CN103484648B - 棒状料的热处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种棒状料的热处理装置。该装置包括加热炉、用于燃烧燃料的燃烧器、上料模块、送料模块、进料模块和滑管，通过上料模块将料仓中的棒状料自动筛选、调整状态后推至送料模块的传送带上，由移料装置将传送带上的棒状料依序逐一移至进料槽内，再由进料模块的气动推料装置按照一定的时间间隔将进料槽内的棒状料推进加热炉内，每有一根棒状料推进进料口内，就有一根棒状料从出料模块的出料口推出，加热炉内采用供热热源对棒状料进行隔管加热，随烟气带走的热量经热交换器和高压风机，实现烟气余热的回收利用。本发明自动化程度高，适用于棒状料材料的批量热处理，具有效率高、成本低、节能环保等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种棒状料的热处理设备，尤其是一种自动化程度较高、节能环保的棒状料的热处理装置。
背景技术
为了使工件材料具有所需要的力学性能、化学性能和机械性能，通常需要对工件材料进行热处理工艺，热处理的结果是改变工件材料的表面或内在的金相组织，使工件材料具有较强的硬度及耐磨强度。热处理中使用的加热炉按照热源可分为燃料加热炉、电阻加热炉、感应加热炉和微波加热炉等，在冶金工业中最常使用的是燃料加热炉及感应加热炉。燃料加热炉是利用一燃烧器对如燃油及液态瓦斯等低燃点燃料燃烧后产生的热气流引导进入加热炉室内，对待加热的金属进行热处理，其产生的废气随即排入大气内；燃料加热炉对燃料燃烧之前，要对燃料进行充分预热，若预热不充分，其燃料燃烧不完全，产生的废气中含有大量的一氧化碳及硫化物等污染颗粒，对空气污染很严重，且废气带走一部分热量，造成热量散失，同时，燃油及液态瓦斯等燃料成本很高，生产成本高而效率较低。
感应加热炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至1000HZ）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，通过切割感应圈里的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流，从而使金属材料在短时间内迅速加热升温。中频感应加热炉是铸造、锻造以及热处理车间的主要金属加热设备，具有如下优点：（1）加热速度快、生产效率高、工件表面氧化脱炭少；（2）工件芯表温差极小、温控精度高；（3）工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染；该中频感应加热炉也存在以下不足：（1）高耗能，中频感应加热一般采用为350KW，频率为1000Hz的电源供电，耗电量大、单位成本远高于燃气加热方式；（2）感应加热设备复杂、适应性较差，对于某些形状较复杂的工件，难以保证质量；（3）使用范围具有局限性，如铜棒料的感应加热，由于纯铜，是非磁性金属，没有磁畴，不对磁场有反应；而有些黄铜，虽然含有一些磁性金属可以感应，但加热效率低。
而且，现有的热处理设备大都是通过人工将待加热工件依序逐一排放至送料装置上，并借助气动装置或其他推动装置将待加热工件依序推送到加热炉内进行热处理，耗时长、效率低且成本较高，尤其对于一些较短的工件，数量大、摆放凌乱，依靠人工上料大大降低了生产效率。
实用新型专利201120028468.3公开了一种阶梯式滚子上料机构，用于实现将一定数量的滚子逐级送到具有一定高度的滚子装配机构的进料口处完成滚子轴承的装配的一种机构，有效避免滚子表面被擦伤，保证滚子轴承成品的外观和质量；该装置对于棒状料或圆柱形工件，在上料过程中容易叠加且在靠近挡板处的棒状料或圆柱形工件在提升板上移过程中容易从提升板上滑落擦伤，影响工件质量和工作效率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种棒状料的热处理装置，该装置全自动实现上料、送料、进料、热处理和出料，无需人工操作，自动化程度高、生产效率高、人工成本低且节能环保，适用于棒状料的批量热处理。
本发明的技术解决措施如下：
一种棒状料的热处理装置，包括内壁包覆有隔热材料的加热炉和供热装置，供热装置安装在加热炉上，用于提供热处理所需要的能量，其特征在于：还包括上料模块、送料模块、进料模块和滑管，所述滑管的内径与棒状料相适配，料仓内的棒状料经上料模块传送至送料模块，再被移动至进料模块内，最后经进料模块推送进入滑管内并在该滑管内完成热处理后，排出加热炉外。
作为改进，上料模块，包括基座、料仓、若干块联动推板和定位板，所述料仓设置在基座的前端，料仓上部的基座上竖直固定一回收管；所述联动推板为阶梯式，两侧固定有挡板，定位板置于相邻两块联动推板之间，联动推板通过连接驱动装置可上下作同步提升运动。
作为改进，所述驱动装置为安装在基座底部的伸缩气缸；所述最底端的联动推板和定位板都置于料仓底部，联动推板的上端面在下移时与前一块的定位板的上端面位于同一平面上，联动推板的上端面在上移时可与后一块的定位板的上端面位于同一平面上；所述联动推板和定位板的上端面均是向内侧倾斜15°-20°的斜面，提高联动推板推动棒状料不断上移的平稳性。
料仓内壁的倾斜度为30°，避免料仓内壁倾斜度过大，棒状料过多堆积在底部出现卡料的情况；料仓内壁倾斜度过小，料仓内壁上部的棒状料不能自动滑落，影响工作效率。
作为改进，送料模块，包括传送台和移料装置，所述传送台为长条形凹槽状，其宽度仅能容下单排棒状料，传送带通过滚筒安装在传送台上；所述传送台上还设有限位挡板和控制棒状料传送量的接近开关，限位挡板的末端设有倾斜的滑板，滑板的底端设置在回收管口处；所述移料装置设置在传送台的最左端，并在垂直于传送带运动方向上通过连接一气缸作往复运动，移料装置底端设有条形卡槽。
移料装置底端的条形卡槽的开设方向与传送带运动方向一致，传送带伸出移料装置左端5-10cm，防止较短的棒状料传送时，从移料装置底端滑落。
作为改进，所述限位挡板与传送带运动方向夹角为15°-30°，接近开关置于限位挡板的左侧。
限位挡板是用于控制单层棒状料传送的机构，可根据棒状料的直径大小上下调整高度，叠加的棒状料通过限位挡板的阻挡，上边的棒状料滑落经倾斜的滑板、回收管重新返回料仓中；当靠近接近开关的前端有料时，联动推板停止工作，靠近接近开关的前端无料时，联动推板工作，避免传送带上棒状料堆积，影响工作效率。
作为改进，进料模块，包括输送台、进料槽和气动推料装置，所述输送台上并排开设有若干进料槽，每个进料槽的右端都设置有一气动推料装置，其推杆上固定有与进料槽相适配的滑动件。
作为改进，所述移料装置的底面、传送带和进料槽上表面都在同一平面上；所述移料装置按照一定的时间间隔将棒状料依序逐一的移动到进料槽的同时，每个气动推料装置依次将相应的进料槽内的棒状料推进加热炉内，每后一根棒状料的推进，就将先前的所有棒状料一起向前推进一个棒状料的长度。
作为改进，所述加热炉内设有与进料槽排列一致的滑管，该滑管为圆柱形，滑管的顶端延伸至出料口外，并与进料槽对接，滑管的末端连接一伸出出料口的倾斜滑轨。
移料装置按照一定的时间间隔将棒状料依序逐一的移动到进料槽的同时，每个气动推料装置依次将相应的进料槽内的棒状料推进加热炉内，每后一根棒状料的推进，就将先前的所有棒状料一起向前推进一个棒状料的长度，上述，相邻棒状料推进的时间间隔t1，即气动推料装置上滑动件推动棒状物料的间隔时间t1，及滑管长度L和每根棒状料的长度l，加热炉内每根棒状料的热处理时间t=L∕l×t1+ t1；棒状料的长短尺寸和直径大小不同，通过调整t1或改变供热热源，确定棒状料在加热炉内的停留时间t，以使棒状料从进入加热炉中进行预热开始，经加热炉的逐步加热，直至到达加热炉的出料口处时，正好达到所要求的加热温度，完成热处理并排出加热炉外。
作为改进，所述供热装置为用于燃烧燃料产生热气流的燃烧器，该燃烧器安装在加热炉进料口的下方，其通过进气管与燃气罐连接；所述进气管上设有气体流量控制装置。
本发明采用天然气作为燃料，加热炉内的温度可达到800℃，滑管内表面温度不低于700℃；在燃烧器中,天然气与一定比例的空气混合后喷出燃烧，通过气体流量控制装置调节天然气与空气的比值，控制燃烧程度，从而调控加热炉内的温度及获得氧化或还原的燃烧气氛，由于天然气燃烧升温快、加热速度易于控制且利用燃烧后产生的热气流对加热炉进行环形加热，加热温度均匀，从而避免或减少棒状料表面氧化、脱碳，提高棒状料的热处理质量，同时，减少排烟量及烟气热损失、降低大气污染程度。
作为改进，所述加热炉上还设有热交换器，输送台下方设有高压风机，热交换器通过管道与高压风机连接。
加热炉内开设有两条燃气通道，分别置于滑管的上下方，燃烧器安装在下方的燃气通道口处，滑管的下方固定一支撑架，其长度为滑管长度的五分之四，在其左端处沿纵向均匀开设有若干列气孔，由于相邻滑管间存在一定的空隙，燃烧器产生的热气流沿燃气通道流动，经支撑架上的气孔和滑管左端间的空隙上升至上方的燃气通道，加热炉内温度分布均匀，实现对沿热气流流动方向包绕棒状料的滑管均匀加热，棒状料在导向通道内受热均匀，滑管上方的燃气通道内的热气流，经热交换器热量交换后，烟气从烟气口排出，回收的热量由高压风机通过管道重新输送至加热炉内，实现能量的回收和循环利用，减少烟气带走的热损失、减少加热炉内能源的消耗，从而提高加热效率。
本发明采用隔管加热的方式是由于金属与空气接触时易被氧化，尤其是铜及铜合金在加热的条件下，易与空气中的氧气反应，生成黑色的氧化铜，影响工件热处理的质量和表面的性能，棒状料放置在滑管中间接加热，天然气先与空气混合后燃烧，避免了棒状料的氧化，提高棒状料热处理后的性能。
本发明还可设有防爆系统、保护系统和触屏式控制面板，触屏式控制面板上可设有开关按钮、故障复位按钮、燃烧器按钮、风机按钮以及各模块的状态显示；出料口的上方设有红外测温仪，用于检测热处理后的棒状料是否达到要求的温度，检验合格品。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明采用上料、送料、进料、热处理和出料自动化流水线作业方式，实现全自动化热处理，结构紧凑、节约人力和物力、降低生产成本。
（2）采用清洁能源作为作为热源，热效率高、污染小、加热速度和加热温度易于控制，加热炉内温度分布更加均匀，避免或减少棒状料表面的氧化和脱碳，提高热处理质量。
（3）供热热源在加热炉内对置于滑管内的棒状料进行隔管加热，棒状料受热均匀，减少棒状料与空气接触面积，防止棒状料表面氧化。
（4）加热炉内的热气流由高压风机抽出，经热交换器热量交换后，再由高压风机输送至加热炉内，实现能量的回收、循环利用，提高加热效率、减少热量损失、资源浪费。
综上所述，本发明具有自动化程度高、能耗低、降低生产成本、节能环保等优点。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为上料模块的结构示意图；
图4为加热炉的左视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。
实施例，参照附图1，一种棒状料的热处理装置，包括内壁包覆有隔热材料的加热炉1和供热装置11，供热装置11安装在加热炉1上，用于提供热处理所需要的能量，还包括上料模块、送料模块、进料模块和滑管14，所述滑管14的内径与棒状料相适配，料仓22内的棒状料经上料模块传送至送料模块，再被移动至进料模块内，最后经进料模块推送进入滑管14内并在该滑管14内完成热处理后，排出加热炉1外。
如图2和图3所示，上料模块，包括基座21、料仓22、若干块联动推板23和定位板24，所述料仓22设置在基座21的前端，料仓22内壁的倾斜度为30°，最底端的联动推板23和定位板24都置于料仓22底部；所述联动推板23为阶梯式，两侧固定有挡板25，定位板24置于相邻两块联动推板23之间，联动推板23通过连接驱动装置可上下作同步提升运动；料仓22内的棒状料从最底端定位板24的上端面上滚至最底端联动推板23的上端面上，联动推板23在伸缩气缸27的驱动下向上移动时，联动推板23的上端面与后一块定位板24的上端面位于同一平面内，此时棒状料从联动推板23的上端面滚至相应的后一块定位板24的上端面上，从而实现棒状料从前一块的定位板24的上端面上移动到后一块的定位板24的上端面上；联动推板23在伸缩气缸27的驱动下向下移动时，联动推板23的上端面与前一块定位板24的上端面位于同一平面内，此时前一块定位板24上端面的棒状料滚至联动推板23的上端面上，如此往复循环，可实现将料仓22内杂乱无序的棒状料逐级上移，此过程中棒状料可自动调整至水平状态，联动推板23提升至最上方时，将棒状料移动到传送带33上，保证上料的节奏和频率，提高工作效率、无需人工操作。
所述驱动装置为安装在基座21底部的伸缩气缸27。
所述联动推板23和定位板24的上端面均是向内侧倾斜15°-20°的斜面，提高棒状料在上移过程中的平稳性。
送料模块，包括传送台31和移料装置32，所述传送台31为长条形凹槽状，其宽度仅能容下单排棒状料，传送带33通过滚筒34安装在传送台31上；所述传送台31上还设有与传送带33运动方向夹角为15°-30°的限位挡板35和控制棒状料传送量的接近开关36，接近开关36置于限位挡板35的左侧；所述料仓22上部的基座11上竖直固定一回收管26，限位挡板35的末端设有倾斜的滑板37，滑板37的底端设置在回收管26口处当靠近接近开关36的左侧有棒状料时，上料模块就停止工作，靠近接近开关36的左侧无棒状料时，上料模块继续工作，防止传送带33上棒状料堆积，影响工作效率；所述移料装置32设置在传送台31的最左端，通过气缸38带动在垂直于传送带33运动方向作往复运动，移料装置32底端设有条形卡槽321，移料装置32复位时，传送带33上最左端的棒状料运动至条形卡槽321内，同时移料装置32按照一定的时间间隔将其依序逐一移动至相应的进料槽42内。
限位挡板35是用于控制单层棒状料传送的机构，可根据棒状料的直径大小上下调整高度，叠加的棒状料通过限位挡板35的阻挡，上边的棒状料滑落经倾斜的滑板37、回收管26重新返回料仓22中。
移料装置32底端的条形卡槽321的开设方向与传送带33运动方向一致，传送带33伸出移料装置32左端5-10cm，防止较短的棒状料传送时，从移料装置32底端滑落。
进料模块，包括输送台41、进料槽42和气动推料装置43，所述输送台41上沿纵向并排开设有若干进料槽42，每个进料槽42的右端都设置有一气动推料装置43，其推杆上固定有与进料槽42相适配的滑动件44，移料装置32将棒状料移动到进料槽42的同时，气动装置将进料槽42内的棒状料推进加热炉1的进料口内，每后一根棒状料的推进，就将先前的所有棒状料一起向前推进一个棒状料的长度，每个气动推料装置43按照一定的时间间隔依次将相应的进料槽42内的棒状料推进加热炉1内。
所述移料装置32的底面、传送带33和进料槽42上表面都在同一平面上；所述移料装置32按照一定的时间间隔将棒状料依序逐一的移动到进料槽42的同时，每个气动推料装置43依次将相应的进料槽42内的棒状料推进加热炉1内，每后一根棒状料的推进，就将先前的所有棒状料一起向前推进一个棒状料的长度。
所述加热炉1内设有与进料槽42排列一致的滑管14，该滑管14为圆柱形，滑管14的顶端延伸至出料口外，并与进料槽42对接，滑管14的末端连接一伸出出料口的倾斜滑轨15。
移料装置32按照一定的时间间隔将棒状料依序逐一的移动到进料槽42的同时，每个气动推料装置43依次将相应的进料槽42内的棒状料推进加热炉1内，每后一根棒状料的推进，就将先前的所有棒状料一起向前推进一个棒状料的长度，上述，相邻棒状料推进的时间间隔t1，即气动推料装置43上滑动件44推动棒状物料的间隔时间t1，及滑管长度L和每根棒状料的长度l，加热炉1内每根棒状料的热处理时间t=L∕l×t1+ t1；棒状料的长短尺寸和直径大小不同，通过调整t1或改变供热热源，确定棒状料在加热炉内的停留时间t，以使棒状料从进入加热炉1中进行预热开始，经加热炉1的逐步加热，直至到达加热炉1的出料口处时，正好达到所要求的加热温度，完成热处理并排出加热炉1外。
如图4所示，所述进气管12上设有气体流量控制装置121，加热炉1上还设有热交换器16，输送台41下方设有高压风机17，热交换器16通过管道18与高压风机17连接，通过气体流量控制装置121调节天然气与空气的比值控制燃烧程度，从而调控加热炉1内的温度及获得氧化或还原的燃烧气氛，减少棒状料加热时的氧化脱碳程度，同时，减少排烟量及烟气热损失、降低大气污染程度。
所述加热炉1内开设有两条燃气通道，分别置于滑管14的上下方，燃烧器11安装在下方的燃气通道口处，并通过进气管12与燃气罐13连接，滑管14的下方固定一支撑架19，其长度为滑管14长度的五分之四，在其左端处沿纵向均匀开设有若干列气孔191，由于相邻滑管14间存在一定的空隙，燃烧器11产生的热气流沿燃气通道流动，经支撑架19上的气孔191和滑管14左端间的空隙上升至上方的燃气通道，加热炉1内温度分布均匀，实现对沿热气流流动方向包绕棒状料的滑管14均匀加热，棒状料在导向通道内受热均匀，滑管14上方的燃气通道内的热气流，经热交换器16热量交换后，废气从烟气口161排出，回收的热量由高压风机17通过管道18重新输送至加热炉1内，实现能量的回收和循环利用，减少烟气带走的热损失、减少加热炉1内能源的消耗、提高加热效率。
本发明还可设有防爆系统、保护系统和触屏式控制面板，触屏式控制面板上可设有开关按钮、故障复位按钮、燃烧器按钮、风机按钮以及各模块的状态显示；出料口的上方设有红外测温仪，用于检测热处理后的棒状料是否达到要求的温度，检验合格品，上述为现有技术，在此不再赘述。
Claims (9)
1.一种棒状料的热处理装置，包括内壁包覆有隔热材料的加热炉(1)和供热装置(11)，供热装置(11)安装在加热炉(1)上，用于提供热处理所需要的能量，其特征在于：还包括上料模块、送料模块、进料模块和滑管(14)；
所述上料模块，包括基座(21)、料仓(22)、若干块联动推板(23)和定位板(24)，联动推板(23)为阶梯式，两侧固定有挡板(25)，定位板(24)置于相邻两块联动推板(23)之间，联动推板(23)通过连接驱动装置可上下作同步提升运动；
所述送料模块包括传送台(31)和移料装置(32)，传送台(31)为长条形凹槽状，其宽度仅能容下单排棒状料，传送台(31)上还设有限位挡板(35)和控制棒状料传送量的接近开关(36)；
所述进料模块，包括输送台(41)、进料槽(42)和气动推料装置(43)，输送台(41)上并排开设有若干进料槽(42)，每个进料槽(42)的右端都设置有一气动推料装置(43)，其推杆上固定有与进料槽(42)相适配的滑动件(44)；
所述移料装置(32)按照一定的时间间隔将棒状料依序逐一的移动到进料槽(42)的同时，每个气动推料装置(43)依次将相应的进料槽(42)内的棒状料推进加热炉(1)内，每后一根棒状料的推进，就将先前的所有棒状料一起向前推进一个棒状料的长度；加热炉(1)内每根棒状料的热处理时间t满足公式t＝L/l×t1+t1，其中t1为相邻棒状料推进的时间间隔，L为滑管长度，l为棒状料的长度；
所述加热炉(1)内设有与进料槽(42)排列一致的滑管(14)，其内径与棒状料相适配，料仓(22)内的棒状料经上料模块传送至送料模块，再被移动至进料模块内，最后经进料模块推送进入滑管(14)内并在该滑管(14)内完成热处理后，排出加热炉(1)外。
2.如权利要求1所述的棒状料的热处理装置，其特征在于：所述料仓(22)设置在基座(21)的前端，料仓(22)上部的基座(21)上竖直固定一回收管(26)。
3.如权利要求2所述的棒状料的热处理装置，其特征在于：所述驱动装置为安装在基座(21)底部的伸缩气缸(27)；最底端的联动推板(23)和定位板(24)都置于料仓(22)底部，联动推板(23)的上端面在下移时与前一块的定位板(24)的上端面位于同一平面上，联动推板(23)的上端面在上移时可与后一块的定位板(24)的上端面位于同一平面上；所述联动推板(23)和定位板(24)的上端面均是向内侧倾斜15°-20°的斜面。
4.如权利要求1所述的棒状料的热处理装置，其特征在于：所述限位挡板(35)的末端设有倾斜的滑板(37)，滑板(37)的底端设置在回收管(26)口处；所述移料装置(32)设置在传送台(31)的最左端，并在垂直于传送带(33)运动方向上通过连接一气缸(38)作往复运动，移料装置(32)底端设有条形卡槽(321)。
5.如权利要求4所述的棒状料的热处理装置，其特征在于：所述限位挡板(35)与传送带(33)运动方向夹角为15°-30°，接近开关(36)置于限位挡板(35)的左侧。
6.如权利要求1所述的棒状料的热处理装置，其特征在于：所述移料装置(32)的底面、传送带(33)和进料槽(42)上表面都在同一平面上。
7.如权利要求1所述的棒状料的热处理装置，其特征在于：所述滑管(14)为圆柱形，其顶端延伸至出料口外，并与进料槽(42)对接，滑管(14)的末端连接一伸出出料口的倾斜滑轨(15)。
8.如权利要求1所述的棒状料的热处理装置，其特征在于：所述供热装置(11)为用于燃烧燃料产生热气流的燃烧器，加热炉(1)内的温度可达到800℃，滑管(14)内表面温度不低于700℃，该燃烧器安装在加热炉(1)进料口的下方，其通过进气管(12)与燃气罐(13)连接；所述进气管(12)上设有气体流量控制装置(121)。
9.如权利要求1所述的棒状料的热处理装置，其特征在于：所述加热炉(1)上还设有热交换器(16)，输送台(41)下方设有高压风机(17)，热交换器(16)通过管道(18)与高压风机(17)连接。
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