CN110777246A - 一种管材预热装置及其预热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管材预热装置及其预热方法，属于热处理领域，包括内部设置有C形滑道的预热壳体以及与C形滑道连通的传热通道，所述C形滑道内包括上端的工件进入舱、中段的工件加热舱以及下端的工件预置舱，所述工件进入舱与工件进入通道连接，所述工件预置舱与后续生产线连接，所述工件进入舱、工件加热舱以及工件预置舱各个舱的入口和出口处设置有在控制器控制下打开和关闭的舱门。本发明防止工件预热时被氧化，并进一步提升预热氮气的利用率。

Description

一种管材预热装置及其预热方法
技术领域
本发明涉及热处理领域，尤其是一种管材的预热装置及其预热方法。
背景技术
为防止工件急剧升温造成工件受热不均，管材热处理前需要预先加热到指定温度。常见的管材预热方式采用整炉加热，同时加热多根钢管，但是每次开炉取用工件会使空气进入加热炉，导致工件表面氧化，影响后续加工使用。除此之外，冷空气进入加热炉还会降低炉内温度，增大预热炉加热能耗。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种管材预热装置及其预热方法，防止工件预热时被氧化，并进一步提升预热氮气的利用率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种管材预热装置，包括内部设置有C形滑道的预热壳体以及与C形滑道连通的传热通道，所述C形滑道内包括上端的工件进入舱、中段的工件加热舱以及下端的工件预置舱，所述工件进入舱与工件进入通道连接，所述工件预置舱与后续生产线连接，所述工件进入舱、工件加热舱以及工件预置舱各个舱的入口和出口处设置有在控制器控制下打开和关闭的舱门。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述传热通道为U形，所述传热通道的两个出口均朝向预热壳体且传热通道的两个出口与C形滑道的工件加热舱连通，所述传热通道中心位置设置有电阻丝。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述电阻丝的一侧设置有两个抽风机，所述电阻丝的另一侧设置有两个鼓风机，所述两个抽风机和两个鼓风机分别设置在传热通道相对的侧壁上。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述预热壳体包括外部的C形外壳以及设置在外壳和C形滑道之间的隔热砖。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述工件进入通道与工件进入舱之间设置有1号舱门，工件进入舱与工件加热舱之间设置有2号舱门，工件加热舱与工件预置舱之间设置有3号舱门，工件预置舱出口设置有4号舱门。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述工件进入舱和工件预置舱之间设置有通气管，通气管连通有进气管，进气管上设置有1号阀门，进气管与工件预置舱之间的通气管上设置有2号阀门，工件进入舱和工件预置舱上还均设置有排气管，所述工件进入舱的排气管上安装有3号阀门，工件预置舱的排气管上安装有4号阀门，所述两个排气管均外接抽气装置。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述C形滑道在工件加热舱的侧壁上设置有点状凸起，延缓工件在工件加热舱内的下落时间。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述工件加热舱和传热通道内充满氮气。
一种管材预热方法，包括以下步骤：
首先确定同时加热工件的个数n；
每个工件预热时间为T，工件在预热装置中运动一个工件位置的时间为T 1，工件在工件进入舱的运动时间为T 2，工件在工件加热舱的运动时间为T 3，工件在工件预置舱的运动时间为T 4，舱室吹扫时间为T 5， T 5为排出舱室内空气并通入氮气的时间，两工件投放间隔时间为△T，工件进入舱和工件预置舱每次只预留一个工件空间，工件加热舱可同时加热工件数量为n，为保证工件的连续化生产，各时间需要满足：T=T 1+T 2+T 3+T 4，T 1+T 4+T 5<△T，T 1+T 2<△T，T 1+(n-1)△T<T 3，T 1+T 5<T 2，n△T>T 3；
然后根据生产线加工情况确定工件预热时间T以及两个工件投放间隔时间△T；
最后确定各工件进入工件进入通道的时间且根据确定的各个工件进入工件进入通道的时间依次投放工件，且依据工件进出工件加热舱时，工件进入舱以及工件预置舱舱内充满氮气。
本发明管材预热方法的技术方案的进一步改进在于：具体步骤包括：
a，电阻丝加热，抽风机和鼓风机开启，热气流由传热通道进入工件加热舱内，传热通道和工件加热舱内的热气不断循环；
b，首个工件投入工件进入通道时系统开始计时，1号舱门打开并保持开启状态，工件进入工件进入舱后，1号舱门关闭；
c，3号阀门打开，通过排气管抽取工件进入舱的空气；
d，3号阀门关闭，1号阀门打开，进气管通入氮气，关闭1号阀门；
e，T 2时，2号舱门打开，工件进入工件加热舱；
f，T 1+T 2时，工件进入工件加热舱后，2号舱门关闭；
g，4号阀门打开，通过排气管抽取工件预置舱的空气；
h，4号阀门关闭，2号阀门打开，将工件进入舱的氮气抽入工件预置舱，之后关闭2号阀门；
i，T 2+T 3时，3号舱门打开，工件进入工件预置舱；
j，T 1+T 2+T 3时，工件进入工件预置舱后，3号舱门关闭；
k，T 2+T 3+T 4时，4号舱门打开，工件离开工件预置舱；
l，T 1+T 2+T 3+T 4时，工件离开工件预置舱后，4号舱门关闭。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明的管材预热装置整体结构为C形，可利用重力实现柱状工件在预热装置内部移动，完成工件预热；同时预热装置中工件进入舱位于工件预置舱正上方，可将两个舱室互相导通，一个舱室预热后的氮气可通入另一个舱室，实现氮气的循环利用。
管材预热装置在工件加热舱外部设置加热电阻丝和抽风机以及鼓风机，利用热气流预热柱状工件，加热更为均匀，减少热辐射造成的工件局部受热不均问题。
管材预热装置内部设置C形滑道，便于工件在预热装置内部舱室滚动，工件加热舱的C形滑道上设置点状凸起，延缓工件在工件加热舱内的下落时间。
隔热砖的设置确保管材预热装置的工件加热舱内热量持久，减少能源的浪费。
本发明的管材预热方法确保工件在氮气的保护下进行流畅的预热处理，避免了工件表面的氧化，且过程设计巧妙，可同时容纳多个工件进行预热，提高工作效率，保证连续生产。
附图说明
图1为本发明管材预热装置的结构示意图；
图2为本发明管材预热装置的各舱室预热时间示意图；
图3为本发明管材预热装置的工作时刻示意图；
其中，1、C形滑道，2、工件进入舱，3、工件加热舱，4、工件预置舱，5、工件进入通道，6、传热通道，7、电阻丝，8、抽风机，9、鼓风机，10、外壳，11、1号舱门，12、2号舱门，13、3号舱门，14、4号舱门，15、通气管，16、进气管，17、1号阀门，18、2号阀门，19、排气管，20、3号阀门，21、4号阀门，22、点状凸起，23、隔热砖。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
一种管材预热装置，如图1所示，包括内部设置有C形滑道1的预热壳体以及与C形滑道1连通的传热通道6，预热壳体包括外部的整体呈C形的具备一定厚度的外壳10以及设置在外壳10和C形滑道1之间的隔热砖23，外壳10厚度大于工件的长度；C形滑道1为耐热钢的板材弯曲而成。
C形滑道1内包括上端的工件进入舱2、中段的工件加热舱3以及下端的工件预置舱4，工件进入舱2与工件预置舱4呈上下相对的布置。工件加热舱4和传热通道6内充满氮气。工件进入舱2与工件进入通道5连接，工件进入通道5竖直的设置在工件进入舱2上端，工件预置舱4与后续生产线连接，工件进入舱2、工件加热舱3以及工件预置舱4各个舱的入口和出口处设置有在控制器控制下打开和关闭的舱门。具体如下：
工件进入通道5与工件进入舱2之间设置有1号舱门11，工件进入舱2与工件加热舱3之间设置有2号舱门12，工件加热舱3与工件预置舱4之间设置有3号舱门13，工件预置舱4出口设置有4号舱门14。所有可打开的舱门后方均可以连接有气缸装置，通过控制器定时控制气缸的动作实现舱门的自动打开和闭合。同时还可以选用现有技术中任何一种机械结构，只要能实现打开和关闭舱门即可。
其中工件进入舱2和工件预置舱4之间设置有通气管15，通气管15连通有进气管16，进气管16上设置有1号阀门17，进气管16与工件预置舱4之间的通气管15上设置有2号阀门18，工件进入舱2和工件预置舱4上还均设置有排气管19，工件进入舱2的排气管19上安装有3号阀门20，工件预置舱4的排气管19上安装有4号阀门21，两个排气管19均外接抽气装置。
传热通道6为U形，传热通道6的两个出口均朝向预热壳体且传热通道6的两个出口与C形滑道1的工件加热舱3连通，传热通道6中心位置设置有电阻丝7。电阻丝7的一侧设置有两个抽风机8，电阻丝的另一侧设置有两个鼓风机9，两个抽风机8和两个鼓风机9分别设置在传热通道6相对的侧壁上。
优选的，C形滑道1在工件加热舱3的侧壁上设置有点状凸起22，点状凸起22可以相对布置还可以错位布置，如此可延缓工件在工件加热舱内的下落时间。
一种管材预热方法，包括以下步骤：
首先确定同时加热工件的个数n；
如图2所示，每个工件预热时间为T，工件在预热装置中运动一个工件位置的时间为T 1，工件在工件进入舱2的运动时间为T 2，工件在工件加热舱3的运动时间为T 3，工件在工件预置舱4的运动时间为T 4，舱室吹扫时间为T 5，T 5为排出舱室内空气并通入氮气的时间，两工件投放间隔时间为△T，工件进入舱2和工件预置舱4每次只预留一个工件空间，工件加热舱3可同时加热工件数量为n，为保证工件的连续化生产，各时间需要满足：T=T 1+T 2+T 3+T 4，T 1+T 4+T 5<△T，T 1+T 2<△T，T 1+(n-1)△T<T 3，T 1+T 5<T 2，n△T>T 3；
然后根据生产线加工情况确定工件预热时间T以及两个工件投放间隔时间△T；
最后确定各工件进入工件进入通道5的时间且根据确定的各个工件进入工件进入通道5的时间依次投放工件，且依据工件进出工件加热舱3时，工件进入舱2以及工件预置舱4舱内充满氮气。
具体步骤包括：
a，电阻丝7加热，抽风机8和鼓风机9开启，热气流由传热通道6进入工件加热舱3内，传热通道6和工件加热舱3内的热气不断循环；
b，首个工件投入工件进入通道5时系统开始计时，1号舱门11打开并保持开启状态，工件进入工件进入舱2后，1号舱门11关闭；
c，3号阀门20打开，通过排气管19抽取工件进入舱2的空气；
d，3号阀门20关闭，1号阀门17打开，进气管16通入氮气，关闭1号阀门17；
e，T 2时，2号舱门12打开，工件进入工件加热舱3；
f，T 1+T 2时，工件进入工件加热舱3后，2号舱门12关闭；
g，4号阀门21打开，通过排气管19抽取工件预置舱4的空气；
h，4号阀门21关闭，2号阀门18打开，将工件进入舱2的氮气抽入工件预置舱4，之后关闭2号阀门18；
i，T 2+T 3时，3号舱门13打开，工件进入工件预置舱4；
j，T 1+T 2+T 3时，工件进入工件预置舱4后，3号舱门13关闭；
k，T 2+T 3+T 4时，4号舱门14打开，工件离开工件预置舱4；
l，T 1+T 2+T 3+T 4时，工件离开工件预置舱4后，4号舱门14关闭。
接下来以两个具体实施例对本发明的管材预热方法进行具体说明：
实施例一：
根据生产线加工情况确定工件加热时间T=38.5s和两工件投放间隔时间△T=32s，T1=0.5s，T2=4s，T3=30s，T4=4s，T5=2s，当工件加热舱2同时加热的工件个数n为1时；
控制器自动计算舱门开放时间；
传热通道6中电阻丝7加热，鼓风机9与抽风机8启动，热气流由传热通道6进入工件加热舱3，传热通道6与工件加热舱3之间的热气流不断循环；
首个工件投入工件进入通道5时系统开始计时，1号舱门11保持开启状态，0.5s时，工件进入工件进入舱2后，1号舱门11关闭；
1s时，3号阀门13打开，通过排气管19抽取工件进入舱2的空气；
2s时，3号阀门13关闭，1号阀门11打开，进气管16通入氮气，关闭1号阀门11；
4s时，2号舱门12打开，工件进入工件加热舱3；
4.5s时，工件进入工件加热舱3后，2号舱门12关闭；
5s时，4号阀门21打开，通过排气管19抽取工件预置舱4的空气；
6s时，4号阀门21关闭，2号阀门18打开，将工件进入舱2的氮气抽入工件预置舱4，8s时关闭2号阀门18；
34s时，3号舱门13打开，工件进入工件预置舱4；
34.5s时，工件进入工件预置舱4后，3号舱门13关闭；
38s时，4号舱门14打开，工件离开工件预置舱4；
38.5s时，工件离开工件预置舱4后，4号舱门14关闭。
实施例二：
根据生产线加工情况确定工件加热时间T=38.5s和两工件投放间隔时间△T=24s，T1=0.5s，T2=4s，T3=30s，T4=4s，T5=2s，当工件加热舱3同时加热的工件个数n为2时；
控制器自动计算舱门开放时间；
传热通道6中电阻丝7加热，鼓风机9与抽风机8启动，热气流由传热通道6进入工件加热舱3，传热通道6与工件加热舱3之间的热气流不断循环；
首个工件投入工件进入通道5时系统开始计时，1号舱门11保持开启状态，0.5s时，工件一进入工件进入舱2后，1号舱门11关闭；如图3所示，其中为了适合图中标注，图3中11开、12开、13开、14开分别表示1号舱门开、2号舱门开、3号舱门开、4号舱门开，2舱、3舱、4舱分别表示工件进入舱、工件加热舱和工件预置舱。
1s时，3号阀门20打开，通过排气管19抽取工件进入舱2的空气；
2s时，3号阀门20关闭，1号阀门17打开，进气管16通入氮气，关闭1号阀门17；
4s时， 2号舱门12打开，工件一进入工件加热舱3；
4.5s时，工件一进入工件加热舱3后，2号舱门12关闭；
5s时，4号阀门21打开，通过排气管19抽取工件预置舱4的空气；
6s时，4号阀门21关闭，2号阀门18打开，将工件进入舱2的氮气抽入工件预置舱4，8s时关闭2号阀门18；
24s时，1号舱门11打开，工件二投入工件进入通道5；
24.5s时，工件二进入工件进入舱2后，1号舱门11关闭；
25s时，3号阀门20打开，通过排气管19抽取工件进入舱2的空气；
26s时，3号阀门20关闭，2号阀门18打开，将工件预置舱4的氮气抽入工件进入舱2；
28s时，关闭2号阀门18，2号舱门12打开，工件二进入工件加热舱3；
28.5s时，工件二进入工件加热舱3后，2号舱门12关闭；
29s时，2号阀门18打开，将工件进入舱2的氮气抽入工件预置舱4，31s时关闭2号阀门18；
34s时，3号舱门13打开，工件一进入工件预置舱4；
34.5s时，工件一进入工件预置舱4后，3号舱门13关闭，打开2号阀门18将工件预置舱4的氮气抽入工件进入舱2；
35s时，关闭2号阀门；
38s时，4号舱门14打开，工件一离开工件预置舱4；
38.5s时，工件一离开工件预置舱4后，4号舱门14关闭；
39s时，4号阀门21打开，通过排气管19抽取工件预置舱4的空气；
40s时，4号阀门21关闭，2号阀门18打开，将工件进入舱2的氮气抽入工件预置舱4，42s时关闭2号阀门18；
58s时，3号舱门13打开，工件二进入工件预置舱4；
58.5s时，工件二进入工件预置舱4后，3号舱门13关闭；
62s时，4号舱门14打开，工件二离开工件预置舱4；
62.5s时，工件二离开工件预置舱4后，4号舱门14关闭。

Claims (10)

1.一种管材预热装置，其特征在于：包括内部设置有C形滑道（1）的预热壳体以及与C形滑道（1）连通的传热通道（6），所述C形滑道（1）内包括上端的工件进入舱（2）、中段的工件加热舱（3）以及下端的工件预置舱（4），所述工件进入舱（2）与工件进入通道（5）连接，所述工件预置舱（4）与后续生产线连接，所述工件进入舱（2）、工件加热舱（3）以及工件预置舱（4）各个舱的入口和出口处设置有在控制器控制下打开和关闭的舱门。
2.根据权利要求1所述的一种管材预热装置，其特征在于：所述传热通道（6）为U形，所述传热通道（6）的两个出口均朝向预热壳体且传热通道（6）的两个出口与C形滑道（1）的工件加热舱（3）连通，所述传热通道（6）中心位置设置有电阻丝（7）。
3.根据权利要求2所述的一种管材预热装置，其特征在于：所述电阻丝（7）的一侧设置有两个抽风机（8），所述电阻丝的另一侧设置有两个鼓风机（9），所述两个抽风机（8）和两个鼓风机（9）分别设置在传热通道（6）相对的侧壁上。
4.根据权利要求1所述的一种管材预热装置，其特征在于：所述预热壳体包括外部的C形外壳（10）以及设置在外壳（10）和C形滑道（1）之间的隔热砖（23）。
5.根据权利要求1所述的一种管材预热装置，其特征在于：所述工件进入通道（5）与工件进入舱（2）之间设置有1号舱门（11），工件进入舱（2）与工件加热舱（3）之间设置有2号舱门（12），工件加热舱（3）与工件预置舱（4）之间设置有3号舱门（13），工件预置舱（4）出口设置有4号舱门（14）。
6.根据权利要求1所述的一种管材预热装置，其特征在于：所述工件进入舱（2）和工件预置舱（4）之间设置有通气管（15），通气管（15）连通有进气管（16），进气管（16）上设置有1号阀门（17），进气管（16）与工件预置舱（4）之间的通气管（15）上设置有2号阀门（18），工件进入舱（2）和工件预置舱（4）上还均设置有排气管（19），所述工件进入舱（2）的排气管（19）上安装有3号阀门（20），工件预置舱（4）的排气管（19）上安装有4号阀门（21），所述两个排气管（19）均外接抽气装置。
7.根据权利要求1所述的一种管材预热装置，其特征在于：所述C形滑道（1）在工件加热舱（3）的侧壁上设置有点状凸起（22），延缓工件在工件加热舱（3）内的下落时间。
8.根据权利要求1所述的一种管材预热装置，其特征在于：所述工件加热舱（4）和传热通道（6）内充满氮气。
9.一种管材预热方法，其特征在于包括以下步骤：
首先确定同时加热工件的个数n；
每个工件预热时间为T，工件在预热装置中运动一个工件位置的时间为T 1，工件在工件进入舱（2）的运动时间为T 2，工件在工件加热舱（3）的运动时间为T 3，工件在工件预置舱（4）的运动时间为T 4，舱室吹扫时间为T 5， T 5为排出舱室内空气并通入氮气的时间，两工件投放间隔时间为△T，工件进入舱（2）和工件预置舱（4）每次只预留一个工件空间，工件加热舱（3）可同时加热工件数量为n，为保证工件的连续化生产，各时间需要满足：T=T 1+T 2+T 3+T 4，T 1+T 4+T 5<△T，T 1+T 2<△T，T 1+(n-1)△T<T 3，T 1+T 5<T 2，n△T>T 3；
然后根据生产线加工情况确定工件预热时间T以及两个工件投放间隔时间△T；
最后确定各工件进入工件进入通道（5）的时间且根据确定的各个工件进入工件进入通道（5）的时间依次投放工件，且依据工件进出工件加热舱（3）时，工件进入舱（2）以及工件预置舱（4）舱内充满氮气。
10.根据权利要求9所述的一种管材预热方法，其特征在于具体步骤包括：
a，电阻丝（7）加热，抽风机（8）和鼓风机（9）开启，热气流由传热通道（6）进入工件加热舱（3）内，传热通道（6）和工件加热舱（3）内的热气不断循环；
b，首个工件投入工件进入通道（5）时系统开始计时，1号舱门（11）打开并保持开启状态，工件进入工件进入舱（2）后，1号舱门（11）关闭；
c，3号阀门（20）打开，通过排气管（19）抽取工件进入舱（2）的空气；
d，3号阀门（20）关闭，1号阀门（17）打开，进气管（16）通入氮气，关闭1号阀门（17）；
e，T 2时，2号舱门（12）打开，工件进入工件加热舱（3）；
f，T 1+T 2时，工件进入工件加热舱（3）后，2号舱门（12）关闭；
g，4号阀门（21）打开，通过排气管（19）抽取工件预置舱（4）的空气；
h，4号阀门（21）关闭，2号阀门（18）打开，将工件进入舱（2）的氮气抽入工件预置舱（4），之后关闭2号阀门（18）；
i，T 2+T 3时，3号舱门（13）打开，工件进入工件预置舱（4）；
j，T 1+T 2+T 3时，工件进入工件预置舱（4）后，3号舱门（13）关闭；
k，T 2+T 3+T 4时，4号舱门（14）打开，工件离开工件预置舱（4）；
l，T 1+T 2+T 3+T 4时，工件离开工件预置舱（4）后，4号舱门（14）关闭。
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