CN109628863B - 高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉及工艺，该辊底炉包括进料辊道、干燥室、进口密封室、预热通道、加热室、风冷室、水冷室、出口密封室、出料辊道、及保护气氛系统，加热室包括室体、炉辊组件，该炉辊组件包括横炉辊、驱动件、以及密封组件，该炉辊包括内部中空设置的辊身、辊套、及辊轴，其中一辊轴自一端部穿出室体与驱动件对接，辊套与辊身连接端部包设于辊身外周形成阻挡部，辊身两端的阻挡部之间形成工件传送区，且工件传送区处于所对应相对两侧室体内壁之间。本发明不仅减少自炉辊向炉外热传导，而且减轻炉身自重，降低弯曲变形概率，延长炉辊寿命，同时，还能够防止工件碰撞或摩擦的现象发生，且产量大，成本低。

Description

高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉及工艺

技术领域

本发明属于热处理领域，具体涉及一种高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉，同时还涉及一种温镍基合金管材光亮固溶热处理工艺。

背景技术

众所周知，热处理过程用来改变工件的内部组织结构，提高工件的强度和使用寿命，因此，热处理步骤是工件成型必不可少的步骤。

而针对高温镍基合金管材（核级管）生产工艺如下：高温镍基合金管材经过进料辊道送入干燥室进行干燥处理，接着进入进口密封室并进行预热，然后进入加热室进行加热，加热完成后在风冷室进行快速冷却，接着在水冷室进行缓冷，然后进入出口密封室并自出料辊道传出，完成热处理工艺。

同时，我司之前已经申请了一种网带式高温镍基合金热处理炉，其最大的缺陷是，网带使用寿命只有3—6个月，生产成本较大，后来我司又申请了一种罐式高温镍基合金热处理炉，其最大的缺陷是，产量太小。

然而，针对上述的两种热处理的缺陷，现在我司申请的是托辊型高温镍基合金热处理炉，托辊寿命长，而且产量大，很好的解决了上述两个产品的不足之处，但是在上述生产过程中，尤其是加热室进行加热时，在炉辊组件的传递下使得核级管移动中进行热处理，其中炉辊组件包括横设在室体内的炉辊、设置在所述炉辊一端部用于驱动所述炉辊绕着自身轴心线方向转动的驱动件、以及用于将所述炉辊与所述室体密封连接的密封组件。

然而，上述的炉辊组件在实际使用中存在以下缺陷：

1、因炉辊的轴端部需要伸出室体外，且用于连接驱动件，因此，很容易造成因炉辊外露的轴端部造成热能损失；

2、炉辊长期处于高温环境下，在加上自重，很容易弯曲变形；

3、工件在炉辊传递过程中，无法限制工件在炉辊长度方向上晃动，因此，很容易造成工件与炉膛内壁碰触和摩擦，不仅影响了工件热处理品质，也破坏工件的表面平整度的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉。

同时，本发明还提供一种高温镍基合金管材光亮固溶热处理工艺。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉，其包括进料辊道、干燥室、进口密封室、预热通道、加热室、风冷室、水冷室、出口密封室、出料辊道、以及加工中用的保护气氛系统，其中加热室包括室体、沿着室体宽度方向并排设置用于传递管材的炉辊组件，该炉辊组件包括横设在室体内的炉辊、设置在炉辊一端部用于驱动炉辊绕着自身轴心线方向转动的驱动件、以及用于将炉辊与室体密封连接的密封组件，该炉辊包括位于室体内且内部中空设置的辊身、自辊身两端部分别向炉外延伸且呈外径逐渐变小的辊套、分别连接在辊套远离辊身端部且转动设置在室体侧壁上的辊轴，其中一辊轴自一端部穿出室体与驱动件对接，辊套与辊身连接端部包设于辊身外周形成阻挡部，辊身两端的阻挡部之间形成工件传送区，且工件传送区处于所对应相对两侧室体内壁之间。

优选地，辊套内部中空形成与辊身内部空腔连通的型腔，炉辊还包括填充在型腔内部的耐高温填充物。通过耐高温填充物的设置，进一步减少向炉外热传导。

具体的，型腔自辊身端部向辊轴延伸、且内径逐渐变小设置。

本例中，耐高温填充物为耐高温纤维棉。

根据本发明的一个具体实施和优选方面，炉辊还包括拦截设置在型腔内且将耐高温填充物封闭在型腔内的耐热型封板。该耐热型封板的设置主要是防止耐高温纤维棉在转动过程发生移位造成辊身温度不均匀，进而影响工件热处理品质。

优选地，耐热型封板为钢板，且钢板上开设有供空腔向型腔气流流动的通孔。在此，连通设置，可以有效地防止辊身的变形。

根据本发明的又一个具体实施和优选方面，在室体的侧壁上设有轴承座、辊轴通过轴承转动设置在轴承座上，密封组件包括用于将轴承座与室体密封的第一密封件、用于将轴承座与辊轴密封的第二密封件。

优选地，轴承座包括连接在室体的侧壁上的座本体、与座本体密封连接的封盖，轴承设置在座本体上，两根辊轴中的一根外端部处于封盖内部，另一根伸出封盖与驱动件传动连接，第二密封件用于将穿出封盖的辊轴与封盖相对密封。

具体的，第二密封件包括轴用唇型密封圈和油封、以及挡圈，其中轴用唇型密封圈有两个，挡圈将两个轴用唇型密封圈隔开，且形成环形密封区，油封套设在辊轴外周且位于环形密封区内。

然后针对封盖内部所在的辊轴与座本体的密封，本例中采用轴用唇型密封圈和轴用密封圈进行密封。

进一步的，密封组件还包括用于将封盖与座本体密封连接的第三密封件，炉辊组件还包括设置在室体内壁且与辊套外周和辊轴外周匹配的耐高温纤维圈。通过耐高温纤维圈的设置，进一步防止热能向炉外传导。

此外，第一密封件为常用的氟橡胶O型密封圈。第三密封件为石棉橡胶密封垫。

本发明的另一技术方案是：一种高温镍基合金管材光亮固溶热处理工艺，其上述的高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉对管材进行光亮固溶热处理，其具体的步骤如下：

1）、先通过保护气氛系统向预热通道、加热室、风冷室及水冷室内通入高纯氮气，以排除氧气，然后通入氢气，形成稳定的保护气氛；

2）、管材自进料辊道进入干燥室进行干燥处理，然后传送至内置有密封门帘、密封火帘、辉光器的进口密封室，辉光器一直工作，将少量进入炉内的空气消耗掉，确保炉膛内部没有氧气，保证设备绝对安全；

3）、自进口密封室传出进入预热通道内预热后，加入加热室内进行加热处理，其中整个加热过程都是在保护气氛下进行；

4）、通过炉辊组件将加热后管材传送至风冷室进行快速冷却，接着传输至水冷室中进行缓冷，其中整个冷却过程都是在保护气氛下进行；

5）、冷却完成后的管材再经过内置有密封门帘、密封火帘、辉光器的出口密封室，然后自出料辊道传出，完成热处理工艺。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明通过对炉辊的结构进行改进，减少自炉辊向炉外热传导，降低热能损耗，同时减轻炉身自重，延长炉辊寿命，此外，还能够防止工件和室体内壁碰撞或摩擦的现象发生，结构简单，实施方便，与此同时，产量大，成本低。

附图说明

下面结合附图和具体的实施例，对本发明做进一步详细的说明：

图1为本发明辊底炉的结构示意图；

图2为图1中加热室的结构剖视示意图；

图3为图2为中炉辊的结构示意图（剖视）；

其中：1、进料辊道；2、干燥室；3、进口密封室；4、预热通道；5、加热室；5A、室体；5B、炉辊组件；2B、炉辊；20、辊身；21、辊套；2a、阻挡部；22、辊轴；23、耐高温填充物；24、耐热型封板；24a、通孔；3B、驱动件；4B、密封组件；41、第一密封件；42、第二密封件；420、轴用唇型密封圈；421、油封；422、挡圈；423、轴用密封圈；43、第三密封件；5b、轴承座；50、座本体；51、封盖；6b、轴承；7b、耐高温纤维圈；6、风冷室；7、水冷室；8、出口密封室；9、出料辊道。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图与具体实施方式对本发明做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，本实施例涉及的高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉，其包括进料辊道1、干燥室2、进口密封室3、预热通道4、加热室5、风冷室6、水冷室7、出口密封室8、出料辊道9、以及加工中用的保护气氛系统。

具体的，加热室5包括室体5A、沿着室体5A宽度方向并排设置用于传递管材的炉辊组件5B。

本例中，炉辊组件5B包括横设在室体5A内的炉辊2B、设置在炉辊2B一端部用于驱动炉辊2B绕着自身轴心线方向转动的驱动件3B、以及用于将炉辊2B与室体5A密封连接的密封组件4B。

具体的，炉辊2B包括位于室体5A内且内部中空设置的辊身20、自辊身20两端部分别向炉外延伸且呈外径逐渐变小的辊套21、分别连接在辊套21远离辊身20端部且转动设置在室体5A侧壁上的辊轴22，其中一辊轴22自一端部穿出室体5A与驱动件3B对接，辊套21与辊身20连接端部包设于辊身20外周形成阻挡部2a，辊身20两端的阻挡部2a之间形成工件传送区，且工件传送区处于所对应相对两侧室体5A内壁之间。在此，工件传送区的位置将工件（核级管材）与室体5A内壁隔开，防止碰撞和摩擦。至于辊套21的材质，只要不对核级管材表面造成损伤即可。

本例中，辊套21内部中空形成与辊身20内部空腔连通的型腔，炉辊2B还包括填充在型腔内部的耐高温填充物23、拦截设置在型腔内且将耐高温填充物23封闭在型腔内的耐热型封板24。通过耐高温填充物23的设置，进一步减少向炉外热传导。同时，耐热型封板的设置主要是防止耐高温纤维棉在转动过程发生移位造成辊身温度不均匀，进而影响工件热处理品质。

具体的，型腔自辊身端部向辊轴延伸、且内径逐渐变小设置。

耐高温填充物23为耐高温纤维棉。

耐热型封板24为钢板，且钢板上开设有供空腔向型腔气流流动的通孔24a。在此，连通设置，可以有效地防止辊身的变形。

至于辊轴22与室体5A的连接，本例中，在室体5A的侧壁上设有轴承座5b、辊轴22通过轴承6b转动设置在轴承座5b上，密封组件4B包括用于将轴承座5b与室体5A密封的第一密封件41、用于将轴承座5b与辊轴22密封的第二密封件42。

轴承座5b包括连接在室体5A的侧壁上的座本体50、与座本体50密封连接的封盖51，轴承6b设置在座本体50上，两根辊轴22中的一根外端部处于封盖51内部，另一根伸出封盖51与驱动件3B传动连接，第二密封件42用于将穿出封盖51的辊轴22与封盖51相对密封。

具体的，第一密封件41为常用的氟橡胶O型密封圈。

第二密封件42包括轴用唇型密封圈420和油封421、以及挡圈422，其中轴用唇型密封圈420有两个，挡圈422将两个轴用唇型密封圈420隔开，且形成环形密封区，油封421套设在辊轴22外周且位于环形密封区内。

然后针对封盖51内部所在的辊轴22与座本体50的密封，本例中采用轴用唇型密封圈420和轴用密封圈423进行密封。

密封组件4B还包括用于将封盖51与座本体50密封连接的第三密封件43，其中第三密封件43为石棉橡胶密封垫。

此外，炉辊组件还包括设置在室体5A内壁且与辊套21和辊轴22外周匹配的耐高温纤维圈7b。通过耐高温纤维圈7b的设置，进一步防止热能向炉外传导。

然后，针对保护气氛系统的设置，本例中，先通过高纯度氮气，将预热通道、加热室、风冷室及水冷室内的氧气排除，然后通入氢气，当加热室稳定达到工艺温度，炉内氢气稳定，管材开始进炉。

同时，保护气氛系统还具有气氛巡检单元，从预热通道、加热室、风冷室、水冷室采集炉内气氛，检测氧含量、露点，当氧含量和露点超标时，停止氢气供应，排除相应故障。

综上所示，本申请具有以下优势：

1、通过空心和耐高温纤维棉、及耐高温纤维圈设置，减少自炉辊向炉外热传导，降低热能损耗；

2、用于承载工件的辊身内部中空设置，从而减轻炉身自重，降低辊身弯曲变形的概率，进而延长炉辊寿命；

3、通过两个阻挡部的设置，将工件（核级管材）与室体内壁隔开，防止碰撞和摩擦；

4、在保护气氛中，进行无氧热处理，确保管材表面的光洁度，同时有风冷的快速冷却和水冷的缓慢冷却便于管材的固溶；

5、与本申请之前的网带式高温镍基合金热处理炉和罐式高温镍基合金热处理炉相比，产量大，而且成本低。

同时，本实施例的高温镍基合金管材光亮固溶热处理工艺如下：

1）、先通过保护气氛系统向预热通道、加热室、风冷室及水冷室内通入高纯氮气，以排除氧气，然后通入氢气，形成稳定的保护气氛，其中在形成保护气氛之前，通过气氛巡检单元，从预热通道、加热室、风冷室、水冷室采集炉内气氛，检测氧含量、露点，当氧含量和露点超标时，停止氢气供应，排除相应故障，确保稳定的保护气氛形成；

2）、管材自进料辊道进入干燥室进行干燥处理，然后传送至内置有密封门帘、密封火帘、辉光器的进口密封室，辉光器一直工作，将少量进入炉内的空气消耗掉，确保炉膛内部没有氧气，保证设备绝对安全；

3）、自进口密封室传出进入预热通道内预热后，加入加热室内进行加热处理，其中整个加热过程都是在保护气氛下进行；

4）、通过炉辊组件将加热后管材传送至风冷室进行快速冷却，接着传输至水冷室中进行缓冷，其中整个冷却过程都是在保护气氛下进行；

5）、冷却完成后的管材再经过内置有密封门帘、密封火帘、辉光器的出口密封室，然后自出料辊道传出，完成热处理工艺。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉，其包括进料辊道、干燥室、进口密封室、预热通道、加热室、风冷室、水冷室、出口密封室、出料辊道、以及加工中用的保护气氛系统，其中所述的加热室包括室体、沿着所述室体宽度方向并排设置用于传递管材的炉辊组件，该炉辊组件包括横设在室体内的炉辊、设置在所述炉辊一端部用于驱动所述炉辊绕着自身轴心线方向转动的驱动件、以及用于将所述炉辊与所述室体密封连接的密封组件，其特征在于：所述的炉辊包括位于所述室体内且内部中空设置的辊身、自所述辊身两端部分别向炉外延伸且呈外径逐渐变小的辊套、分别连接在所述辊套远离所述辊身端部且转动设置在所述室体侧壁上的辊轴，其中一所述辊轴自一端部穿出所述室体与所述驱动件对接，所述辊套与所述辊身连接端部包设于所述辊身外周形成阻挡部，所述辊身两端的所述阻挡部之间形成工件传送区，且所述工件传送区处于所对应相对两侧所述室体内壁之间；

所述的辊套内部中空形成与所述辊身内部空腔连通的型腔，所述的炉辊还包括填充在所述型腔内部的耐高温填充物；

在所述室体的侧壁上设有轴承座、所述的辊轴通过轴承转动设置在所述的轴承座上，所述的密封组件包括用于将所述轴承座与所述室体密封的第一密封件、用于将所述的轴承座与所述辊轴密封的第二密封件；

所述的轴承座包括连接在所述室体的侧壁上的座本体、与所述座本体密封连接的封盖，所述的轴承设置在所述的座本体上，两根所述辊轴中的一根外端部处于所述封盖内部，另一根伸出所述的封盖与所述驱动件传动连接，所述的第二密封件用于将穿出所述封盖的所述辊轴与所述封盖相对密封；

所述的第二密封件包括轴用唇型密封圈和油封、以及挡圈，其中所述轴用唇型密封圈有两个，所述的挡圈将两个所述轴用唇型密封圈隔开，且形成环形密封区，所述的油封套设在所述辊轴外周且位于所述环形密封区内；

所述的密封组件还包括用于将所述封盖与所述座本体密封连接的第三密封件，所述的炉辊组件还包括设置在所述室体内壁且与所述辊套外周和所述辊轴外周匹配的耐高温纤维圈，且所述耐高温纤维圈与所述阻挡部之间相隔开设置。

2.根据权利要求1所述的高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉，其特征在于：所述的型腔自所述的辊身端部向所述辊轴延伸、且内径逐渐变小设置。

3.根据权利要求2所述的高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉，其特征在于：所述的炉辊还包括拦截设置在所述型腔内且将所述耐高温填充物封闭在所述型腔内的耐热型封板。

4.根据权利要求3所述的高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉，其特征在于：所述耐热型封板为钢板，且所述的钢板上开设有供所述空腔向所述型腔气流流动的通孔。

5.一种高温镍基合金管材光亮固溶热处理工艺，其采用权利要求1-4中任一项所述的高温镍基合金管材全氢光亮固溶热处理辊底炉对管材进行光亮固溶热处理，其具体的步骤如下：

1）、先通过保护气氛系统向预热通道、加热室、风冷室及水冷室内通入高纯氮气，以排除氧气，然后通入氢气，形成稳定的保护气氛；

2）、管材自进料辊道进入干燥室进行干燥处理，然后传送至内置有密封门帘、密封火帘、辉光器的进口密封室，并在无氧气进入的前提下，辉光器一直工作，将少量进入炉内的空气消耗掉，确保炉膛内部没有氧气，保证设备绝对安全；

3）、自进口密封室传出进入预热通道内预热后，加入加热室内进行加热处理，其中整个加热过程都是在保护气氛下进行；

4）、通过炉辊组件将加热后管材传送至风冷室进行快速冷却，接着传输至水冷室中进行缓冷，其中整个冷却过程都是在保护气氛下进行；

5）、冷却完成后的管材再经过内置有密封门帘、密封火帘、辉光器的出口密封室然后自出料辊道传出，完成热处理工艺。