CN217459510U - 一种中频感应加热可控气氛热处理生产线 - Google Patents

Abstract

一种中频感应加热可控气氛热处理生产线，包括淬火炉、淬火槽、清洗槽、回火炉和接料框，所述淬火炉、所述回火炉均具有炉管，在炉管的入口侧设置有电感应加热管，在炉管的出口侧设置有电阻加热管；其中，电感应加热管用于快速加热工件，电阻加热管用于工件的保温。本实用新型的淬火炉和回火炉，在加热段采用中频感应加热，加热速度快，温度均匀性好，可显著减小加热区长度，减小热损失，节能效果明显。保温段采用电阻加热能够显著降低电源成本，向炉内通入可控气氛解决了工件加热和保温过程中的氧化脱碳问题。本实用新型具有炉体结构简单，不需要移动的或固定的耐热钢构件的特点，可节省制造成本和降低生产能耗。

Description

一种中频感应加热可控气氛热处理生产线

技术领域

本实用新型涉及热处理领域，尤其是涉及一种中频感应加热可控气氛热处理生产线，该热处理生产线尤其适用于轴承套圈、活塞销等环形零件的热处理。

背景技术

淬火加热过程包括两个阶段：升温阶段和保温阶段。升温阶段是指工件从室温升到保温温度的过程，保温阶段是指升温结束到开始冷却的这段过程。相应的，前者所用的时间称为升温时间，而后者所用的时间称为保温时间。感应加热与电阻加热相比，具有加热速度快的特点，可以大大缩短升温时间，从而可以缩短淬火时间（升温时间+保温时间）。为了解决钢制零件在淬火加热过程中的氧化、脱碳问题，目前对这类零件多选用电阻加热的可控气氛热处理炉进行淬火。与电阻加热相比，感应加热具有加热速度快，热效率高，节能效果明显等特点，同时利用其加热速度快的特点还可以细化组织，提高零件的力学性能。

由上述可知，现有的热处理生产线要么采用感应加热，要么采用电阻加热，不能结合两者的长处。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种中频感应加热可控气氛热处理生产线，采用如下技术方案：

一种中频感应加热可控气氛热处理生产线，包括淬火炉、淬火槽、清洗槽、回火炉和接料框，所述淬火炉、所述回火炉均具有炉管，在炉管的入口侧设置有电感应加热管，在炉管的出口侧设置有电阻加热管；其中，电感应加热管用于快速加热工件，电阻加热管用于工件的保温。

进一步地改进技术方案，所述淬火炉在其炉管的出口侧还设置有可控气氛输入管。

进一步地改进技术方案，所述淬火炉，在其炉管的入口侧设置有加热段测温热电偶套管，在其炉管的出口侧设置有保温段测温热电偶套管。

进一步地改进技术方案，所述回火炉，在其炉管的入口侧设置有加热段测温热电偶套管，在其炉管的出口侧设置有保温段测温热电偶套管。

进一步地改进技术方案，所述淬火炉、所述回火炉均设置有进料斗，在进料斗内设置有进料推杆。

进一步地改进技术方案，所述炉管为石英炉管或陶瓷外丝炉管。

进一步地改进技术方案，炉管的外侧设有耐火材料层，耐火材料层主要由耐火水泥和骨料组成，骨料包括氧化铝空心球、氧化铝颗粒、棕刚玉；耐火材料层的外侧设有保温材料层，保温材料层为耐火纤维毯或含纳米气凝胶的保温毡。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的淬火炉和回火炉，在加热段采用中频感应加热，加热速度快，温度均匀性好。与电阻加热相比，可显著减小加热区长度，减小热损失，提高热效率，降低耗电量，节能效果明显。

本实用新型与目前常用的网带电阻炉相比，具有炉体结构简单，不需要移动的或固定的耐热钢构件（如网带和支撑辊）的特点，可节省制造成本和降低生产能耗。升温时间大幅缩短，通过合理工艺可以细化热处理工件的组织、提高其性能。保温段采用电阻加热能够显著降低电源成本，向炉内通入可控气氛解决了工件加热和保温过程中的氧化脱碳问题。由于炉管空间小且密封性能好，需要的可控气氛少，降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的框架示意图。

图2为淬火炉的结构示意图。

图3为回火炉的结构示意图。

图中：1、淬火炉；2、淬火槽；3、回火炉；4、接料框；101、炉管；102、电感应加热管；103、电阻加热管；104、耐火材料层；105、保温材料层；106、进料斗；107、进料推杆；108、出料滑道；109、加热段测温热电偶套管；110、保温段测温热电偶套管；111、可控气氛输入管。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

一种中频感应加热可控气氛热处理生产线，如图1所示，包括淬火炉1、淬火槽2、清洗槽、回火炉3和接料框4。工件在淬火炉1内被加热和保温，经奥氏体化后滑入淬火槽2进行淬火冷却，然后进入清洗槽进行清洗，再进入回火炉3进行加热回火，最后滑入接料框4完成整个热处理过程。下面具体说明淬火炉1和回火炉3的结构和作用。

如图2所示，淬火炉1具有炉管101，炉管101为石英炉管101，也可以为陶瓷外丝炉管101。炉管101的外侧设有耐火材料层104，耐火材料层104主要由耐火水泥和骨料组成，骨料包括氧化铝空心球、氧化铝颗粒、棕刚玉。耐火材料层104的外侧设有保温材料层105，保温材料层105为耐火纤维毯或含纳米气凝胶的保温毡。炉管101的进料端设置有进料斗106，在进料斗106内设置有进料推杆107，进料推杆107用于将进料斗106内的工件推入炉管101内。炉管101的出料端设置有出料滑道108，出料滑道108的外侧设有保温层。

为了解决背景技术中的问题，在耐火材料层104内、位于炉管101入口的一侧设置有螺旋状的电感应加热管102，电感应加热管102用于快速加热工件。在耐火材料层104内、位于炉管101入口的一侧设置有电阻加热管103，电阻加热管103用于工件的保温。公知的，电感应加热管102具有加热速度快、热效率高、节能效果明显等特点，能够快速地将工件加热到淬火温度，这样能够大幅缩短升温时间，并节约电能的消耗。而保温阶段不需要很大的热能，电阻加热管103所提供热能完全能够满足保温的需要。

为了便于监测温度，在炉管101的入口侧设置有加热段测温热电偶套管109，在其炉管101的出口侧设置有保温段测温热电偶套管110。加热段测温热电偶套管109和保温段测温热电偶套管110为陶瓷管，陶瓷管具有良好的耐高温和防腐蚀性能。此外，为了解决钢制工件在淬火加热过程中的氧化、脱碳问题，在炉管101的出口侧还设置有可控气氛输入管111，可控气氛输入管111为不锈钢管。在保温阶段，可控气氛输入管111可向炉管101内滴入单一或混合液体，如煤油+乙醇。煤油+乙醇在高温下分解能够形成可控气氛，可控气氛能够防止钢制工件发生氧化和脱碳。

如图3所示，回火炉3也具有与淬火炉1类似的结构，在耐火材料层104内、位于炉管101入口的一侧设置有螺旋状的电感应加热管102，电感应加热管102用于快速加热工件，达到回火温度。在耐火材料层104内、位于炉管101入口的一侧设置有电阻加热管103，电阻加热管103用于工件的保温。同样的，回火炉3也能达到大幅缩短升温时间，节约电能消耗的效果。

本热处理生产线的工作过程如下：

先将淬火炉1的保温段和回火炉3的保温段分别加热到淬火温度和回火温度，然后向淬火炉1内通入可控气氛或滴入液体，调控好炉内气氛。工件进入淬火炉1的进料斗106后，通过进料推杆107将工件推入炉管101内，以规定的进料速度进料。通过中频感应加热的手动挡或恒电流加热档开始加热工件，当第一个工件到达淬火炉1内加热段测温热电偶套管109的位置后改用恒温度控制模式，这样能够保证每一个工件在到达该位置时就已达到了淬火加热温度。工件在保温段经过保温后滑入淬火槽2进行淬火，然后进入清洗槽进行清洗。清洗后工件进入回火炉3的进料斗106，通过进料推杆107将工件推入回火炉3的炉管101内，并以规定的进料速度进料。通过中频感应加热的手动挡或恒电流加热档开始加热工件，当第一个工件到达回火炉3内加热段测温热电偶套管109的位置后改用恒温度控制模式，这样能够保证每一个工件在到达该位置时就已达到了回火加热温度。工件在回火炉3的保温段经过保温后滑入接料框4，完成全部热处理过程。

淬火炉1滑道的上端与炉管101保持密封关系，淬火炉1滑道的下端插入淬火槽2的淬火介质内从而与大气隔绝，可控气氛通过可控气氛输入管111进入炉管101内，且只能从淬火炉1进料斗106（进料斗106与炉管101保持密封关系）溢出，这就在炉管101内形成可控气氛环境，使被加热工件既不发生氧化、脱碳，也不发生增碳，即保持工件表面的化学成分不变。也可以通过可控气氛输入管111向炉内滴入如煤油、乙醇等液体，使其在炉管101内分解获得可控气氛。炉内可控气氛与处于低温甚至室温的工件相遇使其热能传给工件，具有节能效果。

将热电偶插入加热段测温热电偶套管109内并保证密封，防止炉管101内气体溢出，该热电偶测出的温度作为升温段末端温度用于控制感应加热管的温度反馈信号。将热电偶插入保温段测温热电偶套管110内并保证密封，防止炉管101内气体溢出，该热电偶测出的温度作为保温段的温度用于控制电阻加热的温度反馈信号。通常，两个热电偶取相同的目标值，即淬火加热温度。

淬火炉1的进料推杆107周期性的将工件推入炉管101内，使每个工件在淬火炉1升温区内通过感应加热使其温度迅速升到淬火温度，在保温区内运动时保持恒定温度，最后通过滑道滑入淬火槽2内淬火。同样的，回火炉3的进料推杆107周期性的将淬火后的工件推入回火炉3管内，使每个工件在回火炉3升温区内通过感应加热使其温度迅速升到回火温度，在保温区内运动时保持恒定温度，最后通过滑道滑入接料框4内。

中频感应加热可控气氛热处理生产线，其淬火炉1加热部分的制作过程和工艺如下：（1）根据热处理件的尺寸、每小时热处理数量和工艺要求等选择合适的频率、需要的功率大小等基本参数，确定加热管内径、工件运行速度、进而确定加热段和保温段长度，在热电偶套管和可控气氛连通管的安装位置加工出圆孔以便能将热电偶套管和可控气氛连通管插入孔内；（2）根据设计要求加工感应器，通常选用矩形截面铜管加工成螺旋形状感应器，感应器的内径比加热管外径大80-140mm，即加热管和感应器之间应有40-70mm的空间用耐火材料填充，该尺寸越大，保温效果越好，热损失越小，节能效果越好；（3）将保温段电阻丝缠绕在加热管上；（4）根据填充在螺旋状感应器和保温段电阻丝周围的耐火材料的外径要求（通常可取感应器外径+40-60 mm）加工模具；（5）将在保温段已缠电阻丝的加热管放在模具内，将感应器套在加热管上，热电偶套管和可控气氛连通管插到对应位置后浇注保温材料；（6）保温层选用耐火纤维毯。所述淬火炉1炉管101为石英管或陶瓷外丝炉管，石英管表面光滑，摩擦系数小，工件可直接在管内运动，而陶瓷外丝炉管101内壁粗糙，摩擦系数大，要在其内安放金属滑道，工件放在金属滑道上运动。所述填充在淬火炉1螺旋状感应器和保温段电阻丝周围的耐火材料用800#耐火水泥和0-3mm氧化铝空心球，水泥与氧化铝空心球的配比为3:7和适量水混合均匀。

为了提高保温段在长度方向上的温度均匀性，淬火炉1保温段可分为1、2和3段分别控制，长度越长，段数越多。

中频感应加热可控气氛热处理生产线，其回火炉3加热部分的制作过程和工艺如下：（1）根据热处理件的尺寸、每小时热处理数量和工艺要求等选择合适的频率、需要的功率大小等基本参数，确定加热管内径和工件运行速度（这两个参数要和淬火炉1的设计参数保持一致）、进而确定加热段和保温段长度，在热电偶套管安装位置加工出圆孔以便能将热电偶套管插入孔内；（2）根据设计要求加工感应器，通常选用矩形截面铜管加工成螺旋形状感应器，感应器的内径比加热管外径大20-60mm，即加热管和感应器之间应有10-30mm的空间用耐火材料填充，该尺寸越大，保温效果越好，热损失越小，节能效果越好；（3）将保温段电阻丝缠绕在加热管上；（4）根据填充在螺旋状感应器和保温段电阻丝周围的耐火材料的外径要求（通常可取感应器外径+40-60mm）加工模具；（5）将在保温段已缠电阻丝的加热管放在模具内，将感应器套在加热管上，热电偶套管插到对应位置后浇注保温材料；（6）保温层选用耐火纤维毯。所述回火炉3炉管101为石英管或陶瓷外丝炉管101，石英管表面光滑，摩擦系数小，工件可直接在管内运动，而陶瓷外丝炉管101内壁粗糙，摩擦系数大，要在其内安放金属滑道，工件放在金属滑道上运动。所述填充在回火炉3螺旋状感应器和保温段电阻丝周围的耐火材料用800#耐火水泥和0-3mm氧化铝空心球，水泥与氧化铝空心球的配比为3:7和适量水混合均匀。

同样的，为了提高保温段在长度方向上的温度均匀性，回火炉3保温段可分为1、2和3段分别控制，长度越长，段数越多。

未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种中频感应加热可控气氛热处理生产线，包括淬火炉、淬火槽、清洗槽、回火炉和接料框，其特征是：所述淬火炉、所述回火炉均具有炉管，在炉管的入口侧设置有电感应加热管，在炉管的出口侧设置有电阻加热管；其中，电感应加热管用于快速加热工件，电阻加热管用于工件的保温。

2.如权利要求1所述的一种中频感应加热可控气氛热处理生产线，其特征是：所述淬火炉在其炉管的出口侧还设置有可控气氛输入管。

3.如权利要求1或2所述的一种中频感应加热可控气氛热处理生产线，其特征是：所述淬火炉，在其炉管的入口侧设置有加热段测温热电偶套管，在其炉管的出口侧设置有保温段测温热电偶套管。

4.如权利要求1所述的一种中频感应加热可控气氛热处理生产线，其特征是：所述回火炉，在其炉管的入口侧设置有加热段测温热电偶套管，在其炉管的出口侧设置有保温段测温热电偶套管。

5.如权利要求1所述的一种中频感应加热可控气氛热处理生产线，其特征是：所述淬火炉、所述回火炉均设置有进料斗，在进料斗内设置有进料推杆。

6.如权利要求1所述的一种中频感应加热可控气氛热处理生产线，其特征是：所述炉管为石英炉管或陶瓷外丝炉管。

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