CN115029650B - 铝合金固溶时效处理一体炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝合金热处理工艺技术领域，尤其涉及一种铝合金固溶时效处理一体炉，包括炉体、淬火槽车、料架和提升机构；所述炉体由工作室和燃烧室组成，所述燃烧室设置有若干个烧嘴，所述烧嘴外套设有屏蔽筒，淬火槽车设置于炉体下方，淬火槽车为可移动的淬火槽，包括上料工位和淬火槽，料架用于放置待热处理的铝合金铸件，所述提升机构用于带动所述料架上下移动，其炉体内工作室内无明火，炉内温度均匀，便于温度调节控制，炉体满足铝合金铸件固溶和时效处理的温度需求其占地面积小，节省空间，降低了投入成本，其结构紧促，避免中途工件转移而造成工件质量下降的现象，淬火后的工件硬度均匀、变形量小。

Description

铝合金固溶时效处理一体炉

技术领域

本发明涉及铝合金热处理工艺技术领域，特别是涉及一种铝合金固溶时效处理一体炉。

背景技术

铝合金工件的热处理主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。热处理包括固溶、淬火、时效处理等，现有的处理方式是在固溶后，将铝合金工件传输到淬火区域进行淬火处理，然后在运输到时效炉进行处理，现有技术存在以下缺陷：

1、铝合金工件从固溶设备出来并进入淬火池的时间过长，导致其进入淬火池的时候温度下降过多，进而使得淬火效果受到影响，并最终导致产品难以达到理想强度和硬度。2、固溶炉、淬火池、时效炉是热处理的必备环节，但现有的热处理设备占地面积大，设备成本高。对于小规模的铝合金工件加工企业来讲，不具备连续的热处理产量，设备利用率不足，铝合金工件热处理的生产成本高。3、固溶炉在较高温度下保温(600℃左右，固溶炉一般采用以可燃气体为加热源，有持续明火加热，因此固溶炉均存在炉内温度不均匀的缺陷；时效炉的结构一般与烘箱相似，时效炉是相对低温下保温(200℃左右)，固溶炉和时效炉温区差异大，因此固溶炉和时效炉不能通用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种铝合金固溶时效处理一体炉，其占地面积小，节省空间，降低了投入成本，其炉体炉温均匀，便于炉温控制，工件进行加热并快速淬火的热处理设备，够实现固溶、淬火和时效处理的连续进行，避免中途工件转移而造成工件质量下降的现象，淬火后的工件硬度均匀、变形量小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铝合金固溶时效处理一体炉，包括炉体、淬火槽车、料架和提升机构；其中，所述炉体由工作室和燃烧室组成，所述工作室和所述燃烧室之间设置有分隔板，所述分隔板上端与炉顶固定，所述分隔板下端为自由端，所述分隔板与炉底之间形成热风通道，所述燃烧室设置有若干个烧嘴，所述烧嘴外套设有屏蔽筒，所述工作室的顶部设置有循环风机和循环风道，所述循环风道所与燃烧室连通，所述炉门设置于所述炉体的底部；所述淬火槽车设置于所述炉体下方，所述淬火槽车包括底板，所述底板的底部设置有驱动机构和行走机构，所述底板设置有上料工位和淬火槽；所述料架用于放置铝合金铸件，所述料架设置有多层托板，所述托板均匀设置有若干通孔，所述料架顶部设置有吊环，所述吊环与所述提升机构的吊钩可拆卸连接；所述提升机构用于带动所述料架上下移动，所述提升机构设置于所述炉体的顶部。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述炉体的下部设置有炉门支架，所述炉门支架设置有导轨；所述炉门底部设置有行走轮，所述炉门侧部设置有气缸，所述气缸驱动所述炉门沿所述导轨滑动；所述炉门支架设置有顶起机构，所述顶起机构位于炉口下方。

进一步的，所述炉门包括优质型钢制成炉底门体，所述炉底门体内腔压填耐火纤维，所述炉底门体表面覆设有不锈钢网材料覆盖，所述炉门与炉底之间设置有软密封垫。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述屏蔽筒两端开口，所述屏蔽筒的尾部上翘5-20度，所述屏蔽筒设置有若干个通孔。

进一步的，所述燃烧室为L型，所述燃烧室上部的宽度大于下部的宽度。所述烧嘴位于燃烧室的上部，所述燃烧室的内壁设置有风扇，所述风扇设置于所述屏蔽筒的尾端的正上方。

进一步的，烧嘴的燃料为天然气，燃气管线包括主燃气管道和分燃气管道，多个烧嘴与分别与分燃气管道连接；主燃气管道上装有手动碟阀、压力表、过滤器、减压阀、燃气电磁阀、安全溢流阀、高低压保护开关等执行元件；分管道上装有监测电极、火焰检测及点火程序控制器及变压器、点火电极、空燃比例阀、空气电动执行器、烧嘴、助燃风机等执行元件。

进一步的，所述燃烧室顶部设置有一个排烟管道。

进一步的，所述工作室和所述燃烧室均设置有多个测温装置。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述淬火槽内设置有加热装置和用于淬火介质循环搅拌的搅拌器，所述淬火槽上部有溢流口，所述淬火槽底部设有排废口；所述驱动机构设置于槽车端部，所述驱动机构包括链轮、链条、电机和减速机。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述炉体包括炉壳和炉衬，所述炉衬由岩棉和硅酸铝纤维的复合材料组成，所述炉衬表面喷涂高温固化层，所述炉壳包括炉壳钢架和与炉壳钢架焊接的炉壳钢板，所述炉体的侧部设置爬梯，所述炉体的顶部设有安全护拦，所述炉体的下部设有支撑脚架。

进一步的，优选的，还包括电器控制系统。

与现有技术相比较，本发明的一种铝合金固溶时效处理一体炉有益效果是：1、本发明的一种铝合金固溶时效处理一体炉包括炉体、淬火槽车、料架和提升机构，淬火槽车设置于炉体下方，炉体内工作室内无明火，炉内温度均匀，便于温度调节控制，炉体满足铝合金铸件固溶和时效处理的温度需求，其占地面积小，节省空间，降低了投入成本，其结构紧促，避免中途工件转移而造成工件质量下降的现象，淬火后的工件硬度均匀、变形量小。

2、本发明的炉体由工作室和燃烧室组成，所述燃烧室设置有若干个烧嘴，所述烧嘴外套设有屏蔽筒，本发明燃烧出的火焰在屏蔽筒内，这样屏蔽筒就成为一个无明火散热快的加热体，通过风扇的循环将燃烧所发出的热量混合搅拌后通过炉底的热风风道的均匀带入工作室内。该燃烧方式为炉内直接燃烧，但无明火，热风从顶部至底部强制循环，炉温均匀。

3、本发明工作室的顶部设置有循环风机和循环风管，循环风管与燃烧室连通，热风由分隔板底部穿出后进入工作室，然后再由循环风机轴心抽吸向上穿行，形成循环，确保炉内温度的均匀性。

附图说明

图1是本发明的一种铝合金固溶时效处理一体炉结构示意图。

图2是本发明的一种铝合金固溶时效处理一体炉的结构示意图。

附图标记说明：

1——炉体、2——淬火槽车、3——料架、4——提升机构、6——分隔板、6——工作室、7——燃烧室、8——排烟管道、9——循环风机、10——循环风管、11——烧嘴、12——屏蔽筒、13-——热风通道、14——炉门、15——底板、16——淬火槽、17——上料工位、18——导轨、19——顶起机构、20——气缸、21——炉门支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。

如图1和图2所示，本实施例的一种铝合金固溶时效处理一体炉，包括炉体1、淬火槽车2、料架3和提升机构4；

炉体1包括炉壳和炉衬，炉壳包括炉壳骨架和炉壳钢板，炉壳骨架是采用矩形方管焊接制成框架结构，此类材料强度高且外表美观；炉壳骨架内贴焊炉壳钢板，炉壳钢板采用5mm厚的优质Q235钢板，在炉体1底部设置有炉口，炉顶开设用于循环风机安装的安装孔及升降锚链进出座孔，炉体1侧面开设安装热电偶的测温孔和用于检验的测温孔；炉体1的下部设有支撑脚架，炉体外设置有保温层，保温层厚度为260mm，保温材料采用复合式结构，由内层岩棉和外层的硅酸铝纤维组成；炉体1内的炉壳钢板由若干块钢板焊接形成，由于炉体1内工作温度较高，炉壳钢板在高温时热胀能力较大，炉壳钢板易膨胀，为此，本发明为了解决上述问题，每两个相邻的炉壳钢板采用折边交错搭边分布并通过螺杆压紧固定，这种方式的炉壳钢板可获得良好吸胀的效果。炉顶衬采用全纤维结构，由炉顶钢板上焊出钢针，将纤维毡叠层压铺至顶衬厚度，再以不锈钢板托护，钢针出头部位焊接圆形托片，使整体顶衬12与炉顶钢板结成一体；顶衬四周边缘制成阶梯状，与侧墙炉衬形成阶梯迷宫密封。

炉体1内设置分隔板5，分隔板5将炉体1分隔为燃烧室7与工作室6，，分隔板5上端与炉顶固定，分隔板5下端为自由端，分隔板5与炉底之间有间隙，分隔板5与炉底之间形成热风通道，燃烧室7设置有燃烧装置，燃烧装置包括燃气管线、烧嘴11、屏蔽筒12和助燃风机，燃气管线包括主燃气管道和分燃气管道，多个烧嘴11与分别与分燃气管道连接，烧嘴11设置于燃烧室的侧部的上部，屏蔽筒12套设于烧嘴11的外侧，每个烧嘴11外侧对应均设置有一个屏蔽筒12，屏蔽筒12为耐热材料的两端开口的钢筒，屏蔽筒12设置有多个交错的散热孔，屏蔽筒12的尾部上翘5-20度，屏蔽筒12设置有若干个通孔，火焰在屏蔽筒12内燃烧，屏蔽筒12就成为一个无明火散热快的加热体，燃烧室7内壁设置有风扇153，风扇153设置于所述屏蔽筒12的尾端的正上方，风扇153将屏蔽筒12端部的热风吹散打散，将燃烧所发出的热量混合均匀后通过分隔板5与炉底之间的热风通道进入工作室6内，燃烧的热风在燃烧室7内强制从上向下循环，炉温均匀。

主燃气管道上装有手动碟阀、压力表、过滤器、减压阀、燃气电磁阀、安全溢流阀、高低压保护开关等执行元件，分管道上装有监测电极、火焰检测及点火程序控制器及变压器、点火电极、空燃比例阀、空气电动执行器、烧嘴、助燃风机等执行元件，烧嘴的燃料为天然气，

为便于炉温的控制，工作室6的顶部设置1台离心循环风机9和循环风管10，循环风管10与燃烧室7的连通，热风由热风风道底部穿出后进入工作室6，然后再由循环风机9轴心抽吸向上穿行，经循环风管17进入燃烧室7，形成循环。循环风机9采用变频控制，循环风机9的动力采用Y系列普通电机，采用直联结构，安装于炉顶上部。为防止发生高温下的轴变形，循环风机9轴采用耐热合金钢材料不锈钢制造，风机功率为22KW，风机叶片结构为离心式结构，采用SUS321不锈钢板焊接制造，防止热变形和破坏风机动平衡；该结构风叶能够满足炉内循环所需的风压及风量；确保炉内温度的均匀性；焊接制成的风机叶轮需作退火处理，以消除焊接应力，退火后的叶轮再做静、动平衡试验，风叶受热时不会变形，从而保持动平衡不被破坏。

进一步的，燃烧室7顶部设置有一个排烟管道8，用于排出加热过程中产生的废烟气，排烟管道8的内管道采用304不锈钢材料制成圆管，圆管的外表面再包裹硅酸铝纤维，最外层采用镀锌板包裹，美观、耐用，烟囱高度应高出厂房顶1.5m。排烟管道8上安装有热风阀门，可以通过手动调节阀门排出的废气量调节炉体内的压力，始终保证炉体内为微正压。当阀门处于关闭状态时，保证漏风截面积不大于烟道总截面的3％。

炉门10设置于炉口的下方，炉门10采用优质型钢制成炉底门体，炉门10的内腔压填耐火纤维，炉门10的内表面以不锈钢网材料覆盖；炉门10与炉底面板间采用双道高温陶瓷绳作为互相接触的软密封材料，保证炉体1的气密性；炉体1的下部设置有炉门支架21，炉门支架21设置有导轨18；炉门14底部设置有行走轮，炉门14侧部设置有气缸20，气缸20与远离炉口的炉门支架21的端部固定，气缸20驱动炉门14沿所述导轨18滑动；炉门支架21设置有顶起机构19，顶起机构19位于炉口下方，气缸20选用QGB型结构形式，此类气缸在起始处设有缓冲机构，因此在运动过程中可实现缓慢起动而快速运动，减少工作时撞击。炉门14的两侧设有行走轮，当气缸20将炉门推至炉口时，设在炉口下方的顶起机构可迅速将炉门14从导轨18上抬起，压到炉口顶紧实现密封。当工件达到加热温度及时间，需要进行淬火时，气缸20迅速抽回炉门14，顶起机构19放开，使炉门14从炉口落下，落至导轨18上并回到炉口外侧，使工件能够从炉体内迅速入淬火槽16进行淬火。

淬火槽车2包括底板15，底板15的底部设置有驱动机构和行走机构，所述底板15上方设置有上料工位17和淬火槽16；淬火槽16采用优质型钢和钢板焊而成，淬火槽16上部有溢流口，淬火槽16底部设有排废口；所述淬火槽16内设置有加热系统，用于淬火介质循环搅拌的搅拌器、水槽液位控制系统、温度检测装置，所述加热系统为若干个均匀分布的电加热管；淬淬火槽车2通过驱动机构驱动左右移动，驱动机构安装于底板15的端部，底板15的底部设置有四个行走轮，驱动机构包括链轮、链条、电机和减速机。

料架3用于放置铝合金铸件，料架3设置有多层托板31，托板31均匀设置有若干通孔32，料架3顶部设置有吊环，升降机构4包括贯穿炉体的升降锚链、液压油缸、支架、导向架等组成，升降锚链底部设置有挂钩，挂钩与吊环可拆卸连接，

进一步的，为了保证在炉顶操作安全，在炉顶的四周安装护栏，并在炉体1的侧部设置了垂直爬梯和设备检查维护的平台。所有的安全护栏、爬梯和维修平台必须去除毛刺和飞边；需要高空操作和维护的部位均设置安全护栏、爬梯和维修平台，护栏高度不低于1050mm，高度强度等均符合国家标准；维修平台顶面采用4mm标准花纹板制成。

进一步的，为保证燃气充分燃烧，排烟出口处设置排放物检测装置，如甲烷检测仪，防止燃烧不充分产生超量有毒有害气体，有报警信号发出。

进一步的，为了满足防锈要求，炉壳内、外壁均用防锈底漆打底，炉壳再喷涂酚醛铝粉漆，涂层均匀美观，同时确保炉壳各部分不锈蚀。固溶炉外漏面、淬火槽车、控制柜，平台和护栏等采用按指定颜色喷涂或静电喷涂涂层。

本发明的一种铝合金固溶时效处理一体炉的工艺流程：

人工装料→淬火槽车进上料工位至炉口下方→炉门开→提升机构下→人工挂取料架→提升提升机构升到位→炉门关进行点火加热→按照工艺时间保温→淬火槽车再进淬火槽至炉口下方(淬火槽加热至所需温度)→固溶工艺时间结束→搅拌机开→炉门开→提升机构下→淬火完成→提升机构升→淬火槽车退上料工位至炉口下方→提升机构下→料架脱钩→提升机升到位→炉门关→淬火槽车进→人工卸料工人用天车将工件里水倒出→淬火槽车进退→人工挂取工件(此时等炉体内温度降至时效值)→提升机构升到位→炉门关进行点火加热时效→按照工艺时间保温→时效工艺时间结束→提升机构下→再装料进行下一循环。

进一步的，还包括电器控制系统，电器控制系统的控制柜面板上装有电流表、温控表、温度记录仪表、保温时间继电器和各种控制按钮开关、指示状态灯等。

温度控制过程：插入到炉体内的双芯热电偶将炉内的温度信号转换成二路标准的电流信号，一路送到记录仪进行实时温度记录；另一路送到温度控制器中，与设定温度进行比较和PID调节运算，输出比例控制4-20MA信号。温度信号通过热电偶接收来的毫伏信号，经智能数显控温仪表输出一个比例信号，比例调节阀自动调节助燃风量的大小，并相应地改变燃气阀门的大小，使之炉内燃烧控制在所需的产品工艺温度范围内。

报警系统及连锁：为实现助燃风和燃气高、低压超限报警，当发生燃气或助燃风异常报警时能快速切断燃气电磁阀。当某台烧嘴点火不成功或过程检测不着火时，能立即切断该分管燃气电磁阀，并发出熄火报警信号。助燃风与燃烧系统的联锁，当助燃风机故障时，由风压开关发信号立即停止所有燃烧系统，并发出风机故障报警信号。

炉温的超温联锁保护：当某个燃烧系统的执行元件发生故障使炉温升高至温度的设定上限时，并立即关闭该系统的燃气电磁阀并发出超温报警信号。温度控制循环风机、助燃风机及燃气高低压控制等形成联锁控制。

动作顺序进行控制及过流过压保护：加热、风机运行、炉门开关、提升机升降等所有动作设有逻辑联锁保护电路，即：料筐(吊钩)未到位炉门不能关闭；炉门不能关闭到位风机不启动，循环风机不运行炉加热不能正常启运行。淬火槽不在炉体下方不能做淬火操作，确保设备运行可靠、安全，防止误操作。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.铝合金固溶时效处理一体炉，其特征在于：包括炉体、淬火槽车、料架和提升机构；其中，所述炉体由工作室和燃烧室组成，所述工作室和所述燃烧室之间设置有分隔板，所述分隔板上端与炉顶固定，所述分隔板下端为自由端，所述分隔板与炉底之间形成热风通道，所述燃烧室设置有若干个烧嘴，所述烧嘴外套设有屏蔽筒，所述工作室的顶部设置有循环风机和循环风道，所述循环风道与燃烧室连通，炉门设置于所述炉体的底部；所述淬火槽车设置于所述炉体下方，所述淬火槽车包括底板，所述底板的底部设置有驱动机构和行走机构，所述底板设置有上料工位和淬火槽；所述料架用于放置铝合金铸件，所述料架设置有多层托板，所述托板均匀设置有若干通孔，所述料架顶部设置有吊环，所述吊环与所述提升机构的吊钩可拆卸连接；所述提升机构用于带动所述料架上下移动，所述提升机构设置于所述炉体的顶部，所述屏蔽筒两端开口，所述屏蔽筒的尾部上翘5-20度，所述屏蔽筒设置有若干个通孔，所述燃烧室为L型，所述燃烧室上部的宽度大于下部的宽度，所述炉体的下部设置有炉门支架，所述炉门支架设置有导轨；所述炉门底部设置有行走轮，所述炉门侧部设置有气缸，所述气缸驱动所述炉门沿所述导轨滑动；所述炉门支架设置有顶起机构，所述顶起机构位于炉口下方，当气缸将炉门推至炉口时，设在炉口下方的顶起机构将炉门从导轨上抬起，压到炉口顶紧实现密封；所述烧嘴位于燃烧室的上部，所述燃烧室的内壁设置有风扇，所述风扇设置于所述屏蔽筒的尾端的正上方。

2.根据权利要求1所述的铝合金固溶时效处理一体炉，其特征在于：所述炉门包括型钢制成炉底门体，所述炉底门体内腔压填耐火纤维，所述炉底门体表面有不锈钢网材料覆盖，所述炉门与炉底之间设置有软密封垫。

3.根据权利要求1所述的铝合金固溶时效处理一体炉，其特征在于：所述燃烧室顶部设置有一个排烟管道。

4.根据权利要求1所述的铝合金固溶时效处理一体炉，其特征在于：所述淬火槽内设置有加热装置和用于淬火介质循环搅拌的搅拌器，所述淬火槽上部有溢流口，所述淬火槽底部设有排废口；所述驱动机构设置于槽车端部，所述驱动机构包括链轮、链条、电机和减速机。

5.根据权利要求1所述的铝合金固溶时效处理一体炉，其特征在于：所述工作室和所述燃烧室均设置有多个测温装置。

6.根据权利要求1所述的铝合金固溶时效处理一体炉，其特征在于：所述炉体包括炉壳和炉衬，所述炉衬由岩棉和硅酸铝纤维的复合材料组成，所述炉衬表面喷涂高温固化层，所述炉壳包括炉壳钢架和与炉壳钢架焊接的炉壳钢板，所述炉体的侧部设置爬梯，所述炉体的顶部设有安全护拦，所述炉体的下部设有支撑脚架。

Images