[发明专利]抽真空换气用压差缓冲阀

说明书

技术领域

本发明涉及热处理工业炉领域，具体地说，涉及的是一种抽真空换气用压差缓冲阀。

背景技术

保护气氛热处理工业炉在生产过程中，需要用保护气氛将炉内空气置换出来，置换过程有两种方式：（1）直接用保护气氛吹扫炉内空气；（2）先用真空泵将炉内空气抽出来，再充入保护气氛。置换方式（1）是常用的方法，存在着置换时间长，效率低。如果炉内有死角，或处理产品是钢卷时，直接吹扫往往不太理想。特别是当保护气氛为CO、H2、NH3等易燃气氛时，炉内空气是否吹扫干净对机组非常重要。同样机组在生产过程中必须严格控制保护气氛流量，机组的介质管道上装有精度甚高的流量计。最典型的是冷轧带钢退火用全氢罩式炉，往往要进行长时间的气体置换，这一过程既花费很多生产时间，又浪费大量的保护气体，而且不能快速将钢卷缝隙中的空气置换出来，影响了带钢表面清洁度。为了缩短气体置换过程，减少保护气体用量，采用置换方式（2）进行气体置换是一个好的选项。抽真空可以把夹在卷中带材之间的空气或氮气抽出，再用氢气充入炉内作为保护气氛。氢气的导热系数是空气或氮气的7倍，这样可以加快带卷中心处的升温速度，缩短加热时间，提高生产效率，同时还有利于带材表面轧制油的挥发，提高带钢表面清洁度。

但在抽真空置换气体的工作过程中遇到以下问题：（1）抽真空结束后向炉内充保护气体时，会产生的膨胀冲击波对联接在管路上的仪器、仪表产生破坏性的冲击；（2）全氢罩式炉通常多台炉子同时并行使用，各个炉子之间通过管道和阀门相互连接，形成一个罩式炉群。因为管网管道的容积远远小于真空室的容积，当一个炉内抽真空后进行充气时所形成的膨胀波对管道系统的影响，管道内的气体瞬间被抽空，使处于正常工作状态的其它炉子出现短时保护气氛缺失的状态。在管道上设置的高精度流量计，要求其两端压差不超过4KPa。而当向真空室内充气时，阀门打开的瞬间在流量计的两端产生远远超过其设计要求的压差，极限状态可达90KPa，很容易将流量计损坏。

为了解决这些问题，人们提出了多种解决方案。例如为了解决第一个问题，在流量计处采用旁路方式（参见图2），XT-11手动球阀用于隔离系统，XT-12和XT-15是电磁阀，用于控制管路的通断，XT-13是单向阀用于保护流量计XT-14。当抽真空时，阀门XT-12、XT-15关闭，当向真空室充气时，先打开阀门XT-12，气流通过旁路进入真空室，气流不通过流量计；当真空室内达到一定压力后，阀门XT-12关闭、XT-15打开，气流通过流量计，从而避免膨胀冲击波对流量计的冲击当炉内抽真空换气时，保护气体经过旁路进入炉内，直到炉内压力上升到常压状态，再关闭旁路，启用流量计通道。还有将进入炉内的气体管道设计成主管道和支管道，支管道的流通截面远小于主管道。炉内抽真空后，先由支管道进气，以避免对管道系统产生大的冲击。这些办法均不能完全消除保护气体进入真空室时对管道上仪表的冲击损坏。为了解决第二个问题，通常是将每个炉子的保护气体缺失保护动作加以延时，当保护气体缺失时间小于设定时间时系统不动作，认为属于正常，因为由于抽真空而引起的保护气体缺失是短时间的。这样虽然可以解决问题，但却降低了系统安全保护的灵敏度。本发明采用一种能够将真空室与外部管路及管道上的控制仪表隔离开的装置，有效的解决了以上难题。