CN105063301B - 铝合金板带立式连续加热淬火生产设备 - Google Patents
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Abstract
铝合金板带立式连续加热淬火生产设备，包括立式加热炉体、用于将铝板带输入到立式加热炉体内的铝板输入装置以及用于将立式加热炉体内的铝板带引出的铝板输出装置，立式加热炉体下方设有淬火池，立式加热炉体中从上往下依次设有预热炉室、加热炉室和均热加热炉室，由铝板输入装置引入的铝板带从上往下垂直通过立式加热炉体内部并被加热，立式加热炉体内部的铝板带不与任何物体接触，垂直进入淬火池中进行淬火。铝板带从上往下垂直通过立式加热炉体内部，铝板带在炉体内不与任何物体接触和摩擦，垂直进入水中淬火，能够保持铝板带表面的光洁度。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金板带热处理技术领域，具体涉及一种铝合金板带立式连续加热淬火生产设备。
背景技术
铝合金是工业中应用最为广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已有大量应用。近年来，随着科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金板带结构件的需求日益增多，使铝合金板带的热处理研究也随之深入，对热处理炉提出了更高、更多功能的要求。
传统热处理炉的加热方式有：电阻式加热、燃气加热、感应加热以及热风循环加热等。电阻式加热主要通过热辐射、热传导的方式对材料进行加热，其特点是加热元件可以分散布置，可以设置不同温场，控制性能好，炉膛的温度均匀性好，其主要缺点是加热速度慢；感应加热应用于金属材料的热处理，主要特点是直接加热，升温速度快，其主要缺点是炉体内的磁场分布不均匀，材料处于不同磁通量的磁场中，材料的发热和热场也是不均匀的；燃气加热可以应用于重型铝板、铝棒的加热，一般来说不适应于铝合金薄板的在线加热；循环热风加热常应用于密闭炉体内的热风循环，热风应用于敞开的生产线中，无法实现热风循环，不仅造成热风损失，也不容易控制炉内局部的温度。
传统铝合金薄板生产线中的加热和预热部分长度一般为40-60米，铝合金薄板在炉内的停留时间一般为5-6分钟，在高温状态下，铝合金薄板很容易受支撑体的摩擦造成伤痕，影响产品的质量。
发明内容
本发明为了解决现有技术中铝合金板带淬火炉存在的铝合金在连续生产过程中容易变形，表面会受到摩擦的问题，提供一种铝合金板带立式连续加热淬火生产设备。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：铝合金板带立式连续加热淬火生产设备，包括立式加热炉体、用于将铝板带输入到立式加热炉体内的铝板输入装置以及用于将立式加热炉体内的铝板带引出的铝板输出装置，立式加热炉体下方设有淬火池，立式加热炉体中从上往下依次设有预热炉室、加热炉室和均热加热炉室，由铝板输入装置引入的铝板带从上往下垂直通过立式加热炉体内部并被加热，立式加热炉体内部的铝板带不与任何物体接触，垂直进入淬火池中进行淬火。
进一步的，立式加热炉体内设有多个依次相连的预热炉室，预热炉室内的温度为30-600℃。
本发明可以采用多种加热方式，其一、立式加热炉体采用电阻式加热方式，且预热炉室、加热炉室和均热加热炉室均采用两个侧面或四个侧面独立加热。
或者，其二、立式加热炉体采用电阻式加热和感应加热混合加热方式，预热炉室采用电阻式加热方式，其中，预热炉室内的温度为30-550℃；加热炉室采用电阻式加热或感应加热方式，加热炉室内温度为100-800℃；均热加热炉室采用电阻式加热方式，且均热加热炉室下部设有两个相对设置的空气循环风机。
本发明中，立式加热炉体内的相邻两个炉室之间设有维修平台。
本发明中，预热炉室、加热炉室和均热加热炉室沿铅垂方向均设有多个温区，每个温区独立加热，温区之间的加热温度梯度≤±5℃。
本发明中，铝板输入装置包括沿铝板带输入方向依次设置的开卷机、剪切机、缝合机、张力机和转向辊，转向辊将张力机末端输出的铝板带方向转向为垂直进入立式加热炉体方向。
本发明中，铝板输出装置包括用于将立式加热炉体内的铝板带引出的转向辊，以及沿铝板带引出方向依次设置的烘干机、张力机和圈卷机。
本发明中，铝板带在立式加热炉体内部停留时间为1-6min，铝板带在立式加热炉体内部的运行速度为3-20m/min。
有益效果：1、本发明在立式加热炉体铅垂方向设有预热炉室、加热炉室、均热加热炉室和淬火池，铝板带从上往下垂直通过立式加热炉体内部，铝板带在炉体内不与任何物体接触和摩擦，垂直进入水中淬火，能够保持铝板带表面的光洁度。与现有所用的卧式加热炉相比，铝板带水平通过加热炉体，铝板带在重力的作用下，铝板带出现弯曲现象，为解决此现象，不可避免的需要利用辅助设备，则加剧了铝板带在加热过程的摩擦现象。
2、通过调节各炉室加热段温度和铝板带的运行速度，可以缩短铝板带在炉体内的停留时间，具有运行速度快、生产效率高的特点。
3、均热加热炉室下部设有两个相对设置的空气循环风机，一台空气循环风机从铝板带的一侧左面向右面吹，另一台空气循环风机从铝板带的一侧右面向左面吹，有利于提高均热加热炉室的加热均匀性。
4、铝板带淬火炉存在的问题主要是：铝合金在连续生产过程中容易变形，表面会受到摩擦，高温下的热处理需要进张力设备，本发明提供了具有一定张力并带有转向辊的连续热处理设备，张力设备的张力不大于铝合金在一定温度下的抗拉屈服极限。本发明的设备不仅可以应用于铝板带的淬火，还可用于铝合金薄板的退火和时效。
5、在立式加热炉体铅垂方向设有预热炉室、加热炉室和均热加热炉室，既可以采用电阻式加热，也可以采用电阻式和感应加热混合加热的方式，热风应用于密闭炉体内，能够实现热风循环，避免热风损失，还易于实现控制炉体内的局部温度。
附图说明
图1为本发明的示意图。
附图标记：1、开卷机，2、剪切机，3、缝合机，4、张力机，5、转向辊，6、立式加热炉体，7、淬火池，8、预热炉室，9、加热炉室，10、均热加热炉室，11、空气循环风机，12、循环水，13、烘干机，14、圈卷机，15、锁紧装置。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的铝合金板带立式连续加热淬火生产设备作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
铝合金板带立式连续加热淬火生产设备，包括立式加热炉体6、用于将铝板带输入到立式加热炉体6内的铝板输入装置以及用于将立式加热炉体6内的铝板带引出的铝板输出装置，如图1所示，立式加热炉体6下方设有淬火池7，立式加热炉体6中从上往下依次设有预热炉室8、加热炉室9和均热加热炉室10，热加热炉室10下部设有两个相对设置的空气循环风机11，一台空气循环风机从铝板带的一侧左面向右面吹，另一台空气循环风机从铝板带的一侧右面向左面吹，有利于高温均热段温度均匀性的提高。
本发明中，立式加热炉体6的横截面呈方形，其中，在铅垂方向上，与铝板带相互平行设置的两个侧面是可移动的，便于维修；与铝板带垂直方向的两个侧面是固定的。
由铝板输入装置引入的铝板带从上往下垂直通过立式加热炉体6内部并被加热，立式加热炉体6内部的铝板带不与任何物体接触，垂直进入淬火池7中进行淬火，铝板带在立式加热炉体6内部停留时间为1-6min，铝板带在立式加热炉体6内部的运行速度为3-20m/min。
其中，铝板输入装置包括沿铝板带输入方向依次设置的开卷机1、剪切机2、缝合机3、张力机和转向辊，转向辊将张力机末端输出的铝板带方向转向为垂直进入立式加热炉体6方向；铝板输出装置包括用于将立式加热炉体6内的铝板带引出的转向辊，以及沿铝板带引出方向依次设置的烘干机13、张力机和圈卷机14。
实施例1
铝合金板带立式连续加热淬火生产设备，包括立式加热炉体、用于将铝板带输入到立式加热炉体内的铝板输入装置以及用于将立式加热炉体内的铝板带引出的铝板输出装置，立式加热炉体6下方设有淬火池7，淬火池7中有循环水12，立式加热炉体6中从上往下依次设有三个预热炉室8、一个加热炉室9和一个均热加热炉室10，热加热炉室10下部设有两个相对设置的空气循环风机11。其中，铝板输入装置包括沿铝板带输入方向依次设置的开卷机1、剪切机2、缝合机3、张力机和转向辊，转向辊将张力机末端输出的铝板带方向转向为垂直进入立式加热炉体6方向；铝板输出装置包括用于将立式加热炉体6内的铝板带引出的转向辊，以及沿铝板带引出方向依次设置的烘干机13、张力机和圈卷机14。
立式加热炉体6内的相邻两个炉室之间设有维修平台，各预热炉室8内的温度为600℃，由铝板输入装置引入的铝板带从上往下垂直通过立式加热炉体6内部并被加热，铝板带不与立式加热炉体6内壁接触，垂直进入淬火池7中进行淬火，铝板带在立式加热炉体6内部停留时间为3min，铝板带在立式加热炉体6内部的运行速度为18m/min。
其中，立式加热炉体6采用电阻式加热方式，电阻式加热有利于控制炉膛的温度均匀性，预热炉室8、加热炉室9和均热加热炉室10均采用两个侧面独立加热，预热炉室8、加热炉室9和均热加热炉室10沿铅垂方向均设有多个温区，每个预热炉室8中设有两个温区，加热炉室9中设有五个温区，均热加热炉室10中设有两个温区，每个温区独立加热，温区之间的加热温度梯度≤±5℃。采用不同的加热段有利于调节各加热段的温度。
实施例2
铝合金板带立式连续加热淬火生产设备，包括立式加热炉体、用于将铝板带输入到立式加热炉体内的铝板输入装置以及用于将立式加热炉体内的铝板带引出的铝板输出装置，立式加热炉体6下方设有淬火池7，淬火池7中有循环水12。其中，铝板输入装置包括沿铝板带输入方向依次设置的开卷机1、剪切机2、缝合机3、张力机和转向辊，转向辊将张力机末端输出的铝板带方向转向为垂直进入立式加热炉体6方向；铝板输出装置包括用于将立式加热炉体6内的铝板带引出的转向辊，以及沿铝板带引出方向依次设置的烘干机13、张力机和圈卷机14。
立式加热炉体6与淬火池7之间通过锁紧装置15相互连接，立式加热炉体6从上往下依次设有一个预热炉室8、一个加热炉室9和一个均热加热炉室10，热加热炉室10下部设有两个相对设置的空气循环风机11。立式加热炉体6内的相邻两个炉室之间设有维修平台，各预热炉室8内的温度为550℃，由铝板输入装置引入的铝板带从上往下垂直通过立式加热炉体6内部并被加热，铝板带不与立式加热炉体6内壁接触，垂直进入淬火池7中进行淬火，铝板带在立式加热炉体6内部停留时间为5min，铝板带在立式加热炉体6内部的运行速度为20m/min。
其中，立式加热炉体6采用电阻式加热和感应加热混合加热方式，预热炉室8采用电阻式加热方式；加热炉室9采用电阻式加热方式，加热炉室9内温度为800℃；均热加热炉室10采用电阻式加热方式，均热加热炉室10下部设有两个相对设置的空气循环风机11；且预热炉室8、加热炉室9和均热加热炉室10均采用四个侧面独立加热，预热炉室8、加热炉室9和均热加热炉室10沿铅垂方向均设有多个温区，每个预热炉室8中设有三个温区，加热炉室9中设有六个温区，均热加热炉室10中设有三个温区，每个温区独立加热，独立控温，温区之间的加热温度梯度≤±5℃。
实施例3
铝合金板带立式连续加热淬火生产设备，包括立式加热炉体、用于将铝板带输入到立式加热炉体内的铝板输入装置以及用于将立式加热炉体内的铝板带引出的铝板输出装置，
立式加热炉体6下方设有淬火池7，淬火池7中有循环水12，立式加热炉体6中从上往下依次设有两个预热炉室8、一个加热炉室9和一个均热加热炉室10，热加热炉室10下部设有两个相对设置的空气循环风机11。其中，铝板输入装置包括沿铝板带输入方向依次设置的开卷机1、剪切机2、缝合机3、张力机和转向辊，转向辊将张力机末端输出的铝板带方向转向为垂直进入立式加热炉体6方向；铝板输出装置包括用于将立式加热炉体6内的铝板带引出的转向辊，以及沿铝板带引出方向依次设置的烘干机13、张力机和圈卷机14。
立式加热炉体6内的相邻两个炉室之间设有维修平台，各预热炉室8内的温度为50℃，由铝板输入装置引入的铝板带从上往下垂直通过立式加热炉体6内部并被加热，铝板带不与立式加热炉体6内壁接触，垂直进入淬火池7中进行淬火，铝板带在立式加热炉体6内部停留时间为6min，铝板带在立式加热炉体6内部的运行速度为10m/min。
其中，立式加热炉体6采用电阻式加热和感应加热混合加热方式，感应加热有利于提高铝板带的加热速度，所属的感应圈为方形。预热炉室8采用电阻式加热方式；加热炉室9采用感应加热方式，加热炉室9内温度为600℃；均热加热炉室10采用电阻式加热方式，均热加热炉室10下部设有两个相对设置的空气循环风机11；且预热炉室8、加热炉室9和均热加热炉室10均采用四个侧面独立加热，预热炉室8、加热炉室9和均热加热炉室10沿铅垂方向均设有多个温区，每个预热炉室8中设有一个温区，加热炉室9中设有三个温区，均热加热炉室10中设有两个温区，每个温区独立加热，温区之间的加热温度梯度≤±5℃。
在热处理炉中，铝板带的热量损失主要包括铝板带在输出过程中带走的热量和炉壁的热量两部分。
（1）、铝板带在输出过程中带走的热量 ，其中，C代表铝板带的比热容，C=880J/(kg·℃)；w为铝板宽度，单位为m；d为铝板厚度，单位为m；v为铝板带运行速度，单位为m/min；ρ为铝板密度，ρ=2.7×103kg/m3；△t为炉体内外温度差，单位为℃。
以炉体热处理温度为450℃、室温25℃为例，每分钟铝板带带走热量的散失值如下表1所示：
表1 每分钟铝板带带走热量的散失值
以炉体热处理温度为450℃、室温25℃为例，每分钟铝板带带走热量的散失值如下表2所示：
表2 每分钟铝板带带走热量的散失值
（2）、炉壁的热传导
本发明中所用的保温材料为陶瓷纤维板加保温棉复合构造，两侧为陶瓷纤维板，中间为保温棉，其厚度分布为：陶瓷纤维板100mm+保温棉100mm+陶瓷纤维板100mm。400-500℃时陶瓷纤维板的导热系数为0.085，保温棉的导热系数为0.045。按照加热温度450℃计算导热量。本发明中的炉体外形尺寸为15m高×1.2m宽×1.6m深。
最外层保温材料的面积：A1=(15×1.2+15×1.6+1.2×1.6)×2=87.84m2
中间层保温材料的面积：A2=(14.9×1.1+14.9×1.5+1.1×1.5)×2=80.78m2
最里层保温材料的面积：A3=(14.8×1.0+14.8×1.4+1.0×1.4)×2=73.84m2
导热计算公式为：，其中，Q1为导热量，Dt为炉体内外温度差，Dt=425℃，δ1、δ2、δ3分别为三层保温材料的厚度，λ1、λ2、λ3分别为三层保温材料的导热系数，A1、A2、A3分别为三层保温材料的面积。将以上参数分别代入导热计算公式，则可得Q1=7477.708，单位为瓦每秒，转换为与Q计算的同样单位（J/min）。则：Q1为：7477.708×60=448662.5(J/min=焦耳/分钟),因此，本发明中的总体热量损失速度为Q+Q1，
例如取表1中的板速度为8m/min，板宽为1.2m，板厚为1mm时，Q1为9694080，则每分钟炉子总体热损失为：Q总=Q+Q1=10144742(J/min)。
在此基础上，本发明制定了相应的热量补偿。在本发明中，充分考虑炉体的散热和铝板带走的热量，在理论计算的基础上提高30-50％作为炉子的功率设计依据。本发明实现的工艺为：开卷机1打开铝带→剪切机2把铝板带的端头剪齐→缝合机3把前一卷的尾头和另一卷的头缝合在一起→可在缝合机3和张力机之间设置清洗机，清洗机对铝板带清洗→调节张力机的受力→转向辊将铝板带送到立式加热炉体6的炉顶→经过转向辊，铝板带进入立式加热炉体6内加热→经过预热炉室8、加热炉室9和均热加热炉室10，把铝板带加热到500-600℃之间→通过立式加热炉体6底部进入淬火池7→通过转向辊送料→通过张力机调节张力→通过圈卷机14将淬火后的铝板带圈成卷。
Claims (2)
1.铝合金板带立式连续加热淬火生产设备，包括立式加热炉体（6）、用于将铝板带输入到立式加热炉体（6）内的铝板输入装置以及用于将立式加热炉体（6）内的铝板带引出的铝板输出装置，铝板输入装置包括沿铝板带输入方向依次设置的开卷机（1）、剪切机（2）、缝合机（3）、张力机和转向辊，转向辊将张力机末端输出的铝板带方向转向为垂直进入立式加热炉体（6）方向，铝板输出装置包括用于将立式加热炉体（6）内的铝板带引出的转向辊，以及沿铝板带引出方向依次设置的烘干机（13）、张力机和圈卷机（14），张力机调节的张力不大于铝板带在一定温度下的抗拉屈服强度；其中，立式加热炉体（6）的炉壁所用的保温材料为陶瓷纤维板加保温棉复合构造，两侧为100mm厚的陶瓷纤维板，中间为100mm厚的保温棉，其特征在于：立式加热炉体（6）下方设有淬火池（7），铝板输出装置中的转向辊设在位于淬火池（7）内的循环水（12）中，立式加热炉体（6）中从上往下依次设有预热炉室（8）、加热炉室（9）和均热加热炉室（10），由铝板输入装置引入的铝板带从上往下垂直通过立式加热炉体（6）内部并被加热，立式加热炉体（6）内部的铝板带不与任何物体接触，垂直进入淬火池（7）中进行淬火，立式加热炉体（6）中从上往下依次设有两个预热炉室（8），每个预热炉室（8）中沿铅垂方向设有一个温区，加热炉室（9）中沿铅垂方向设有三个温区，均热加热炉室（10）中沿铅垂方向设有两个温区，每个温区独立加热，温区之间的加热温度梯度在±5℃之间；铝板带在立式加热炉体（6）内部停留时间为1-6min，铝板带在立式加热炉体（6）内部的运行速度为3-20m/min；其中，立式加热炉体（6）采用电阻式加热和感应加热混合加热方式，其中，预热炉室（8）采用电阻式加热方式，预热炉室（8）内的温度为30-550℃；加热炉室（9）采用感应加热方式，加热炉室（9）内温度为100-800℃；均热加热炉室（10）采用电阻式加热方式，且均热加热炉室（10）下部设有两个相对设置的空气循环风机（11）；其中，制定了相应的热量补偿，考虑炉体的散热和铝板带带走的热量，在理论计算的基础上提高30-50%作为炉子的功率设计依据。
2.根据权利要求1所述的铝合金板带立式连续加热淬火生产设备，其特征在于：立式加热炉体（6）内的相邻两个炉室之间设有维修平台。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20180213 Termination date: 20210910 |