一种钟罩炉的制作方法

本发明涉及热处理装备技术领域，具体涉及一种钟罩炉。

背景技术：

钟罩炉是一种用于物料烧结等热处理工艺的热处理炉。大多数物料进行热处理时，在不同的热处理阶段要求具有不同的气氛以及气氛浓度，这就需要设置可调进气组件对送入炉膛的气氛种类和进气量进行控制。现有可调进气组件分为手动控制和自动控制两种，手动控制可调进气组件是采用一根进气管连接炉膛进行供气，在该进气管上设置一个手动调节的流速控制器，其存在误差大、不易调节、及时性差的问题，不易保证产品的一致性，甚至容易导致产品质量不合格。自动控制可调进气组件是采用自动控制流量计对进气管的进气速度进行控制，能够解决手动控制可调进气组件所存在问题，但是自动控制流量计的成本高、易损坏、控制难度大，维护成本非常高，为满足精度自动控制流量计对气源纯度要求也高，并且要实现高精度的控制以及工作的可靠性，甚至需要国外进口的自动控制流量计才能满足要求，这会造成成本的进一步提高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种成本低、工作稳定可靠、使用寿命长、调节灵活、控制简单方便的钟罩炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种钟罩炉，包括具有炉膛的炉体和与炉膛相连的一个以上可调进气组件，所述可调进气组件包括出口端主管、进口端主管和若干进气分管，所述出口端主管与炉膛连通，所述进口端主管与一个以上气源连通，各进气分管的两端分别与出口端主管和进口端主管连通，每根进气分管设有在打开时通气速度恒定的通断阀。

上述的钟罩炉，优选的，所述炉膛分为依次相连的多个气控段，各气控段连接有两个所述可调进气组件，两个所述可调进气组件的出口端主管与炉膛的连通口分设于气控段的相对两侧壁上。

上述的钟罩炉，优选的，所述进口端主管与多个气源连通，每个气源与进口端主管之间通过一独立的进气管连通，各进气管设有通断控制阀。

上述的钟罩炉，优选的，所述通断阀为电磁控制阀或者气动控制阀。

上述的钟罩炉，优选的，各进气分管还设有检测气体流速的流速计。

上述的钟罩炉，优选的，若干进气分管中，具有一根进气分管的通断阀打开时通气速度为0.1l/min，具有两根进气分管的通断阀打开时通气速度为0.2l/min，具有一根进气分管的通断阀打开时通气速度为0.5l/min，具有一根以上进气分管的通断阀打开时通气速度为1l/min。

上述的钟罩炉，优选的，若干进气分管中，具有九根进气分管的通断阀打开时通气速度为0.1l/min，具有一根以上进气分管的通断阀打开时通气速度为1l/min。

上述的钟罩炉，优选的，所述炉膛内壁上设有氧化铝空心球砖砌筑成的内衬。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的钟罩炉在通过可调进气组件控制向炉膛内的进气量时，只需打开不同数量的通断阀，即可选择不同的进气量，通断阀在打开时仅具有一个恒定的通气速度，不同数量的通断阀组合后对流量的控制精准稳定，并且通断阀不需要复杂的机械部件和电子控制部件，其成本低、工作稳定可靠、使用寿命长，可大大降低设备制造成本及维护成本。在具体应用时，只需预先设定好不同流量所对应的通断阀组合，简单控制各组通断阀的开闭即可，其调节灵活、控制简单方便。

附图说明

图1为钟罩炉的立体结构示意图。

图2为多个可调进气组件与炉膛连通的剖视结构示意简图

图3为可调进气组件的结构示意简图。

图例说明：

1、炉体；11、炉膛；2、可调进气组件；21、出口端主管；22、进口端主管；23、进气分管；24、通断阀；25、流速计；3、进气管；4、通断控制阀。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图3所示，本实施例的钟罩炉，包括具有炉膛11的炉体1和与炉膛11相连的多个可调进气组件2，各可调进气组件2包括出口端主管21、进口端主管22和若干进气分管23，出口端主管21与炉膛11连通，进口端主管22与一个以上气源连通，各进气分管23的一端与出口端主管21连通，各进气分管23的另一端与进口端主管22连通，每根进气分管23设有在打开时通气速度恒定的通断阀24。该钟罩炉在通过可调进气组件2控制向炉膛11内的进气量时，只需打开不同数量的通断阀24，即可选择不同的进气量，通断阀24在打开时仅具有一个恒定的通气速度，不同数量的通断阀24组合后对流量的控制精准稳定，并且通断阀24不需要复杂的机械部件和电子控制部件，其成本低、工作稳定可靠、使用寿命长，可大大降低设备制造成本及维护成本。在具体应用时，只需预先设定好不同流量所对应的通断阀24组合，简单控制各组通断阀24的开闭即可，其调节灵活、控制简单方便。

本实施例中，炉膛11分为依次相连的多个气控段，各气控段均连接有两个可调进气组件2，两个可调进气组件2的出口端主管21与炉膛11的连通口分设于气控段的相对两侧壁上，也即每个气控段的相对两侧壁上分别具有一个与出口端主管21连通的连通孔。采用多个可调进气组件2向各气控段通气，且每个气控段的相对两侧壁上均具有进气口，可提高炉膛11内部温度和气氛的均匀性、稳定性。

本实施例中，进口端主管22与多个气源连通，每个气源与进口端主管22均通过一独立的进气管3连通，各进气管3设有通断控制阀4，通断控制阀4控制进气管3的通断。各气源提供不同的气氛，可以根据需要选择向炉膛11内通入任意一种气氛，或者任意两种以上气氛的组合气氛，其适应性和灵活性大大提高。

本实施例中，通断阀24为电磁控制阀或者气动控制阀，便于与控制器连接实现自动控制，通断阀24仅具有两个状态，一个状态为关闭状态，另一个状态为打开状态，处于打开状态时通气速度恒定。通断阀24可根据用户需求及实际情况采用气动通断阀、电动通断阀以及电磁通断阀等多种样式，通断阀24可采用现有普通的通断式阀门。

本实施例中，各进气分管23还设有检测气体流速的流速计25，便于观测各进气分管23中的气体流速，当通断阀24采用可调节流速的阀门时，还便于参考流速计25对其流量进行快速的调节。该流速计25采用现有技术。

本实施例中，若干进气分管23中，具有一根进气分管23的通断阀24打开时通气速度为0.1l/min，具有两根进气分管23的通断阀24打开时通气速度为0.2l/min，具有一根进气分管23的通断阀24打开时通气速度为0.5l/min，具有一根以上（具体数量根据所需最大流速进行选择）进气分管23的通断阀24打开时通气速度为1l/min。采用该种组合可实现精度等级为0.1l/min的任意范围流速调节，且其所需的进气分管23和通断阀24数量少，具有结构简单紧凑、成本低、易于控制的优点。

在其他实施例中，也可以是若干进气分管23中，具有九根进气分管23的通断阀24打开时通气速度为0.1l/min，具有一根以上进气分管23的通断阀24打开时通气速度为1l/min。该种组合同样能够实现精度等级为0.1l/min的任意范围流速调节。进气分管23的数量以及各进气分管23的通断阀24打开时通气速度也可以是其他数值，可以根据实际需要组合的通气量来确定。

本实施例中，炉膛11内壁上设有氧化铝空心球砖砌筑成的内衬，其强抗腐蚀性好，使用寿命长，可避免因物料烧结过程中产生的强碱性气氛对炉顶腐蚀而产生脱落、掉渣情况发生，提高窑炉使用寿命，保证烧结物料的纯净度。上述氧化铝空心球砖优选采用99%的氧化铝空心球砖。并且，内衬与炉膛11内壁之间填充有保温材料，以提高钟罩炉的保温性能，节省能耗和降低生产成本。

本实施例中，优选的，炉体1为安装在炉架上的钟罩式结构，炉膛11顶部为拱形结构，炉膛11顶部的中部位置开有排烟孔，烧结废气经排烟孔排出，底部采用窑车作为活动炉门，窑车通过剪式升降机实现升起和落下，窑车升起时可将炉膛11封闭，窑车落下时打开炉膛11，窑车与炉口耐火砖接触部分设置一层轻质纤维毯，其材质为氧化铝含量高于95%的轻质硅酸铝纤维毯，具有容重小、弹性好、耐高温和可压缩性强等特点，当窑车上升时，轻质纤维毯被压缩，起到很好的密封隔绝作用，防止高温气体泄漏。

钟罩炉的加热元件包括多根硅碳棒，各硅碳棒水平贯穿炉膛11，且所有硅碳棒均匀分布在炉膛11内，使炉膛11内的温度场分部更加均匀，符合锂电正极材料的烧结要求，利于提高产品质量。还设置对炉膛11内温度进行检测的多组热电偶，各热电偶与温控仪相连，温控仪接收热电偶检测的温度信号控制各硅碳棒的加热功率，并实现对温度曲线的精确跟踪。同时温控仪实时显示温度，并可在计算机上对设定温度曲线和实际温度曲线进行显示，方便了解窑炉温度跟踪运行情况。对记录的温度历史数据可查看、打印或导出，监视画面中能同时显示设定值与实际值。

为提高整个窑炉的自动化水平，优化人机交互，减少人工操作，本发明的气氛钟罩炉还配备了多个子控制系统和一个总控制系统，各个子系统（如温度控制系统、气氛控制系统、窑车升降系统等）通过普通的控制模块与总控制系统相连接，实现对整个气氛钟罩炉的综合全自动控制。总控制系统通过西门子s7系列plc实现控制功能，并能过工业控制计算机进行人机交互，plc中固化有经多年积累完善的神经网络模糊控制程序，窑炉的整个控制调节过程为计算机控制，从窑炉炉门关闭启动程序运行后，直至程序运行结束都无需人干预。通过上位机上的图形交互界面，可以方便地实现工艺参数的输入和修改，并设置有密码保护功能对工艺参数进行保护。每条工艺曲线允许编写的程控段30段。保存的工艺曲线数量不限。工艺参数具备在线修改功能，用户无需中断烧结过程，即可在线修改未执行程序的工艺参数，并按照修改后的工艺参数运行。

钟罩炉还配备炉膛11压力控制系统和氧分析仪，压力控制系统通过气氛控制系统与排气系统联动控制实现炉压调节，满足不同烧结工艺所需，炉压可调节范围达±1kpa。氧分析仪全程记录烧结时炉内氧含量的大小。记录数据将存储在工控计算机中。

此外，钟罩炉还配备了完善的安全保护措施，包括：硅碳棒安全保护（当料堆的摆放在正确的范围内，不会在提升过程中与硅碳棒放生碰撞才能提升窑车），炉门安全保护（当窑车与炉体1完全接触密封后，才能启动程序升温运行；当炉内温度低于设定的出炉温度后，窑车才能放下），炉温超温保护（当炉温高于安全温度，程序将自动暂停设备运行并报警）炉温偏差报警，气氛偏差报警，炉压报警和保护，气源压力低及断流报警，窑车提升电机过流保护及报警，停电报警和保护等，以提高窑炉运行的稳定性和可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。