CN100491580C - 多功能加热炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能加热炉，包括炉体及淬火池，所述的炉体的炉壁及炉顶内有保温材料内衬层，炉体的炉门内也有保温材料内衬层，保温材料内衬层的厚度保证炉壁平均温升要小于等于25℃；在炉体顶部装有风机以使炉体内形成循环气流，以保证炉温均匀在±3℃范围之内；炉体内有加热器以及输送链带；还设置有温度控制系统以控制炉内温度；在所述的炉体外部位于炉体出料口处设置所述的淬火池，在淬火池上方设置有淬火转移机构以将坯料或工件由炉内转移到淬火池内。这种加热炉能够满足多种热处理加热的要求。

Description

多功能加热炉

技术领域

本发明涉及一种加热炉，具体来说是一种能够对铝合金进行多种热处理的加热炉。

背景技术

通常，对于铝合金坯料或工件，根据不同的用途，有时要进行加热或热处理，例如淬火、时效处理、退火等。一般来说，用于铝合金坯料加热生产及锻件、环件的淬火、退火、时效热处理生产所需的加热温度及炉温均匀性的要求是不同的，一般铝合金加热及热处理温度要求如下：

铝合金坯料加热温度：460～530℃，炉温均匀：≤±10℃。

铝合金工件淬火温度：460～540℃，炉温均匀：≤±3℃。

铝合金工件退火温度：310～530℃，炉温均匀：≤±3℃。

铝合金工件时效温度：110～190℃，炉温均匀：≤±3℃。

另外，在进行淬火处理时，还需要有淬火池。

因此，目前一台加热炉不能同时满足上述各种要求，所以对于生产企业来说通常要建造多台加热炉以分别用于不同的加热和热处理要求，因此，企业的设备投资很高。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种多功能加热炉，这种加热炉除能够进行淬火处理外，还可以对铝合金坯料或工件进行其他热处理加工。

本发明采用如下技术方案：一种多功能加热炉，包括炉体及淬火池，其特征在于：所述的炉体的炉壁及炉顶内有保温材料内衬层，炉体的炉门内也有保温材料内衬层，保温材料内衬层的厚度保证炉壁平均温升要小于等于25℃；在炉体顶部装有风机以使炉体内形成循环气流，以保证炉温均匀在±3℃范围之内；炉体内有加热器以及输送物料的输送链带；还设置有温度控制系统以控制炉内温度；在所述的炉体外部位于炉体出料口处设置所述的淬火池，在淬火池上方设置有淬火转移机构以将坯料或工件由炉内转移到淬火池内；在所述炉门上方安装有升降炉门的提升机构，炉门两侧边缘设置有将炉门压向炉体的气动压紧机构，炉门与炉体之间设置有密封条。

为防止炉门变形，所述炉门内还设置有冷却水流道。

加热炉温度控制系统包括测温元件、温度控制器和调功器；所述的测温元件测定炉体内的炉膛温度并反馈给所述的温度控制器，所述的温度控制器输出信号给所述的调功器前端的触发模块，使触发模块输出脉冲的占空比变化，从而控制所述的调功器，通过调功器导通比的变化控制所述的加热器。

本发明的这种多功能加热炉，具有如下特点：

(1)由炉体、淬火池及两者之间的淬火转移机构组成，因此除可以由炉体进行各种加热的热处理过程，还能够满足淬火的要求。

(2)炉体及炉门采用保温材料内衬，顶部设置有风机，因此可以保证炉温的均匀性满足加热、退火、淬火、时效的温度均匀性的要求，以及各种热处理温度要求。

附图说明

图1为本发明的多功能加热炉的总体结构图。

图2为图1的A-A剖面图。

图3为炉门的截面图。

图4为炉门的K向视图。

图5为淬火转移机构的结构示意图。

图6为图5的俯视图。

图7为图5的右视图。

图8为温度控制系统的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的多功能加热炉做进一步说明。

如图1所示，多功能加热炉，包括炉体1、淬火转移机构2及淬火池3。

如图1和图2所示，炉体1由炉底11、炉顶12、左右侧墙13、前后墙14组成。炉体外表层用4mm普通钢板与大型型材钢框架组焊构成，炉体的内衬为2mm的1Cr13钢板，炉底的衬板采用4mm厚1Cr13板，以增加炉底衬板强度。炉体内外层钢板之间填有保温材料硅酸铝纤维毡+岩棉板，总厚度300mm，称为炉衬，炉衬材料均用固定装置固定在炉子外层钢板上。同样，如图3及图4所示，在炉门15内也有由硅酸铝纤维毡+岩棉板构成的保温材料151。保证炉壁平均温升≤25℃，同时提高炉子的保温性。两个炉门外有由电机、减速机及大链条构成的进出料机构21及八根共两组链条绕在链轮上构成输送链带20用于输送物料，输送链带20位于炉膛内的部分有支架支撑以承受料盘及物料的重量。两组链带可各自单独驱动，也可联合同步驱动，以适应各种大小工件。电机采用变频器调速控制，以满足加热或热处理生产工艺对制品出炉速度(加热为一般速度，淬火转移要求快速转移制品)的不同需要。链带进、出料端皆设置进出料机构21作为驱动装置，这样链带可以正反向运行，更好地满足生产的实际需要。

为了防止炉门受高温加热后造成炉门变型，提高整个炉子的保温性和炉温均匀性。如图3所示，炉门框架采用水冷却方式，即炉门内设置有冷却水流道152。由图3及图4所示，炉门主体由槽钢153焊成框架结构，保温材料151位于槽钢框架结构之内的空格内，冷却水流道由构成炉门框架结构的槽钢153及焊接在槽钢153的槽口上的钢板154构成的矩形截面的管道构成，这种炉门结构简单成本低，冷却水直接带走槽钢的热量可有效防止槽钢153温度升高引起的变形，提高了整个炉门的密封效果。进出水管155用于连接冷却水上水和回水管。

如图1所示，在所述炉门上方安装有升降炉门的提升机构22，通过提升机构22中的电机和滑轮或滑轮组及索绳将炉门提起和放下，以方便炉门的开闭。

在炉门两侧边缘设置有将炉门压向炉体的气动压紧机构，炉门与炉体之间设置有密封条。如图3及图4所示，气动压紧机构由四个固定在炉体上位于炉门两侧的气缸158及连接在气缸的活塞杆上的槽钢构成的导轨157组成，炉门上焊接有两根横梁156，156两端有导向轮对应导轨157的导槽。在炉门升降时通过气缸158使导轨157不对横梁156产生向炉体1方向的压紧力以利于炉门升降，而导轨157的导向作用使炉门升降平稳。炉门下落到位后通过气缸158使导轨157向炉体1方向压迫横梁156，使炉门贴紧在炉体上形成严密的密封效果。

为保证炉温均匀性满足多功能热处理的要求，在炉体上部设置了风循环系统，确保加热器产生的热量均匀地分布在炉膛内。整个炉子炉顶装有八台立式高温轴流风机16，沿炉子长度方向对称装于炉顶中心线两侧，形成四个空气循环系统。风机16的出风口设置有整流网格17，即出风格栅，气流经风扇，加压后由上向下流动，先经蓄压室整流网格17，使风比较分散，再进入工作空间，然后经两侧的回风道18再返回至炉顶风扇吸风口处，使炉膛内的热空气循环起来以防止局部温差过大，保证温度均匀性在±3℃范围之内。加热器19位于两侧的回风道中，这样能够避免安装在其它位置直接辐射待加热坯料或工件造成局部温度高。风机采用变频器控制和调节其转速。

热风循环通道18采用加宽设计，以适应大风量、低流阻的风道循环要求，保证炉温的均匀性。8台风机均采用进口西门子变频器进行变频调速以满足加热、淬火、时效、退火等生产工艺过程对循环风速的要求，同时具有节省能源之功效。

淬火转移机构的结构如图5至图7所示，由用于放置工件的料盘24及安装在淬火池3上方的框架23组成，在框架23上安装有料盘牵引装置及料盘提升装置。

料盘24由型钢拼焊而成，用于固定工件，防止工件在转移过程中的相对位置发生变化，其上有导向轮241，用于实现在炉内及炉外轨道上的定位及快速转移。

如图5和图6所示，料盘牵引装置包括电机25及被电机驱动的传动轴27及拉钩27组成，传动轴27两端安装有链轮，与拉钩27连接的链条装在链轮上。用于实现将工件从炉内快速拖出。电机设有变频器，用于调整转移速度，以保证转移过程平稳进行，减少冲击。前进、后退位置有限位开关控制。通过电机和传动轴用拉钩将装有工件等的料盘从炉内拉至淬火池上方。如图7所示，在框架22上还安装有被气缸驱动的插销28，利用该插销使料盘被托在淬火池上方。

如图5至图7所示，料盘提升机构包括电机29、被电机通过链条和链轮驱动转动轴30及多组导向轮32及传动轴两端的绞盘31组成。绞盘上的绳线通过导向轮导向后挂在料盘上，用于实现工件的上升，下降。传动装置设有变频器，用于调整升降速度，以保证升降过程平稳进行，减少冲击。该机构同时具有在水池中自动升降抖动功能，以实现均匀淬火要求，提高产品质量，上升、下降位置有限位开关控制。

淬火水池：7000×6000×2500mm(长×宽×高)。淬火水池中包括进水管、蒸汽加热管、压缩空气搅拌装置等。

如图8所示，加热炉温度控制系统主要由温度控制器、调功器、安装在风机风道内的加热器及测温元件组成。温度控制器可以采用日本岛电FP21智能温控仪为核心设置加热温度，辅以触发模块，并由热电偶作为测温元件测温反馈组成高可靠性的“恒定值闭环控温、脉宽占空比调温、PID自整定”的温控系统。该系统可实现多次转定温控制，提高热效率，整个加热炉分为四个独立的加热单元控制四个加热区。当温度检测到某个加热区温度与设定温度有偏差时，仪表控制系统就控制该加热区加热器工作的占空比大小，从而达到控制整个炉子的炉温在同时设定温度区内。

如图8所示，其工作原理为：控温仪表FP21通过热电偶检测到的信号Uf与给定温度Ug进行PID运算，输出0～12V的直流电压Uk给调功器(可控硅工作原理)前端的触发模块。该仪表在设定温度UK与温度反馈(热电偶)信号UF组成温度闭环控制系统。

调功器(可控硅)根据前端控制仪表给触发模块的控制信号UK的变化，使触发模块输出脉冲的占空比变化，从而控制调功器的(可控硅)导通比，控制加热器加热工作。

这种多功能加热炉可用于铝合金坯料加热生产及锻件、环件的淬火、退火、时效热处理，是一种多功能加热炉。

Claims (8)

1、一种多功能加热炉，包括炉体及淬火池，其特征在于：所述的炉体的炉壁及炉顶内有保温材料内衬层，炉体的炉门内也有保温材料内衬层，保温材料内衬层的厚度保证炉壁平均温升要小于等于25℃；在炉体顶部装有风机以使炉体内形成循环气流，以保证炉温均匀在±3℃范围之内；炉体内有加热器以及输送链带；还设置有温度控制系统以控制炉内温度；在所述炉门内还设置有冷却水流道；在所述的炉体外部位于炉体出料口处设置所述的淬火池，在淬火池上方设置有淬火转移机构以将坯料或工件由炉内转移到淬火池内；所述的炉门由槽钢焊成框架结构，所述的保温材料位于槽钢框架结构之内的空格内，所述的冷却水流道由构成炉门框架结构的槽钢及焊接在槽钢的槽口上的钢板形成的矩形截面的管道构成。

2、如权利要求1所述的多功能加热炉，其特征在于：在所述炉门上方安装有升降炉门的提升机构，炉门两侧边缘设置有将炉门压向炉体的气动压紧机构，炉门与炉体之间设置有密封条。

3、如权利要求1至2中之一所述的多功能加热炉，其特征在于：所述的炉体顶部的风机为多台轴流风机，沿炉体长度方向布置，对称装于炉顶中心线两侧，炉体两侧有回风道与风机入口相通，所述的加热器位于回风道中；所述风机的出风口还设置有使风发散的整流网格。

4、如权利要求1至2中之一所述的多功能加热炉，其特征在于：所述的淬火转移机构包括装料的料盘，安装在所述淬火池上方的框架，以及安装在所述框架上的用于将料盘从炉内拉出的料盘牵引装置以及将料盘放入所述的淬火池或由淬火池内拉出的料盘提升装置。

5、如权利要求4所述的多功能加热炉，其特征在于：所述的料盘牵引装置包括电机以及被电机驱动的传动轴，传动轴上装有链轮，还包括被所述的链轮和链条拉动的拉钩。

6、如权利要求4所述的多功能加热炉，其特征在于：所述的料盘提升装置包括安装在所述框架上的电机，被电机驱动的传动轴，在所述的传动轴上安装有绞盘，绞盘上的绳索绕过框架上的导向轮挂在料盘上。

7、如权利要求4所述的多功能加热炉，其特征在于：所述的料盘上安装有导向轮，在所述的框架上安装有能够从下部托住料盘的插销，所述的插销被气缸驱动。

8、如权利要求1至2中之一所述的多功能加热炉，其特征在于：所述的温度控制系统包括测温元件、温度控制器和调功器；所述的测温元件测定炉体内的炉膛温度并反馈给所述的温度控制器，所述的温度控制器输出信号给调功器前端的触发模块，使触发模块输出脉冲的占空比变化，从而控制所述的调功器，通过调功器导通比的变化控制所述的加热器。

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