CN109371472A - 退火装置及退火方法 - Google Patents

Abstract

一种退火装置包括：基座；设置在所述基座上的炉膛；两炉门，所述两炉门分别设置在所述炉膛两相对侧，所述炉门关闭时能够封闭所述炉膛；两支架台，所述两支架台设置于所述基座上，且分别用于放置待退火的石英棒；其中当所述两炉门均开启时，所述两支架台中的一个能够从两炉门中的其中一个移进所述炉膛而两支架台中的另一个从两炉门中的另一个移出所述炉膛。本发明还提供一种退火方法，所述退火装置及退火方法能够提高退火效率。

Description

退火装置及退火方法

技术领域

本发明涉及一种退火装置及其退火方法，尤其涉及一种用于给石英棒退火的退火装置及其退火方法。

背景技术

石英棒退火装置是一种新型换热设备，将石英棒缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却，通过自然冷却的方法降低棒体表面温度。退火的目的是改善或消除石英自身的内部残余应力，减小工件变形、开裂或裂纹倾向，保证石英棒后续处理的正常进行。

现有的石英棒退火装置为退火炉，退火炉为单侧开关门，生产结束后，需将炉内温度降低至常温，同时将门打开冷却，冷却时间较长，约2天左右，待完全冷却后，由操作人员将石英棒从炉内支架上取出，再将新的石英棒(需退火的)放入炉内支架台上，关闭炉门，启动炉子开始升温，直至一定温度后保持不变开始退火工作。

然而，上述石英棒退火装置存在如下不足：

炉门为平开拉门式，打开时占空间；

退火完的棒拿取时间和新棒放置时间长，影响了生产时间；

冷却时间长，每次待炉内石英棒完全冷却后，才能取出再更换新的棒，耗时久，效率低，设备作业没有发挥最大化；

炉子降温和再升温耗时久，能耗大。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够解决上述问题的退火装置及其退火方法。

一种退火装置，包括：

基座；

设置在所述基座上的炉膛；

两炉门，所述两炉门分别设置在所述炉膛两相对侧，所述炉门关闭时能够封闭所述炉膛；

两支架台，所述两支架台设置于所述基座上，且分别用于放置待退火的石英棒；

其中当所述两炉门均开启时，所述两支架台中的一个能够从两炉门中的其中一个移进所述炉膛而两支架台中的另一个从两炉门中的另一个移出所述炉膛。

在可能的实施例中，所述炉门能够相对所述炉膛升降。

在可能的实施例中，所述炉门包括门体部，门体驱动部、门体传动部及轨道，所述门体驱动部能够驱动所述门体传动部带动所述门体部相对所述炉膛上下滑动以开启或封闭所述炉膛。

在可能的实施例中，所述门体部包括门体及设置在所述门体远离所述炉膛内侧的一侧的门体保温层，所述门体保温层能够防止所述炉膛的温度传递至所述炉膛外。

在可能的实施例中，所述门体传动部包括链轮和链条，所述链轮能够在所述门体驱动部的驱动下转动，所述链条设置在所述链轮上，且一端与所述门体部固定连接，所述链条能够随所述链轮的转动上下移动，从而带动所述门体部相对所述炉膛上下移动。

在可能的实施例中，所述退火装置还包括台车，所述台车用于承载所述支架台，且能够相对所述炉膛移动以将所述支架台移进或移出所述炉膛。

在可能的实施例中，所述台车包括滑动部，所述基座上设置有导轨，所述滑动部能够与所述导轨配合以使得所述台车相对所述基座滑动以将所述支架台移进或移出所述炉膛。

在可能的实施例中，所述台车还包括台车驱动部及台车传动部，所述台车驱动部能够驱动所述台车传动部带动所述台车相对所述基座滑动。

一种退火方法，利用上所述的退火装置，所述方法包括：

在第一支架台上放置待退火石英棒；

开启第一炉门，将所述第一支架台移入所述炉膛；及

升温所述炉膛以对所述第一支架台上的石英棒进行退火处理；

在对第一支架台上的石英棒进行退火处理的同时，在第二支架台上放置待退火石英棒；

第一支架台上的石英棒完成退火处理后，同时开启第一炉门和第二炉门，将所述第一支架台从所述第二炉门移出，同时将所述第二支架台从所述第一炉门移入，关闭第一炉门和第二炉门以对所述第二支架台上的石英棒进行退火处理。

在可能的实施例中，所述退火方法还包括：

在对所述第二支架台上的石英棒进行退火处理的同时，使所述第一支架台上的石英棒自然冷却，然后移除所述第一支架台上的石英棒后重新放置待退火的石英棒；及

第二支架台上的石英棒完成退火处理后，同时开启第一炉门和第二炉门，将所述第二支架台从所述第一炉门移出，同时将所述第一支架台从所述第二炉门移入，关闭第一炉门和第二炉门以对所述第一支架台上的石英棒进行退火处理。

在可能的实施例中，所述退火处理包括：升温到第一预设温度，保持一第一预设时间，然后再升温到第二预设温度，保持一第二预设时间完成退火；

其中退火完成后，开启所述第一炉门和所述第二炉门时，所述炉膛内温度降至所述第一预设温度。

上述退火装置及退火方法，炉膛两相对侧均开设有炉门，允许一个支架台移入的同时另一个支架台移出，提高操作效率。

上述退火方法在对其中一个支架台上的石英棒进行退火处理的同时，完成对第二支架台的装棒，提高退火效率。

此外，所述炉门采用升降结构，节省开启关闭空间，且能实现自动控制，操作更简便。

所述台车采用自动控制的方式，两个台车分别承载一个支架台，以带动所述支架台移入移出所述炉膛，操作更简便。

附图说明

图1是本发明一实施例的退火装置的结构示意图。

图2是本发明一实施例的退火装置的炉门的结构示意图。

图3本发明一实施例的台车的结构示意图。

图4是本发明一实施例的退火方法中退火装置的状态图。

主要元件符号说明

退火装置 1000

基座 1

台车 2

第一台车 2a

第二台车 2b

支撑台 20

耐火砖 200

台车保温层 202

滑动部 22

导轨 23

台车驱动部 24

台车传动部 26

台车传动轴 260

传动齿轮 262

齿条 264

炉膛 3

支架台 4

第一支架台 4a

第二支架台 4b

炉门 5

第一炉门 5a

第二炉门 5b

门体部 50

门体 500

门体保温层 502

轨道 51

门体驱动部 52

门体驱动电机 520

减速机 522

门体传动部 54

第一传动轴 540

链轮 542

链条 544

第二传动轴 546

石英棒 6

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1所示，本发明实施方式提供的一种退火装置1000，包括基座 1、能够移动地设置在所述基座1上的台车2、设置在所述基座1上的炉膛3、设置在所述台车2上的支架台4、以及设置在所述炉膛3侧边的炉门5。所述退火装置1000用于对放置在所述支架台4上的石英棒6进行退火处理，以改善或消除所述石英棒内部残余应力。

所述基座1大致呈方形，水平设置在承载面(例如地面或其他水平支撑面)上。所述台车2能够相对所述基座1朝向或远离所述炉膛3移动。在一实施例中，所述台车2滑动设置在所述基座1上。

所述炉膛3固定设置在所述基座1上。所述炉膛3内层选用耐火砖砌筑而成，外层选用耐高温的殷钢材质。所述炉膛3内层设沟槽，沟槽内设置加热管，用于加热，使炉膛3内的温度上升至预设温度值。为便于控制所述炉膛3内的温度，所述炉膛3内设置有温控系统，以精确控制所述炉膛3内的温度。

所述炉门5能够相对所述炉膛3升降，当所述炉门5升起时，所述台车 2能够朝向所述炉膛3移动以移动至所述炉膛3内，当所述炉门5下降时，所述炉门5封闭所述炉膛3。在本发明实施例中，所述炉门5包括两个，第一炉门5a和第二炉门5b，分别设置在所述炉膛3的两相对侧。所述台车2 包括两个，第一台车2a，第二台车2b。当其中一个台车移进所述炉膛3时，另一个台车位于所述炉膛3外侧；当炉膛3内的台车从其中一个炉门5移出时，炉膛3外侧的台车可同时从另一个炉门5移入，从而提高炉膛3的利用率。

每一个台车2上均设置有一个支架台4，第一台车2a上设置第一支架台 4a，第二台车2b上设置第二支架台4b。在图所示的实施例中，每一支架台 4设置多层搁置层，每层可水平放置多个石英棒6。可以理解的是，所述支架台也不限于本实施例图中所示出的结构，只要能放置石英棒6以便于所述支架台4位于所述炉膛3内时能够对所述石英棒6进行退火处理即可。

所述支架台4采用石墨件材质拼接安装，可根据需要设置多层的层数及尺寸。其他实施中，所述支架台4也可采用其他耐高温的材质。

在一实施例中，所述第一炉门5a、第二炉门5b可采用相同的结构，例如图中示出的结构。可以理解的是，所述第一炉门5a、第二炉门5b也可采用不同的结构，只要能实现相对所述炉膛3升降以开启或关闭所述炉膛3。

请参阅图2所示，为本发明一实施例的炉门5的结构示意图。

在图所示的实施例中，所述炉门5包括门体部50、门体轨道51、门体驱动部52、门体传动部54。所述门体部50滑动设置在所述门体轨道51上，能够沿着所述门体轨道51相对所述炉膛3上下滑动以开启或关闭所述炉膛 3。所述门体驱动部52用于驱动所述门体滑动，所述门体传动部54设置在所述门体驱动部52与所述门体部50之间，用于传递所述门体驱动部52的驱动力至所述门体部50以带动所述门体部50滑动。

在图所示的实施例中，所述门体部50包括门体500及设置在所述门体 500背向所述炉膛3内侧的门体保温层502。所述门体500可选用耐高温(例如1200度～1500度)的殷刚或其他耐高温的材质制成。所述门体保温层502 可进一步防止所述炉膛3内的温度传递到所述炉膛3外，所述门体保温层502 采用石棉材质或其他保温材质。

所述轨道51为直线形导轨，其与所述门体部50可采用形状配合，例如所述轨道51上凸设导轨条，所述门体部50设置对应的凹槽，所述凹槽套设在所述导轨条上以沿着所述导轨条滑动；或者所述轨道51上设置直线导槽，所述门体部50上凸设滑动部，所述滑动部滑动设置在所述直线导槽内以沿着所述直线导槽滑动。可以理解的是，所述配合结构并不限于此，只要能使得所述门体部50沿着所述轨道51上下滑动以开启或关闭所述炉膛3即可。

所述门体驱动部52可包括门体驱动电机520及减速机522。所述减速机 522设置在所述门体驱动电机520与所述门体传动部54之间。所述减速机 522的设置是为了增加转矩降低转速。在其他实施例中，所述减速机也可省略，所述门体驱动部52与所述门体传动部54之间可增加联轴器。

所述门体传动部54包括连接于所述门体驱动部52的第一传动轴540、连接于所述第一传动轴540远离所述门体驱动部52的远端部的链轮542、滑动设置在所述链轮542上的链条544，及连接在所述链条544的一端与所述门体部50之间的第二传动轴546。所述门体驱动部52驱动所述第一传动轴 540带动所述链轮542转动，滑动设置在所述链轮542上所述链条544随着所述链轮542的转动而上下滑动，从而带动所述门体部50上下滑动。

可以理解的是，所述门体传动部54还可以是其他线性传动结构，例如螺杆传动、皮带轮传动等。

在一实施例中，所述第一台车2a、第二台车2b可采用相同的结构，例如图3中示出的结构。可以理解的是，所述第一台车2a、第二台车2b也可采用不同的结构，只要能实现相对所述炉膛3移动以移进或移出所述炉膛3 即可。

请参阅图3所示，为本发明一实施例的台车2的结构示意图。

所述台车2包括支撑台20、滑动部22、台车驱动部24及台车传动部26。所述支撑台20设置在所述基座1上，所述基座1上设置有导轨23，所述支撑台20滑动设置在所述导轨23上。所述台车驱动部24及所述台车传动部 26可设置在所述基座1内，用于驱动所述支撑台20沿着所述导轨23滑动。

所述支撑台20包括耐火砖200及设置在所述耐火砖200与所述基座1 之间的台车保温层202。所述台车保温层选用石棉材质。可以理解的是，所述保温层也可以采用其他适宜材质，只要能防止所述炉膛3内的高温传递至所述台车驱动部24、台车传动部26、导轨23及基座1上。

所述滑动部22滑动设置在所述导轨23上。所述导轨23大致为直线形，其与所述滑动部22可采用形状配合，例如所述导轨23上凸设导轨条，所述滑动部22设置对应的凹槽，所述凹槽套设在所述导轨条上以沿着所述导轨条滑动；或者所述导轨23上设置直线导槽，所述滑动部22凸设在所述台车底部或侧边，所述滑动部滑动设置在所述直线导槽内以沿着所述直线导槽滑动。可以理解的是，所述配合结构并不限于此，只要能使得所述支撑台20 沿着所述导轨移动以移进或移出所述炉膛3即可。

可以理解的是，在一些实施例中所述台车驱动部24和所述台车传动部 26可采用任意适宜的线性驱动方式，例如：气压驱动、皮带传动、滚珠螺杆传动、线性马达驱动、齿条驱动等。在图所示的实施例中，以齿条驱动为例进行说明。所述台车驱动部24包括驱动电机(未标示)，所述台车传动部26 包括连接所述驱动电机的台车传动轴260、设置在所述台车传动轴260一端的传动齿轮262及固定设置在所述基座1内的齿条264。所述驱动电机驱动所述传动齿轮262旋转，所述传动齿轮262与所述齿条264啮合，从而沿着所述齿条264移动，带动与所述传动齿轮262固定连接的支撑台20沿着所述导轨23滑动。

所述驱动电机与所述台车传动轴260之间还可设置联轴器，所述联轴器的设置能给所述驱动电机的转子与台车传动轴260之间的联动提供缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。

在其他实施例中，所述台车驱动部24可与一数控系统相连接，所述数控系统能够控制所述台车驱动部24的驱动速度及移动位置。

请参阅图4所示，为本发明实施例的退火流程状态图。

首先，将第二支架台4b移进所述炉膛3内进行退火，而第一支架台4a 置于所述炉膛3外。具体地，将第二支架台4b依照需求放置好待退火的石英棒6，开启第一炉门5a，将第二支架台4b从第一炉门5a推入所述炉膛3 内，关闭第一炉门5a。此时，所述第一支架台4a放置在所述炉膛3的第一炉门5a外侧。第二炉门5b保持关闭，从而所述炉膛3封闭，所述第二支架台4b置于封闭的炉膛3内。如图4中的4(a)所示。

启动炉膛电源，炉内开始升温，起初以30～50℃/分钟的速度匀速升温至第一预设温度(例如400℃)，保温1～2小时，然后在预设时间内(例如1 小时内)升温至第二预设温度(例如1200℃)，保持24小时完成退火。

其次，在对所述第二支架台4b上的石英棒进行退火处理的同时，在置于所述炉膛3外的第一支架台4a上放置待退火的石英棒。具体地，在炉内升温的过程中，对第一支架台4a放置石英棒，持续时间约2小时。如图4 中的4(b)所示。

接着，对第二支架台4b上的石英棒完成退火处理后将所述第二支架台 4b从所述第二炉门5b移出所述炉膛3，同时，将所述第一支架台4a从所述第一炉门5a移入所述炉膛3内进行退火。

具体地，待第二支架台4b上的石英棒完成退火处理后，温控系统持续工作，在预设时间内(例如2小时内)炉内温度降至第一预设温度，保持一第一预设时间(例如1小时)，将第二炉门5b缓慢开启，同时也将第一炉门 5a开启，驱动所述第二台车2b带动所述第二支架台4b从所述第二炉门5b 移出；同时驱动所述第一台车2a从所述第一炉门5a移入，装满石英棒的第一支架台4a进入所述炉膛3内。关闭第一炉门5a和第二炉门5b。如图4中 4(c)所示。

温控系统工作，炉内温度再次从第一预设温度直接升至第二预设温度，所述第一支架台4a在所述炉膛3内，保持一第二预设时间(例如24小时) 完成退火。

再接着，在对所述第一支架台4a上的石英棒进行退火处理的同时，在置于所述炉膛3外的第二支架台4b上放置待退火的石英棒。具体地，在所述第一支架台4a上的石英棒在所述炉膛3内退火的同时，所述第二支架台 4b在所述炉膛3外自然冷却，冷却时间约20小时，完全冷却后，将完成退火的石英棒取出，如图4中4(d)所示。在所述第二支架台4b上重新放置待退火的石英棒6，如图4中4(e)所示。

再接着，对第一支架台4a上的石英棒完成退火处理后将所述第一支架台4a从所述第一炉门5a移出所述炉膛3，同时，将所述第二支架台4b从所述第二炉门5b移入所述炉膛3内进行退火。

具体地，第一支架台4a上的石英棒退火完成，将第一炉门5a缓慢开启，同时也将第二炉门5b开启，驱动所述第一台车2a从所述第一炉门5a移出，同时驱动所述第二台车2b带动所述第二支架台4b从所述第二炉门5b移入，所述第二支架台4b进入所述炉膛3内。关闭第一炉门5a和第二炉门5b。此时，所述第一支架台4a放置在所述炉膛3的第一炉门5a外侧。如图4中4 (f)所示。

所述第一支架台4a在所述炉膛3外自然冷却，所述第二支架台4b在炉内升温退火。然后将所述第一支架台4a上自然冷却的石英棒取出。状态图如图3中4(a)所示。

如此，按照上述流程步骤多次重复，直到所有的石英棒完成退火。

可以理解的是，上述的温度值、保温时间、升温速度、降温速度等根据实际退火需要设置，上述实施例中示出的值并不构成对本发明的限定，只是为了举例说明，在其他实施例中，可根据实际退火需要进行设置为其他适宜的值。

上述退火流程，在对其中一个支架台上的石英棒进行退火处理的同时，完成对第二支架台的装棒、冷却，提高退火效率。同时，在对一个支架台上的石英棒退火完成后，所述炉膛3内不需要再冷却，降温到一定程度，可再升温生产，显著提高退火效率。

此外，所述炉膛3两相对侧均开设有炉门，允许一个支架台移入的同时另一个支架台移出，提高操作效率。所述炉门采用升降结构，节省开启关闭空间，且能实现自动控制，操作更简便。

所述台车采用自动控制的方式，两个台车分别承载一个支架台，以带动所述支架台移入移出所述炉膛，操作更简便。

另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种退火装置，其特征在于，包括：

基座；

设置在所述基座上的炉膛；

两炉门，所述两炉门分别设置在所述炉膛两相对侧，所述炉门关闭时能够封闭所述炉膛；

两支架台，所述两支架台设置于所述基座上，且分别用于放置待退火的石英棒；

其中当所述两炉门均开启时，所述两支架台中的一个能够从两炉门中的其中一个移进所述炉膛而两支架台中的另一个从两炉门中的另一个移出所述炉膛。

2.如权利要求1所述的退火装置，其特征在于，所述炉门能够相对所述炉膛升降。

3.如权利要求1所述的退火装置，其特征在于，所述炉门包括门体部，门体驱动部、门体传动部及轨道，所述门体驱动部能够驱动所述门体传动部带动所述门体部相对所述炉膛上下滑动以开启或封闭所述炉膛。

4.如权利要求3所述的退火装置，其特征在于，所述门体部包括门体及设置在所述门体远离所述炉膛内侧的一侧的门体保温层，所述门体保温层能够防止所述炉膛的温度传递至所述炉膛外。

5.如权利要求3所述的退火装置，其特征在于，所述门体传动部包括链轮和链条，所述链轮能够在所述门体驱动部的驱动下转动，所述链条设置在所述链轮上，且一端与所述门体部固定连接，所述链条能够随所述链轮的转动上下移动，从而带动所述门体部相对所述炉膛上下移动。

6.如权利要求1所述的退火装置，其特征在于，所述退火装置还包括台车，所述台车用于承载所述支架台，且能够相对所述炉膛移动以将所述支架台移进或移出所述炉膛。

7.如权利要求6所述的退火装置，其特征在于，所述台车包括滑动部，所述基座上设置有导轨，所述滑动部能够与所述导轨配合以使得所述台车相对所述基座滑动以将所述支架台移进或移出所述炉膛。

8.如权利要求7所述的退火装置，其特征在于，所述台车还包括台车驱动部及台车传动部，所述台车驱动部能够驱动所述台车传动部带动所述台车相对所述基座滑动。

9.一种退火方法，其特征在于，利用权利要求1～8任一项所述的退火装置，所述方法包括：

在第一支架台上放置待退火石英棒；

开启第一炉门，将所述第一支架台移入所述炉膛；及

升温所述炉膛以对所述第一支架台上的石英棒进行退火处理；

在对第一支架台上的石英棒进行退火处理的同时，在第二支架台上放置待退火石英棒；

第一支架台上的石英棒完成退火处理后，同时开启第一炉门和第二炉门，将所述第一支架台从所述第二炉门移出，同时将所述第二支架台从所述第一炉门移入，关闭第一炉门和第二炉门以对所述第二支架台上的石英棒进行退火处理。

10.如权利要求9所述的退火方法，其特征在于，所述退火方法还包括：

在对所述第二支架台上的石英棒进行退火处理的同时，使所述第一支架台上的石英棒自然冷却，然后移除所述第一支架台上的石英棒后重新放置待退火的石英棒；及

第二支架台上的石英棒完成退火处理后，同时开启第一炉门和第二炉门，将所述第二支架台从所述第一炉门移出，同时将所述第一支架台从所述第二炉门移入，关闭第一炉门和第二炉门以对所述第一支架台上的石英棒进行退火处理。

11.如权利要求9所述的退火方法，其特征在于，所述退火处理包括：升温到第一预设温度，保持一第一预设时间，然后再升温到第二预设温度，保持一第二预设时间完成退火；

其中退火完成后，开启所述第一炉门和所述第二炉门时，所述炉膛内温度降至所述第一预设温度。