太陽能恆溫鹽浴系統的製作方法

2023-10-07 17:27:24 1

專利名稱：太陽能恆溫鹽浴系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬涉及熱處理領域，主要涉及一種對鋼材進行低溫鹽浴處理的太陽能 恆溫鹽浴系統。
背景技術：
世界人口的增長和生產的擴大意味著資源和能源的大量消費，全球不可再生礦物 能源的消耗量越來越大，而全球礦物能源貯量卻十分有限，按2000年的需求，石油預計可 開採25年，按1992年的需求，煤炭也只可開採219年。今後怎樣獲取能源是人類所面臨的 重大課題。鹽浴爐加熱的耗能是巨大的，俗有「電老虎」之稱。鹽浴爐(salt-bath furnace)是指用熔融鹽液作為加熱介質、將工件浸入鹽液內 加熱的工業爐。根據爐子的工作溫度，通常選用氯化鈉、氯化鉀、氯化鋇、氰化鈉、氰化鉀、硝 酸鈉、硝酸鉀等鹽類作為加熱介質。鹽浴爐的加熱速度快，溫度均勻。工件始終處於鹽液內 加熱，工件出爐時表面又附有一層鹽膜，所以能防止工件表面氧化和脫碳。鹽浴爐可用於碳 鋼、合金鋼、工具鋼、模具鋼和鋁合金等的淬火、退火、回火、氰化、時效等熱處理加熱，也可 用於鋼材精密鍛造時少氧化加熱。鹽浴爐加熱介質的蒸氣對人體有害，使用時必須通風。現在使用的普通鹽浴爐分內熱式和外熱式兩大類。內熱式鹽浴爐又分為電極鹽浴 爐和電熱元件鹽浴爐兩種。電極鹽浴爐通過金屬電極將低壓(5.5 36V)大電流交流電引 入爐內，電流流過鹽液發熱。鹽液既是發熱體，又是對工件加熱的介質。鹽液溫度依鹽液成 分而不同，一般在150 1300°C之間。磁場的作用能使鹽液循環翻動，有利於鹽液溫度均 勻，又能提高工件的加熱速度。電極鹽浴爐由電極、耐火爐襯、密封金屬爐罐、絕熱層和爐殼 構成，由專用變壓器供電。因固態鹽不導電，開爐時先向起動電極送電，利用起動電極的電 阻發熱使一部分鹽先熔化，然後對主電極通電使電流通過熔鹽發熱工作。主電極有插入式 和埋入式兩種結構形式。①插入式電極電極從爐口插入爐內。這種電極結構簡單，裝卸方 便。②埋入式電極電極埋在鹽中，不接觸空氣，使用壽命較長。用這種電極的爐膛容積利 用係數高，但電極拆卸較困難。兩種電極都可用碳鋼或耐熱鋼鍛成，也可鑄造。電熱元件鹽 浴爐由管狀電熱元件、金屬槽(鍋)、攪拌器、隔熱層和爐殼構成。通電後元件發熱將鹽熔 化。這種爐多用硝鹽，故又稱硝鹽爐。硝鹽最高工作溫度不超過550°C。溫度超過此限會加 劇硝鹽分解，發生事故，因此需要設置超溫報警裝置。如將硝鹽改為苛性鈉或苛性鉀，則成 為鹼浴爐，這種爐子適用於鋼的光亮淬火。外熱式鹽浴爐的金屬爐罐(坩堝)放在爐膛內， 用電或火焰進行加熱，熱效率較低，僅在小型鹽浴爐上採用。太陽能是清潔的能源，在開發和利用時不產生廢渣、廢水和廢氣，也沒有噪音，不 會造成汙染和公害，更不會影響生態平衡。利用太陽能進行熱處理不僅節省大量的礦物能 源，而且有利於保護環境。另外，申請號為03205145. X的專利申請介紹了一種太陽能熱處理爐。其要點是 將整體旋轉玻璃鏡面分割為許多小平面玻璃鏡片，每個小平面玻璃鏡片都可進行三維移 動，即可進行微量範圍調整，以確保每個小平面玻璃鏡片可以構成一個完整的呈旋轉拋物面(或球面)的聚光器，這樣當每一片平面玻璃鏡片方位調整準確之後，其反射的太陽光線 都匯聚在呈旋轉拋物面(或球面)的焦點處，使放在焦點處被熱處理的工件溫度升高，達到 熱處理的溫度。平面玻璃鏡片的尺寸可根據熱處理工件尺寸的需要而增大，所以焦平面的 尺寸也可以增大，具有同時加熱面積大，加熱溫度均勻，配合工件的平動和轉動即可應用於 熱處理生產。然而，這種熱處理爐只能對一定大小的工件進行熱處理，且熱處理溫度不能保 證平穩，不能進行長時間的退火、時效等處理。

實用新型內容針對現有工藝技術存在的上述缺點，本實用新型提供了一種太陽能恆溫鹽浴系 統，所述太陽能恆溫鹽浴系統採用太陽能對鋼材進行低溫鹽浴處理，即利用太陽能對鹽浴 爐中的鹽進行加熱，使熔融狀態的鹽保持恆溫狀態，將要進行長時間低溫退火、時效等熱處 理的工件或鋼材放入鹽浴爐(可根據工件或鋼材大小需要使用不同規格的鹽浴爐)中，進 行鹽浴熱處理。根據本實用新型的實施例，一種太陽能恆溫鹽浴系統包括太陽能真空管加熱器、 鹽浴爐、溫度感應器、熔鹽泵以及計算機控制系統，其中，所述太陽能真空管加熱器的兩端 通過管道分別連接到所述鹽浴爐，所述熔鹽泵設置在所述太陽能真空管加熱器和所述鹽浴 爐之間，所述鹽浴爐由鹽浴容器和放置其中的熔鹽組成，所述溫度感應器設置在所述鹽浴 爐中，所述計算機控制系統設置在所述溫度感應器和所述熔鹽泵之間。所述太陽能恆溫鹽浴系統還可以包括輔熱設備，所述輔熱設備連接到所述鹽浴 爐，並由鹽浴爐輔熱裝置和真空管輔熱裝置組成，所述鹽浴爐輔熱裝置用於確保為所述鹽 浴爐中的熔鹽提供熱源，所述真空管輔熱裝置用於當熔鹽冰結時提供熔化熱源。所述鹽浴爐輔熱裝置可以由輔助電源和電熱棒組成。所述真空管輔熱裝置可以包括加熱管助融電熱絲。所述熔鹽的溫度高於第一預定溫度時，所述溫度感應器向所述計算機發出信號並 由計算機來控制所述熔鹽泵使其停止工作，當所述熔鹽的溫度低於第二預定溫度時，所述 溫度感應器向所述計算機發出信號並控制所述熔鹽泵使其開始工作，其中，所述第一預定 溫度高於所述第二預定溫度。所述第一預定溫度可以為310°C，所述第二預定溫度可以為300°C。本實用新型的太陽能恆溫鹽浴系統主要解決現有的長時間鹽浴處理過程耗電量 巨大造成的能源浪費的問題。另外，本實用新型的太陽能恆溫鹽浴系統可以利用太陽能進 行熱處理，從而節約了大量的電能；並可以利用計算機控制系統保持熱處理的溫度穩定，保 證了熱處理效果。

圖1為根據本實用新型的太陽能恆溫鹽浴系統的結構示意圖。在圖1中，1為太陽能加熱管，2為計算機控制系統，3為熔鹽泵，4為熱處理鋼卷，5 為太陽能加熱管助融電熱絲，6為輔助電源，7為管道，8為鹽浴爐，9為溫度感應器，10為電 熱棒。
具體實施方式
下面參考圖1詳細地描述本實用新型的具體實施例。參照圖1，根據本實用新型的太陽能恆溫鹽浴系統包括太陽能真空管加熱器 1 (簡稱為太陽能加熱管)，通過真空管的塗層吸收太陽光的輻射來加熱熔鹽；鹽浴爐8，由 鹽浴容器和放置在其中的熔鹽組成，其中可以放置要進行鹽浴處理的熱處理鋼卷4;溫度 感應器9，設置在鹽浴爐8中，用於測量鹽浴爐8中融鹽的溫度並提供溫度信號；熔鹽泵3， 用於為熔鹽的流動提供動力，並有助於鹽浴爐8中的熔鹽與太陽能加熱管1中被加熱的熔 鹽進行交換；計算機控制系統2，通過溫度感應器9提供的溫度信號由預先設定的程序指令 來控制熔鹽泵3的停止和工作。另外，太陽能加熱管1的兩端分別通過管道7連接到鹽浴 爐8，熔鹽泵3設置在太陽能加熱管1和鹽浴爐8之間。另外，計算機控制系統2設置在溫度感應器2和熔鹽泵3之間。太陽能恆溫鹽浴系統還包括連接到鹽浴爐8的輔熱設備，輔熱設備由鹽浴爐輔熱 裝置和真空管輔熱裝置組成，鹽浴爐輔熱裝置包括輔助電源6和電熱棒10，用於確保為鹽 浴爐8中的熔鹽提供熱源，特別是在天氣狀況不好時。真空管輔熱裝置包括太陽能加熱管 助融電熱絲5，太陽能加熱管助融電熱絲5能夠在意外情況下保證系統正常運行，比如在熔 鹽在管道內凝固的情況下使熔鹽熔化以確保系統運行。 具體地講，鹽浴爐8初期通過輔助電源6和電熱棒10將鹽浴爐8中的鹽進行融化； 當鹽融化後，通過熔鹽泵3將液態的熔鹽在管道7、太陽能加熱管1以及鹽浴爐8中循環。 在本實用新型中，可以選擇氯化鈉、氯化鉀、氯化鋇、硝酸鈉、硝酸鉀等鹽類作為加熱介質。太陽光直接照射在真空管的塗層上並使其吸收光能，直接加熱在管中流過的熔 鹽，太陽能加熱管能將熔鹽加熱到500°C，通過鹽液的流動可以加熱鹽浴爐8中的熔鹽。舉例而言，在一個實施例中，低溫熱處理的溫度要求為300°C，通過鹽浴爐8中的 溫度感應器9來檢測鹽浴爐8中的溫度，並且具體而言，當溫度高於310°C時，溫度感應器9 給計算機發出信號，計算機控制系統2按照預先編制的程序指令來控制熔鹽泵3停止工作； 當溫度低於300°C時，計算機控制系統2根據指令控制熔鹽泵3開始工作，來保證鹽浴爐中 的溫度保持相對穩定。在天氣不良時可採用輔助電源6和電熱棒10幫助補充鹽浴爐8中 的熱量。管道和太陽能加熱管助融電熱絲5能防止在意外情況下保證系統運行，比如如果 熔鹽在管道內凝固，則太陽能加熱管助融電熱絲5加熱熔鹽以使其熔化。本實用新型的太陽能恆溫鹽浴系統採用太陽能對鋼材進行低溫鹽浴處理，即利用 太陽能對鹽浴爐中的鹽進行加熱，使熔融狀態的鹽保持恆溫狀態，然後將要進行長時間低 溫退火、時效等熱處理的工件或鋼材放入鹽浴爐中進行鹽浴熱處理，可根據工件或鋼材大 小需要使用不同規格的鹽浴爐。本實用新型的太陽能恆溫鹽浴系統能夠解決現有的長時間鹽浴處理過程耗電量 巨大造成的能源浪費的問題。另外，本實用新型的太陽能恆溫鹽浴系統可以利用太陽能進 行熱處理，從而節約了大量的電能；並可以利用計算機控制系統保持熱處理的溫度穩定，保 證了熱處理效果。
權利要求1.一種太陽能恆溫鹽浴系統，其特徵在於，所述太陽能恆溫鹽浴系統包括太陽能真 空管加熱器、鹽浴爐、溫度感應器、熔鹽泵以及計算機控制系統，其中，所述太陽能真空管加熱器的兩端通過管道分別連接到所述鹽浴爐，所述熔鹽泵設置在 所述太陽能真空管加熱器和所述鹽浴爐之間，所述鹽浴爐由鹽浴容器和放置其中的熔鹽組成，所述溫度感應器設置在所述鹽浴爐中，所述計算機控制系統連接在所述溫度感應器和所述熔鹽泵之間。
2.根據權利要求1所述的太陽能恆溫鹽浴系統，其特徵在於，所述太陽能恆溫鹽浴系 統還包括輔熱設備，所述輔熱設備連接到所述鹽浴爐，並由鹽浴爐輔熱裝置和真空管輔熱 裝置組成。
3.根據權利要求2所述的太陽能恆溫鹽浴系統，其特徵在於，所述鹽浴爐輔熱裝置由 輔助電源和電熱棒組成。
4.根據權利要求2所述的太陽能恆溫鹽浴系統，其特徵在於，所述真空管輔熱裝置包 括加熱管助融電熱絲。
專利摘要本實用新型提供一種太陽能恆溫鹽浴系統，其包括太陽能真空管加熱器、鹽浴爐、溫度感應器、熔鹽泵以及計算機控制系統，其中，所述太陽能真空管加熱器的兩端通過管道分別連接到所述鹽浴爐，所述熔鹽泵設置在所述太陽能真空管加熱器和所述鹽浴爐之間，所述鹽浴爐由鹽浴容器和放置其中的熔鹽組成，所述溫度感應器設置在所述鹽浴爐中，所述計算機控制系統連接在所述溫度感應器和所述熔鹽泵之間。本實用新型的太陽能恆溫鹽浴系統利用太陽能進行熱處理，可節約大量的電能，且可利用計算機控制系統保持熱處理的溫度穩定，保證了熱處理效果。
文檔編號C21D1/46GK201873715SQ20102062975
公開日2011年6月22日 申請日期2010年11月29日 優先權日2010年11月29日
發明者周來軍, 張冠峰, 許榮昌 申請人:萊蕪鋼鐵股份有限公司