[發(fā)明專利]鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310438340.8
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103526139A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋琳豐;吳小燕;錢晨;歐莎
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州新長光熱能科技有限公司
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;C21D1/76;F27D7/06
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氮氣供給及控制的裝置和方法，具體涉及一種應(yīng)用于鋁材退火爐的氮氣供給及控制的裝置和方法。

背景技術(shù)

鋁材退火爐是鋁合金熱處理中最廣泛采用的設(shè)備，而要保證鋁材的高品質(zhì)退火，則對退火爐內(nèi)的氣氛有較高的要求，因為在加熱狀態(tài)下鋁材易被氧化，從而在表面形成氧化鋁薄膜，另外鋁材上的軋制油在未從鋁材上揮發(fā)前被氧化也會在鋁材上留下黃斑，這就影響了鋁材的性能和品質(zhì)。若要保證鋁材在整個退火過程中不被氧化，就需要在退火爐內(nèi)充入氮氣，氮是一種中性氣體，在非活化狀態(tài)下可用作加熱過程中的保護(hù)氣體，防止鋁材的氧化。但是，如果持續(xù)不斷充入氮氣也需要耗費一定的成本，所以，在保證鋁材不被氧化的前提下盡可能地減少氮氣的供應(yīng)量，顯得很有意義。

要達(dá)到上述技術(shù)效果，必須對現(xiàn)有鋁材退火爐的氮氣供給系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置和方法，旨在控制鋁材在退火過程中退火爐內(nèi)的氮氣氣氛含量，防止鋁材氧化，同時節(jié)省氮氣用量，降低成本。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種鋁材退火爐氮氣供給及控制裝置，包括氮氣供應(yīng)源以及氮氣供應(yīng)源與鋁材退火爐連接的氮氣管路，所述氮氣管路上面設(shè)有氮氣流量計及氮氣控制閥門，所述鋁材退火爐設(shè)有氣體采樣口，另有一氧氣分析儀及一PLC控制器，所述鋁材退火爐的氣體采樣口通過采樣管路與氧氣分析儀的輸入口相連，氧氣分析儀的輸出口通過導(dǎo)線與所述PLC控制器的輸入口相連，PLC控制器的輸出口通過導(dǎo)線與所述氮氣管路上面的氮氣控制閥門連接，PLC控制器通過通訊線與所述氮氣流量計連接。

進(jìn)一步地，上述鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，其中：所述氮氣控制閥門為電磁閥。

更進(jìn)一步地，上述鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置，其中：所述鋁材退火爐內(nèi)分有若干控制區(qū)；所述鋁材退火爐每個控制區(qū)的爐頂及側(cè)墻都設(shè)有氮氣管路入口，該入口通過氮氣管路與氮氣供應(yīng)源相連，所述連接退火爐側(cè)墻的氮氣管路管徑較粗，連接爐頂?shù)牡獨夤苈饭軓捷^細(xì)。

再進(jìn)一步地，上述鋁材退火爐氮氣供給及控制裝置，其中：所述鋁材退火爐氣體采樣口設(shè)在鋁材退火爐底部側(cè)墻；優(yōu)選地，氣體采樣口與氧氣分析儀之間的采樣管路中設(shè)有一采樣泵。

本發(fā)明還提供一種鋁材退火爐氮氣供給及控制的方法，由氮氣供應(yīng)源通過氮氣管路向鋁材退火爐內(nèi)供給氮氣，其特征在于：所述氮氣管路設(shè)有氮氣控制閥門，鋁材退火爐上另設(shè)一氣體采樣口，所采氣樣被送至氧氣分析儀以分析氣樣中的氧氣含量，氧氣分析儀根據(jù)分析結(jié)果向PLC控制器輸出不同的電信號，PLC控制器判斷電信號的大小，控制設(shè)置在氮氣管路上的氮氣控制閥門開啟和關(guān)閉，當(dāng)氧氣含量高于設(shè)定值時，開啟氮氣控制閥門，向鋁材退火爐內(nèi)補充氮氣，當(dāng)氧氣含量低于設(shè)定值時，則關(guān)閉氮氣控制閥門，停止向鋁材退火爐內(nèi)補充氮氣。

進(jìn)一步地，上述鋁材退火爐氮氣供給及控制的方法，其中：所述氣樣被送至氧氣分析儀的方法是，設(shè)置一采樣泵，采樣泵通過采樣口抽取退火爐內(nèi)的氣體并輸送給氧氣分析儀。

再一步地，上述鋁材退火爐氮氣供給及控制的方法，其中：所述退火爐內(nèi)氧氣含量設(shè)定值為0.2%。

更進(jìn)一步地，上述鋁材退火爐氮氣供給及控制的方法，其中：所述氧氣分析儀輸出的電信號為4~20mA，當(dāng)氧氣含量為0~0.2%時，對應(yīng)的氧氣分析儀輸出4~4.128mA電信號。

本發(fā)明突出的實質(zhì)性特點和顯著的技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在：

（1）本發(fā)明所提供的鋁材退火爐氮氣供給及控制的裝置和方法，針對當(dāng)前鋁材退火爐難以控制爐內(nèi)氮氣濃度的情況，通過在線取樣并分析氣樣中的氧氣含量，分析結(jié)果與氮氣供給管路上的控制閥門聯(lián)鎖，可以有效控制向鋁材退火爐爐膛內(nèi)的氮氣供給量，從而將爐膛內(nèi)的氧氣含量控制在0.2%以下，避免了鋁材暴露于氧氣中被氧化的可能，同時，也避免了鋁材上的軋制油在未從鋁材上揮發(fā)前即被氧化，進(jìn)而在鋁材上留下黃斑的可能，保證了退火工藝及鋁材的高品質(zhì)；

（2）另一方面，采用本發(fā)明技術(shù)方案，向退火爐內(nèi)補充氮氣不再是像從前那樣盲目進(jìn)行，而是變得“可控”，既有很明確的控制指標(biāo)，又有很有效的控制手段，能夠避免退火爐爐膛內(nèi)氮氣充入過多、造成浪費的情況。該方案對于大型退火爐來說，能夠大大節(jié)省氮氣用量，“降本增效”效應(yīng)非常明顯。

（3）此外，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案當(dāng)中，鋁材退火爐爐膛內(nèi)氣氛的在線采集與分析、信號的轉(zhuǎn)換與輸出、電磁閥的控制、氮氣的計量等，均是自動完成，整個過程為一閉環(huán)控制，控制過程實時、有效、快速。

附圖說明