CN101118113A - 热风循环烘箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热风循环烘箱，属于周期式作业电炉，包括由不锈钢方管、钢板焊接而成的电炉主体。其炉壳分为内外两层，两层炉壳之间设有保温层；电炉主体上设有热风循环系统、料桶旋转系统、快速冷却系统。热风循环系统包括电炉主体顶部的热风循环风机、与热风循环风机相连的风扇、设置在风扇两侧的加热器以及由顶部和两侧导风板组成的导风系统。料桶旋转系统包括至少一组回转机构，可对炉内的至少一个料桶独立进行回转加热；快速冷却系统包括与导风系统相连通的鼓风机、引风机。本发明旨在解决材料在烧结、回火、退火等热处理中所产生的材料材质变化不均匀、局部温度差异大等问题，提高生产效率，降低生产运行成本，从结构上解决炉温的均匀性问题。

Description

热风循环烘箱

技术领域

本发明涉及对材料进行烧结、回火、退火等的热处理设备，尤其涉及一种热风循环烘箱。

背景技术

随着科技的进步和时代的发展，人们对材料热处理的工艺要求不断提高，进而，对材料热处理用电炉有效加热区内的温度偏差也提出了更加明确的要求。

为了使加热后热处理完的材料(特别是大件或多件)各个部位都能够达到统一的热处理要求，减少材料间性能的偏差，进一步提高产品的内在质量，对有效加热区内温度的偏差范围(炉温均匀性)要求也越来越小。

现有的热风循环烘箱在其导风罩的设计中，所使用的盲板和带导风孔的导风板其相对位置均是固定不变，不能按照被加热工件在烘箱中所处的位置进行任意的组合，而且缺少快速冷却装置和料桶旋转系统，导致热风循环烘箱的炉温均匀性只能控制在±5℃的最高或最低温度偏差范围，已远不能满足用户对高精产品的热处理要求。因此，业内人士迫切期望能有相应的产品尽早问世。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种热风循环烘箱，解决材料在烧结、回火、退火等热处理工艺过程中所产生的材料材质变化不均匀、局部温度差异大等问题，同时提高生产效率，降低生产运行成本，从结构上彻底解决炉温的均匀性问题。

本发明的目的是这样实现的：

热风循环烘箱，属于周期式作业电炉，包括电炉主体，其特征在于，

所述的电炉主体由不锈钢方管、钢板焊接而成，包括炉壳、炉门及门框、设置在其背面的支架；

所述的炉壳分为内、外两层，两层炉壳之间设置有一保温层；

所述的电炉主体上分别设置有热风循环系统、料桶旋转系统、快速冷却系统；

所述的热风循环系统包括设置在电炉主体顶部的热风循环风机、与热风循环风机相连的风扇、设置在风扇两侧的加热器，还包括设置在电炉主体上的导风系统；

所述的料桶旋转系统包括可对炉膛内的料桶独立进行回转加热的回转机构；

所述的快速冷却系统包括设置在电炉主体顶部与导风系统相连通的鼓风机、引风机。

上述的热风循环烘箱，其中，

所述的导风系统包括设置在电炉主体内的导风罩，该导风罩包括设置在电炉主体炉膛顶部及左右两侧的导风板；

所述电炉主体炉膛的顶部导风板以及左右两侧导风板与内炉壳间所形成的空间即构成了所述电炉主体的循环风道。

所述左右两侧的导风板由上下设置的可拆装式盲板与其上均布有导风孔的开孔板组合构成。

所述的炉壳保温层内填充有耐火纤维保温材料，保温层的厚度根据热处理工艺所要求的额定温度以及烘箱的热损失来确定。

所述电炉主体的炉门及门框上分别设置有内外两层密封装置。

所述的回转机构为三个，沿电炉主体内部纵向上下间隔平行排列，可分别对炉内的三个料桶独立进行回转加热。

所述的回转机构包括平行设置在电炉内的两根水平旋转的滚动轴；两根滚动轴由设置在电炉主体背面支架上的同一减速机驱动，通过链轮和链条带动旋转，实现设置在两根滚动轴上料桶的轴向回转。

所述滚动轴的两端分别由滚动轴承支撑，其后端为固定端，前端为可在受热时自由膨胀伸长的活动端，前后两端之间通过一设置在炉膛内的托轮托撑。

所述支撑在滚动轴两端的滚动轴承，一个为设置在炉膛内的前端轴承，另一个为设置在电炉主体背面支架上的后端轴承；其中，前端轴承为耐高温轴承。

所述的滚动轴与电炉主体背面支架的连接处设有回转密封装置。

所述热风循环风机的主要工艺参数选取，按照以下公式计算得出：

(1)炉子热损失P损＝P×0.25单位kw/小时；

(2)Q＝P损×860单位千卡/小时；

(3)Δt＝3℃；

(4)循环风机风量＝Q/(Δt×γ)    单位M³/小时

式中，γ为额定温度时空气的比热容；

(5)风压≥500Pa。

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1.本发明利用导风罩(强迫冷风或热风按照设计要求方向流动)、离心或轴流热循环风机及加热元件的组合来进行计算，最终确定整机的最佳风量、风压、以及功率的分布。

热风循环烘箱在升温状态下及热平衡处理后，整个有效加热空间内的温度均匀性好的效果。在热平衡状态时，最终达到在有效的加热区内相对于控制温度的最高点和最低点温差在3℃之内。

此外，本发明热风循环烘箱在工作过程中，还实现了在加热升温过程和加热后冷却的动态过程中炉温均匀性控制在10℃范围之内。

2.本发明在导风罩的设计中，由于盲板与带导风孔的导风板可以按照被加热工件在烘箱中所处的位置进行任意的组合，因而，可获得最佳的加热效果和温度均匀性。

装置中增加的与导风系统相连通的鼓风机和引风机，满足了热处理工艺过程中需在加热结束后快速冷却的工艺要求。

3.本发明在烘箱的设计中，增加了料桶旋转系统，被加热工件在加热区中可以进行圆周回转，使得料桶中的各被加热工件受热更加均匀。

综上所述，本发明不仅适应了目前新材料的使用特性，使被加热的工件材质晶粒不变大，工件各部位性能几乎无任何差异，还同时满足了航天、军品新型材料的热处理需求。

附图说明

通过以下实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1为本发明热风循环烘箱的正面结构示意图；

图2为图1的左视结构示意图；

图3为图1的俯视结构示意图；

图4为图1中侧面导风板的正面结构示意图；

图5为图4的左视结构示意图；

图6为料桶旋转系统的俯视结构示意图；

图7为图6的后视结构示意图；

图8为图6的右视结构示意图。

具体实施方式

参见图1、2、3，配合参见图4～8，本发明热风循环烘箱属于周期式作业的电炉。主要包括电炉主体，该电炉主体由不锈钢方管、钢板焊接而成，包括炉壳15、炉门10及门框、设置在其背面的支架64；其炉壳15分为内、外两层，两层炉壳之间设置有一保温层13，保温层13内填充有耐火纤维保温材料，根据热处理要求的额定温度以及烘箱的热损失来确定保温层的厚度。

本发明的电炉主体上分别设置有热风循环系统、料桶旋转系统、快速冷却系统；其中，

热风循环系统包括设置在电炉主体顶部的热风循环风机3、与热风循环风机3连为一体的风扇、设置在风扇两侧的加热器14，还包括设置在电炉主体上的导风系统；

导风系统包括设置在电炉主体内的导风罩，该导风罩包括设在电炉主体顶部及左右两侧的导风板4、5；

电炉主体顶部导风板4和左右两侧导风板5与内炉壳组合所构成的空间即形成了本发明电炉主体的循环风道。左右两侧的导风板5由上下设置的可拆装式盲板51与其上均布有导风孔的开孔板52组合构成。

如图6、7、8所示，本发明的料桶旋转系统包括可对炉膛内的料桶8独立进行回转加热的回转机构6。本实施例中，所采用的回转机构6为三个，沿电炉主体的炉膛纵向上下间隔平行排列，可分别对炉内的三个料桶8独立进行回转加热。

料桶回转机构6包括平行设置在电炉内的两根水平旋转的滚动轴68；两根滚动轴68由设置在电炉主体背面支架64上的同一减速机61驱动，减速机61设置在其安装板65上，通过链轮包括主动链轮611、从动链轮69和链条610带动旋转，实现设置在两根滚动轴68上料桶8的轴向回转。

滚动轴68的两端分别由滚动轴承支撑，其后端为固定端，前端为可在受热时自由膨胀伸长的活动端，前后两端之间通过一设置在炉膛内的托轮66托撑。

支撑在滚动轴68两端的滚动轴承一个为设置在炉膛内的前端轴承612，另一个为设置在电炉主体背面支架64上的后端轴承63；其中，前端轴承612为耐高温轴承。

滚动轴68与电炉主体背面支架的连接处设有回转密封装置67，电炉主体的炉门10及其门框上分别设置有内、外两层密封装置11、12，可有效地减少炉膛内的热量损失。

本发明的快速冷却系统包括设置在电炉主体顶部与导风系统相连通的鼓风机1、引风机2。如图中所示，本实施例中，鼓风机1、引风机2分别设置在热循环风机3的左右两侧。

本发明利用导风罩(强迫冷风或热风按照设计要求方向流动)、离心或轴流热循环风机3及加热元件的组合来进行计算，最终确定整机的最佳风量、风压、以及功率的分布。在热平衡状态时最终达到在有效的加热区内，相对于控制温度的最高点和最低点温差在3℃之内。

本发明还实现了在加热升温过程和加热后冷却的动态过程中实现炉温均匀性能够控制达到10℃之内。在导风罩的设计中，盲板51与带有导风孔的导风板52是可以按照被加热工件在烘箱中所处的位置进行任意的组合，以达到最佳的加热效果和温度均匀性。

利用冷却系统中设置的与导风系统相连通的鼓风机1和引风机2，在冷却过程中，满足了热处理工艺在加热结束后快速冷却的工艺要求。

本发明在电炉主体的设计中，增加了料桶旋转系统，使被加热工件在加热区内可以进行圆周回转，使得料桶8中的各个被加热工件受热更加均匀。

如图4、5所示，本实施例中，在导风系统中，电炉主体炉膛侧部的导风板为由10块可拆装的开孔板52和盲板51与相应的紧固件53和固定板54装配而成的，与炉膛的顶部导风板4一起构成了一立体的导风罩。该导风罩与热循环风机3一起即构成了本发明的导风系统。在进行热处理的工艺过程中，可根据不同的装料情况灵活地更换开孔板52与盲板51的相对位置，使得电炉主体炉膛内的热空气可以按照如图1中箭头所示预先设定的流动轨迹进行循环，从而获得良好的炉温均匀性。

利用设置在电炉主体顶部的鼓风机1和引风机2以及相应的阀门，当加热结束冷却时，如果冷却速度还不够，可以通过引风机2及时地排出烘箱内的热空气，同时通过鼓风机1向电炉主体的炉膛内强制送入冷空气，以达到生产工艺所要求的快速冷却效果，提高生产效率。

在电炉主体结构中所有承重部位增加有由不锈钢型管或弯板制成的加强结构，以达到足够的承重能力。电炉主体下部设置有四个可调节电炉水平的调节支脚9，可灵活调节电炉主体四个角与地面的平整度。

本发明热风循环风机的主要工艺参数选取，按照以下公式计算得出：

(1)炉子热损失P损＝P×0.25单位kw/小时；

(2)Q＝P损×860单位千卡/小时；

(3)Δt＝3℃；

(4)循环风机风量＝Q/(Δt×γ)    单位M³/小时

式中，γ为额定温度时空气的比热容；

(5)风压≥500Pa。

图1中的烘箱控制柜7，采用触摸屏与PLC联合控制烘箱上的所有电气设备的电机，包括加热器14、热循环风机3、引风机2、鼓风机1、料桶回转机构6等以及相关的电气元件，按照预先设定好的工艺过程进行操作。

Claims (11)

1.热风循环烘箱，属于周期式作业电炉，包括电炉主体，其特征在于，

所述的电炉主体由不锈钢方管、钢板焊接而成，包括炉壳、炉门及门框、设置在其背面的支架；

所述的炉壳分为内、外两层，两层炉壳之间设置有一保温层；

所述的电炉主体上分别设置有热风循环系统、料桶旋转系统、快速冷却系统；

所述的热风循环系统包括设置在电炉主体顶部的热风循环风机、与热风循环风机连为一体的风扇、设置在风扇两侧的加热器，还包括设置在电炉主体上的导风系统；

所述的料桶旋转系统包括可对炉膛内的料桶独立进行回转加热的回转机构；

所述的快速冷却系统包括设置在电炉主体顶部与导风系统相连通的鼓风机、引风机。

2.根据权利要求1所述的热风循环烘箱，其特征在于，所述的导风系统包括设置在电炉主体内的导风罩，该导风罩包括设置在电炉主体炉膛顶部及左右两侧的导风板；

所述电炉主体炉膛的顶部导风板以及左右两侧导风板与内炉壳间所形成的空间即构成了所述电炉主体的循环风道。

3.根据权利要求2所述的热风循环烘箱，其特征在于，所述左右两侧的导风板由上下设置的可拆装式盲板与其上均布有导风孔的开孔板组合构成。

4.根据权利要求1所述的热风循环烘箱，其特征在于，所述的炉壳保温层内填充有耐火纤维保温材料，保温层的厚度根据热处理工艺所要求的额定温度以及烘箱的热损失来确定。

5.根据权利要求1所述的热风循环烘箱，其特征在于，所述电炉主体的炉门及门框上分别设置有内外两层密封装置。

6.根据权利要求1所述的热风循环烘箱，其特征在于，所述的回转机构为三个，沿电炉主体内部纵向上下间隔平行排列，可分别对炉内的三个料桶独立进行回转加热。

7.根据权利要求6所述的热风循环烘箱，其特征在于，所述的回转机构包括平行设置在电炉内的两根水平旋转的滚动轴；两根滚动轴由设置在电炉主体背面支架上的同一减速机驱动，通过链轮和链条带动旋转，实现设置在两根滚动轴上料桶的轴向回转。

8.根据权利要求7所述的热风循环烘箱，其特征在于，所述滚动轴的两端分别由滚动轴承支撑，其后端为固定端，前端为可在受热时自由膨胀伸长的活动端，前后两端之间通过一设置在炉膛内的托轮托撑。

9.根据权利要求8所述的热风循环烘箱，其特征在于，所述支撑在滚动轴两端的滚动轴承，一个为设置在炉膛内的前端轴承，另一个为设置在电炉主体背面支架上的后端轴承；其中，前端轴承为耐高温轴承。

10.根据权利要求8或9所述的热风循环烘箱，其特征在于，所述的滚动轴与电炉主体背面支架的连接处设有回转密封装置。

11.根据权利要求1所述的热风循环烘箱，其特征在于，所述热风循环风机的主要工艺参数选取，按照以下公式计算得出：

(1)炉子热损失P损＝P×0.25单位kw/小时；

(2)Q＝P损×860单位千卡/小时；

(3)Δt＝3℃；

(4)循环风机风量＝Q/(Δt×γ)    单位M³/小时

式中，γ为额定温度时空气的比热容；

(5)风压≥500Pa。

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