CN101963446A - 钒氮合金全自动立式中频感应加热炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了钒氮合金全自动立式中频感应加热炉，包括排气点火装置(1)、自动送料装置(2)、炉体(3)、进气系统和自动出料系统(10)，自动出料系统(10)包括冷却器(11)，石墨匝钵(12)由冷却器(11)导入并由托料机械手(13)托持，冷却器(11)和真空室(15)之间设有可启闭的闸门(14)，出料油缸(17)的托盘(19)位于真空室(15)内，托盘(19)下连出料油缸缸杆(20)，真空室(15)的侧面设有真空室门(16)，真空泵(18)与真空室(15)连接。本发明炉壳采用全密封双层壳体结构设计，保证炉体绝氧，全自动出料方式能一次性自动完成钒氮合金生产过程中金属还原和渗氮工序，生产效率高。

Description

钒氮合金全自动立式中频感应加热炉

技术领域

本发明涉及一种钒氮合金加热炉，特别是钒氮合金全自动立式中频感应加热炉。

背景技术

钒氮合金是优良的炼钢添加剂，可用于结构钢、工具钢、管道钢、钢筋、普通工程钢以及铸铁，能够显著提高钢材的耐磨性、耐腐性、韧性、强度、硬度、延展性以及抗热疲劳性等综合机械性能，并使钢具有良好的可焊接性能，且起到消除夹杂物延伸等作用。

目前国内外钒氮合金的生产工艺和装备主要分两种：一是以美国联合碳合物公司为技术基础的真空电炉生产装置，该装置的加热部分有两种形式，一种是用中频感应加热方式，另一种用硅钼棒作为发热体的加热方式，两种加热方式在电炉的结构设计上各不相同，感应加热方式只适用小截面，圆形空间，而硅钼棒发热体可使窑炉体积做的较大，但二种发热方式不同的真空炉共同的特点是：采用真空烧结和间隙式生产，该生产方式存在的缺点是：（1）加热用电炉必须连续不断的抽真空，对设备的生产制造有很高的耐压和密封要求，造价很高；（2）间隙式生产方式，对生产工艺的控制有很高的技术要求，质量控制难度相对较大；（3）劳动效率和设备投资效率较低，一套设备烧制一个周期多的需要50多小时，少的小设备也需要30多小时，效率较低；（3）能耗高，真空装置和间隙式加热方式消耗的能量比连续常压装置高。

二是以国内攀钢集团为技术基础的连续式常压生产装置，该装置的核心设备常压连续式推板窑在工艺技术上突破美国技术的真空环境下的间隙式生产方式，实现了常压下连续生产，在工艺技术参数稳定的状况下，产品质量稳定，能耗降低生产效率提高。但是，它也存在以下缺点：（1）推板式在高温状况下运动摩擦损失大，消耗较大；（2）发热体采用硅钼棒发热，在高温环境下易损坏，维护成本高；（3）炉体空间利用率较低，氮气消耗大；（4）装载系数较低，即产成品对比装载器皿的比值较大。

比对上述二种钒氮合金生产的技术和装备，发明专利申请200910089322.7一种生产钒氮合金的方法和装置，生产装置理论上解决了以上两种装置在生产应用中的不足，优点在于在常压下能连续化生产，效率高，工艺流程简单紧凑，感应方式加热和竖炉结构设计，热效率提高，工艺节能环保。它的缺点是：该发明仅在理论上阐述了感应竖炉的生产工艺过程，从结构设计上看，目前还不具备产业化，规模化生产能力，目前有几方面的问题：（1）整座炉体结构设计上不构成绝氧环境，高温状况下石墨发热体和容器易迅速氧化；（2）温度检测和控制方法不可靠，在感应圈的螺旋缝隙中扦入热电偶的检测方式不可靠，中频干扰及测点接触面不足，导致温度测量偏差过大，自动控温不可实现；（3）冷却段，氧化段，和预热段太短，很难构成一座完成的窑炉；（3）出料机构采用夹紧装置的设计，对盛料的石墨匣钵不利，夹紧力过大石墨匣钵易夹碎，夹紧力过小有可能托不起炉料的重量；（4）专利中没有阐明出料过程如何绝氧操作和机构的结构设计。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术的缺点，提供一种钒氮合金全自动立式中频感应加热炉，采用全自动出料方式，炉体内微正压，中频感应加热，密封性、可靠性高。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：钒氮合金全自动立式中频感应加热炉，它包括排气点火装置，自动送料装置，炉体和进气系统，排气点火装置和自动送料装置位于炉体上端，进气系统位于炉体下端，炉体包括六个区，自上而下分别是烘干预热区、预还原区、还原合成区、氮化区、产品缓冷区、产品强冷区，它还包括自动出料系统，自动出料系统包括冷却器、石墨匣钵、托料机械手、匣门、真空室、真空室门、出料油缸和真空泵，自动出料系统位于炉体下部，自动出料系统的冷却器位于炉体的产品强冷区内，石墨匝钵由冷却器导入并由托料机械手托持，冷却器和真空室之间设有可启闭的闸门，出料油缸的托盘位于真空室内，托盘下连出料油缸缸杆，真空室的侧面设有真空室门，真空泵通过导管与真空室连接。

出料油缸连接有嵌入式磁敏伸缩位移传感器。

真空室采用双密封门，两门之间出料仓设有真空装置和真空度检测装置。

通过上面的叙述可以看出，本发明具有以下优点：采用全自动出料方式，炉壳采用全密封双层壳体结构设计，保证炉体绝氧，中频感应加热，立式结构，中频感应加热段采用防磁不锈钢隔离技术，外壳能有效地防止电磁辐射。能一次性自动完成钒氮合金生产过程中金属还原和渗氮工序，操作简单，产品质量稳定，生产效率高。

出料系统设计结构独特，密封性，可靠性非常高，主要优点如下：

1、  采用全自动触摸屏控制显示技术，自动化程度高，功能跟踪故障显示自动检测。

2、  出料液压油缸，采用嵌入式磁敏伸缩位移传感器在计算机控制下油缸实现位置定位高精度。

3、  真空室采用双密封门结构设计，两门之间出料仓设有真空装置和真空度检测能确保出料过程绝氧。

4、  托料机械手在待料中始终托住料匣的底部，匣钵各部分受力均匀，承载力较大。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为本发明自动出料系统结构图

图中，1-排气点火装置，2-自动送料装置，3-炉体，4-烘干预热区，5-预还原区，6-还原合成区，7-氮化区，8-产品缓冷区，9-产品强冷区，10-自动出料系统，11-冷却器，12-石墨匣钵，13-托料机械手，14-匣门，15-真空室，16-真空室门，17-出料油缸，18-真空泵，19-托盘，20-缸杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

钒氮合金全自动立式中频感应加热炉，它包括排气点火装置1，自动送料装置2，炉体3和进气系统，排气点火装置1和自动送料装置2位于炉体上端，进气系统位于炉体下端，排气点火装置1包括进气端、与自动送料装置2顶端密封连接的烟道和设置在烟道出气端的可燃气体点火装置，将一氧化碳气体燃烧后排放，避免了一氧化碳气体对环境的污染，使气体排放满足国家相关标准。自动送料装置2包括设置在中频感应竖炉顶部中心排气口位置的加料密封门和固定连接在加料密封门外侧的机械手，加料密封门的上部与烟道密封连接，加料密封门的下部与中频感应竖炉顶部密封连接。实现了中频感应竖炉的密封送料，易于安装、调试及维护，保证了产品质量，提高了送料效率。炉体3包括六个区，自上而下分别是烘干预热区4、预还原区5、还原合成区6、氮化区7、产品缓冷区8、产品强冷区9，烘干预热区4采用石墨作为内炉膛，预还原区5、还原合成区6、氮化区7和产品缓冷区8区的内炉膛采用98%电熔镁砂烧制而成，产品强冷区9的内炉膛采用水冷夹套碳素钢制成。烘干预热区4、预还原区5、氮化区7和产品缓冷区8的内炉膛外侧采用绝热耐火材料包裹。还原合成区6外壁直接与感应圈接触。所有内炉膛内径相同且在一条中心轴线上，炉体高度比国内同类装置高3～5倍，实现了原料在炉内烘干、预热、预还原、产品合成、产品缓冷一步完成，生产中原料就不需再在炉外烘干以及产品需要出炉后绝氧缓冷。炉体外的炉壳包括设置炉壳内壁和炉壳外壁，炉壳内壁由防磁不锈钢制成，避免了电磁辐射对产品生产的不良影响；炉壳外壁由碳素钢制成，密闭隔绝空气，避免了空气进入造成产品的二次氧化。

钒氮合金全自动立式中频感应加热炉还包括自动出料系统10，自动出料系统10包括冷却器11、石墨匣钵12、托料机械手13、匣门14、真空室15、真空室门16、出料油缸17和真空泵18，自动出料系统10位于炉体3下部，自动出料系统4的冷却器11位于炉体3的产品强冷区9内，石墨匝钵12由冷却器11导入并由托料机械手13托持，冷却器11和真空室15之间设有可启闭的闸门14，出料油缸17的托盘19位于真空室15内，托盘19下连出料油缸缸杆20，出料油缸17连接有嵌入式磁敏伸缩位移传感器。真空室15的侧面设有真空室门16，真空泵18通过导管与真空室15连接。真空室15采用双密封门，两门之间出料仓设有真空装置和真空度检测装置。自动出料系统工作过程和作用如下：盛装物料的石墨匣钵12由冷却器11导入后由托料机械手13托持。出料程序进入工作状态时，首先由真空泵18对真空室15抽真空，达到设定值后，闸门14开启，出料油缸17上升，当油缸上的托盘触到石墨匣钵12底部时，托料机械手13打开，出料油缸17下降，当油缸下降到一个工位时位移传感器发讯，托料机械手13合拢，出料油缸17继续下引到真空室15底部，闸门14恢复到关闭状态，真空室门16开启，完成出料过程。

Claims (3)

1.钒氮合金全自动立式中频感应加热炉，它包括排气点火装置（1），自动送料装置（2），炉体（3）和进气系统，排气点火装置（1）和自动送料装置（2）位于炉体上端，进气系统位于炉体下端，炉体（3）包括六个区，自上而下分别是烘干预热区（4）、预还原区（5）、还原合成区（6）、氮化区（7）、产品缓冷区（8）、产品强冷区（9），其特征在于：它还包括自动出料系统（10），自动出料系统（10）包括冷却器（11）、石墨匣钵（12）、托料机械手（13）、匣门（14）、真空室（15）、真空室门（16）、出料油缸（17）和真空泵（18），自动出料系统（10）位于炉体（3）下部，自动出料系统（4）的冷却器（11）位于炉体（3）的产品强冷区（9）内，石墨匝钵（12）由冷却器（11）导入并由托料机械手（13）托持，冷却器（11）和真空室（15）之间设有可启闭的闸门（14），出料油缸（17）的托盘（19）位于真空室（15）内，托盘（19）下连出料油缸缸杆（20），真空室（15）的侧面设有真空室门（16），真空泵（18）通过导管与真空室（15）连接。

2.根据权利要求1所述的钒氮合金全自动立式中频感应加热炉，其特征在于：出料油缸（17）连接有嵌入式磁敏伸缩位移传感器。

3.根据权利要求1所述的钒氮合金全自动立式中频感应加热炉，其特征在于：真空室（15）采用双密封门，两门之间出料仓设有真空装置和真空度检测装置。

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