CN106834628B - 一种非晶材料高频法热处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种非晶材料高频法热处理装置，包括：高频感应加热圈(4)、温度感应器(5)、温控仪(7)、控制器(9)、高频发生器(11)、陶瓷套(3)、非晶探测器(15)及连接线；对于带状非晶材料，还包括存放已晶化完成产品的主动滚轮(10)和存放待热处理非晶材料的从动滚轮(6)，主动滚轮(10)在控制器(9)控制下转动，带动非晶材料从高频感应加热圈(4)中移动；对于块状非晶材料，还包括载物平台(2)、运动连杆、收集器(14)，运动连杆在控制器(9)控制下推动载物平台(2)的待加热非晶材料进入高频感应加热圈(4)的感应区。本发明的装置和方法能显著提高晶化处理后产品性能的一致性，且明显节约能源。

Description

一种非晶材料高频法热处理装置和方法

技术领域

本发明涉及一种非晶材料晶化热处理装置和方法，尤其涉及一种高频法晶化热处理非晶材料的装置和方法。

背景技术

众所周知，非晶材料性能好坏与晶化热处理温度有密切关系，当前非晶材料热处理晶化的处理是在大的炉膛内加热，一般采用炉膛直径约60厘米，炉膛高约50厘米在这样一个大炉中，炉中心温度和炉周边温度差都较大，炉的上部温度与炉底的温度出存在大的温差。由于在晶化时不同位置存在大的温差，因此，产品的性能就不可能完全一致，要想产品的性能一致性好，就必须控制炉内各位置的温度差不超过30℃，目前热处理用大炉膛，要想达到这么小的温差是不可能。同时目前大炉热处理晶化加热时间长，一般在5～6小时，因此为了防止非晶产品的氧化，加热炉必须通保护气体或抽真空，因此目前热处理晶化能源消耗大，更主要产品性能一致性差。

发明内容

本发明的目的是：提供一种节约能源、产品性能好的非晶材料高频法热处理装置和使用该装置热处理非晶材料的方法。

本发明的技术方案是：一种非晶材料高频法热处理装置，包括：高频感应加热圈、温度感应器、温控仪、控制器、高频发生器、非晶探测器及连接线；高频感应加热圈有非晶材料进口和出口，以供非晶材料进出高频感应加热圈的感应区；高频感应加热圈与高频发生器相连接，通过高频发生器的输出加热位于高频感应加热圈内的非晶材料；高频感应加热圈还接有冷却装置；温度感应器设置于高频感应加热圈的感应区内，用于测量非晶材料的温度，并将采集的温度数据传输给相连接的温控仪；温控仪用于设定非晶材料的热处理温度、接收温度感应器传输的测量温度、实时比较设定温度和接收的测量温度，将数据分析处理后形成的温度控制信号传输给相连接的控制器；非晶探测器设置在高频感应加热圈的非晶材料出口，与控制器相连，用于探测所处位置是否有晶化处理完成的产品；控制器接收温控仪、非晶探测器的信号，据此控制相连接的高频发生器的开关及输出功率。

进一步的，上述非晶材料高频法热处理装置还包括设置于高频感应加热圈和非晶材料之间的陶瓷套，以防止热辐射损失，同时减少室内空气流动造成温度波动。

更进一步的，上述陶瓷套由轻质耐火材料制成。

进一步的，上述非晶材料高频法热处理装置中的述高频发生器的频率为1KC到1MHZ，功率为1KW到20KW。

进一步的，上述非晶材料高频法热处理装置中的温度感应器为红外非接触式测温探头。

进一步的，上述非晶材料高频法热处理装置的冷却装置为自来水装置或蒸发致冷装置。

为了适应环形、方形、矩形或者块状非晶材料的热处理，上述非晶材料高频法热处理装置还包括载物平台、运动连杆、收集器；载物平台用非导体材料制成，非导体材料选自氧化铝、氧化镁、石英等耐高温材料中的一种或多种；载物平台穿过高频感应加热圈的感应区，用于放置非晶材料；运动连杆与控制器相连接，在控制器控制下推动载物平台非晶材料进口处的待加热非晶材料进入高频感应加热圈的感应区；收集器用于盛放已晶化完成的产品。

其工作原理为：待处理非晶产品放在载物平台上。载物平台用非导体材料如：氧化铝、氧化镁、石英等耐高温材料制成。由控制器控制运动连杆。将待处理产品从高频感应加热圈的非晶材料进口处推入高频感应加热圈内进行加热，高频感应加热圈接自来水冷却或是接蒸发制冷装置。高频感应加热圈内有陶瓷套，其目的防止热辐射损失，同时减少室内空气流动造成温度波动。非晶材料在高频加热后温度上升，由温度感应5如红外传感器器测定它的温度值，经电线送到温控仪。温控仪依据设定晶化温度和实测产品达到的温度差。发出信号，经电线传送到控制器，控制器依照温控仪指令，经电线给高频发生器。高频发生器接到指令后，通过高频电缆将输出功率反馈送到高频感应加热圈。当温度感应器测到与设定温度一致时，由控制器控制的运动连杆推动待处理的非晶向高频感应加热圈内移动，移动速度在控制器内已设定，依据条件不同，移动速度可以按需要改变。完成晶化的产品从高频感应加热圈内的非晶材料出口端出来，送入到收集器内，控制器控制运动连杆不断将待处理的非晶材料不断端送入高频感应加热圈内，当待处理非晶材料块全部推入高频感应加热圈内后，用等效阻抗的金属块代替非晶材料块，供运动连杆推入高频感应加热圈，直至非晶探测器检测到高频感应加热圈出口端无非晶材料块并将信号发送至控制器。

为了适应带状非晶材料的热处理，上述非晶材料高频法热处理装置还包括分别设置在高频感应加热圈的非晶材料进口端和出口端的从动滚轮和主动滚轮，从动滚轮上的待处理非晶材料经过高频感应加热圈的感应区被热处理后卷在主动滚轮上，主动滚轮在控制器控制下转动，带动非晶材料在高频感应加热圈中移动，该热处理装置适用于带状非晶材料的热处理。

其工作原理与上述适用块状非晶材料热处理装置的原理与操作基本相同，所不同的是，上述非晶产品载物平台、运动连杆及收集器改为从动滚轮和主动滚轮。当炉内温度达到晶化温度后，控制器开始控制主动滚轮转动，主动滚轮的转动速度可以按需要设定，其根据是非晶产品晶化时间，也就是要晶化的产品在炉内停留时间，一般情况几十秒足够完成，主动滚轮不断将已处理完毕的带状产品卷到自身上，同时带动从动滚轮上的待处理非晶带不断进入高频感应加热圈的感应区内，非晶探测器可以在炉内加热体工作半小时后开始工作，检查出口是否有晶化处理完成的产品经过，当非晶探测器探测不到高频感应加热圈的感应区的出口有非晶材料时，发出报警信号，并向控制器传递信号信息，控制器控制电源等装置停止工作，这时整盘非晶带处理完成，可以更换另一盘非晶带或可以关闭总电源。

本发明还包括用上述适用于热处理带状非晶材料的非晶材料高频法热处理装置热处理环形、方形、矩形或者块状非晶材料的方法，包括以下步骤：

1)接通高频感应加热圈的冷却装置；

2)将成型产品或块状非晶放在载物平台上；

3)打开高频发生器、控制器、温控仪、运动连杆；

4)在温控仪中设定晶化温度、晶化时间等参数；

5)按下控制器的启动按钮，运动连杆在控制器的信号控制下将载物平台上的成型产品或块状非晶推入高频感应加热圈的感应区内；

6)启动非晶探测器；

7)运动连杆在控制器的信号控制下将载物平台上的成型产品或块状非晶持续推入高频感应加热圈的感应区内；

8)从高频感应加热圈非晶材料出口出来的已热处理完成产品落入收集器，当运动连杆将非晶全部推进感应区内后，将等效阻抗的金属块推进感应区内；

9)当非晶探测器发出未检测到产品的报警，控制器发出停止工作指示时，关掉所有装置，切断总电源。

由此可以看出，适应环形、方形、矩形以及块状非晶材料晶化热处理的装置的工作原理及流程为：将待处理非晶产品放在载物平台上。载物平台用非导体材料如：氧化铝、氧化镁、石英等耐高温材料制成。由控制器控制运动连杆，将待处理产品从高频感应加热圈的非晶材料乳沟入口推入高频感应加热圈内进行加热，高频感应加热圈接自来水冷却或是接蒸发制冷装置。高频感应加热圈内有陶瓷套，其目的防止热辐射损失，同时减少室内空气流动造成温度波动。非晶材料在高频加热后温度上升，由红外控制器测定它的温度值，经电线送到温控仪。温制仪依据设定晶化温度和实测产品达到的温度差，发出信号，经电线传送到到控制器，控制器依照温控仪命令，经电线传送给高频发生器。高频发生器接到指令后，通过高频电缆将输出功率反馈送到高频感应加热圈。当温度非晶探测器测到温度与设定温度一致时，由控制器控制的运动连杆推动待处理的非晶向高频感应加热圈移动，移动速度在控制器内已设定，依据条件不同，移动速度可以按需要改变。完成晶化的产品从高频感应加热圈的非晶材料出口端出来，送入到收集器内，控制器9控制运动连杆不断将待处理的非晶材料不断从高频感应加热圈的非晶材料进口送入高频感应加热圈感应区内。当非晶探测器探测非晶材料出口已无产品，则传输信号给控制器，控制器发出信号控制高频发生器关闭并报警。

本发明还包括用上述装置热处理带状非晶材料的方法，包括以下步骤：

1)接通高频感应加热圈的冷却装置；

2)将待加热带状非晶材材料安装在从动滚轮上，并将带状非晶材材料从高频感应加热圈的非晶材料进口穿入，穿过高频感应加热圈的感应区从高频感应加热圈的非晶材料出口穿出，绕在主动滚轮上；

3)打开高频发生器、控制器、温控仪；

4)在温控仪中设定晶化温度、晶化时间等参数；

5)主动滚轮在控制器控制下转动，将晶化完成的产品盘在主动滚轮上；

6)当非晶探测器发出未检测到产品的报警，控制器发出停止工作指示时，关掉所有装置，切断总电源。

可以看出，适应带状非晶材料晶化热处理的装置的工作原理及流程与上述块状非晶热处理装置基本相同，所不同的是，上述适应块状非晶产品的载物平台改为从动滚轮。上述完成晶化的非晶成品收集器相对应为主动滚轮，收卷完成晶化的非晶带。

本发明的装置的方法能显著提高晶化处理后产品性能的一致性，且明显节约能源。

附图说明

附图1为本发明实施例1中加热块状非晶材料晶化热处理的装置结构组成示意图；附图2为用于本发明实施例1中加热带状非晶材料晶化热处理的装置结构组成示意图。

具体实施方式

实施例1：高频感应法热处理非晶环

热处理外径30mm、内径20、高20mm环形非晶材料晶化，使用包括载物平台2、运动连杆、收集器14的高频法热处理装置，如图1所示，接通高频感应加热圈4的冷却水水源(自来水和高频感应加热圈4的连接必须用塑料管，水经过塑管长度在5米以上，依高频发生器11电压高低而改变)，高频感应加热圈4高5cm、宽26cm、长30cm；将非晶环放在载物平台2上8个一排排好，接通总电源，各仪器进入待工作状态，温控仪7设定的温度为610℃，按下控制器9的启动按钮，控制器9控制运动连杆将非晶环从高频感应加热圈4的非晶材料进口，如图1所示的A处，送进高频感应加热圈4的感应工作圈区，当有5排环即40个环进入高频感应加热圈内加热时，温度感应器5如红外测温探头测得环的温度为室温，温控仪7开始工作，通知控制器9，启动高频发生器11的电源，设定交频电源工作频率为20KC，控制器9通知高频发生器11输出3KW功率，非晶环迅速升温，当环的温度达610℃时，温控仪7通知控制器9恒温状态保持5秒钟，然后运动连杆从高频感应加热圈4的非晶材料进口，即图1所示的A处，连续送进待处理的非晶环，以每秒推进2排环的速度向前推，晶化好的环从高频感应加热圈的非晶材料出口，即图1所示的B处，落入收集器14中，当运动连杆将非晶环全部推进感应区内后，等效阻抗的金属块被推进炉内，将所有非晶环全部推出，最后非晶探测器15探测高频感应加热圈内已无环推出，则发出信号给控制器9，控制高频发生器11、运动连杆等停止工作，并报警。

实例2：高频感应法晶化非晶带

使用包括主动滚轮10和从动滚轮6的高频法热处理装置，如图2所示，对带状非晶热处理：在直径20mm、长50cm石英管(作为保温陶瓷套)外用黄铜管80卷感应圈作为高频感应加热圈4，用塑料管约5米与自来水管连接，高频电源频率为50KC，功率2KW将绕有8mm宽非晶带盘安装在从动转轮滚轮6上将它从石英管一端穿入，即从图2所示的A端，从另一端穿出，即从图2所示的B端，然后绕在主动滚轮10上，打开冷却装置开关，接通总电源，各仪器进入工作状态，温控仪7设定晶化温度为610℃，温度传感器5如红外温探头测得非晶带温度为室温，因此温控仪7发出信息给控制器9起动高频发生器11电源输出功率1.5KW，控制器9则发信号给高频发生器11，输出功率给高频感应加热圈4，高频感应加热圈4立即将非晶带加热，非晶带温度迅速上升，当温度上升到610℃后，控制器9控制主动滚轮10开始转动，非晶带在石英管中移动，移动速度每秒5cm，当非晶带完全晶化后，检测器15发出报警并传输信号给控制器9控制高频发生器11关闭电源，换上非晶化的非晶带重复上面动作。

Claims (5)

1.一种非晶材料高频法热处理装置，包括：高频感应加热圈(4)、温度感应器(5)、温控仪(7)、控制器(9)、高频发生器(11)、非晶探测器(15)及连接线；

所述高频感应加热圈(4)有非晶材料进口和出口，以供非晶材料进出高频感应加热圈(4)的感应区；所述高频感应加热圈(4)与所述高频发生器(11)相连接，通过高频发生器(11)的输出加热位于高频感应加热圈(4)内的非晶材料；所述高频感应加热圈(4)还接有冷却装置；

所述温度感应器(5)设置于所述高频感应加热圈(4)的感应区内，用于测量非晶材料的温度，并将采集的温度数据传输给相连接的温控仪(7)；

所述温控仪(7)用于设定非晶材料的热处理温度、接收所述温度感应器(5)传输的测量数据、实时比较设定温度和接收的测量温度，将数据分析处理后形成的温度控制信号传输给相连接的控制器(9)；

所述非晶探测器(15)设置在高频感应加热圈(4)的非晶材料出口，与所述控制器(9)相连，用于探测所处位置是否有晶化处理完成的产品；

所述控制器(9)接收所述温控仪(7)、非晶探测器(15)的信号，据此控制相连接的高频发生器(11)的开关及输出功率；

还包括设置于所述高频感应加热圈(4)和非晶材料之间的陶瓷套(3)，以防止热辐射损失和减少温度波动；

所述陶瓷套(3)由轻质耐火材料制成。

2.一种如权利要求1所述的非晶材料高频法热处理装置，其特征在于，还包括载物平台(2)、运动连杆、收集器(14)，该处理装置适用于块状非晶材料的热处理；

载物平台(2)用非导体材料制成，所述非导体材料选自耐高温材料氧化铝、氧化镁、石英中的一种或多种；载物平台(2)穿过高频感应加热圈(4)的感应区，用于放置非晶材料；

所述运动连杆与所述控制器(9)相连接，在控制器(9)控制下推动载物平台(2)非晶材料进口处的待加热非晶材料进入高频感应加热圈(4)的感应区；

所述收集器(14)用于盛放已晶化完成的产品。

3.一种如权利要求1所述的非晶材料高频法热处理装置，其特征在于，还包括分别设置在高频感应加热圈(4)的非晶材料进口端和出口端的从动滚轮(6)和主动滚轮(10)，从动滚轮(6)上的待处理非晶材料经过高频感应加热圈(4)的感应区被热处理后卷在所述主动滚轮(10)上，主动滚轮(10)在控制器(9)控制下转动，带动非晶材料在高频感应加热圈(4)中移动，该热处理装置适用于带状非晶材料的热处理。

4.一种利用如权利要求2所述的非晶材料高频法热处理装置晶化块状非晶材料的方法，包括以下步骤：

1)接通高频感应加热圈(4)的冷却装置；

2)将块状非晶放在载物平台(2)上；

3)打开高频发生器(11)、控制器(9)、温控仪(7)、运动连杆；

4)在温控仪(7)中设定晶化温度、晶化时间参数；

5)按下控制器(9)的启动按钮，运动连杆在控制器(9)的信号控制下将载物平台(2)上的块状非晶推入高频感应加热圈(4)的感应区内；

6)启动非晶探测器(15)；

7)运动连杆在控制器(9)的信号控制下将载物平台(2)上的块状非晶持续推入高频感应加热圈(4)的感应区内；

8)从高频感应加热圈(4)非晶材料出口出来的已热处理完成产品落入收集器(14)，当运动连杆将非晶全部推进感应区内后，将等效阻抗的金属块推进感应区内；

9)当非晶探测器(15)发出未检测到产品的报警，控制器(9)发出停止工作指示时，关掉所有装置，切断总电源。

5.一种利用如权利要求3所述的非晶材料高频法热处理装置热处理带状非晶材料的方法，包括以下步骤：

1)接通高频感应加热圈(4)的冷却装置；

2)将待加热带状非晶材材料安装在从动滚轮(6)上，并将带状非晶材材料从高频感应加热圈(4)的非晶材料进口穿入，穿过高频感应加热圈(4)的感应区从高频感应加热圈(4)的非晶材料出口穿出，绕在主动滚轮(10)上；

3)打开高频发生器(11)、控制器(9)、温控仪(7)；

4)在温控仪(7)中设定晶化温度、晶化时间参数；

5)主动滚轮(10)在控制器(9)控制下转动，将晶化完成的产品卷在主动滚轮(10)上；

6)当非晶探测器(15)发出未检测到产品的报警，控制器(9)发出停止工作指示时，关掉所有装置，切断总电源。