CN102586705B

CN102586705B - 一种铝合金制品热处理炉用快速加热装置

Info

Publication number: CN102586705B
Application number: CN2012100430918A
Authority: CN
Inventors: 李宗鹏; 孔伟; 许克超
Original assignee: SHENYANG NEU-SANKEN INDUSTRIAL FURNACE Manufacturing Co Ltd
Current assignee: SHENYANG NEU-SANKEN INDUSTRIAL FURNACE Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: CN102586705A

Abstract

本发明公开了一种铝合金制品热处理炉用快速加热装置，该快速加热装置包括循环风机涡壳、热风通道、风量调节档板、螺杆、螺母板、上层导风罩、上层工件摆放平台、下层导风罩、下层工件摆放平台和调节板轴。上层导风罩和下层导风罩的底面分别设置有上喷射孔和下喷射孔，以将热风快速地喷射到工件表面。采用本发明的快速加热装置，可以将工件的热处理时间缩短1倍，大幅缩短热处理窑身，并明显降低能耗，技术进步效果十分显著。

Description

一种铝合金制品热处理炉用快速加热装置

技术领域

本发明属于铝合金制品热处理设备技术领域，特别适用于较大的铝合金零部件的无料筐连续式热处理炉用加热装置。

背景技术

铸态下生产出的铝合金制品，如汽车和摩托车轮毂、发动机壳体等，由于其内部结晶组织不够均匀，且或多或少存在铸造内应力，因此其机械性能往往不能满足使用要求，需要通过热处理工艺，使其扩散均质，释放内能，提高强度和韧性，承载更大压力和冲击。其中，最常见的是对铝合金轮毂进行热处理，热处理使用的主要设备是T6热处理炉。在热处理过程中，将处理部件置于炉内，进行固溶和时效处理，其中，固溶处理是将工件快速加热到540℃，保温3小时后，在温水中淬火；时效处理是将工件快速加热到150℃左右，保温3小时，然后出炉空冷。因热处理的工艺性要求，绝对不可以缩短固溶和实效处理中的保温时间，因此必须保证热处理炉的炉身长度。如果要减少工件在炉内时间，提高生产率，降低能耗，只能靠缩短升温阶段的时间。因此，如何在短时间内迅速提高工件自身温度已是当前铝合金热处理炉所要攻克的技术难题之一，也是今后降低热处理炉制造成本，提高自身作业效率的技术发展方向。

铝合金工件在热处理炉内的升温，主要是靠其与高温气体的对流传热吸收热能，即在炉内循环风机的作用下，被加热的高温空气在炉内快速流动形成热风，吹扫到工件表面，使工件自身的温度逐步达到设定的标准。由此可见，工件的升温速度主要取决于吹扫到铝合金工件表面的热风风速。目前，在一般铝合金热处理炉的升温加热区内，热风循环通常采用大循环方式，吹扫到工件上的热风风速在8米/秒左右，工件升温时间一般需要90分钟。

发明内容

本发明在于克服现有技术的不足，而提供一种快速加热装置，利用本装置可将热处理炉内升温加热段的热风风速大幅提高，继而显著缩短工件升温加热的时间。

根据本发明的方面，提供了一种铝合金制品热处理炉用快速加热装置，该快速加热装置包括循环风机涡壳、热风通道、风量调节档板、螺杆、螺母板、上层导风罩、上层工件摆放平台、下层导风罩、下层工件摆放平台和调节板轴，其中，循环风机涡壳的出风口与热风通道的入风口焊接相连，热风通道、上层导风罩和下层导风罩形成为一体，热风通道通过螺栓固定在热处理炉的炉顶，上层导风罩通过螺栓固定在热处理炉的侧墙，下层导风罩通过螺栓固定在上层工件摆放平台的下表面和热处理炉的侧墙，上层导风罩的底面设置有上喷射孔，下层导风罩的底面设置有下喷射孔，风量调节档板与螺杆的一端连接，螺杆的另一端与固定在热处理炉炉壁外侧的螺母板连接，螺杆带动风量调节档板绕着调节板轴在40°范围内转动。

根据本发明的实施例，上喷射孔和下喷射孔可以分别与上层工件和下层工件所在位置一一对应。

根据本发明的实施例，当热处理温度为540℃时，上层导风罩和下层导风罩的材料可以选用厚度为2mm的1Cr17耐热钢板。当热处理温度为150℃时，上层导风罩和下层导风罩的材料可选用厚度为2mm的Q235B材料。

采用本发明的快速加热装置，可以将工件的热处理时间缩短1倍，大幅缩短热处理窑身，并明显降低能耗，技术进步效果十分显著。

附图说明

图1是设置有工件以及根据发明实施例实施例的快速加热装置的热处理炉剖视图；

图2是上层导风罩和下层导风罩结构的透视图；

图3是上层导风罩和下层导风罩喷射孔的局部放大示意图。

在附图中，1为循环风机涡壳，2为热风通道，3为风量调节档板，4为螺杆，5为螺母板，6为上层导风罩，7为下层导风罩，8为上层工件，9为下层工件，10为上喷射孔，11为下喷射孔，12为上层工件摆放平台，13为下层工件摆放平台，14为调节板轴。

具体实施方式

本发明公开的快速加热装置采用空气射流方式将热风的流速提高到20～30米/秒，并且通过特制的喷射孔以垂直工件的方式向工件表面喷射热风，从而对工件进行快速加热。这里，热风只在喷射孔与工件之间相距约150～200mm的短距离内保持高流速，因此不需要采用大功率鼓风设备，用一般的炉窑风机即可满足要求，因此不需要很多的投资。通过这样的空气射流进行加热的热传导系数约为80～90Kcal/m².h.℃，可将升温时间由原来的90分钟缩短到40分钟。此外，在普通炉子上加热工件时，在气流方向上还产生降温，为消除这一降温往往需要很长时间，在本发明的射流加热装置的炉子中，这种降温现象基本不会出现。

另外，本发明还将传统热处理炉中的工件的一层摆放设计成了双层摆放，从而明显提高了热处理炉的作业效率。

1、技术方案

如图1、图2和图3所示，本发明的快速加热装置主要包括循环风机涡壳1、热风通道2、风量调节档板3、上层工件摆放平台12、下层工件摆放平台13、上层导风罩6、下层导风罩7等部件。其中，循环风机涡壳1的出风口与热风通道2的入风口焊接相连，热风通道2、上层导风罩6和下层导风罩7可以形成为一体，热风通道2通过螺栓固定在热处理炉的炉顶，上层导风罩6通过螺栓固定在热处理炉的侧墙，下层导风罩7通过螺栓固定在上层工件摆放平台12的下表面和热处理炉的侧墙，上层导风罩6的底面设置有上喷射孔10，下层导风罩7的底面设置有下喷射孔11，这样，热风进入到热处理炉内之后，只能沿着由第一导风罩6和第二导风罩7确定的热风方向快速流动，其中，喷射口处的流速最快。

2、技术特征

a.从循环风机涡壳1内吹出的热风进入热风通道2之后，在上层导风罩6和下层导风罩7的作用下可使热风被集中地引导到工件所在部位，并快速喷射到工件表面，将其所携带的热能利用得更加充分，减少了无谓损耗。

b.为了提高热处理炉的工作效率，将炉内工件的摆放设计为上、下两层，与之对应地设有上层导风罩6和下层导风罩7，同时设有风量调节档板3。风量调解挡板3与螺杆4的一端连接，螺杆4的另一端与固定在炉壁外侧的螺母板5连接，在炉外手动旋转螺杆4即可使螺杆4沿轴向移动而带动炉内的风量调节档板3绕着调节板轴14转动，从而改变上层导风罩6及下层导风罩7进风口的面积。风量调节档板3在此起到了能够调节上、下层风量大小的阀门作用，风量调节档板3绕着调节板轴14转动，其转动幅度即调节角度的范围α约为40°。

c.上层导风罩6的上喷射孔10和下层导风罩7的下喷射孔11分别与上层工件8和下层工件9所在位置一一对应，并且上喷射孔10和下喷射孔11的直径分别根据上层工件8和下层工9各部位材料厚度的不同而设置，即，上喷射孔10之间孔径大小不同，下喷射孔11之间的孔径大小不同，以充分利用热风对工件加热。其中，为了保证热交换效率，必须保证热风的流动速度，利用在单位之间内循环风机出风量除以喷射孔的总面积来测算风速，在保证风速达到20-30米/秒的前提下，应尽量多的设置喷射孔。

d.对于固溶炉热处理而言，其炉温温度保持在540℃，炉内上层导风罩6和下层导风罩7的材料可以选用厚度为2mm的牌号为1Cr17的耐热钢板，以保证在热态下上层导风罩6和下层导风罩7具有足够的强度；对于时效炉而言，其热处理温度为150℃，炉内上层导风罩6和下层导风罩7可以选用厚度为2mm的价格低廉的Q235B材料，这样即可保证足够的强度。在工件材料较厚部位处的喷射孔直径Φ1较大，一般Φ1为50mm，在工件材料较薄部位处的喷射孔直径Φ2较小，一般Φ2为25mm。

3、工作原理

炉内被加热的空气被吸入循环风机涡壳1内混合均匀，形成的热风通过热风通道2集中向下面的导风罩快速流动，热风通过导风罩下面的喷射孔快速喷射到摆放在其下方的工件表面，使工件快速加热。根据工件各部位材料厚度的不同，设置的喷射孔的直径不同，在工件材料较厚部位处的喷射孔直径较大，在工件材料较薄部位处的喷射孔直径较小。另外，风量调节档板3可以改变上层导风罩6和下层导风罩7的进风口面积，以此改变进入上层导风罩6和下层导风罩7的风量，保证上、下层温度的均匀性。

4、技术优点

(1)通过采用本发明的加热装置，可使工件的加热时间由一般的90分钟减少到40分钟，工件在炉内时间减少一倍，此外，由于工件采用双层摆放，因此，大大提高了热处理炉的作业效率，技术进步的效果极其显著。

(2)成倍地缩短了加热时间，如果在同一时间段内处理同样数量的工件时，则具有根据本发明的加热装置的热处理炉的长度或体积也可以相应地减小，从而节约了热处理炉的制造成本，减少了固定资本投资。

(3)热风流速加快，使得热风与工件间的热交换系数有效地提高，并使得热风带入的能量得到了较为充分的利用，随着热处理时间的减少，能耗也随着降低，大大节约生产成本。

如图1、图2和图3所示，根据示例性实施例的快速加热装置专为汽车轮毂、汽车发动机缸体等较大型铝合金零部件无料筐铸造铝合金热处理炉设计。根据本实施例的快速加热装置主要包括循环风机涡壳1、热风通道2、风量调节档板3、上层工件摆放平台12、下层工件摆放平台13、上层导风罩6、下层导风罩7等部件。在根据本实施例的快速加热装置中，循环风机涡壳1的出风口与热风通道2的进风口采用焊接方式连接固定，热风通道2、上层导风罩6和下层导风罩7形成为一体。用螺栓将热风通道2固定在热处理炉的炉顶，用螺栓将上层导风罩6固定在热处理炉的侧墙，用螺栓将下层导风罩7固定在上层工件摆放平台12的下表面和热处理炉的侧墙，同时要保证在上导风罩6底面的上喷射孔10和在下导风罩7底面的下喷射孔11的位置与工件相互对应。此外，根据被处理工件各部位材料厚度的不同，将喷射孔的直径设置为不同，以此提高热风的利用率。

在根据实施例的快速加热装置中，为保证风速，上层导风罩6和下层导风罩7的底面与工件的上表面之间的距离要小于200mm。因此，需要合适地设置上层工件摆放平台12和下层工件摆放平台13的位置，以保证工件的上表面与上层导风罩6和下层导风罩7的底面之间的距离相对合理。另外，需要通过热风调节档板3调节进入上层导风罩6及下层导风罩7的风量，以确保上、下层温度均匀性。具体地为，调节档板3通过旋转铰链与螺杆4的一端连接，螺杆4的另一端固定在热处理炉炉壁外侧的螺母板5上，通过在炉外手动旋转螺杆4，即可带动炉内的调节档板3改变角度，以此改变上层导风罩6及下层导风罩7的进风口面积，进而调节分别进入上层导风罩6和下层导风罩7的风量，保证上、下层温度的均匀。因下层较远，温度略低一些，所以通常使流入下层导风罩7的风量大些。

Claims

1.一种铝合金制品热处理炉用快速加热装置，其特征在于，所述快速加热装置包括循环风机涡壳、热风通道、风量调节档板、螺杆、螺母板、上层导风罩、上层工件摆放平台、下层导风罩、下层工件摆放平台和调节板轴，其中，循环风机涡壳的出风口与热风通道的入风口焊接相连，热风通道、上层导风罩和下层导风罩形成为一体，热风通道通过螺栓固定在热处理炉的炉顶，上层导风罩通过螺栓固定在热处理炉的侧墙，下层导风罩通过螺栓固定在上层工件摆放平台的下表面和热处理炉的侧墙，上层导风罩的底面设置有上喷射孔，下层导风罩的底面设置有下喷射孔，风量调节档板与螺杆的一端连接，螺杆的另一端与固定在热处理炉炉壁外侧的螺母板连接，螺杆带动风量调节档板绕着调节板轴在40°范围内转动。

2.根据权利要求1所述的铝合金制品热处理炉用快速加热装置，其特征在于，上喷射孔和下喷射孔分别与上层工件和下层工件所在位置一一对应。

3.根据权利要求1所述的铝合金制品热处理炉用快速加热装置，其特征在于，当热处理温度为540℃时，上层导风罩和下层导风罩的材料选用厚度为2mm的1Cr17耐热钢板。

4.根据权利要求1所述的铝合金制品热处理炉用快速加热装置，其特征在于，当热处理温度为150℃时，上层导风罩和下层导风罩的材料选用厚度为2mm的Q235B材料。