對角設置關系，其中，第五接口位于所述煙氣冷卻腔的一側下方，而第六接口位于煙氣冷卻腔的另一側的上方。在本發明的更而一個具體的實施例中，在所述的第二換熱管位于所述煙氣冷卻腔內的外壁上構成有第二換熱翅片。在本發明的進而一個具體的實施例中，在所述的冷水進水腔上配接有一冷水進水管，在該冷水進水管的管路上配設有控制閥機構。
在本發明的又更而一個具體的實施例中，所述的控制閥機構包括第一、第二電磁閥和第三電磁閥，該第一、第二、第三電磁閥既彼此獨立又各自與所述的冷水進水管相通。在本發明的又進而一個具體的實施例中，在所述的冷卻器內并且在對應于所述的冷卻煙氣進氣管的部位設置有導流器。本發明提供的技術方案由于在燃燒加熱保溫區的排煙口上配接了預熱空氣換熱機構，由預熱空氣換熱機構將換熱后的煙氣引入與其連接的并且還與冷卻區的冷卻煙氣進氣管連接的煙氣冷卻機構，經冷卻后的煙氣進入冷卻區12，由冷卻的廢煙氣作為正火風冷介質實現正火氣氛保護，由于煙氣中的含氧量在3%。-2%范圍內，趨于與普通氮氣含氧量一致，因此可在爐內完成對鋼管正火，從而可以避免已有技術在爐外對鋼管正火所造成的諸如表面氧化、影響機械物理性能和在后處理過程中對環境產生影響的弊端，此外，還具有節約資源和能源的長處。
圖1為本發明的實施例結構圖。
具體實施例方式為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本發明的技術實質和有益效果，申請人將在下面以實施例的方式作詳細說明，但是對實施例的描述均不是對本發明方案的限制，任何依據本發明構思所作出的僅僅為形式上的而非實質性的等效變換都應視為本發明的技術方案范疇。請見圖1，給出了明焰連續熱處理爐爐體1，以目前圖1所示的位置狀態為例(以下同)，該明焰連續熱處理爐爐體1的爐膛的一端即左端為燃燒加熱保溫區11，而另一端即右端為冷卻區12，燃燒加熱保溫區11與冷卻區12之間構成有窄縮的頸道13，也就是說，燃燒加熱保溫區11與冷卻區12之間由頸道13相通。毫無疑問，冷卻區12實質上擔當著正火的功用。在燃燒加熱保溫區11上配設有一個排煙口 111，而在冷卻區12上配設有冷卻煙氣進氣管121。作為本發明的技術方案的技術要點在前述的排煙口 111上配接有一預熱空氣換熱機構2，并且在前述的冷卻煙氣進氣管121上配接有一煙氣冷卻機構3，出自排煙口 111 的高溫煙氣進入預熱空氣換熱機構2，由于該預熱空氣換熱機構2與煙氣冷卻機構3連接 (管路連接)，因此經預熱空氣換熱機構2預換熱后的并且降低了溫度的煙氣引入煙氣冷卻機構3進而冷卻，使煙氣冷卻至正火所需的溫度引入冷卻區12對圖示的鋼管5正火。前述的預熱空氣換熱機構2包括預換熱箱體21、第一、第二管板22、23、一組第一換熱管M和第一風機25，預換熱箱體21在使用狀態下伴隨于前述的明焰連續熱處理爐爐體1，該預換熱箱體21朝向煙氣冷卻機構3的一側設置有一第一接口 211和一第二接口 212，而另一側設有一第三接口 213，第一、第二管板22、23彼此上下對應而設置在預換熱箱體21的箱腔內，藉由第一、第二管板22、23將預換熱箱體21的箱腔分隔出熱風腔214、煙氣換熱腔215和進風腔216，熱風腔214位于第一管板22的上部，煙氣換熱腔215位于第一、 第二管板22、23之間，而進風腔216位于第二管板23的下部，前述的第一接口 211與熱風腔214相對應并且相通，第二接口 212以及第三接口 213均與煙氣換熱腔215相通。其中第二接口 212與所述的排煙口 111相通，并且該第二接口 212與第三接口 213彼此形成對角設置關系，即，第二接口 212位于煙氣換熱腔215的一側的下方，而第三接口 213位于煙氣換熱腔215的另一側的上方。一組第一換熱管M設置在第一、第二管板22、23之間，各第一換熱管M的上端與熱風腔214相通，下端與進風腔216相通，而第一換熱管M的中部位于煙氣換熱腔215內。優選地，在各第一換熱管M位于煙氣換熱腔215內的管體上(管體的外壁上)構成有第一換熱翅片M1，可見，第一換熱管M為外翅片管。第一風機25與進風腔216連接。在第一風機25處于工作狀態下，由排煙口 111經第二接口 212將燃燒加熱保溫區 11內的高溫煙氣引入前述的煙氣換熱腔215，同時第一風機25將外界空氣引入進風腔216， 進入到進風腔216內的空氣經第一換熱管M的管腔后進入熱風腔214，由與熱風腔214配接的第一接口 211將換熱后的空氣(潔凈空氣)由管路回引給明焰連續熱處理爐爐體1的燃燒器，從而可以節約能源。進入到煙氣換熱腔215內的煙氣經第一換熱管M換熱后從與第三接口 213相配接的煙氣引出管2131引至煙氣冷卻機構3。優選地，在前述的預換熱箱體21的外壁上可以包覆預熱箱體保溫層217。前述的煙氣冷卻機構3包括煙氣冷卻箱體31、第三、第四管板32、33、一組第二換熱管34和第二風機35，煙氣冷卻箱體31在使用狀態下伴隨于明焰連續熱處理爐爐體1，并且優選對應于前述的冷卻區12的部位，該煙氣冷卻箱體31朝向前述的預換熱箱體21的一側設有一第四接口 311和一第五接口 312，而另一側設有一第六接口 313，第三、第四管板 32、33彼此上下對應而設置在煙氣冷卻箱體31的箱腔內，藉由該第三、第四管板32、33將煙氣冷卻箱體31的箱腔分隔出熱水腔314、煙氣冷卻腔315和冷水進水腔316，熱水腔314 位于第三管板32的上部，煙氣冷卻腔315位于第三、第四管板32、33之間，而冷水進水腔 316位于第四管板33的下方。前述的第四接口 311與熱水腔314相對應并且相通，第五接口 312以及第六接口 313均與煙氣冷卻腔315相通，并且第五接口 312與第六接口 313彼此形成對角設置關系，即，第五接口 312位于煙氣冷卻腔315的一側的下部，與前述的冷卻煙氣進氣管12配接，而第六接口 313位于煙氣冷卻腔315的另一側的上方。一組第二換熱管34設置在第三、第四管板32、33之間，各第二換熱管34的上端與熱水腔314相通，而下端與冷水進水腔316相通，第二換熱管34的中部位于煙氣冷卻腔315內。優選地，在各第二換熱管34位于煙氣冷卻腔315內的壁體上(管體的外壁上)構成有第一換熱翅片341，可見，第二換熱管34為外翅片管。第二風機35與前述的第六接口 313連接，具體而言，第二風機35的進風口與前述的煙氣引出管2131連接，而出風口與第六接口 313連接。在前述的冷卻水進水腔316上配接有冷水進水管3161，在冷水進水管3161上設置有控制閥機構 4。在前述的預熱空氣換熱機構2處于工作狀態下，并且煙氣冷卻機構3處于工作狀態下，開啟控制閥機構4，將冷水經冷水進水管3161引入冷水進水腔316，進入到冷水進水腔316內的冷水經第二換熱管34的管腔進入熱水腔314，由第四接口 311經管路引至熱水使用場所如食堂和澡堂等等。出自第二風機35的出風口的煙氣經第六接口 313引入煙氣冷卻腔315經第二換熱管34換熱后將煙氣溫度降至正火工藝所要求的溫度并且從第五接口 312引出，經冷卻煙氣進氣管121引入冷卻區12對進入冷卻區12內的鋼管5正火。由此可知，出自熱水腔314的熱水可作為生活用水或其它使用，而降溫的煙氣進入冷卻區12對鋼管5正火，從而獲得一箭雙雕的技術效果。優選地，在冷卻區12內并且在對應于冷卻煙氣進氣管121的位置設置有一導流器 122。進而，可在前述的煙氣冷卻箱體31的外壁包覆保溫層317。前述的控制閥機構4包括第一、第二電磁閥41、42和第三電磁閥43，由圖示可知， 均受控于控制器的第一、第二、第三電磁閥41、42、43既彼此獨立又各自與冷水進水管3161 相通。由第一電磁閥41控制冷卻煙氣溫度，由第二電磁閥控制冷卻水出水溫度，由第三電磁閥控制冷卻區12的爐溫。例如，超過溫度設定值時，第一電磁閥141開啟，以保持正常的冷煙氣溫度；當冷卻水出水溫度超過設定值時，則開啟第二電磁閥42，以保持正常的煙氣冷卻機構3使用溫度；當冷卻區溫度超過設定值時，開啟第三電磁閥43。綜上所述，本發明提供的技術方案克服了已有技術中的欠缺，達到了發明目的，體現了申請人所述的技術效果。
權利要求
1.一種鋼管正火爐，包括明焰連續熱處理爐爐體(1)，該明焰連續熱處理爐爐體(1)的爐膛的一端為具有排煙口(111)的燃燒加熱保溫區(11)，而另一端為冷卻區(12)，燃燒加熱保溫區(11)與冷卻區(1 之間由窄縮的頸道(1 連通，其特征在于在所述的排煙口 (111)上配接有一用于將出自排煙口(111)的高溫煙氣預換熱的預熱空氣換熱機構O)，在所述的冷卻區(12)上設置有一用于將冷卻后的煙氣引入冷卻區(12)的冷卻煙氣進氣管 (121)，在該冷卻煙氣進氣管(121)上配接有一煙氣冷卻機構(3)，該煙氣冷卻機構(3)與所述的預熱空氣換熱機構(2)連接，用于接受來自預熱空氣換熱機構(2)預熱后的煙氣。
2.根據權利要求1所述的鋼管正火爐，其特征在于所述的預熱空氣換熱機構(2)包括預換熱箱體(21)、第一、第二管板02、23)、一組第一換熱管04)和一第一風機(25)，預換熱箱體的一側具有一第一接口(211)和一第二接口 012)，而另一端具有一第三接口 013)，第一、第二管板(22、2；3)彼此上下對應地固定在預換熱箱體的箱腔內，藉由第一、第二管板(22、2；3)將預換熱箱體的箱腔分隔為頂部的熱風腔014)、中部的煙氣換熱腔015)和下部的進風腔016)，其中熱風腔(214)位于第一管板02)的上部，煙氣換熱腔(21 位于第一、第二管板(22、2；3)之間，而進風腔(216)位于第二管板的下方， 所述的第一接口 011)與熱風腔(214)相通，所述第二接口 012)以及第三接口(213)均與煙氣換熱腔(21 相通，一組第一換熱管04)固定在第一、第二管板(22、2；3)之間，各第一換熱管04)的中部位于煙氣換熱腔015)內，而上端與熱風腔(214)相通，下端則與進風腔016)相通，第一風機0 與所述進風腔016)相配接，用于向進風腔016)引入外界空氣，所述的第一接口(211)通過管路與所述明焰連續熱處理爐爐體(1)所配置的燃燒器連接，第二接口(21 與所述排煙口(111)連接，而所述的第三接口(21 通過煙氣引出管0131)與所述的煙氣冷卻機構(3)連接。
3.根據權利要求2所述的鋼管正火爐，其特征在于所述的第二、第三接口(212、213)彼此形成對角設置關系，其中，第二接口(21 位于所述煙氣換熱腔015)的一側下方，而第三接口(213)位于所述煙氣換熱腔015)的另一側的上方。
4.根據權利要求2所述的鋼管正火爐，其特征在于在所述的第一換熱管04)位于所述煙氣換熱腔015)內的外壁上構成有第一換熱翅片041)。
5.根據權利要求1所述的鋼管正火爐，其特征在于所述的煙氣冷卻機構(3)包括煙氣冷卻箱體(31)、第三、第四管板(32、33)、一組第二換熱管(34)和一第二風機(35)，煙氣冷卻箱體(31)朝向所述預熱空氣換熱機構的一側具有一第四接口(311)和一第五接口 (312)，而另一側具有一第六接口(313)，第三、第四管板(32、3；3)彼此上下對應地固定在煙氣冷卻箱體(31)的箱腔內，藉由該第三、第四管板(32、3；3)將煙氣冷卻管(31)的箱腔分隔為頂部的熱水腔(314)、中部的煙氣冷卻腔(31 和下部的冷水進水腔(316)，其中熱水腔(314)位于第三管板(32)的上部，煙氣冷卻腔(315)位于第三、第四管板(32、33)之間， 而冷水進水腔(316)位于第四管板(33)的下方，所述的第四接口(311)與熱水腔(314)相通，所述的第五接口(31 和第六接口(31 均與煙氣冷卻腔(31 相通，一組第二換熱管(34)固定在第三、第四管板(32、3；3)之間，各第二換熱管(34)的中部位于煙氣冷卻腔 (315)內，上端與熱水腔(314)相通，而下端則與冷水進水腔(316)相通，第二風機(36)與所述第六接口(31 配接，所述的第五接口(31 與所述冷卻煙進氣管(121)連接，所述的第四接口(311)通過管路與熱水取用場所連接。
6.根據權利要求5所述的鋼管正火爐，其特征在于所述的第五、第六接口(312、313)彼此形成對角設置關系，其中，第五接口(31 位于所述煙氣冷卻腔(315)的一側下方，而第六接口(313)位于煙氣冷卻腔(315)的另一側的上方。
7.根據權利要求5所述的鋼管正火爐，其特征在于在所述的第二換熱管(34)位于所述煙氣冷卻腔(315)內的外壁上構成有第二換熱翅片(341)。
8.根據權利要求5所述的鋼管正火爐，其特征在于在所述的冷水進水腔(316)上配接有一冷水進水管(3161)，在該冷水進水管(3161)的管路上配設有控制閥機構G)。
9.根據權利要求8所述的鋼管正火爐，其特征在于所述的控制閥機構4包括第一、第二電磁閥(41、4幻和第三電磁閥(43)，該第一、第二、第三電磁閥01、42、4；3)既彼此獨立又各自與所述的冷水進水管(3161)相通。
10.根據權利要求1所述的鋼管正火爐，其特征在于在所述的冷卻器(12)內并且在對應于所述的冷卻煙氣進氣管(121)的部位設置有導流器(122)。
全文摘要
一種鋼管正火爐，屬于金屬管材加工窯爐技術領域。包括明焰連續熱處理爐爐體，該明焰連續熱處理爐爐體的爐膛的一端為具有排煙口的燃燒加熱保溫區，而另一端為冷卻區，燃燒加熱保溫區與冷卻區之間由窄縮的頸道連通，特點在所述的排煙口上配接有一用于將出自排煙口的高溫煙氣預換熱的預熱空氣換熱機構，在所述的冷卻區上設置有一用于將冷卻后的煙氣引入冷卻區的冷卻煙氣進氣管，在該冷卻煙氣進氣管上配接有一煙氣冷卻機構，該煙氣冷卻機構與所述的預熱空氣換熱機構連接，用于接受來自預熱空氣換熱機構預熱后的煙氣。優點可在爐內完成對鋼管正火，從而可以避免對環境產生影響的弊端，此外，還具有節約資源和能源的長處。
文檔編號C21D1/28GK102399964SQ20111038573
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者單長考, 呂庭, 周云峰, 祁牧, 許建洲, 趙劍華, 鄒萍, 黃曉濤 申請人:常熟市無縫鋼管有限公司