CN111020164B - 一种焊接转子的退火系统及退火方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种焊接转子的退火系统及退火方法，包括：多个加热装置，设置在所述焊接转子的多个加热区域上；多个测温装置，设置在所述焊接转子的多个加热区域上，连接所述多个加热装置；其中，所述多个加热区域的退火温度不同。本发明提出的焊接转子的退火系统可以减少人工操作，加热质量稳定。

Description

一种焊接转子的退火系统及退火方法

技术领域

本发明涉及金属材料热处理技术领域，特别涉及一种焊接转子的退火系统及退火方法。

背景技术

随着经济的发展，汽轮机机组不断朝着高参数，大容量的方向发展，对焊接转子的性能提出了新的要求。对于汽轮机来说，转子是汽轮机的主要部件，转子的运转的好坏直接影响汽轮机的运行效率和机组的安全。在转子的制造过程中，需要对转子局部部位进行焊接，通常情况下，转子材料的可焊性不太好，所以焊后必须要在未冷却的情况下及时进行去应力处理。

由于焊接转子的外形尺寸较大，需要几百千瓦的功率，现有技术中，通常采用铺设以及固定几十块瓷衬式加热板进行加热，因此造成难以保证加热质量，同时也难以保证去应力效果。

发明内容

在鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种焊接转子的退火系统及退火方法，以提高加热质量，保证退火效果。

为实现上述目的及其他目的，本发明提出一种焊接转子的退火系统，包括：

多个加热装置，设置在所述焊接转子的多个加热区域上；

多个测温装置，设置在所述焊接转子的多个加热区域上，连接多个加热装置；

其中，所述多个加热区域的退火温度不同。

进一步地，所述焊接转子的每一加热区域包括两种材料。

进一步地，所述多个加热装置相互独立。

进一步地，所述多个加热装置允许设置多个加热范围，所述多个加热装置的加热温度在500-800℃。

进一步地，所述多个加热装置包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分通过螺栓连接。

进一步地，所述多个加热装置包括保温单元和加热单元，所述保温单元设置在所述加热单元上。

进一步地，所述加热单元上设置有引出孔。

进一步地，所述多个测温装置通过所述引出孔连接加热柜，所述加热柜连接所述多个加热装置。

进一步地，所述保温单元的长度大于或等于所述加热单元的长度。

本发明提出一种焊接转子的退火方法，包括：

提供一转子；

在所述转子上划分多个加热区域；

在所述多个加热区域上设置多个加热装置；

在所述多个加热区域上设置多个测温装置，以使所述多个加热区域的退火温度不同。

综上所述，本发明提出一种焊接转子的退火方法，通过将焊接转子划分成多个加热区域，然后在多个加热区域上设置多个加热装置以及多个测温装置，通过多个加热装置实现对多个加热区域的分别加热，因此可以保证焊接转子各加热区域的加热质量，从而提高了退火效果，有效减少了转子的局部内应力。

附图说明

图1：本实施例中焊接转子和加热装置连接示意图。

图2：本实施例中第一加热装置的第一部分简要示意图。

图3：图2的俯视图。

图4：本实施例中第一加热装置的剖面图。

图5：本实施例中第二加热装置的第一部分简要示意图。

图6：图5的俯视图。

图7：本实施例中第二加热装置的剖面图。

图8：本实施例中第三加热装置的第一部分简要示意图。

图9：图8的俯视图。

图10：本实施例中第三加热装置的剖面图。

图11：本实施例中第一加热装置和加热柜的连接示意图。

图12：本实施例中焊接转子的退火方法的流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例提出一种焊接转子的退火系统100，该退火系统100包括一焊接转子（以下简称转子）以及设置在转子上的多个加热装置和多个测温装置。如图1所示，该转子包括两种材料，即第一金属材料101和第二金属材料102，第一金属材料101和第二金属材料102通过焊接形成该转子，第一金属材料101和第二金属材料可例如为含Cr材料。第一金属材料101的退火温度范围在540-595℃，第二金属材料102的退火温度范围在620-660℃。在本实施例中，可通过面积法计算转子需要的加热功率，即根据转子的形状，尺寸及表面积计算出转子需要的加热功率。

如图1所示，在本实施例中，当得到转子需要的加热功率后，可根据转子的形状，尺寸将转子划分为多个加热区域，即将转子需要的加热功率进行拆分，例如当该转子需要的加热功率为300KW，将该转子划分为两个加热区域，则根据转子的形状，尺寸确定每一加热区域的加热功率，例如第一加热区域的加热功率为120KW，第二加热区域的加热功率为180KW。

如图1所示，在本实施例中，将该转子例如分成三个加热区域，例如第一加热区域，第二加热区域及第三加热区域，第一加热装置110设置在第一加热区域内，第二加热装置120设置在第二加热区域内，第三加热装置130设置在第三加热区域内。需要说明的是，第一金属材料101和第二金属材料102的焊接位置即为第二加热区域，即第二加热区域向内凹进。

如图2-3所示，在本实施例中，第一加热装置110包括两个相互对称的部分，图2仅显示第一部分111，如图2所示，第一部分111显示为圆形，即本实施例中，多个加热装置的形状可根据转子的形状设计，例如当转子为圆形时，多个加热装置的形状为圆形，当转子为正方形时，多个加热装置的形状为正方形。如图3所示，在第一部分111的两端还设置有螺孔112，通过该螺孔112即可将第一部分111和第二部分连接起来，即，将第一加热装置110固定在转子上。

如图3-4所示，在第一部分111上设置有一引出孔113，该引出孔113位于加热单元110b上，该引出孔113用于引出测温装置的补偿导线，即该测温装置通过该引出孔113连接加热柜或者温度记录仪表，以将温度反馈给加热柜，加热柜连接相应的加热装置，加热柜根据测温装置的温度信号，控制加热装置的输出功率。如图4所示，在本实施例中，该第一加热装置110包括保温单元110a及加热单元110b，保温单元110a设置在加热单元110b上，加热单元110b贴合在转子的表面上。在本实施例中，该保温单元110a的材料例如为保温纤维，该加热单元110b例如为电加热板。在本实施例中，该保温单元110a的长度大于加热单元110b的长度，以防止端部超温，例如保温单元110a比加热单元110b的长大约30-50mm。在一些实施例中，保温单元110a的长度可等于加热单元110b的长度。

如图5-6所示，在本实施例中，第二加热装置120包括两个对称连接的部分，图5仅显示第一部分121，如图5所示，第一部分121显示为圆形，即本实施例中，多个加热装置的形状可根据转子的形状设计，例如当转子为圆形时，多个加热装置的形状为圆形，当转子为正方形时，多个加热装置的形状为正方形。如图6所示，在第一部分121的两端还设置有螺孔122，通过该螺孔122即可将第一部分121和第二部分连接起来，即，将第二加热装置120固定在转子上。如图6所示，在第一部分121上设置有一引出孔123，该引出孔123位于第一加热单元120b上，该引出孔123用于引出测温装置的补偿导线，即该测温装置通过该引出孔123连接加热柜或温度记录仪表，以将温度反馈给加热柜，加热柜连接加热装置，加热柜根据测温装置的温度信号，控制加热装置的输出功率。

如图7所示，在本实施例中，该第二加热装置120包括保温单元120a和多个加热单元，在保温单元120a的两侧设置了第一加热单元120b，在保温单元120a的底部设置了第二加热单元120c，第一加热单元120b和第二加热单元120c贴合在转子的表面上。第二加热单元120c的两端未接触第一加热单元120b，即第二加热单元120c和第一加热单元120b设置有间隙区，在该间隙区内未设置有加热单元，防止端部的温度过高。第二加热装置120设置在第二加热区域内，第二加热区域向内凹进，形成凹部，因此第二加热单元120c设置在凹部内，即第一加热单元120b和第二加热单元120c设置在凹部内。

如图8-9所示，在本实施例中，该第三加装置130包括两个对称连接的部分，图8仅显示第一部分131，如图8所示，第一部分131显示为圆形，即本实施例中，多个加热装置的形状可根据转子的形状设计，例如当转子为圆形时，多个加热装置的形状为圆形，当转子为正方形时，多个加热装置的形状为正方形。如图9所示，在第一部分131的两端还设置有螺孔132，通过该螺孔132即可将第一部分131和第二部分连接起来，即将第三加热装置130固定在转子上。如图9所示，在第一部分131上设置有一引出孔133引出孔133位于第一加热单元130b上，该引出孔133用于引出测温装置的补偿导线，即该测温装置通过该引出孔133连接加热柜或温度记录仪表，以将温度反馈给加热柜，加热柜连接加热装置，加热柜根据测温装置的温度信号，控制加热装置的输出功率。

如图10所示，图10显示为图8在I-I方向上的剖面图，该第三加热装置130包括保温单元130a和多个加热单元，该保温单元130a包括垂直部分和水平部分，第一加热单元130a设置在保温单元130a的水平部分上，第二加热单元130c设置在保温单元130a的垂直部分上，且第二加热单元130c还设置在保温单元130a的底部，第一加热单元130b未接触第二加热单元130c，即第一加热单元130b和第二加热单元130c之间设置有间隙区，在该间隙区内未设置加热单元，防止端部的温度过高。在实施例中，第一加热单元130b和第二加热单元130c贴合在转子上，保温单元130a对第一加热单元130b和第二加热单元130c进行保温，保温单元130a的材料例如为保温纤维，第一加热单元130b和第二加热单元130c例如为电加热板。

如图1所示，在本实施例中，该退火系统100还包括多个测温装置，其中，第一测温装置201和第二测温装置202设置在第一加热区域内，例如第一测温装置201连接在第一加热区域的左半部分，第二测温装置202连接在第一加热区域的右半部分，即第一测温装置201可测得第一加热区域的左半部分的温度，第二测温装置202可测得第一加热区域的右半部分的温度。同理可知，第三测温装置203可测得第二加热区域的左上半部分的温度，第四测温装置204可测得第二加热区域的右上半部分的温度，第五测温装置205可测得第二加热区域的左下半部分的温度，第六测温装置206可测得第二加热区域的右下半部分的温度。第七测温装置207可测得第三加热区域的左上半部分的温度，第八测温装置208可测得第三加热区域的右上半部分的温度，第九测温装置209可测得第三加热区域的左下半部分的温度，第十测温装置210可测得第二加热区域的右下半部分的温度。在本实施例中，第一加热装置110，第二加热装置120及第三加热装置130关于转子的对称轴对称，第一测温装置201至第十测温装置210也关于转子的对称轴对称，例如第一测温装置201和第二测温装置202对称，第三测温装置203和第四测温装置204对称，第五测温装置205和第六测温装置206对称，第七测温装置207和第八测温装置208对称，第九测温装置209和第十测温装置210对称。在本实施例中，还可以在第三测温装置203，第五测温装置205上各在设置一个测温装置，以当作备用测温装置，同理，在第四测温装置204，第六测温装置206上各在设置一个测温装置，以当作备用测温装置。在本实施例中，该测温装置可例如为热电偶。

如图1及图11所示，在本实施例中，当转子的材料，形状和尺寸确定后，即可通过面积法确定该转子需要的加热功率，同时通过根据分段加热方式将转子划分成多个加热区域，且在每个加热区域内设置了加热装置和测温装置，因此可以确定每个加热区域的加热装置的加热功率。在本实施例中，该转子需要的加热功率例如为280KW，第一加热区域的加热功率例如为100KW，第二加热区域的加热功率例如为80KW，第三加热区域的加热功率例如为100KW。由于该转子为对称结构，因此第一加热装置110的左半部分的加热功率为50KW，第一加热装置110的右半部分的加热功率为50KW，使得第一加热区域的温度达到620-640℃，即当第一测温装置201监测到第一加热区域内的温度达到预设的退火温度时，第一加热装置110进入保温状态，第一加热区域进入保温状态，第一加热区域的退火温度例如达到625-630℃。在本实施例中，在第一加热区域进入保温状态后，第一加热区域的左半部分的加热功率可例如50KW，第一加热区域的右半部分的加热功率可例如为50KW。

第二测温装置202和第一测温装置201具有相同的工作模式，因此通过第一测温装置201和第二测温装置202 可以使得第一加热区域达到相应的退火温度。如图11所示，该第一加热装置110还连接一加热柜300，该加热柜300设置有第一加热装置110的加热速率曲线，当第一测温装置201监测到第一加热装置110的温度后，并将该温度值反馈给加热柜300，加热柜300根据该温度值来调整第一加热装置110的使用效率，以使得第一加热区域达到预设的退火温度。该加热柜300内还设置有第二加热装置120，第三加热装置130的加热速率曲线。

如图1所示，在本实施例中，第二加热装置120设置在第二加热区域内，通过第三测温装置203和第四测温装置204可以使得第二加热区域的上半部分达到相应的退火温度，通过第五测温装置205和第六测温装置206可以使得第二加热区域的下半部分达到相应的退火温度，当第二加热区域的温度达到相应的退火温度后，第二加热装置120进入保温状态，第二加热区域进入保温状态。在本实施例中，第二加热区域的上半部分的退火温度可例如为640℃，第二加热区域的下半部分的退火温度可例如为560℃。在本实施例中，在第二加热区域进入保温状态后，第二加热区域的左上半部分的加热功率可例如为30KW，第二加热区域的右上半部分的加热功率可例如为30KW，第二加热区域的左下半部分的加热功率可例如为10KW，第二加热区域的右下半部分的加热功率可例如为10KW。

如图1所示，在本实施例中，第三加热装置130设置在第三加热区域内，第三加热装置130的左半部分的加热功率为50KW，第三加热装置130的右半部分的加热功率为50KW，通过第七测温装置207和第八测温装置208监测到第三加热区域的上半部分达到相应的退火温度，通过第九测温装置209和第十测温装置210监测到第三加热区域的下半部分达到相应的退火温度，第三加热装置130进入保温状态，第三加热区域进入保温状态。在本实施例中，第三加热区域的上半部分的退火温度可560℃，第三加热区域的下半部分的退火温度可560℃。在本实施例中，在第三加热区域进入保温状态时，第三加热区域的左上半部分的加热功率可例如为20KW，第三加热区域的右上半部分的加热功率可例如为20KW，第三加热区域的左下半部分的加热功率可例如为30KW，第三加热区域的右下半部分的加热功率可例如为30KW。

如图1所示，在本实施例中，加热柜通过多个测温装置的温度反馈来控制加热装置，可以使得转子的多个区域的退火温度不同，在本实施例中，第一加热区域的退火温度例如为620-640℃，第二加热区域的上半部分的退火温度例如为620-640℃，第二加热区域的下半部分的退火温度例如为560-580℃，第三加热区域的退火温度例如为560-580℃。通过在转子上设置多个加热区域，以及在多个加热区域上设置多个加热装置和测温装置，由此可对多个加热区域同时进行加热，当每一加热加热区域达到相应的温度后，每一加热区域上的加热装置进入保温状态，因此实现了每一加热区域的退火温度不同，也实现了转子的各区域的分别控温。

如图1及图4所示，本实施例对第一测温装置201的工作原理进行说明，在加热柜300上设置了多个通道，例如通道A至通道F，通道A至通道F均连接至第一测温装置201，由此可实现第一加热装置110对第一加热区域的温度控制。需要说明的是，每一测温装置均具有相应的测温模式，每一测温装置相互独立工作。第二加热装置120和第三加热装置130的温度控制方法和第一加热装置110的温度控制方法相同。

如图12所示，本实施例提出一种焊接转子的退火方法，包括：

S1：提供一焊接转子；

S2：在所述焊接转子上划分多个加热区域；

S3：在所述多个加热区域上设置多个加热装置；

S4：在所述多个加热区域上设置多个测温装置，以使所述多个加热区域的退火温度不同。

在步骤S1-S2中，当焊接转子的形状，尺寸和材料确定后，即可通过面积法算出焊接转子需要的加热功率，然后根据焊接转子的形状，尺寸和分段式控温的温度在转子上划分出多个加热区域，同时也算出了各个加热区域的加热功率。

在步骤S3-S4中，在多个加热区域上设置多个加热装置以及多个测温装置，多个测温装置将测得的温度反馈给加热柜，加热柜根据温度信号分别控制多个加热装置的输出功率，由此可实现多个加热区域的分别加热，以使得各个加热区域的退火温度不同。

本发明提出的焊接转子的退火系统及退火方法可以用于多个领域，例如汽轮机，造船，航空领域。本发明提出的焊接转子的退火系统及退火方法适用于各种形状和尺子的转子。

综上所述，本发明提出一种焊接转子的退火系统及退火方法，通过将转子划分成多个加热区域，然后在多个加热区域上设置多个加热装置以及多个测温装置，通过多个加热装置实现对多个加热区域的分别加热，因此可以保证转子各加热区域的加热质量，从而提高了退火效果，有效减少了转子的局部内应力。本发明提出的焊接转子的退火系统可以实现机械套装，有效减少人工操作。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (8)

1.一种焊接转子的退火系统，其特征在于，包括：

多个加热装置，设置在所述焊接转子的多个加热区域上，所述焊接转子的加热区域包括两种材料，通过面积法算出所述多个加热区域需要的加热功率，且所述多个加热区域按照所述焊接转子需要的所述加热功率进行拆分；

多个测温装置，设置在所述焊接转子的多个加热区域上，连接所述多个加热装置；

其中，所述多个加热区域的退火温度不同；

其中，所述多个测温装置通过引出孔连接加热柜，所述加热柜连接所述多个加热装置，所述加热柜根据所述多个测温装置的温度信号，控制所述多个加热装置的输出功率。

2.根据权利要求1所述的退火系统，其特征在于：所述多个加热装置相互独立。

3.根据权利要求1所述的退火系统，其特征在于：所述多个加热装置允许设置多个加热范围，所述多个加热装置的加热温度在500-800℃。

4.根据权利要求1所述的退火系统，其特征在于：所述多个加热装置包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分通过螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的退火系统，其特征在于：所述多个加热装置包括保温单元和加热单元，所述保温单元设置在所述加热单元上。

6.根据权利要求5所述的退火系统，其特征在于：所述加热单元上设置有所述引出孔。

7.根据权利要求5所述的退火系统，其特征在于：所述保温单元的长度大于或等于所述加热单元的长度。

8.一种焊接转子的退火方法，其特征在于，包括：

提供一焊接转子；

在所述焊接转子上划分多个加热区域，所述焊接转子的加热区域包括两种材料，通过面积法算出所述多个加热区域需要的加热功率，且所述多个加热区域按照所述焊接转子需要的所述加热功率进行拆分；

在所述多个加热区域上设置多个加热装置；

在所述多个加热区域上设置多个测温装置，所述多个测温装置连接所述多个加热装置，以使所述多个加热区域的退火温度不同；

其中，所述多个测温装置通过引出孔连接加热柜，所述加热柜连接所述多个加热装置，所述加热柜根据所述多个测温装置的温度信号，控制所述多个加热装置的输出功率。

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