CN201501905U - 辊底式多段退火炉 - Google Patents

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杨勇杰
张丕军
李国保
赵自鹏
孙焕德
徐国忠
谢世殊
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Abstract

本实用新型属于热处理领域，尤其涉及一种退火炉。一种辊底式多段退火炉，整个退火炉采用辊底式结构，所述退火炉包括按照炉辊运行方向顺次连接的第一加热段、第一均热段、第一气氛隔离段、第二均热段、第二气氛隔离段、第三均热段和淬火水槽，所述的第二气氛隔离段中装有保护气体冷却装置。本实用新型能实现快速升温，各炉段之间密封性好，不但能实现对气氛的精确控制，而且有利于进行需要高温高湿高氢含氨保护气氛的试验和生产，具备控制氧化、渗氮、渗碳和碳氮共渗功能；炉辊辊速各炉段可独立调节，并保持同步，利于实现不同炉段不同的工艺时间和气氛条件，可优化进料时间，实现间断性的连续生产，提高生产效率。

Description

辊底式多段退火炉
技术领域
本实用新型属于热处理领域，尤其涉及一种退火炉。
背景技术
目前的多段多种气氛退火炉有手动推杆、网带试样传输、辊底等多种方式。由于受其传输方式的影响，网带式连续退火炉的炉段间难以隔离，不宜用作多种气氛连续试验。如图1所示，现有的手动推杆式退火炉(五段)包括：炉体11、试样传输装置12(即手动推杆)、供气和加湿系统13、试样取放装置14、试样小车15和控制系统(控制盘、温控系统和气体控制系统)。炉体包括：炉壳、马弗体、加热元件、耐火材料、炉体支架、废气燃烧系统等。马弗体为整体马弗，马弗材料为Inconel或不锈钢。整体马弗上焊有4个废气烧嘴16，并通过废气烧嘴16内的金属挡板17将马弗分为五段，即五个炉段。出入口也分别设有废气烧嘴。废气烧嘴16的燃料为液化石油气或焦炉煤气。由于炉温较高，气氛隔离方式采用废气烧嘴16内金属挡板17下挂陶瓷纤维帘18。根据气氛要求，陶瓷纤维帘可采用SiC、Al2O3等陶瓷材料。两炉段间废气由金属挡板两侧进入烧嘴内，在烧嘴出口处由点火装置点燃。马弗体和炉壳间为耐火材料。发热体为硅碳棒或电阻丝，控温热电偶在发热体间靠近马弗处。每个炉段都有单独的供气系统(含加湿器)。当加热体在两侧时，每炉段的气体入口管焊接在马弗体顶部的相应位置；当加热体在顶部和底部时，每炉段的气体入口管焊接在马弗体侧面的相应位置。试样被固定在手动推杆头的夹钳上，并通过手动推杆送入，放样和取样装置分别在进出口两侧。
试验开始时，使用氮气驱赶炉内空气半小时后，点燃废气烧嘴并在各段通入试验设定气氛。试验进行时，操作人员在入口处将试样固定在推杆前部后，将手动推杆推入炉内，逐段定时停留直到送出炉外，出口处取样后拉回推杆，准备下一次试验。在指定炉段中的停留时间按工艺要求设定，操作工用秒表控制。手动推杆进出炉段时都会掀起陶瓷纤维帘，影响气氛隔离效果。
现有的多段炉的主要存在的问题：
一、气氛隔离困难：
在高温和较大的温差下，气体的对流和扩散速度都很快。这就使气氛隔离变得非常困难。手动推杆掀起陶瓷纤维帘会造成相邻两段的气氛相互串气，无法实现炉气成分的精确控制。
二、传送杆高温变形：
现有多段炉较长的试样杆存在高温变形的问题。多个炉段中温度差别很大，必然会导致试样长杆翘曲变形，从而造成传输试样及定位的困难，也缩短了推杆的使用寿命。
三、高氢保护气氛的投入
对于马弗炉而言，通过采用密封的马弗，结合气氛出口的氢气点燃装置或氮气密封来确保炉内高氢保护气氛的实现。但马弗炉气氛隔离困难。如采用辊底炉，高温高氢保护气氛的实现将更加困难。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种辊底式多段退火炉，使用气氛隔离段隔离各个气氛，实现了炉内气氛的精确控制，并且密封性好，更加有利于进行高温高氢保护气氛的试验或生产。
一种辊底式多段退火炉，整个退火炉采用辊底式结构，所述退火炉包括按照炉辊运行方向顺次连接的第一加热段、第一均热段、第一气氛隔离段、第二均热段、第二气氛隔离段、第三均热段和淬火水槽，所述的第二气氛隔离段中装有保护气体冷却装置。
所述的第三均热段和淬火水槽之间还连接有保护气氛冷却段。
所述的第一气氛隔离段和第二气氛隔离段中炉辊的上方均装有保护气体管道，保护气体管道上开有喷气孔，炉辊的下方为炉底加热丝，第一气氛隔离段和第二气氛隔离段顶部为烟囱，烟囱内装有辉光管或烧嘴，炉辊的进出口位置都装有密封圈。
所述的各段炉体中，炉辊的运行速度均独立调节，并能辊速同步。
所述的炉辊为Al2O3或ZrO2陶瓷炉辊。
本实用新型采用陶瓷炉辊进行试样的传输，陶瓷炉辊耐腐蚀性好，使用寿命高，而且利于快速升温，能实现某些特殊材料的制备；同时第一加热段和第一均热段直接连通，确保两炉段间气氛的均匀，便于温度控制和气氛稳定；其他各炉段之间用气氛隔离段隔开，防止炉段间串气，并能实现对不同气氛的精确控制，而且密封性好，有利于进行需要高温高湿高氢含氨保护气氛的试验，具备控制氧化、渗氮、渗碳和碳氮共渗功能；同时气氛隔离段中采用上热气喷吹和下加热的方式，可实现冷却和保温两种功能；炉辊辊速可同步控制，并可各炉段独立调节，有利于不同炉段不同工艺时间和气氛条件的连续实现，还可根据最慢的炉段速度和炉段长度优化进料时间，实现间断性的连续生产，提高生产效率。
附图说明
图1为现有的手动推杆式五段退火炉结构示意图；
图2为本实用新型辊底式多段退火炉实施例1结构示意图；
图3为本实用新型实施例2结构示意图；
图4为第一气氛隔离段结构示意图。
图中：1炉辊、2第一加热段、3第一均热段、4第一气氛隔离段、5第二均热段、6第二气氛隔离段、7第三均热段、8淬火水槽、9保护气体冷却装置、10保护气氛冷却段、11炉体、12试样传输装置(手动推杆)、13供气和加湿系统、14试样取放装置、15试样小车、16废气烧嘴、17金属挡板、18陶瓷纤维帘、41保护气体管道、42喷气孔、43炉底加热丝、44烟囱、45辉光管、46密封圈。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型表述的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图2所示，一种辊底式多段退火炉，整个退火炉采用辊底式结构，包括按照炉辊1运行方向顺次连接的第一加热段2、第一均热段3、第一气氛隔离段4、第二均热段5、第二气氛隔离段6、第三均热段7、淬火水槽8和可自由拆卸能移动的保护气氛冷却段10；第一加热段2和第一均热段3直接连通，确保两炉段间气氛的均匀，便于温度控制和气氛稳定，其他各炉之间用气氛隔离段密封隔开；所述的炉辊1采用Al2O3或ZrO2等陶瓷炉辊，各段炉体中，炉辊1辊速可同步控制，并可各炉段独立调节，有利于不同炉段不同工艺时间和气氛条件的连续实现，还可根据最慢的炉段速度和炉段长度优化进料时间，实现间断性的连续生产，提高生产效率。如图4所示，所述的第一气氛隔离段4中炉辊1的上方装有保护气体管道41，保护气体管道41上开有喷气孔42，炉辊1的下方为炉底加热丝43，第一气氛隔离段4顶部为烟囱44，烟囱44内装有辉光管45或烧嘴，炉辊1的进出口位置都装有密封圈46。第二气氛隔离段6和第一气氛隔离段4的结构相同，两者的区别仅在于第二气氛隔离段6中装有保护气体冷却装置9；气氛隔离段能够确保炉段间气氛互不串气，利于实现干湿气氛分离、含氨气氛与无氨气氛的分离，实现对气氛的精确控制，而且密封性好，有利于进行需要高温高氢保护气氛的试验；同时上部的保护气体管道41喷吹热气和下部的炉底加热丝43加热的方式，可实现冷却和保温两种功能，通过调节保护气体通量，可调整试样或工件的冷却速度。
实施例2
如图3所示，一种辊底式多段退火炉，整个退火炉采用辊底式结构，包括按照炉辊1运行方向顺次连接的第一加热段2、第一均热段3、第一气氛隔离段4、第二均热段5、第二气氛隔离段6、第三均热段7和淬火水槽8。例如进行硅钢脱碳渗氮处理试验时，试样通过入口辊道台快速送入第一加热段2进行快速加热，使用ZrO2陶瓷炉辊1，试样升温速率≥23℃/s；到达约800℃后，通过设定炉辊1速度将试样送入第一均热段3均热，调整炉辊1转速，实现保温，第一加热段2和第一均热段3均采用氮氢混合气氛(氢气≥20％，湿气氛)；约800℃保温100～500s后，将试样送入第二均热段5加热并保温，温度约950℃，气氛为氮氢混合气氛(氢气≥20％，干气氛)；约50s后，将试样送入第二气氛隔离段6用保护气体冷却装置9冷却，冷却结束后，将试样送入第三均热段7渗氮；结束后，将试样送入淬火水槽8冷却，气氛为干燥氮气；冷却至常温取样结束。
本实施例中陶瓷炉辊耐腐蚀性强，同时热容比金属炉辊大，所以升温速度最高可达到60度/秒。

Claims (5)

1.一种辊底式多段退火炉，整个退火炉采用辊底式结构，其特征是：所述退火炉包括按照炉辊(1)运行方向顺次连接的第一加热段(2)、第一均热段(3)、第一气氛隔离段(4)、第二均热段(5)、第二气氛隔离段(6)、第三均热段(7)和淬火水槽(8)，所述的第二气氛隔离段(6)中装有保护气体冷却装置(9)。
2.如权利要求1所述的辊底式多段退火炉，其特征是：所述的第三均热段(7)和淬火水槽(8)之间还连接有保护气氛冷却段(10)。
3.如权利要求1或2所述的辊底式多段退火炉，其特征是：所述的第一气氛隔离段(4)和第二气氛隔离段(6)中炉辊(1)的上方均装有保护气体管道(41)，保护气体管道(41)上开有喷气孔(42)，炉辊(1)的下方为炉底加热丝(43)，第一气氛隔离段(4)和第二气氛隔离段(6)顶部为烟囱(44)，烟囱(44)内装有辉光管(45)或烧嘴，炉辊(1)的进出口位置都装有密封圈(46)。
4.如权利要求3所述的辊底式多段退火炉，其特征是：所述的各段炉体中，炉辊(1)的运行速度均独立调节，并能辊速同步。
5.如权利要求4所述的辊底式多段退火炉，其特征是：所述的炉辊(1)为Al2O3或ZrO2陶瓷炉辊。
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