CN1775990A - 铝合金固溶、时效燃气加热处理炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铝合金固溶、时效燃气加热处理炉，包括由固溶炉和时效炉组成的炉体部分、提供高温热气的燃烧装置、液压系统、淬火槽，以及控制整个装置的温度和动作的电气控制系统；固溶炉和时效炉都由炉门和炉体本体组成，所述燃烧装置经热风混流室与固溶炉的热风混流室相连接，固溶炉的排烟口上设置外排热风管，外排热风管与时效炉的热风发生室相连接；本发明的处理炉，生产效率高；采用燃气作为加热源，且将固溶炉的余热输送到时效炉内，作为其加热热源，热效率很高；能够连续在较高温度下保温、淬火、在较低温度下时效处理，使工件的组织致密，能获得性能优良的工件。

Description

铝合金固溶、时效燃气加热处理炉

技术领域

本发明涉及一种铝合金零件热处理炉，尤其是同步对铝合金工件进行固溶、时效处理，采用燃气加热的热处理炉。

背景技术

铝合金工件相对于铸铁、铸钢等零件具有很多优越性，铝合金工件在工业领域，尤其是汽车、摩托车等领域已得到广泛利用。在铝制品中，尤以铸造铝制品为最多，即将铝在高温下熔解成铝液，再浇注或压注到成型型腔中，经冷却后凝固而得到产品，以铸造方式获得的铝制品，其内部存在较大的应力，组织比较疏松，在强度、致密度等方面达不要求，故都需要进行各种热处理，如正火、淬火、回火、时效处理等。

现有技术中的铝制品热处理炉，如本申请人在专利号为ZL200320104403，名称为“铝合金空气循环炉”的实用新型专利中所公开的热处理炉，是将铝制品工件在热处理炉中保温一段时间，然后快速投入淬火液中淬火，最后在空气中经自然时效处理。该种炉子的不足主要有：1、处理能力较小，不能适应大批量生产的需要；2、经保温和淬火工序后，铝制品工件只能另用一台专用炉进行时效处理，同时周期式生产，生产节拍不能同步；3、其加温方式一般都是电加热，热效率不高。

发明内容

本发明针对现有技术中铝制品热处理的上述不足，提供一种以可燃气体为加热源，连续进行在较高温度下保温、淬火，在较低温度下时效处理(相对低温下保温)的铝合金固溶、时效燃气加热处理炉

本发明的技术方案：铝合金固溶、时效燃气加热处理炉，包括由固溶炉和时效炉组成的炉体部分，提供高温热气的燃烧装置，使工件产生位移的液压系统，淬火槽，以及控制整个装置的温度和动作的电气控制系统；液压系统包括固溶炉推料缸、时效料出料缸、固溶炉出料缸、时效料推料缸、炉门缸、液压提升机；其特征在于：

A、所述固溶炉和时效炉都由炉门和炉体本体组成，所述燃烧装置经热风混流室与固溶炉的热风混流室相连接，固溶炉的排烟口上设置外排热风管，外排热风管与时效炉的热风发生室相连接；

B、所述固溶炉和时效炉的炉膛底部设置有行走轨道，载料车能与行走轨道相配合；

C、所述热风混流室内设有循环风机，固溶炉炉膛内设有侧导流板，侧导流板内设有热风通道，热风通道与热风混流室相连通，热风通道上设有出风口；热风发生室内设置有循环风机，热气流道与热风发生室相连通，热气流道上设有热气出口；

D、移动式平车设在液压提升机内，在固溶炉的出料端和时效炉的进料端之间作往复运动；

本发明铝合金固溶、时效燃气加热处理炉，其优点为：1、处理能力大，生产效率高，能处理直径500mm、厚度110mm的铝轮工件平均生产率在360-540件/小时；2、采用发热值较高、对环境污染少的燃气作为加热源；3、将固溶炉内已作过热交换的余热输送到时效炉内，又作为时效炉的加热热源，充分利用了热能，热效率很高；4、固溶和时效的热处理能够顺序地连续进行，获得最佳质量的产品；在较高温度下保温(600℃左右)，之后淬火，之后在较低温度下保温(200℃左右)一段时间以进行时效处理，使铝制品工件的组织致密、内部应力得以最大限度地消除，获得性能优良的铝制品工件。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明处理炉总体布置图。

图2是图1沿A-A向剖视图。

图3是图1沿B-B向剖视图。

具体实施方式

如图1、2中，1-固溶炉、2-时效炉、3-燃烧装置、4-液压系统、5-淬火槽、6-固溶炉推料缸、7-时效料出料缸、8-固溶炉出料缸、9-时效料推料缸、10-炉门缸、11-液压提升机、12-移动式平车、13-热风烟管、14-热风混流室、15-外排热风管、16-排烟口、17-热风发生室。

本发明的热处理装置，包括由固溶炉1和时效炉2组成的炉体部分，提供高温热气的燃烧装置3，使工件产生位移(向前、向下、向上等)的液压系统4，用于淬火工序的淬火槽5，液压系统4主要包括固溶炉推料缸6、时效料出料缸7、固溶炉出料缸8、时效料推料缸9、炉门缸10、液压提升机11等，以及控制整个装置的温度和动作的电气控制系统。燃烧装置3经热风烟管13与固溶炉顶部的热风混流室14相连接，将其产生的热气输送到热风混流室14内。固溶炉1的排烟口16上设置外排热风管15，外排热风管15与时效炉2的热风发生室17相连接，即外排热风管15将固溶炉1的排烟口16和时效炉2的热风发生室17连接起来，将固溶炉1的余热输送排放到时效炉2内，作为时效炉的加热热源。

本发明的燃烧装置3，是一种以燃烧天然气而获得热量的炉子，每个炉子可以单独或同时燃烧以向固溶炉中供应高温的热空气，炉子的数量与固溶炉所设立的加热区相同，每个炉子单独向其对应的加热区供应热空气，从减少所占地面面积考虑，可将炉子的燃烧室设在地面以上。每个炉子的燃烧室都有独立的助燃风机、冷空气补充管道、燃气供给管道以及燃气控制装置等。燃气燃烧后产生的高温热空气经热风烟管13进入固溶炉1的热风混流室14内。燃烧装置3主要由烧嘴、压力表、手动调节阀、电磁换向阀、比例调节阀、风管和相应的管道组成；烧嘴有监测和自动点火功能，根据加热段的不同需求，在不同的加热段设置了功率、形式规格不同的烧嘴，为了达到最佳的燃烧比，燃烧系统上选用了进口的比例阀、自动调配空气和燃气比例。燃烧装置3可以选用现有技术中的成熟产品，如德国KROM公司的相关产品，作为现有技术，不再详述。

本发明的液压系统4，主要由液压站、贮能器、多支油缸和各类油路管道组成，液压站是生产线机械动作的主要动力源，液压缸则是主要的动力执行元件。液压系统4主要的油缸包括固溶炉推料缸6、时效料出料缸7、固溶炉出料缸8、时效料推料缸9、炉门缸10、液压提升机11；固溶炉推料缸6的作用是将铝制品工件连同载料车(图2中的件25)向固溶料炉膛中推进，时效炉出料缸7的作用是将工件连同载料车从时效炉炉膛中取出，固溶炉出料缸8的作用与时效炉出料缸7的作用是相同的，时效炉推料缸9的作用与固溶炉推料缸6的作用是相同的；炉门缸的作用是打开或关闭固溶炉1和时效炉2的炉门，液压提升机11的作用是将经保温后的铝制品工件连同载料车经固溶炉出料缸8取料后，将铝制品工件、载料车以及移动式平车12快速浸没在淬火液体中，进行淬火处理。

固溶炉推料缸6设置在固溶炉1的进料端，时效炉出料缸7设置在时效炉2的出料端，固溶炉出料缸8和液压提升机11都设置在固溶炉1的出料口，时效炉推料缸9设置在时效炉的进料端，炉门缸10为四个，分别设置在固溶炉1和时效炉2的两端的炉门处，一个炉门缸10控制固溶炉1或时效炉2的一个炉门。移动式平车12设在液压提升机11内，由减速机传动系统驱动(本发明的电气控制系统控制)，在固溶炉1的出料端和时效炉2的进料端之间作往复运动，将经淬火处理后的工件连同载料车送入时效炉2的进料端。

本发明的液压系统4，可以选用现有技术中的成熟产品，如重庆华天液压有限公司的相关产品，作为现有技术，不再详述。

同时，根据本发明的技术启示，本领域的技术人员完全可以采用气压系统来等同替换本发明的液压系统4，达到本发明的技术目的。

本发明的淬火槽5，由混凝土整体浇注而成，紧位于固溶炉1的出料端；淬火槽5内设置泵循环搅拌系统，从槽内抽出的水经过泵加压后再喷射于槽内，形成比较均匀的多层次搅拌。为了调配水温，淬火水槽内还可配置水的大循环系统，一个泵不断抽走槽内的热水，另一个泵向槽内注入冷水调兑。上述的液压提升机11就设置在淬火槽5内，其作用是快速将工件、载料车、移动式平车快速入液淬火。

本发明的淬火槽5，主要作用是使铝制品工件进行快速冷却，可以选用现有技术中的成熟产品，作为现有技术，不再详述。

本发明的电气控制系统，采取了分散控制、集中管理方式，根据需要，整个控制系统可分为车间现场控制和车间管理控制两部分，两部分间用通讯网络连接。现场控制分为温度控制和动作控制两大单元，温度控制单元采用进口智能仪表，对燃烧装置进行PID自动连续调节，经过PID积算变为0-20mA的电流信号输入到变频调节器，变频实时改变助燃风机的风压和风量。机械动作控制单元包括对液压系统4的各个油缸所用油泵的启停、固溶炉和时效炉循环风机的启停、移动式平车12的行走、燃烧装置3内助燃风机的启停、淬火槽5内循环水泵搅拌的启停以及各种机械动作等进行控制。机械动作控制上采用了工业可编程控制器(PLC)，固溶炉和时效炉可各采用一套PLC，它除了控制自动动作外，还完成动作故障的信号采集和显示功能。本技术领域的技术人员，可根据具体工艺参数值，在PLC上设定动作程序，以实现上述各种机械动作、实现本发明的机械动作控制，达到本发明的发明目的。

动作控制系统上，设置一台进口的高性能“人机界面”，在“人机界面”上编制动作画面，显示动作情况，调节动作的节拍，显示故障的信息等。

为了远程控制管理的目的，增加一套上位机。上位机系统由工业计算机、打印机、UPS24小时在线式后备电源、温度采集模块、通讯转换卡、C-NET通讯适配器和屏蔽通讯连接线路组成。采用上位机系统和北京亚控科技发展公司的6.0“组态王”专业工控软件，实现生产线全程动画显示、全温度显示等。

本发明的电气控制系统的主要设备，主要采用下列生产厂家的相关产品，如研祥工控集团的工控计算机、日本松下公司的PLC工业可编程控制器、日本富士电机公司的孔温仪表，低压电器部分采用德力西集团、德国施耐德公司、日本欧姆龙公司的产品，根据本说明书的披露内容以及本发明的发明目的，本领域的技术人员是能够实现的，在此不再详述。

如图1、2所示，20-顶导流板、21-侧导流板、22-循环风机、23-热风通道、24-出风口、25-载料车、26-行走轨道、27-炉体外钢板、28-炉内衬、29-炉体内钢板、30-炉体本体。

本发明的固溶炉1呈长方体结构，两侧都有由液压系统4的炉门缸10控制的炉门，上、下、左、右侧面都是炉体本体30，炉体本体30由炉体外钢板27、炉内衬28、炉体内钢板29组成，炉内衬28位于炉体外钢板27和炉体内钢板29之间，材料主要为优质硅酸铝耐火纤维毡和岩棉板，具有较好的保温性能；固溶炉1内是炉膛，炉膛底部牢固设置有行走轨道26，载料车25设置在行走轨道26上，能与其相配合，在固溶炉推料缸6的推动作用下在炉膛内移动；载料车25下面有轮子，能与行走轨道26相配合，载料车25上面设置有放置铝制品工件的空位，铝制品工件随同载料车25在行走轨道26上移动；固溶炉1的顶面设有热风混流室14，热风混流室14经热风烟管13与燃烧装置3相连接，为了减少热量损失，热风烟管13和热风混流室14都设置在固溶炉1内；热风混流室14由顶导流板20和炉体内钢板29形成，是一个相对封闭的空腔，其内设有循环风机22，循环风机22由电气控制系统控制，固溶炉1炉膛两侧面都设有侧导流板21，侧导流板21内设有热风通道23，顶导流板20和侧导流板21活动联接为一体，每块板都是用可拆卸的穿销锁紧压板，以压接的方式固定，以减少高温下导流板的变形，方便拆卸、维修等；热风通道23与热风混流室14相连通，作为热空气的流动通道，热风通道23上设有出风口24，热空气从出风口24流入炉膛，对工件进行加热，再从中央吸风口回到炉顶，周而复始。如图所示的出风口24位于炉膛底部，热空气从炉膛底部向上，与工件进行热交换，加热工件。

固溶炉1顶部的热风混流室14可以为多个，具体数量由其长度及工艺而决定，每个热风混流室14都是独立的，与其它热风混流室相隔离；每个热风混流室14就对应一台加热装置。

如图3所示，31-热气流道、32-热气出口。

本发明时效炉2的外形与固溶炉1基本相同，炉膛内载料车传输方式、炉门升降及压紧方式等与固溶炉1基本相同，时效炉推料缸、时效炉出料缸等与固溶炉的推料缸和出料缸是相似的，其结构与功能也是相同的。由于时效炉2的工作温度较低，炉内衬的厚度和加热方式与固溶炉不同，炉内衬的厚度要薄一点。炉内衬同样位于炉体外钢板和炉体内钢板之间，材料主要为优质硅酸铝耐火纤维毡和岩棉板。

时效炉2的顶部设有热风发生室17，热风发生室17内设置有循环风机，该循环风机与固溶炉1内的循环风机22的作用和控制方式是相同的。热风发生室17经外排热风管15与固溶炉1的排烟口16连接在一起，将固溶炉1的余热作为时效炉的加热热源。时效炉2的侧壁上设有热气流道31，热气流道31上设有多个热气出口32，如图所示的热气出口32为三个，两个位于炉膛左右两侧面上，一个位于炉膛底部轨道的下方，对工件形成三面加热，热气流道31与热风发生室17相连通。热气出口32的开口距离是可以调整的，热气出口32的中间闸板与风管是活动连接的，通过调整中间闸板开口度，就可调整热气出口32的开口度，从而可手工调整出风量的大小，较均匀地实现热风分布，满足温度控制的需要。

时效炉2可以只区分为两个独立的加热区，热风发生室17及外排热风管15都为两个，前后端各一个；相应地，固溶炉1的排烟口16为两个，前后端各一个。同时，考虑到如果固溶炉1的余热气的温度较低，达不到时效炉2所需要的温度时，就需要另外的燃气炉向热风发生室17中供应热气；即，另外设置有一台燃气炉机组，其热气排出管道与热风发生室17相连通，在需要时启动该燃气炉，使其向热风发生室17供应高温热气。该燃气炉与前述燃烧装置3中的燃气炉机组是一样的，启动后能向热风发生室17供应高温热气即可，在此不再详述。

本发明处理炉的工作过程：

1、在完成各项安全检查、确认处理炉处于安全状态之后，将铝制品工件装在载料车25上，启动固溶炉推料缸6，将铝制品工件连同载料车25推入固溶炉1的炉膛内；启动燃烧装置3，高温热气进入固溶炉1内，对铝制品工件进行加热、保温(高温状态下的保温)；

2、在高温状态下的保温时间结束后，启动炉门缸10，打开固溶炉1出料端炉门，固溶炉出料缸8进入固溶炉1内，取料钩头钩住载料车25，将载料车25连同铝制品工件沿行走轨道26迅速移动到移动式平车12上，液压提升机11带动移动式平车12、载料车25和铝制品工件迅速进入淬火槽5的淬火液中；

3、淬火后，液压提升机11慢速上升，移动式平车12移动到时效炉2的进料端；启动炉门缸10，打开时效炉2进料端炉门，时效炉推料缸9将载料车25和铝制品工件推入时效炉2的炉膛内，进行时效处理(低温状态下加热和保温)；

4、在低温状态下加热和保温时间结束后，启动炉门缸10，打开时效炉2出料端炉门，时效炉出料缸7进入时效炉2内，取料钩头钩住载料车25，将载料车25连同铝制品工件移出时效炉2，完成一个完整的处理过程。

Claims (6)

1、铝合金固溶、时效燃气加热处理炉，包括由固溶炉(1)和时效炉(2)组成的炉体部分，提供高温热气的燃烧装置(3)，使工件产生位移的液压系统(4)，使工件快速冷却的淬火槽(5)，以及控制整个装置的温度和动作的电气控制系统；液压系统(4)包括固溶炉推料缸(6)、时效料出料缸(7)、固溶炉出料缸(8)、时效料推料缸(9)、炉门缸(10)、液压提升机(11)；其特征在于：

A、所述固溶炉(1)和时效炉(2)都由炉门和炉体本体(30)组成，所述燃烧装置(3)经热风烟管(13)与固溶炉的热风混流室(14)相连接，固溶炉(1)的排烟口16上设置外排热风管(15)，外排热风管(15)与时效炉(2)的热风发生室(17)相连接；

B、所述固溶炉(1)和时效炉(2)的炉膛底部设置有行走轨道(26)，载料车(25)能与行走轨道(26)相配合；

C、所述热风混流室(14)内设有循环风机(22)，固溶炉(1)炉膛内设有侧导流板(21)，侧导流板(21)内设有热风通道(23)，热风通道(23)与热风混流室(14)相连通，热风通道(23)上设有出风口(24)；热风发生室(17)内设置有循环风机，热气流道(31)与热风发生室(17)相连通，热气流道(31)上设有热气出口(32)；

D、移动式平车(12)设在液压提升机(11)内，在固溶炉(1)的出料端和时效炉(2)的进料端之间作往复运动。

2、根据权利要求1所述的铝合金固溶、时效燃气加热处理炉，其特征在于：所述固溶炉(1)和时效炉(2)的炉体本体(30)，由炉体外钢板(27)、炉内衬(28)、炉体内钢板(29)组成，炉内衬(28)位于炉体外钢板(27)和炉体内钢板(29)之间，材料硅酸铝耐火纤维毡和岩棉板。

3、根据权利要求1或2所述的铝合金固溶、时效燃气加热处理炉，其特征在于：所述热风混流室(14)由顶导流板(20)和炉体内钢板(29)形成，顶导流板(20)和侧导流板(21)活动联接为一体。

4、根据权利要求3所述的铝合金固溶、时效燃气加热处理炉，其特征在于：所述热风通道(23)设置在固溶炉(1)炉膛两侧面，出风口(24)位于炉膛底部。

5、根据权利要求1或2所述的铝合金固溶、时效燃气加热处理炉，其特征在于：所述热气流道(31)设置在时效炉(2)的侧壁上，热气流道(31)上设有三个热气出口(32)，两个位于炉膛左右两侧面上，一个位于炉膛底部轨道的下方。

6、根据权利要求4所述的铝合金固溶、时效燃气加热处理炉，其特征在于：所述热风烟管(13)设置在固溶炉(1)内。

Images