本发明专利技术公开了一种不锈钢管热处理炉的氧化还原保护装置，属于热处理炉装置的气体保护技术领域，包括热处理炉、氢气储罐、氦气储罐、氢气管道、氦气管道及控制回路；氢气储罐通过氢气管道连接于三通阀的A进口；氦气储罐通过氦气管道连接于三通阀的B进口；三通阀的出口端与热处理炉连通；三通阀和氢气储罐之间的氢气管道上依次设置有电动闸阀A和电动调节阀；氦气管道上设置有电动闸阀B；控制回路包括控制炉内氧气含量的反馈控制系统、控制氢气管道内氢气流量的前馈控制系统和分程控制系统，通过三个控制系统的综合调控，本发明专利技术可以保证不锈钢管热处理时不被氧化，保证根据炉内氧气含量使用氢气的经济性，杜绝了氢气爆炸的可能性。
An oxidation-reduction protection device for stainless steel tube heat treatment furnace
【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢管热处理炉的氧化还原保护装置
本专利技术涉及热处理炉装置的气体保护
，尤其是一种不锈钢管热处理炉的氧化还原保护装置。
技术介绍
奥氏体不锈钢是一种包含多种合金元素的特殊钢，无论是热挤压还是冷拔成形制造的钢管，都会改变原来均一的奥氏体结构。为了恢复到原来的晶粒结构，需要对成形后的不锈钢管进行热处理来恢复奥氏体的组织结构。不锈钢管在加热保温的过程中，如果空气中的氧气成分进入表面就会出现黑色氧化皮。为了使工件更光亮并呈银白色，提高基体的光洁度，理想状态是将钢管在真空炉中进行热处理，真空热处理的最大优点就是能得到良好的光亮面。但不锈钢真空热处理时会产生脱铬现象，使耐腐蚀性明显下降，且真空炉不便于进行不锈钢管的连续热处理，因此很难在工业生产中使用。为了实现连续化的热处理，尤其是针对核电站等要求较高的钢管，可采用纯度为99.99%的高纯氢气作为保护气体进行热处理。在此种氢气保护的连续热处理炉中，氢气可以借助炉内空气中的氧气燃烧，将炉膛内氧气耗尽。同时，不锈钢表面在连续热处理时不可避免的会生产轻微的氧化物，因为氢气是还原性气体，高温时能够和氧化物反应，达到去除不锈钢管表面氧化物的效果。由于氢气除了根据易燃特性可以消耗炉内氧气外，还具有易爆特性。当热处理炉内氢气量积聚过多时，燃烧速度达到爆轰的水平就会发生爆炸，而如果氢气量过小，对不锈钢表面的保护和还原作用效果将减弱，产品质量下降。此外，现有技术方法无法从根本上规避爆炸的危险性，不时有或大或小的热处理炉爆炸事件发生。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种控制热处理炉内氧气含量、保持热处理炉内氢气含量稳定的实时调节的气体保护装置，而且带有安全备用回路的不锈钢管热处理炉的氧化还原保护装置。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种不锈钢管热处理炉的氧化还原保护装置，包括热处理炉、氢气储罐、氦气储罐、氢气管道、氦气管道及控制回路，其特征在于：氢气储罐通过氢气管道连接于三通阀的A进口，氦气储罐通过氦气管道连接于三通阀的B进口；所述三通阀的出口端与热处理炉连通；所述三通阀和氢气储罐之间的氢气管道上依次设置有电动闸阀A和电动调节阀；所述氦气管道上设置有电动闸阀B；所述控制回路包括控制热处理炉炉内氧气含量的反馈控制系统、控制氢气流量的前馈控制系统和分程控制系统。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述反馈控制系统包括安装在热处理炉上端并测量热处理炉内氧气含量的氧气测量传感器；与氧气测量传感器和流量控制器相连并接收氧气测量传感器发送的测量信号，将测量信号转换为流量控制器可识别的标准信号的氧气测量变送器；与电动调节阀连接并控制电动调节阀开度的流量控制器。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述前馈控制系统包括安装在氢气储罐与电动调节阀之间的氢气管道上并测量氢气管道内的氢气流量的流量测量传感器；与流量测量传感器和流量控制器连接并接收流量测量传感器发送的测量信号，将测量信号转换为流量控制器可识别的标准信号的流量测量变送器。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述分程控制系统包括安装在热处理炉下端并测量热处理炉内压力的压力测量传感器；与压力测量传感器和压力控制器相连并接收压力测量传感器发送的测量信号，将测量信号转换为压力控制器可识别的标准信号的压力测量变送器；与电动闸阀A和电动闸阀B并联连接，并对电动闸阀A和电动闸阀B进行控制的压力控制器。本专利技术技术方案的进一步改进在于：氧气测量变送器将测量信号转换为4-20mA的标准信号。本专利技术技术方案的进一步改进在于：流量测量变送器将测量信号转换为4-20mA的标准信号。本专利技术技术方案的进一步改进在于：压力测量变送器将测量信号转换为4-20mA的标准信号。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：1、本专利技术采用反馈控制系统，当热处理炉炉膛内部氧气含量过高时，按PID控制规律中的比例积分（PI）规律增大电动调节阀开度，使得进入热处理炉炉膛内的氢气量可以快速的平衡掉氧气的增加量，且由于具有积分条件作用，可以消除余差，因而可以实现对热处理炉炉内氧气的实时、准确控制，避免不锈钢管被氧化；同理，当热处理炉炉膛内氧气含量减小，不能完全燃烧所给氢气时，采用同样的方法减小电动调节阀开度来减小通入的氢气量，以防炉内氢气过量聚集发生危险。2、本专利技术采用前馈控制系统，当由于温度变化或者氢气储罐内储量变化导致氢气储罐内压力波动进而导致氢气管道中氢气流量波动时，可以快速的调整电动调节阀开度，以保证氢气管道流量自身的稳定性。3、本专利技术采用分程控制系统，将氢气回路设置为主回路，将氦气回路设置为确保安全的备用回路；正常工作状态时主回路氢气管路处于开启状态，氦气备用回路处于关闭状态；当炉内压力过低时，切换回路，让主回路关闭，备用回路打开，向炉膛内快速大量通入保护性惰性气体氦气，以防发生爆炸危险。4、通过本专利技术可以保证不锈钢管热处理时不被氧化，且能保证根据炉内氧气含量适量的使用氢气，经济性高，同时保证炉内不发生氢气聚集，杜绝了氢气爆炸的可能性，具有很大的推广前景和社会需求。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术反馈控制回路的控制方框图；图3是本专利技术前馈控制回路的控制方框图；图4是本专利技术分程控制回路的控制方框图。其中，1、热处理炉，2、氢气储罐，3、氦气储罐，4、氧气测量传感器，5、氧气测量变送器，6、流量控制器，7、流量测量变送器，8、流量测量传感器，9、压力测量传感器，10、压力测量变送器，11、压力控制器，12、三通阀，13、电动闸阀A，14、电动调节阀，15、电动闸阀B，16、氢气管道，17、氦气管道。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明：一种不锈钢管热处理炉的氧化还原保护装置，包括热处理炉1、氢气储罐2、氦气储罐3、氢气管道16、氦气管道17及控制回路；氢气储罐2通过氢气管道16连接于三通阀12的A进口，氦气储罐3通过氦气管道17连接于三通阀12的B进口；所述三通阀12的出口端与热处理炉1连通；所述三通阀12和氢气储罐2之间的氢气管道16上依次设置有电动闸阀A13和电动调节阀14；所述氦气管道17上设置有电动闸阀B15；所述控制回路包括控制热处理炉1炉内氧气含量的反馈控制系统、控制氢气流量的前馈控制系统和分程控制系统。所述反馈控制系统包括安装在热处理炉1上端并测量热处理炉1内氧气含量的氧气测量传感器4；与氧气测量传感器4和流量控制器6相连并接收氧气测量传感器4发送的测量信号，将测量信号转换为流量控制器6可识别的4-20mA的标准信号的氧气测量变送器5；与电动调节阀14连接并控制电动调节阀14开度的流量控制器6。所述前馈控制系统包括安装在氢气储罐2与电动调节阀14之间的氢气管道16上并测量氢气管道16内的氢气流量的流量测量传感器8；与流量测量传感器8和流量控制器6相连并接收流量测量传感器8发送的测量信号，将测量信号转换为流量控制器6可识别的4-2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种不锈钢管热处理炉的氧化还原保护装置，包括热处理炉（1）、氢气储罐（2）、氦气储罐（3）、氢气管道（16）、氦气管道（17）及控制回路，其特征在于：氢气储罐（2）通过氢气管道（16）连接于三通阀（12）的A进口，氦气储罐（3）通过氦气管道（17）连接于三通阀（12）的B进口；所述三通阀（12）的出口端与热处理炉（1）连通；所述三通阀（12）和氢气储罐（2）之间的氢气管道（16）上依次设置有电动闸阀A（13）和电动调节阀（14）；所述氦气管道（17）上设置有电动闸阀B（15）；所述控制回路包括控制热处理炉（1）炉内氧气含量的反馈控制系统、控制氢气流量的前馈控制系统和分程控制系统。/n
【技术特征摘要】
1.一种不锈钢管热处理炉的氧化还原保护装置，包括热处理炉（1）、氢气储罐（2）、氦气储罐（3）、氢气管道（16）、氦气管道（17）及控制回路，其特征在于：氢气储罐（2）通过氢气管道（16）连接于三通阀（12）的A进口，氦气储罐（3）通过氦气管道（17）连接于三通阀（12）的B进口；所述三通阀（12）的出口端与热处理炉（1）连通；所述三通阀（12）和氢气储罐（2）之间的氢气管道（16）上依次设置有电动闸阀A（13）和电动调节阀（14）；所述氦气管道（17）上设置有电动闸阀B（15）；所述控制回路包括控制热处理炉（1）炉内氧气含量的反馈控制系统、控制氢气流量的前馈控制系统和分程控制系统。
2.根据权利要求1所述的不锈钢管热处理炉的氧化还原保护装置，其特征在于：所述反馈控制系统包括安装在热处理炉（1）上端并测量热处理炉（1）内氧气含量的氧气测量传感器（4）；与氧气测量传感器（4）和流量控制器（6）相连并接收氧气测量传感器（4）发送的测量信号，将测量信号转换为流量控制器（6）可识别的标准信号的氧气测量变送器（5）；与电动调节阀（14）连接并控制电动调节阀（14）开度的流量控制器（6）。
3.根据权利要求1所述的不锈钢管热处理炉的氧化还原保护装置，其特征在于：所述前馈控制系统包括安装在氢气储罐（2）与电动调节阀（14）之间的氢...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹丽琴，张红升，周艳萍，陈端，梁鸿，赵元，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13
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