CN113667802B - 一种连续式退火器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型连续式退火器，包括退火炉和吸热气体发生装置，退火炉包括炉体、传动装置、密闭装置、加热系统、排烟预热装置、循环退火装置和控制装置，炉体下方设置有机架，密闭装置设置于炉体两端，加热系统包括加热装置和循环供气装置，加热装置与循环供气装置相连通，加热装置与循环供气装置之间设置有气体计量装置，排烟预热装置设置于循环供气装置和炉体之间，吸热气体发生装置与循环供气装置通过管道连通，传动装置、密闭装置、加热系统、排烟预热装置、循环退火装置和控制装置电连接。通过采用上述技术方案，炉内运动作业，材料受热均匀、气氛稳定；全过程自动化控制，操作简单，降低能耗，提高退火效果，提高产品延迟破坏能力。

Description

一种连续式退火器

技术领域

本发明涉及螺栓热处理技术领域，尤其涉及一种连续式退火器。

背景技术

退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持一定时间，然后以适宜速度冷却。目的是消除残余应力，消除加工硬化，改善塑性加工性能，为后续加工做好组织准备。由于螺栓等紧固件长期受到环境中的氢离子、氧离子、氯离子等离子侵蚀，普通的回火马氏体螺栓钢容易发生延迟断裂，且延迟断裂的敏感性随强度的提高而增大，特别是当抗拉强度超过1400MPa时，延迟断裂强度急剧降低。因此，回火马氏体钢的实际使用强度往往受到限制，所以耐延迟断裂是汽车用紧固件在高强度化同时必须要解决的问题。而冷镦成型所能达到的精度受到原材料机械性能以及坯料尺寸的影响，还同成型方法的选择和所采用的工序有关。因此如何提高产品的冷镦性和延展性是当前亟待解决的问题。

现有技术中退火是将工件加热到临界温度，保温一段时间，而后断电，关闭炉门，工件随炉温慢慢冷却至常温，需要很长的时间。目前现有技术也出现了一些连续式退火的设备，但是其结构不够科学，自动化程度和控制程度不高，而且工件在炉内处于静止状态，炉内各区域温度存在差异，从而工件享受的温度场差异较大，使得工件组织的回复程度不一样，最终产品性能差异大。

发明内容

综上所述，为克服现有技术的不足，本发明提供一种连续式退火器。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种连续式退火器，包括退火炉和吸热气体发生装置，所述退火炉包括炉体、传动装置、密闭装置、加热系统、排烟预热装置、循环退火装置和控制装置，所述炉体下方设置有机架，所述传动装置设置于机架内，所述密闭装置设置于炉体两端，所述加热系统包括设置于炉体内的加热装置和设置于炉体顶部的循环供气装置，所述加热装置与所述循环供气装置相连通，所述加热装置与所述循环供气装置之间设置有气体计量装置，所述排烟预热装置设置于循环供气装置和炉体之间，所述吸热气体发生装置与所述循环供气装置通过管道连通，所述传动装置、密闭装置、加热系统、排烟预热装置、循环退火装置和所述控制装置电连接。

通过采用上述技术方案，使用新型连续式退火器，相对于传统的井式退火炉，材料没有叠加堆放，炉内运动作业，材料受热均匀、气氛稳定；全过程自动化控制，自动化程度高，操作简单，相对于手动操作，可保证各保护气体流量控制一致，保证材料性能一致性，控温精度高，炉温均匀性强，材料各部位升温、降温一致；设置排烟预热装置保证炉内压强稳定，同时循环利用热量，降低能耗；设置所述吸热气体发生装置，自动化控制炉内保护气氛的含量和成分，确保球化退火的质量；设置气体计量装置，使炉体各部分精准控温，确保产品球状碳化物均匀分布，提高球化退火效果，从而在提高产品强度的情况下保持产品延展性，提高延迟破坏能力，并将螺栓的抗拉强度控制在1440MPa~1560MPa范围内，获得较为理想的其它力学性能。

本发明进一步设置：所述炉体包括退火区和冷却区，所述退火区包括左右分布的低温升温区和高温升温区，所述退火区和冷却区之间设置有等待区，所述循环退火装置包括设置于所述炉体内有用于将进入等待区的材料移动至高温升温区的入料端的移动机构。

通过采用上述技术方案，设置低温升温区和高温升温区，二次球化退火提高球化退火质量，左右分布，缩短了炉子的整体长度，节省炉子的占地空间，减少热量的能耗，同时炉内运动作业，材料受热均匀，无需等待二次升温，效率高，各分区温度变量小，能耗低，稳定性高，精准度高。

本发明进一步设置：所述低温升温区包括逐步升温至680℃-760℃的升温段和保持680℃-760℃的保温段，所述高温升温区包括逐步升温至780℃-860℃的升温段和保持780℃-860℃的保温段，保温段设置有保温罩，所述保温罩四角设置有高度可调节的安装支架，所述安装支架外设置有隔热层，所述保温罩顶部设置为拱形。

通过采用上述技术方案，采用分段式升温和分段保温，在达到奥氏体化温度前，先进行保温匀热，以保证里外温度差小，从而使得球化分布均匀；另一方面，为了提高延展性，由于在材料里面增加了“钒”元素，针对钒的特性，在达到奥氏体化温度后，提高了温度进行保温，并延长保温时间，使得片状碳化物更好的转化为球化组织，并均匀分布于铁素体基体上，从而提高了球化率，进而使材料具有更好的塑性和韧性，降低了退火后的硬度，同时还可以提高最终成品的淬透性，有利于最终产品的热处理，设置保温罩进一步加强保温性能，减少热耗，设置安装支架，可根据材料高度调整进出口，适应性更强，设置隔热层延长使用寿命。

本发明进一步设置：所述加热装置分别设置于所述退火区的两侧，两侧的气体计量装置分别与所述控制装置电连接。

通过采用上述技术方案，通过控制装置控制气体计量装置控制低温升温区和高温升温区的加热装置的进气量，从而精确控制低温升温区和高温升温区的温度。

本发明进一步设置：所述循环供气装置包括保护气氛循环机构和冷风循环机构，所述冷风循环机构与所述冷却区相连通并还设置有风量计量装置，所述排烟预热装置包括排烟泄压机构和吸热降温机构，所述排烟泄压机构设置于所述退火区上方，所述吸热降温机构设置于所述冷却区上方，所述排烟泄压机构和吸热降温机构皆与所述保护气氛循环机构相连通。

通过采用上述技术方案，吸热降温机构配合冷风循环机构使得冷却区快速降温，通过风量计量装置的设定，靠近保温段的一端降温慢，靠近出料端降温快，减少对保温段的影响，降低保温段热耗，提高冷却效果，同时所述退火区上方设置排烟泄压机构，将炉内的烟气通过预热器进行预热，再由保护气氛循环机构重新送至加热装置进行助燃。

本发明进一步设置：所述保护气氛循环机构包括主体段和延伸段，所述排烟泄压机构和主体段相连通，所述主体段呈梯形设置，主体段对应升温段的一端宽度小于主体段对应保温段的一端，所述延伸段与吸热降温机构相连通，所述延伸段插设于冷风循环机构内，所述冷风循环机构横截面呈倒凹字形围绕延伸段设置，所述冷风循环机构包括与所述保护气氛循环机构相抵的连接端，所述冷风循环机构呈梯形设置，连接端宽度小于另一端。

通过采用上述技术方案，主体段呈梯形设置，使得保护气氛循环机构对应升温段内压强较高，使得升温段供气足，易升温，减少能耗，保护气氛循环机构对应保温段压强低于升温段，使得保温段内压强稳定，保温效果好，温度稳定，不易散热，设置延伸段配合吸热降温机构，气体循环利用降低能耗，更加环保，所述冷风循环机构横截面呈倒凹字形围绕延伸段设置，设计合理，节省空间。

本发明进一步设置：所述退火区内设置有持续监控保护气氛的检测装置，所述检测装置与所述控制装置电连接。

通过采用上述技术方案，过程中，保护气氛持续监控显示，出现偏差时报警提示，一旦四周发生升温不一致，确保及时发现并进行处置，保证设备运行的安全性和稳定性。

本发明进一步设置：所述控制装置包括数控机构和设置于机架一侧的手动操作机构，所述数控机构包括自动模式和手动模式，所述手动模式与所述手动操作机构电连接。

通过采用上述技术方案，智能触摸屏结合现场手动操作面板，现场操作较为便捷；采用电脑全程控制模式，解决了工艺上的各流量计开关、手工操作的不确定性。

本发明进一步设置：所述吸热气体发生装置包括气体管路、混合系统和反应机构，所述气体管路包括用于输送大流量吸热式变成气的第一管路、用于输送氮气的第二管路和用于输送PF气氛的第三管路，所述第一管路、第二管路与所述混合系统相连接，所述混合系统与所述反应机构相连接，所述第三管路两端分别与反应机构、循环供气装置电连接。

通过采用上述技术方案，吸热式变成气有利于防氧化和脱碳,混合系统控制吸热式变成气、氮气的混合量，配合退火炉实现对渗碳和渗氮做到精确的控制。

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式。

附图说明

图1为本发明实施例结构主视图；

图2为本发明实施例退火炉的侧视角度内部结构示意图；

图3为本发明实施例退火炉的俯视角度内部结构示意图；

图4为本发明实施例退火炉的立体图；

附图标记：1.退火炉，11.炉体，111.退火区，1111.低温升温区，1112.高温升温区，1113.升温段，1114.保温段，112.等待区，113.冷却区，12.传动装置，13.密闭装置，14.加热系统，141.加热装置，142.循环供气装置，1421.保护气氛循环机构，14211.主体段，14212.延伸段，1422.冷风循环机构，1423.风量计量装置，143.气体计量装置，15.排烟预热装置，151.排烟泄压机构，152.吸热降温机构，16.机架，17.手动操作机构，2.吸热气体发生装置。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以个据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

参见附图1-4，本实施例公开的一种连续式退火器，包括退火炉1和吸热气体发生装置2，所述退火炉1包括炉体11、传动装置12、密闭装置13、加热系统14、排烟预热装置15、循环退火装置和控制装置，所述炉体11下方设置有机架16，所述传动装置12设置于机架16内，所述密闭装置13设置于炉体11两端，所述加热系统14包括设置于炉体11内的加热装置141和设置于炉体11顶部的循环供气装置142，所述加热装置141与所述循环供气装置142相连通，所述加热装置141与所述循环供气装置142之间设置有气体计量装置143，所述排烟预热装置15设置于循环供气装置142和炉体11之间，所述吸热气体发生装置2与所述循环供气装置142通过管道连通，所述传动装置12、密闭装置13、加热系统14、排烟预热装置15、循环退火装置和所述控制装置电连接。

本实施例进一步设置：所述炉体11包括退火区111和冷却区113，所述退火区111包括左右分布的低温升温区1111和高温升温区1112，所述退火区111和冷却区113之间设置有等待区112，所述循环退火装置包括设置于所述炉体11内有用于将进入等待区112的材料移动至高温升温区1112的入料端的移动机构。

本实施例进一步设置：所述低温升温区1111包括逐步升温至680℃-760℃的升温段1113和保持680℃-760℃的保温段1114，所述高温升温区1112包括逐步升温至780℃-860℃的升温段1113和保持780℃-860℃的保温段1114，保温段1114设置有保温罩，所述保温罩四角设置有高度可调节的安装支架，所述安装支架外设置有隔热层，所述保温罩顶部设置为拱形。

本实施例进一步设置：所述加热装置141分别设置于所述退火区111的两侧，两侧的气体计量装置143分别与所述控制装置电连接。

本实施例进一步设置：所述循环供气装置142包括保护气氛循环机构1421和冷风循环机构1422，所述冷风循环机构1422与所述冷却区113相连通并还设置有风量计量装置1423，所述排烟预热装置15包括排烟泄压机构151和吸热降温机构152，所述排烟泄压机构151设置于所述退火区111上方，所述吸热降温机构152设置于所述冷却区113上方，所述排烟泄压机构151和吸热降温机构152皆与所述保护气氛循环机构1421相连通。

本实施例进一步设置：所述保护气氛循环机构1421包括主体段14211和延伸段14212，所述排烟泄压机构151和主体段14211相连通，所述主体段14211呈梯形设置，主体段14211对应升温段1113的一端宽度小于主体段14211对应保温段1114的一端，所述延伸段14212与吸热降温机构152相连通，所述延伸段14212插设于冷风循环机构1422内，所述冷风循环机构1422横截面呈倒凹字形围绕延伸段14212设置，所述冷风循环机构1422包括与所述保护气氛循环机构1421相抵的连接端，所述冷风循环机构1422呈梯形设置，连接端宽度小于另一端。

本实施例进一步设置：所述退火区111内设置有持续监控保护气氛的检测装置，所述检测装置与所述控制装置电连接。

本实施例进一步设置：所述控制装置包括数控机构和设置于机架16一侧的手动操作机构17，所述数控机构包括自动模式和手动模式，所述手动模式与所述手动操作机构17电连接。

本实施例进一步设置：所述吸热气体发生装置2包括气体管路、混合系统和反应机构，所述气体管路包括用于输送大流量吸热式变成气的第一管路、用于输送氮气的第二管路和用于输送PF气氛的第三管路，所述第一管路、第二管路与所述混合系统相连接，所述混合系统与所述反应机构相连接，所述第三管路两端分别与反应机构、循环供气装置142电连接。

上述的“之间”并不仅仅指方位、位置之间，还包括指不同零件的相互作用之间的意思，上述的“上、下”只是相对描述，便于描述和理解，不排除使用其它可能性。

尽管本文较多地使用了退火炉1，炉体11，退火区111，低温升温区1111，高温升温区1112，升温段1113，保温段1114，等待区112，冷却区113，传动装置12，密闭装置13，加热系统14，加热装置141，循环供气装置142，保护气氛循环机构1421，主体段14211，延伸段14212，冷风循环机构1422，风量计量装置1423，气体计量装置143，排烟预热装置15，排烟泄压机构151，吸热降温机构152，机架16，手动操作机构17，吸热气体发生装置2等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种连续式退火器，其特征在于：包括退火炉和吸热气体发生装置，所述退火炉包括炉体、传动装置、密闭装置、加热系统、排烟预热装置、循环退火装置和控制装置，所述炉体下方设置有机架，所述传动装置设置于机架内，所述密闭装置设置于炉体两端，所述加热系统包括设置于炉体内的加热装置和设置于炉体顶部的循环供气装置，所述加热装置与所述循环供气装置相连通，所述加热装置与所述循环供气装置之间设置有气体计量装置，所述排烟预热装置设置于循环供气装置和炉体之间，所述吸热气体发生装置与所述循环供气装置通过管道连通，所述传动装置、密闭装置、加热系统、排烟预热装置、循环退火装置和所述控制装置电连接，所述炉体包括退火区和冷却区，所述退火区包括左右分布的低温升温区和高温升温区，所述退火区和冷却区之间设置有等待区，所述循环退火装置包括设置于所述炉体内有用于将进入等待区的材料移动至高温升温区的入料端的移动机构，所述低温升温区包括逐步升温至680℃-760℃的升温段和保持680℃-760℃的保温段，所述高温升温区包括逐步升温至780℃-860℃的升温段和保持780℃-860℃的保温段，保温段设置有保温罩，所述保温罩四角设置有高度可调节的安装支架，所述安装支架外设置有隔热层，所述保温罩顶部设置为拱形。

2.根据权利要求1所述的一种连续式退火器，其特征在于：所述循环供气装置包括保护气氛循环机构和冷风循环机构，所述冷风循环机构与所述冷却区相连通并还设置有风量计量装置，所述排烟预热装置包括排烟泄压机构和吸热降温机构，所述排烟泄压机构设置于所述退火区上方，所述吸热降温机构设置于所述冷却区上方，所述排烟泄压机构和吸热降温机构皆与所述保护气氛循环机构相连通。

3.根据权利要求2所述的一种连续式退火器，其特征在于：所述保护气氛循环机构包括主体段和延伸段，所述排烟泄压机构和主体段相连通，所述主体段呈梯形设置，主体段对应升温段的一端宽度小于主体段对应保温段的一端，所述延伸段与吸热降温机构相连通，所述延伸段插设于冷风循环机构内，所述冷风循环机构横截面呈倒凹字形围绕延伸段设置，所述冷风循环机构包括与所述保护气氛循环机构相抵的连接端，所述冷风循环机构呈梯形设置，连接端宽度小于另一端。

4.根据权利要求1所述的一种连续式退火器，其特征在于：所述加热装置分别设置于所述退火区的两侧，两侧的气体计量装置分别与所述控制装置电连接。

5.根据权利要求1所述的一种连续式退火器，其特征在于：所述退火区内设置有持续监控保护气氛的检测装置，所述检测装置与所述控制装置电连接。

6.根据权利要求1所述的一种连续式退火器，其特征在于：所述控制装置包括数控机构和设置于机架一侧的手动操作机构，所述数控机构包括自动模式和手动模式，所述手动模式与所述手动操作机构电连接。

7.根据权利要求1所述的一种连续式退火器，其特征在于：所述吸热气体发生装置包括气体管路、混合系统和反应机构，所述气体管路包括用于输送大流量吸热式变成气的第一管路、用于输送氮气的第二管路和用于输送PF气氛的第三管路，所述第一管路、第二管路与所述混合系统相连接，所述混合系统与所述反应机构相连接，所述第三管路两端分别与反应机构、循环供气装置电连接。

Images