CN111285364B - 立体型高温连续热处理生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于高温热处理技术领域，公开一种立体型高温连续热处理生产系统，包括装料模块、热处理模块、卸料模块和电气控制模块，热处理模块包括立式高温连续热处理炉，装料模块靠近高温连续热处理炉顶部设置，装料模块用于将原料装入容器中并输送容器至热处理模块，卸料模块靠近高温连续热处理炉底部设置，卸料模块用于将经热处理模块处理后得到的物料作后续处理并包装，高温连续热处理炉包括进舟部和出舟部，进舟部和出舟部可在电气控制模块控制下发生开闭联动使装料模块的原料不断送至高温连续热处理炉及使热处理模块的物料不断输出至卸料模块。本系统呈立式分布，形成一套完备的生产和物流系统，可即时下单即时生产即时包装即时发货，显著降低库存压力。

Description

立体型高温连续热处理生产系统

技术领域

本发明涉及高温热处理技术领域，具体地，涉及一种立体型高温连续热处理生产系统。

背景技术

随着科学技术的不断发展，包括制品、块状、颗粒、粉末在内的许多高温材料希望通过规模化连续热处理工艺加工，以实现高品质、低成本优势，但工业领域很难找到对应的大型连续热处理装备。现有的装备如艾奇逊高温炉是一种用于制品和粉末热处理加工的常见方式，该装备属于间隙式加热炉，不仅能耗高，而且高污染，还占用较大面积的车间；传统卧室推板式窑炉虽然也是连续工作模式，但存在工作温度低，占地面积大，产能小的缺点，不能很好的满足某些高温材料的规模化连续热处理生产工艺要求。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种占地面积小、产能大，可在2800℃以上高温工作的立体型高温连续热处理生产系统。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种立体型高温连续热处理生产系统，包括多层车间、装料模块、热处理模块、卸料模块、电气控制模块、原料输送通道。

所述多层车间至少包括用于装料的高层和用于卸料的低层，高层和底层之间设有分隔界面。

热处理模块包括立式高温连续热处理炉，所述立式高温连续热处理炉包括炉体、进舟部和出舟部，并贯通多层车间的高、低层。

装料模块设置在多层车间高层并靠近立式高温连续热处理炉上方进料部位置，装料模块用于将原料装入物料舟皿中并将物料舟皿输送至热处理模块。

卸料模块设置在多层车间低层靠近立式高温连续热处理炉下方出舟部位置，用于将热处理模块处理完毕后的舟皿中的物料卸料和分装处理。

原料输入通道与多层车间高层相通，用于将物料运送到高层装料模块。

电气控制模块与装料模块、热处理模块、卸料模块和产品输出通道电连接。

所述立式高温连续热处理炉内加热通道内的物料舟皿上下垂直叠置，立式高温连续热处理系统在电气控制模块控制下，将热处理模块中热处理完毕的一定数量的物料舟皿通过出舟部输送出至卸料模块，并从装料模块中补充相同数量的物料舟皿输送至热处理模块上方的进舟部，使物料舟皿自上而下通过立式高温连续热处理炉实现连续加工。

进一步地，多层车间高层和低层之间设有原料物料与成品物料相隔离的分隔界面，卸料完毕的空物料舟皿在电气控制模块的控制下从分隔界面下方向分隔界面上方单向传输，确保产品物料与原料物料严格分区。

更进一步地，所述多层车间低层设有三层，包括从低到高的层一、层二、层三；卸料模块可贯穿层一、层二、层三，即下部置于层一、中部置于层二、上部置于层三；或卸料模块贯穿层一、层二，即下部置于层一、上部置于层二；或卸料模块贯穿层二、层三，即下部置于层二、上部置于层三。

更进一步地，所述多层车间高层设有两层，包括从低到高的层四、层五，装料模块中的装舟装置贯穿层四、层五，即装舟装置上部置于第五层空间、下部置于第四层空间。

进一步地，进料部包括钟罩，钟罩设置在立式高温连续热处理炉顶端，该钟罩可通过升降动作使高温连续热处理炉的进料口暴露和封闭。

更进一步地，高温连续热处理炉顶端钟罩上方设有带废气收集室的集气罩，进料部位于集气罩内空间，钟罩上部设有排气口，从立式高温连续热处理炉排放出来的废气被与净化装置相通的废气收集室收集，经净化装置排至车间外。

进一步地，立式高温连续热处理炉出料部设有至少两道板阀，相邻板阀之间设有可容纳物料舟皿的暂存空间，通过板阀的顺序打开和闭合，在确保炉外大气不能进入立式高温连续热处理炉炉膛的前提下，物料舟皿步进通过暂存空间，顺序脱离热处理模块。

更进一步地，卸料模块中设有对从热处理模块出料部出来的产品物料舟皿实施在线检测的检测区，经检测不合格产品物料舟皿送至次废品区卸料。

进一步地，立式高温连续热处理炉底部设有废渣收集装置。

进一步地，所述多层车间还设有产品输出通道，所述产品输出通道贯穿多层车间低层。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本生产系统整体呈立式分布，其占地面积小，工作温度可在2800度以上，整个生产系统分布在一个占地面积较小的多层车间内，装料模块和卸料模块围绕热处理模块设置，形成一套完备的生产和物流系统，可一次性实现颗粒状、粉末状原料或制品连续热处理加热，真正做到即时下单即时生产即时包装即时发货，显著降低企业的库存压力，同时因热处理过程均为将物料装在料桶（也称为舟皿）中进行加工，料桶在连续炉中连续规则移动，料桶将原料分隔，可随时更换进炉原料，生产机制灵活，适于小批量、多品种供货，此外，相比于传统的艾奇逊高温炉排气不畅、温度不均匀、生产周期长、无法连续生产等诸多缺点，本生产系统的优势非常明显；

2）该生产系统采取立体连续热处理加工方式，立体连续热处理炉始终处于高温状态，炉膛内从上至下充满了物料舟皿，加工完成后的物料舟皿从底部出料口运出一个，顶部装料口装进一个物料舟皿，该生产系统始终处于连续工作状态，生产效率高，运行成本低；

3）装料模块和卸料模块的分隔界面可做到生产工艺的严格管理，有效防止原料和从高温连续热处理炉出炉后的物料发生混料，进而确保成品质量；

4）废气收集室为高温连续热处理炉中产生的废气提供了收集空间，大幅减少有害气体蔓延；

5）出舟部设置至少两个板阀，通过对板阀的开闭顺序控制，可有效防止空气进入高温连续热处理炉，保证本生产系统的安全生产；

6）废渣处理装置可及时排出高温连续热处理炉内的废弃物料，防止其占用高温连续热处理炉内空间，保障生产过程的顺利进行。

附图说明

图1为立体型高温连续热处理生产系统的车间结构示意图；

图2为立体型高温连续热处理生产系统的设备布置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1、图2所示，提供一种立体型高温连续热处理生产系统，本实施例主要针对石墨粉末类原材料的石墨化、纯化或碳化处理，该生产系统可设置于一占地面积较小的多层车间8内，多层车间至少分为高层和低层，高层和低层采用楼板隔离，高层用于装料，低层用于出料，高层放置的为原材料，低层放置的为热处理的产品，高、低层物料不允许混放。该生产系统包括装料模块1、热处理模块2、卸料模块3和电气控制模块（未示出），即图1中虚线框中所示的模块。热处理模块2包括立式高温连续热处理炉21，原材料通过物料盛放舟皿10进入立体高温连续热处理炉21加工，立式高温连续热处理炉内加热通道内的物料舟皿上下垂直叠置。立体高温连续热处理炉21顶部设有装舟部（即舟皿进入部位），装料模块1靠近高温连续热处理炉21顶部的装舟部设置，装料模块1用于将原料装入舟皿中并输送舟皿至热处理模块2。立式高温连续热处理炉21靠下的部位设有出舟部，卸料模块3靠近高温连续热处理炉21下部的出舟部设置，卸料模块3用于将经热处理模块处理后得到的物料筛分、称重并包装等。电气控制模块与装料模块1、热处理模块2和卸料模块3电连接，进舟部和出舟部可在电气控制模块的控制下发生开闭联动，使装料模块1的原料可源源不断输送至高温连续热处理炉21内及使热处理模块2的物料源源不断输出至卸料模块3。具体地，卸料模块3在电气控制下，从高温连续热处理炉21中将加工好的舟皿10通过出舟部移出，装料模块1把数量相同的舟皿10输入至进舟部，移出和输入的数量相同，始终保持高温连续热处理炉内的舟皿10处于动态平衡，舟皿10从上向下依次连续加工。移出和输入的数量根据加工情况确定，本实施例中为数量为1；在其他实施例中，舟皿10重量小，将舟皿10上下叠放2-4个移出、输入。本实施例中所述的舟皿采用步进方式输入、输出炉体，即舟皿每次输出、输入之间有间隔时间，完成一次输出、输入程序后，再执行下一个输入输出程序，分步进行，区分于舟皿源源不断的连续式输出、输入方式。

生产系统还包括原料输入通道7，原料输入通道7从地面贯通至高层，用于从地面运送原料至装料模块1；根据工作需要也可在低层设置物料输出通道，将加工后的成品通过物料输出通道运送到地面；本实施例中所述的通道为货运电梯。在低层将舟皿中物料卸料完毕，需要将空舟皿运送到高层，在高层和低层之间的设有舟皿专用运送通道，具体为在高、低层之间隔板上设有孔，孔上面设有升降架，通过升降架将舟皿向上运送。

具体地，本实施例的多层车间将横向占地面积缩小，转而向空间延伸，多层车间根据本生产系统各模块的结构大小可设置为五层楼，低层从低至高分为层一81、层二82、层三83，高层从低至高分为层四84、层五85，其中热处理模块2从第一层延伸至第五层，装料模块1贯穿第四层84和第五层85，卸料模块3设置在第一层至第三层的空间内。原料输入通道7贯通层一至层五，在层四、层五设有开口。物料输出通道6贯穿层一81、层二82、层三83、在层二82、层三83设有开口，本实施例中物料输入通道7和输出通道6均为货运电梯。

为加强本生产系统的生产工艺管理，装料模块1和卸料模块3之间设有分隔界面4，该分隔界面4即可采用在车间第三层和第四层之间设置的楼板（见图1中的双层线），进行严格的楼层分隔，操作人员或生产系统自身无法将两层楼内的物料进行混淆，可有效防止装料模块1的原料和卸料模块3的物料发生混料，进而确保最终制备的成品质量。

事实上，该五层楼高的车间在每一层层顶处均设有楼板，当然楼板上具有诸多孔洞（也叫做井，如图中各层楼板上的短竖划线所示）供各模块的相关设备贯穿，这些楼板可为操作工人提供过程监测和后续设备维护之用。

装料模块1包括装料装置11和输送机构（未示出），装料装置11的入口设置在层五85，出口设置在层四84，原料从层五85的入口投入，从层四84出口投放如舟皿中，从上向下方面物料装舟。本实施例中原料采用吨袋装载，吨袋搭乘原料输送货梯7至层五，将吨袋物料分装至舟皿后，将舟皿采用AGV车9输送至装舟部，投入热处理模块2。

本实施例的高温连续热处理炉的具体结构同于专利号为CN2010101203221、发明名称为“感应加热超高温连续碳化炉”的结构，其采用感应加热，可使高温连续热处理炉内温度达2500度以上（一般为2800～3000度），实现原料的超高温加热处理。

因本发明为环保型生产系统。高温连续热处理炉21的加热通道为立式结构，其内部产生的高温废气可在压力作用下往顶部挤出，为避免这些高温废气直接弥散至空气中污染大气，本实施例的高温连续热处理炉顶端还设有废除处理模块5，包括废气收集室51，该废气收集室51建在第五层楼板上，进舟部位于废气收集室51内，为保证高温连续热处理炉21与外界隔绝，进舟部上设有钟罩211将进舟部盖住，钟罩211上靠近顶部位置设有排气口2111便于高温连续热处理炉21内废气排至废气收集室51。

卸料模块3包括卸料装置31，卸料装置31也竖直放置，方便成品物料从上向下分装，卸料装置31上部设有入口，下部设有出口，物料从入口投入经过卸料模块筛分、称重、分装，在出口处装袋或装车。卸料装置31可贯穿层一81、层二82、层三83，即下部置于层一81、中部置于层二82、上部置于层三83；或卸料装置31贯穿层一81、层二82，即下部置于层一81、上部置于层二82；或卸料装置31贯穿层二82、层三83，即下部置于层二82、上部置于层三83。高温连续热处理炉21出料部设有至少两道板阀，为确保外界空气不能进入炉膛，相邻板阀不能同时打开。相邻板阀之间设有可容纳物料舟皿的暂存空间，出舟时，板阀按顺序依次打开和闭合，在确保炉外大气不能进入立式高温连续热处理炉炉膛的前提下，物料舟皿步进通过暂存空间，顺序脱离热处理模块2。卸料模块3中设有对从热处理模块出料部出来的产品物料舟皿实施在线检测的检测区，经检测不合格产品物料舟皿送至次废品区卸料。

此外，高温连续热处理炉底部设有废渣处理装置22，如图2所示，废渣处理装置包括收集筒（本实施例的收集筒设置在第一层楼板上，即地面上，也可设置在地面以下）。

本实施例在高温连续热处理炉出舟部处设有至少一台AGV车9，舟皿从出舟部出来时，被AGV车搭载运转。在出料仓顶部处也设有至少一台AGV车9，以备及时将物料检测合格后被输送至第三层的舟皿运转至出舟仓处卸料。在装料装置底部处也设有至少一台AGV车9，便于及时将从第三层搬运上来的空舟皿运转至装料装置底部盛装原料并及时转移至高温连续热处理炉进料部对应位置。

将舟皿从第二层输送至出料仓顶部（第三层）的输送机构、将物料清空后的舟皿搬运至第四层装料装置底部处的搬运机构和其它相邻层之间搬运舟皿或吨袋的机构均采用常见的链条和导轨等相结合的传送结构，在此不作赘述。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于热处理原料的不同，实施例1主要针对粉末状原料，本实施例主要是对制品进行高温热处理。所述制品可以是加工成一定形状的原料，进入炉体进行热处理。原料采用的立体循环加工方式与实施例1相同。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种立体型高温连续热处理生产系统，其特征在于，包括多层车间(8)、装料模块(1)、热处理模块(2)、卸料模块(3)、电气控制模块、原料输入通道(7)；

所述多层车间(8)至少包括用于装料的高层和用于卸料的低层，高层和低层之间设有分隔界面(4)；

热处理模块（2）包括立式高温连续热处理炉（21），所述立式高温连续热处理炉（21）包括炉体、进舟部和出舟部，并贯通多层车间的高、低层；

装料模块（1）设置在多层车间（8）高层并靠近立式高温连续热处理炉（21）上方进料部位置，装料模块（1）用于将原料装入物料舟皿(10)中并将物料舟皿(10)输送至热处理模块(2)；

卸料模块（3）设置在多层车间低层靠近立式高温连续热处理炉（21）下方出舟部位置，用于将热处理模块（2）处理完毕后的舟皿中的物料卸料和分装处理；

原料输入通道(7)与多层车间（8）高层相通，用于将物料运送到高层装料模块（1）；

电气控制模块与装料模块（1）、热处理模块（2）、卸料模块（3）电连接；

所述立式高温连续热处理炉（21）加热通道内的物料舟皿上下垂直叠置，立式高温连续热处理系统在电气控制模块控制下，将热处理模块（2）中热处理完毕的一定数量的物料舟皿通过出舟部输送至卸料模块（3），并从装料模块（1）中补充相同数量的物料舟皿(10)输送至热处理模块（2）上方的进舟部，使物料舟皿（10）通过立式高温连续热处理炉(21)实现连续加工。

2.根据权利要求1所述的立体型高温连续热处理生产系统，其特征在于，多层车间高层和低层之间分隔界面(4) 用于隔离原料物料与成品物料，分隔界面（4）设有舟皿运输通道，卸料完毕的空物料舟皿(10)在电气控制模块的控制下从分隔界面(4)下方向分隔界面(4)上方单向传输。

3.根据权利要求1所述的立体型高温连续热处理生产系统，其特征在于，所述多层车间低层设有三层，包括从低到高的层一、层二、层三；卸料模块（3）设有卸料装置(31)；所述卸料装置(31)可贯穿层一、层二、层三，即下部置于层一、中部置于层二、上部置于层三；或卸料装置贯穿层一、层二，即下部置于层一、上部置于层二；或卸料装置贯穿层二、层三，即下部置于层二、上部置于层三。

4.根据权利要求1所述的立体型高温连续热处理生产系统，其特征在于，所述多层车间高层设有两层，包括从低到高的层四、层五，装料模块中的装料装置(11)贯穿层四、层五，即装料装置(11)上部置于第五层空间、下部置于第四层空间。

5.根据权利要求1所述的立体型高温连续热处理生产系统，其特征在于，进舟部包括钟罩，钟罩设置在立式高温连续热处理炉顶端，该钟罩可通过升降动作使高温连续热处理炉的进料口暴露和封闭。

6.根据权利要求5所述的立体型高温连续热处理生产系统，其特征在于，高温连续热处理炉（21）顶端钟罩上方设有废气收集室（51），进舟部位于废气收集室（51）内空间，钟罩上部设有排气口（2111），从立式高温连续热处理炉（21）排放出来的废气被与净化装置相通的废气收集室（51）收集，经净化装置排至车间外。

7.根据权利要求1所述的立体型高温连续热处理生产系统，其特征在于，立式高温连续热处理炉出料部设有至少两道板阀，相邻板阀之间设有可容纳物料舟皿（10）的暂存空间，通过板阀的顺序打开和闭合，保持立式高温连续热处理炉炉膛与外部空气隔绝；物料舟皿（10）步进通过暂存空间，顺序脱离热处理模块（2）。

8.根据权利要求7所述的立体型高温连续热处理生产系统，其特征在于，卸料模块（3）中设有对从热处理模块（2）出料部出来的产品物料舟皿（10）实施在线检测的检测区，经检测不合格产品物料舟皿送至次废品区卸料。

9.根据权利要求1所述的立体型高温连续热处理生产系统，其特征在于，立式高温连续热处理炉（21）底部设有废渣收集装置（22），用于收集立式高温连续热处理炉通道中的废渣。

10.根据权利要求1所述的立体型高温连续热处理生产系统，其特征在于，所述多层车间还设有产品输出通道(6)，所述产品输出通道(6)贯穿多层车间低层。

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