CN202530129U - 轨道置于热区的长温区真空热处理炉 - Google Patents

Abstract

一种轨道置于热区的长温区真空热处理炉，解决了现有结构处理较长金属构件存在的温度均匀性差，可靠性低，操作麻烦、费工、费时等问题，包括炉壳、加热室、真空机组、风冷系统、外料车以及PLC自动控制系统，其特征在于：炉壳采用卧式水冷套双侧开门结构，炉壳内的加热室为结合处采取错层连接结构的二个方型单体，炉壳内设置三个加热温区，炉壳外配备了三套真空机组，二套外循环风冷系统，链传动机构驱动的外料车沿外料车轨道往复移动，运行在内、外轨道上的料盘小车串联组成长料盘。其结构分布设计合理，工件受热均匀、节能，装卸工件平稳、操作灵活、运行安全方便，能满足较长金属构件的真空热处理时保持温度均匀性的要求。

Description

轨道置于热区的长温区真空热处理炉

技术领域

本实用新型涉及一种真空热处理设备，特别是一种适于真空热处理细长金属构件的轨道置入热区的长温区真空热处理炉。它适用于工作温度范围不超过1050℃的长温区（大于四米）真空热处理细长金属构件。属于真空热处理技术领域。

背景技术

真空热处理技术，即真空与热处理两个专业相结合的综合处理技术，通常是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行。我国真空热处理技术已经有了飞速发展，但特殊形状金属构件的真空热处理炉却很稀少。目前，能进行特长尺寸金属构件热处理的真空热处理炉较少，通常结构是将加热室下面设计成可以拉出来的结构，这种结构处理较长金属构件的温度均匀性较差，浪费大量空间，操作麻烦，使用可靠性低。如专利授权公告号为CN2913385Y的“超长材料高温卧式真空热处理炉”，公开的就是这种结构的炉型。而常规热处理炉处理工件长度小于三米，料车采用常见的电动或液压叉车。如果金属构件较长（三米到五米），则叉车的悬臂需要加长，料车叉子容易弯曲，因此，对特长尺寸金属构件热处理也不可取。一般情况下温区长度大于四米的为长温区。由于长温区真空热处理炉在处理较长金属构件时的温度均匀性、各温区段风冷效果上、进出料等方面均有一定的难度，因此，迄今为止没有理想的用于较长金属构件的真空热处理设备。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种轨道置于热区的长温区真空热处理炉，解决了现有结构处理较长金属构件存在的温度均匀性差，可靠性低，操作麻烦、费工、费时等问题，其结构分布设计合理，工件受热均匀、节能，装卸工件平稳、操作灵活、运行安全方便，能满足较长金属构件的真空热处理时保持温度均匀性的要求。

本实用新型所采用的技术方案是：该轨道置于热区的长温区真空热处理炉，包括炉壳、组装在炉壳内的加热室、真空机组、风冷系统、外料车以及PLC自动控制系统，其特征在于：所述炉壳采用卧式水冷套双侧开门结构，为常规炉型长度的3倍，炉壳内的加热室设计成二个方型单体，二个方型单体结合处采取错层连接结构，炉壳内设置三个分别由磁性调压器独立控制的加热温区，炉壳外配备了三套各自独立的真空机组，二套左、右外循环风冷系统，链传动机构驱动的外料车沿外料车轨道往复移动，外料车轨道与加热室内轨道为无缝对接，运行在内、外轨道上的单独结构的料盘小车串联组成长料盘，料盘小车利用耐高温陶瓷和耐热钢材料制成的轮架和车轮采用拆卸式结构，承载工件的料盘小车在外料车带动下进、出加热室，通过PLC自动控制系统对真空机组和风冷系统的机械泵、气动阀门以及三个加热温区进行联锁保护控制。

所述真空机组单套使用或二套同时使用或三套同时使用。

所述风冷系统单套使用或者二套同时使用。

所述外料车采用电机驱动减速机带动的以张紧轮和拖辊支撑的长传动链的链传动机构。

本实用新型具有的优点及积极效果是：本实用新型是常规炉型长度的3倍，虽然均温区较长，但工件受热均匀，同时装卸工件平稳、操作安全方便，整体结构设计合理，可以用于一般细长金属构件的真空热处理。炉壳采用卧式水冷套双侧开门结构，加热室设计成二个单体方型加热室，方便维修安装，二个加热室结合处采取错层连接结构，防止热量散失。加热温区设计成三段温区，分别由三个磁性调压器独立控制温区，通过加大头尾温区功率以补偿边部热量损失。此种设计能保证长度5000毫米的温区范围内温度均匀性±3℃。为了快速达到工作真空度要求，轨道置于热区的长温区真空热处理炉配备了三套真空机组，可单套或多套同时使用，这样即满足了真空度的要求，又节省了能源。为使工件冷却速度均匀，设计了二套外循环风冷系统，可单套或二套同时使用。外料车的轨道和加热室的炉床轨道实现无缝对接，外料车的牵引组件与加热室料盘插接，装有工件的料盘随同外料车进出加热室，装、卸工件平稳安全，可实现长距离运输传动。承载工件的料盘小车随同工件一起进行真空热处理，在1050℃的高温环境下能保持其真空性能和机械强度。本实用新型重点设计了四节串联组装的料盘小车，每节料盘小车的轮架和轮子都方便拆卸。四节料盘小车串联在一起后，物料进出更加灵活方便，同时也易于更换备件。料盘小车轮子组件优选了耐高温的陶瓷和耐热钢材料，由于耐热钢和陶瓷在1050℃温度时，抗变形能力强，机械强度高，料盘小车轮子在此温度时和炉床耐热钢轨道不粘接，所以采用这种结构的加热室料盘小车，为整体结构设计奠定了坚实的基础。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型的一种结构示意图；

图2是图1的A部放大结构示意图；

图3是本实用新型物料装炉前的一种使用状态示意图；

图4是图3的B部放大结构示意图；

图5是本实用新型物料装炉后的一种使用状态示意图；

图6是图1中料盘的一种结构示意图；

图7是本实用新型电控系统的结构原理框图；

图8是本实用新型电控系统操作顺序框图。

图中的序号说明：1第一真空机组、2第二真空机组、3第三真空机组、4炉壳、5外料车、6料盘小车、7链传动机构、8左风冷系统、9右风冷系统、10加热室、11外料车轨道、12插销、13加热室内导轨、14螺杆、15螺母、16铸造料盘、17轮架、18车轮。

具体实施方式

根据图1～8详细说明本实用新型的具体结构。该轨道置于热区的长温区的真空热处理炉主要由：卧式双开门炉壳4，方型加热室10，第一真空机组1、第二真空机组2、第三真空机组3，左风冷系统8、右风冷系统9，外料车5，料盘小车6及PLC自动控制系统等构成。加热室10分成二部分插接在一起，料盘小车6分成四节铰接在一起，料盘小车6的车轮18设计成易拆卸机构，方便更换和安装，而且采用耐高温和机械强度高的耐热钢和陶瓷组件，进出灵活。真空机组由三套常规系统组成，风冷系统由二套常规系统组成，外料车5采用电机驱动的链传动机构7。

装出料顺序：将工件平整的放在料盘小车6上面，打开炉门，外料车5前行，外料车轨道11和加热室内导轨13实现对接并通过插销12固定在一起，外料车5通过链传动机构7将料盘小车6和工件送到加热室10内，外料车5与料盘小车6脱离，料盘小车6和工件留在加热室10内，外料车5通过链传动机构7退出加热室10，关闭炉门，然后进行常规热处理操作。

将炉壳设计成卧式水冷套双侧开门结构，将炉体设计成二部分，中部法兰连接，以方便进出工件、安装、运输和维修。

为了方便安装和维修及运输，将加热室设计成二个方型单体结构，然后组合在一起，二个单体加热室结合处采取错层设计（如图2所示），防止热量散失。将加热温区设计成500mm×500mm×5000mm，分为三个加热温区，配备加热功率为400KW。采用三个磁性调压器对其进行分别独立控温，头尾温区功率加大12%，补偿边部热量损失。此种设计能保证长温区范围内的温度均匀性±3℃。

为了快速达到工作真空度要求，配备了三套真空系统，可单套或多套同时使用，这样即满足了真空度的要求，又节省了能源。如果按常规设计成一套大的真空机组就会选用大的真空泵，这样会浪费能源并且占用很大的空间。

为了工件冷却均匀，设计了二套炉体外循环风冷系统，可单套或二套同时使用，这样即满足了冷却速度的要求，又节省了能源。如果按常规设计成一套大的风冷系统就会选用大的风机，这样会浪费能源并且占用很大的空间。

外料车5采用独特的结构，即采用电机带动链传动机构实现，用电机带动减速机和长（13米）传动链，实现外料车5纵向行走的送料和出料的往复牵引运动。为保证长链条往复运动时不松动和脱链，外料车5长链条采用了张紧轮外加拖辊的支撑结构。送料和出料时外料车轨道11和加热室内导轨13进行无缝对接后固定（如1A放大图，导轨对接后将插销12插入加热室内导轨13插孔内，用螺母15将螺杆14紧固，保证外料车轨道11和加热室内导轨13进行无缝对接后固定），外料车5与料盘小车6插接，然后装入工件随同料盘小车6进出加热室10，实现装卸料过程。采用这种结构的外料车5可实现长距离平稳安全传动。        

料盘小车6是轨道置于热区的长温区真空热处理炉的关键部件。工件放在料盘小车6上一起进行热处理，进、出料时料盘小车6随工件一起进出。因此要求料盘小车6在1050度的高温环境下能保持其真空性能和机械强度。料盘小车6由四节底部带车轮18的耐热钢铸造料盘16组成，每一节都是一个单独的料盘小车6，四节料盘小车6铰接在一起使用，每节铸造料盘16的轮架17和车轮18都设计成了方便拆卸的结构(如图6所示)，车轮18和轮轴优选了耐高温耐热钢和陶瓷材料，这样即满足了铸造料盘16高温环境下真空性能和机械强度，又方便了铸造料盘16灵活进出，同时又易于制造和更换。

另一种料盘16的结构是设计成轨道料盘，炉床立柱上带轮子，料盘16在外料车5的带动下在立柱轮子上移动，立柱轮子设计成为容易拆卸结构(图中未表示出)。

本实用新型电控系统的结构原理如图7所示，通过可编程控制器PLC组成的自动控制系统对真空机组和风冷系统的真空泵、气动阀门以及三个加热温区进行相应控制。动作控制是由日本三菱可编程控制器FX2N完成的，各真空机组和风冷系统的真空泵、气动阀门、冷却风机以及三个加热温区加热电源等采用联锁保护控制。可对设备运行过程中出现的异常进行判断并报警，实现全自动控制。

温度控制采用分三区控制方式，每一个温区构成一个独立的常用的调节回路，由一台日本岛电单回路控温仪，可控硅功率控制器，及热电偶等组成。三个加热温区的三台温控仪和PLC通讯，由PLC发送设定值到温控仪，实现同步或偏差程序控温，温度程序的编制在触摸屏上完成，系统可设定50条程序曲线，及每条曲线可设定24步。整个升温过程在触摸屏上用曲线和数据方式显示，电脑触摸屏同时显示真空度及充气压力，并设定与真空有关的动作，及强制冷却的压力控制范围。

真空测量采用复合真空计。测量范围10E5~10E-5Pa，输出信号进入记录仪和PLC，供记录和参与控制。炉内回充惰性气体由压力变送器测量，进入PLC参与控制及在触摸屏显示和提供工控机采集。

记录仪采用液晶无纸记录仪，可记录和显示炉子温度、真空等数据，记录仪有多种显示方式。可定时或随时把记录仪内数据转存到CF卡内，数据处理软件可在计算机上显示或打印炉子的温度、真空度等数据或历史曲线。系统配置触摸屏显示工作流程，及设定炉子温度-时间热处理工艺参数，和其他一些重要参数。触摸屏通过RS485接口和工控机通讯，工控机通过触摸屏采集炉子运行过程中的动作事件和历史数据。供存档和打印。

本实用新型电控系统的操作顺序如图8所示，首先将水、电、气准备好，然后对热处理炉进行抽真空处理，接下来启动加热程序，加热结束后充入惰性气体，启动风机冷却炉料，最后出炉。

Claims (4)

1.轨道置于热区的长温区真空热处理炉，包括炉壳、组装在炉壳内的加热室、真空机组、风冷系统、外料车以及PLC自动控制系统，其特征在于：所述炉壳采用卧式水冷套双侧开门结构，为常规炉型长度的3倍，炉壳内的加热室设计成二个方型单体，二个方型单体结合处采取错层连接结构，炉壳内设置三个分别由磁性调压器独立控制的加热温区，炉壳外配备了三套各自独立的真空机组，二套左、右外循环风冷系统，链传动机构驱动的外料车沿外料车轨道往复移动，外料车轨道与加热室内轨道为无缝对接，运行在内、外轨道上的单独结构的料盘小车串联组成长料盘，料盘小车利用耐高温陶瓷和耐热钢材料制成的轮架和车轮采用拆卸式结构，承载工件的料盘小车在外料车带动下进、出加热室，通过PLC自动控制系统对真空机组和风冷系统的机械泵、气动阀门以及三个加热温区进行联锁保护控制。

2.根据权利要求1所述的轨道置于热区的长温区真空热处理炉，其特征在于：所述真空机组单套使用或二套同时使用或三套同时使用。

3.根据权利要求1所述的轨道置于热区的长温区真空热处理炉，其特征在于：所述风冷系统单套使用或二套同时使用。

4.根据权利要求1所述的轨道置于热区的长温区真空热处理炉，其特征在于：所述外料车采用电机驱动减速机带动的以张紧轮和拖辊支撑的长传动链的链传动机构。

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