CN1847416A - 辊底式u型余热利用退火炉 - Google Patents

辊底式u型余热利用退火炉 Download PDF

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本发明公开了一种辊底式U型余热利用退火炉,包括进出料台、辊底炉、升降机构、传动系统和真空换气室,进出料台、真空换气室、辊底炉及升降机构依次连接,辊底炉内设置有隔热层,进出料台包括进料架和出料架,进料架和出料架中一个设置在上层,另一个设置在下层。本发明在辊底炉内设置隔热层,将辊底炉的一部分分隔成独立的炉上层和炉下层,双层同时对金属进行热处理,提高了炉子的产量,减少了设备的长度,减少了占地面积,同时减少炉体表面散热面积约1/3,而且上下双层工件作反向移动,实现工件余热利用,从而大大提高了能源的利用率;工件移动走U字形,进料台和出料台在炉体的同一端,使空气不能形成对流,从而使工件氧化脱碳减少。

Description

辊底式U型余热利用退火炉
【技术领域】
本发明涉及金属热处理,尤其涉及金属热处理设备。
【背景技术】
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度,并在此温度中保持一定时间后,又以不同速度冷却的一种工艺。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程,有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接,不可间断。加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多,最早是采用木炭和煤作为热源,进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制,且无环境污染。利用这些热源可以直接加热,也可以通过熔融的盐或金属,以至浮动粒子进行间接加热。金属加热时,工件暴露在空气中,常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低),这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热,也可用涂料或包装方法进行保护加热。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一,选择和控制加热温度,是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异,但一般都是加热到相变温度以上,以获得高温组织。另外转变需要一定的时间,因此当金属工件表面达到要求的加热温度时,还须在此温度保持一定时间,使内外温度一致,使显微组织转变完全,这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时,加热速度极快,一般就没有保温时间,而化学热处理的保温时间往往较长。冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤,冷却方法因工艺不同而不同,主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢,正火的冷却速度较快,淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求,例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同,每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺,可获得不同的组织,从而具有不同的性能。
整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
退火是将工件加热到适当温度,根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却,目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
金属热处理炉是用来对金属进行热处理的设备,按供热方式主要分为火焰炉和电炉两类。火焰炉也称燃料炉,是用固体、液体或气体燃料在炉内的燃烧热量对工件进行加热;电炉是在炉内将电能转化为热量对工件进行加热。火焰炉的燃料来源广,价格低,便于因地制宜采取不同的结构,有利于降低生产费用。电炉的特点是炉温均匀和便于实现自动控制,加热质量好。按能量转换方式,电炉又可分为电阻炉、感应炉和电弧炉。
金属热处理炉按热工制度又可分为周期式和连续式两类。周期式炉又称间断式炉,炉子间断生产,在每一加热周期内炉温是变化的,主要有箱式炉、台车式炉、井式炉等;连续式炉是炉子连续生产,炉膛内划分温度区段。在加热过程中每一区段的温度是不变的,工件由低温的预热区逐步进入高温的加热区,主要有环形炉、步进式炉、推杆炉等。
火焰炉直接加热,加热速度快,难于实现精确控制,控温精确度不高,工件在从保温到冷却时,对温度控温要求较高,易出现超温和温度过低,对环境污染严重,热效率较低,且质量不稳定。周期式炉将台车、加热炉和工件同时进行加热和冷却,炉体蓄热损失大。金属加热时吸收的热量与供入炉内的热量之比,称为炉子热效率。连续式炉比间断式炉的热效率高,因为连续式炉的生产率高,而且是不间断工作的,炉子热制度处于稳定状态,没有周期性的炉体蓄热损失,还由于炉膛内部有一个预热炉料的区段,烟气部分余热为入炉的冷工件所吸收,降低了离炉烟气的温度。
目前的推杆炉等连续炉是依靠推料机间隙地把放在轨道上的料盘和工件推入炉内,通过炉内的料盘一个推一个,进行向前运动。装炉量大;推杆连续炉在加热工件同时也加热了料盘,能耗较高;料盘的数量不能太多,工艺周期较长;同一炉内显微组织散差较大,产品均匀性差;氧化脱碳严重;工作劳动强度大。同时,目前的炉子均为单层,产量较低,设备较长,占地面积较大,炉体的上壁和下壁同时散热,工件余热得不到充分利用,能源消耗较大,进料台和出料台在炉体的两端,易形成空气对流,引起氧化脱碳。
所以,如果对热处理炉的结构进行合理改进,使其热处理效果良好,占地面积较小,工件余热能够得到充分利用,进料口与出料口之间不易形成空气对流,成为金属热处理行业研究的重要课题。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题,提出一种辊底式U型余热利用退火炉,热处理效果良好,占地面积小,能够充分利用工件余热,进料口与出料口之间不易形成空气对流。
为实现上述目的,本发明提出了一种辊底式U型余热利用退火炉,包括进出料台、辊底炉和升降机构,进出料台、辊底炉及升降机构依次连接,所述辊底炉内设置有隔热层,进出料台包括进料架和出料架,进料架和出料架中一个设置在上层,另一个设置在下层。
作为优选,还包括真空换气室,所述真空换气室设置在进出料台与辊底炉之间。
作为优选,所述真空换气室分为上下两层,在真空换气室的上下两层也分别设置气室托辊和传动装置。
作为优选,还包括传动系统,传动系统包括电机和传动装置,电机连接到传动装置上,辊底炉的炉下层和炉上层中分别设置有若干炉内下层托辊和炉内上层托辊,炉内下层托辊和炉内上层托辊设置在传动装置上。
作为优选,进料架和出料架上也分别设置有传动装置,并在传动装置上分别设置进料托辊和出料托辊。
作为优选,辊底炉内设置有若干炉内控温间接冷却装置。
作为优选,辊底炉内为分热交换区、控温热交换区、上下独立控温区等多个区段,各区段之间设置有分区隔热墙。
作为优选,各区段均设置有若干辐射管,采用全电加热。
作为优选,传动系统还包括变频调节装置,与电机相连,用来实现工件走速无极调速。
本发明的有益效果:本发明在辊底炉内设置隔热层,将辊底炉的一部分分隔成独立的炉上层和炉下层,双层同时对金属进行热处理,提高了炉子的产量,减少了设备的长度,减少了占地面积,同时减少炉体表面散热面积约1/3,而且上下双层工件作反向移动,实现工件余热利用,从而大大提高了能源的利用率;工件移动走U字形,进料台和出料台在炉体的同一端,使空气不能形成对流,从而使工件氧化脱碳减少;在进料台、出料台、辊底炉内分别设置若干横向旋转的进料台托辊、出料台托辊和炉内托辊,通过传动系统带动上述托辊连续旋转,从而使托辊上的工件不断向前移动,这样,工件与辊道之间没有固定的接触点,工件受热均匀,无碰伤,变形小,同时由于炉内托辊始终在辊底炉内旋转,热能损耗相对较少,炉内热效率高,同时不需要人工推料,大大减少了劳动强度,并提高了劳动效率;炉内设置若干炉内控温间接冷却装置,提高了工件在炉内的冷却速度和冷却精度;各区段之间设置分区隔热墙,减少了区段与区段之间的温度影响,提高了控温精度,降低了能耗;各区段均设置有若干辐射管,采用全电加热;传动系统中还设置了减速机及变频调节装置,为工件的移动提供了合理的速度,并实现了工件走速无极调速。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明辊底式U型余热利用退火炉的结构示意图。
【具体实施方式】
如图1所示为本发明辊底式U型余热利用退火炉的结构示意图。包括进出料台1、辊底炉2、升降机构3、传动系统4和真空换气室5,进出料台1、真空换气室5、辊底炉2及升降机构3依次连接,辊底炉2内设置有隔热层21,将辊底炉2的一部分分隔成独立的炉上层和炉下层,所述进出料台1包括进料架11和出料架12,进料架11和出料架12中一个设置在上层,另一个设置在下层。传动系统4包括电机41和传动装置42,电机41连接到传动装置42上,辊底炉2的炉下层和炉上层中分别设置有若干炉内下层托辊22和炉内上层托辊23,炉内下层托辊22和炉内上层托辊23设置在传动装置42上。进料架11和出料架12上也分别设置有传动装置42,并在传动装置42上分别设置进料托辊13和出料托辊14。
金属热处理时将工件放置在进料架11上,打开传动系统4带动进料托辊13旋转,通过进料托辊13的旋转将工件经过真空换气室5送入辊底炉2内的炉内上层托辊23上,同样,由于炉内上层托辊23的转动,工件在炉内上层托辊23上不断向前移动,经过辊底炉2中的各个区段分别进行处理,移动到炉体的另一端后由升降机构3将工件从炉内上层托辊23移动到炉内下层托辊22上,再反向移动,经过真空换气室5移动到出料架12上。上下双层同时对金属进行热处理,提高了炉子的产量,减少了设备的长度,减少了占地面积,同时减少炉体表面散热面积约1/3,而且上下双层工件作反向移动,实现工件余热利用,从而大大提高了能源的利用率;工件移动走U字形,进料台和出料台在炉体的同一端,使空气不能形成对流,从而使工件氧化脱碳减少;工件与辊道之间没有固定的接触点,工件受热均匀,无碰伤,变形小,又不需要人工推料,减少了劳动强度,提高了劳动效率。
辊底炉2内设置有若干炉内控温间接冷却装置24。根据工件热处理要求,在合理区域内布置,冷却介质通过布在炉内的冷却管带热,以提高工件在炉内的冷却速度和冷却精度,从而达到高产高质。
辊底炉2内分为热交换区工、控温热交换区II、上下独立控温区III等多个区段,为了减少区段与区段之间的温度影响,提高控温精度并降低能耗,在各区段之间设置有分区隔热墙25,区段的数量以及前后顺序可根据热处理要求适当调整并合理布置。各区段均设置有若干辐射管26,采用全电加热,辐射管26可根据工件具体的热处理要求上下合理分布,使炉温均匀。
在辊底炉2的炉膛四周采用耐火保温层27,以保证炉内温度损失较小。
传动系统4还包括减速机和变频调节装置,均与电机41相连,减速机对电机41的输出速度进行调节,变频调节装置用来实现工件走速无极调速。
本发明可以用于金属热处理中的退火及正火处理。不但适用于大型工件,而且可以对较小工件和不规则工件进行装筐处理。
上述实施方式是对本发明的进一步说明,不是对本发明的具体限定,任何对本发明结构的简单变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.辊底式U型余热利用退火炉,其特征在于:包括进出料台(1)、辊底炉(2)和升降机构(3),进出料台(1)、辊底炉(2)及升降机构(3)依次连接,所述辊底炉(2)内设置有隔热层(21),进出料台(1)包括进料架(11)和出料架(12),进料架(11)和出料架(12)中一个设置在上层,另一个设置在下层。
2.如权利要求1所述的辊底式U型余热利用退火炉,其特征在于:还包括真空换气室(5),所述真空换气室(5)设置在进出料台(1)与辊底炉(2)之间。
3.如权利要求2所述的辊底式U型余热利用退火炉,其特征在于:所述真空换气室(5)分为上下两层,在真空换气室(5)的上下两层也分别设置气室托辊和传动装置(42)。
4.如权利要求1或2或3所述的辊底式U型余热利用退火炉,其特征在于:还包括传动系统(4),传动系统(4)包括电机(41)和传动装置(42),电机(41)连接到传动装置(42)上,辊底炉(2)的炉下层和炉上层中分别设置有若干炉内下层托辊(22)和炉内上层托辊(23),炉内下层托辊(22)和炉内上层托辊(23)设置在传动装置(42)上。
5.如权利要求4所述的辊底式U型余热利用退火炉,其特征在于:进料架(11)和出料架(12)上也分别设置有传动装置(42),并在传动装置(42)上分别设置进料托辊(13)和出料托辊(14)。
6.如权利要求5所述的辊底式U型余热利用退火炉,其特征在于:辊底炉(2)内设置有若干炉内控温间接冷却装置(24)。
7.如权利要求5所述的辊底式U型余热利用退火炉,其特征在于:辊底炉(2)内分为热交换区(I)、控温热交换区(II)、上下独立控温区(III)等多个区段,各区段之间设置有分区隔热墙(25)。
8.如权利要求5所述的辊底式U型余热利用退火炉,其特征在于:各区段均设置有若干辐射管(26),采用全电加热。
9.如权利要求5-8中任何一项所述的辊底式U型余热利用退火炉,其特征在于:传动系统(4)还包括变频调节装置,与电机(41)相连,用来实现工件走速无极调速。
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