CN224160661U - 一种垂直在线热处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垂直在线热处理设备，包括机台和加热机构，机台上设有放线机构和收线机构，加热机构包括保温管和布气管，保温管与机台固定连接，保温管内套设有导热管，保温管与导热管之间安装有第一加热装置，导热管上连通有第一气嘴，导热管套设在布气管的外侧，布气管上开设有多排第一布气孔，第一布气孔与导热管内连通，布气管的两端分别套设有第一套筒和第二套筒，第一套筒上连通有第二气嘴，放线机构靠近第一套筒，第二套筒上连通有第三气嘴，机台上设有降温机构，降温机构位于第二套筒与收线机构之间。本实用新型提供一种垂直在线热处理设备，在退火时，同步对金属线进行抗氧化和消除应力的热处理。

Description

一种垂直在线热处理设备

技术领域

本实用新型涉及金属热处理设备领域，尤其涉及一种垂直在线热处理设备。

背景技术

军工与半导体领域对高精度金属线的性能要求极为严苛，需通过退火工艺消除内部应力、优化晶粒结构以提升导电性及延展性。现有技术中，常规退火工艺多采用开放式高温炉对金属线进行直接加热，随后自然冷却或强制风冷。

然而，在加热阶段时，金属线表面直接暴露于含氧的空间中，金属线表面与氧气发生剧烈氧化反应，形成厚度不均的氧化物层，氧化层降低线材表面致密性，导致半导体键合线键合强度下降，影响成品的可靠性；并且，开放式加热，使金属线内部晶格畸变加剧，造成应力分布不均的问题，影响了半导体产品的性能指标。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种垂直在线热处理设备，在退火时，同步对金属线进行抗氧化和消除应力的热处理。

本实用新型公开的一种垂直在线热处理设备所采用的技术方案是:

包括机台和加热机构，所述机台上设有放线机构和收线机构，加热机构包括保温管和布气管，所述保温管与机台固定连接，所述保温管内套设有导热管，所述保温管与导热管之间安装有第一加热装置，所述导热管上连通有第一气嘴，所述导热管套设在布气管的外侧，所述布气管上开设有多排第一布气孔，所述第一布气孔与导热管内连通，所述布气管的两端分别套设有第一套筒和第二套筒，所述第一套筒上连通有第二气嘴，所述放线机构靠近第一套筒，所述第二套筒上连通有第三气嘴，所述机台上设有降温机构，所述降温机构位于第二套筒与收线机构之间。

作为优选方案，所述导热管的两端分别安装有布气件和堵头，所述布气管贯穿布气件和堵头，所述布气件上开设有多个与内部连通的第二布气孔，所述第二布气孔与导热管内连通，所述第一气嘴与布气件的内部连通。

作为优选方案，所述第一套筒内设有第一布气环，所述第一布气环的外侧开设有环形槽，所述环形槽与套筒内连通，所述环形槽的槽底开设有多个第一通孔。

作为优选方案，所述第二套筒内套设有第二布气环，所述第二布气环套设在布气管上，所述第二布气环上开设有多个第二通孔，所述第二通孔与第二套筒内连通。

作为优选方案，所述第二布气环的内壁延伸有限位环，所述第二布气环内套设有两个对称放置的第三布气环，两个所述第三布气环分别顶触限位环的两端，所述第三布气环上开设有多个通槽，所述通槽与第二布气环内连通。

作为优选方案，所述第二布气环的外侧套设有限位件，所述限位件顶触其中一个第三布气环，所述布气管顶触另外一个第三布气环。

作为优选方案，所述机台上设有清洗机构和烘干机构，所述清洗机构和烘干机构位于降温机构与收线机构之间。

作为优选方案，所述降温机构包括第一循环供水装置和第一水槽，所述第一循环供水装置置于机台内，所述第一水槽内设有第二水槽，所述第二水槽的边缘高于第一水槽的边缘，所述第一水槽上连通有第一排水管，所述第二水槽上连通有第一供水管，所述第一排水管和第一供水管分别与第一循环供水装置的回水口和出水口连通，所述第二水槽靠近第二套筒。

作为优选方案，所述清洗机构包括第二循环供水装置和第三水槽，所述第二循环供水装置置于机台内，所述第三水槽内设有第四水槽，所述第四水槽的边缘高于第三水槽的边缘，所述第三水槽上连通有第二排水管，所述第四水槽上连通有第二供水管，所述第二排水管和第二供水管分别与第二循环供水装置的回水口和出水口连通，所述第三水槽靠近第一水槽。

作为优选方案，所述烘干机构包括第一安装座和第二安装座，所述第一安装座和第二安装座均与机台固定连接，所述第一安装座上设有导气座，所述导气座上连通有第四气嘴，所述导气座上贯穿有导气管，所述导气管上开设有多个透气孔，所述透气孔与导气座连通，所述第二安装座上设有第二加热装置，所述第二加热装置上贯穿有烘干通道。

本实用新型公开的一种垂直在线热处理设备的有益效果是：

放线机构导引金属线穿入第一套筒后，依次穿行于第一套筒、布气管及第二套筒构成的连续处理通道，最终经降温机构完成热处理后由收线机构实施收卷；

运行时，第一气嘴向导热管与布气管之间的环形间隙注入惰性气体，该气体经多排布气孔均匀渗透至布气管内形成稳定无氧环境；第一加热装置对导热管及惰性气体进行加热，使热能经管壁传导在布气管内构建均匀温场，实现金属线在无氧空间内的等温退火处理；

第二气嘴和第三气嘴分别向第一套筒和第二套筒注入抗氧化气体，金属线在经第一套筒进入布气管内时，抗氧化气体均匀包裹在金属线的外侧，对金属线进行抗氧化处理；抗氧化气体的流动在第一套筒的入口处形成一道气墙，使得外界空气无法经第一套筒进入布气管内；

由于金属线在退火处理后从第二套筒导出时，金属线的温度较高，第二套筒在金属线的外侧再次覆盖一层抗氧化气体，避免高温的金属线与氧气接触，提升金属线抗氧化处理的效果；抗氧化气体的流动在第二套筒的出口处形成一道气墙，使得外界空气无法经第二套筒进入布气管内，并且，第二套筒产生的气墙可以为金属线进行第一次风冷降温，从而实现同步对金属线进行抗氧化和消除应力的热处理；

最后降温机构对完成第一次降温的金属线实施第二次降温后，再将金属线收卷入收线机构。

附图说明

图1是本实用新型一种垂直在线热处理设备的结构示意图。

图2是本实用新型一种垂直在线热处理设备的放线机构结构示意图。

图3是本实用新型一种垂直在线热处理设备的加热机构结构示意图。

图4是本实用新型一种垂直在线热处理设备的加热机构局部剖视图。

图5是本实用新型一种垂直在线热处理设备的图3（A区域）放大图。

图6是本实用新型一种垂直在线热处理设备的图3（B区域）放大图。

图7是本实用新型一种垂直在线热处理设备的降温机构剖视图。

图8是本实用新型一种垂直在线热处理设备的清洗机构剖视图。

图9是本实用新型一种垂直在线热处理设备的烘干机构剖视图。

图10是本实用新型一种垂直在线热处理设备的收线机构。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型做进一步阐述和说明:

请参考图1和图2。

本实用新型公开的一种垂直在线热处理设备，包括机台1和加热机构3。

机台1上设有放线机构2，放线机构2包括放线电机21和放线轮22；放线电机21与机台1固定连接，放线电机21的输出轴与放线轮22的中心可拆卸连接，放线轮22上收卷待加工的金属线15；放线电机21驱动放线轮22旋转，从而将金属线15导入加热机构3；

进一步的，加热机构3置于机台1上，机台1上旋转连接有三个第一导向轮11，其中一个第一导向轮11靠近加热机构3的上方，另外两个第一导向轮11靠近放线轮22。

请参考图1-图6。

加热机构3包括保温管31和布气管33；机台1上固定连接有安装支架，保温管31与机台1的安装支架固定连接，保温管31内套设有导热管32，导热管32的两端分别从保温管31的两端穿出，安装支架与导热管32的外侧固定连接；保温管31的直径大于导热管32的直径，使得保温管31的内壁与导热管32的外侧之间形成环形间隙，保温管31与导热管32之间的环形间隙内安装有第一加热装置，本实施例优选第一加热装置由多片陶瓷加热片组成，多片陶瓷加热片环绕导热管32的外侧；

进一步的，本实施例优选导热管32为金属材质，传统设备采用陶瓷材质管体作为热阻隔介质分隔第一加热装置与金属线15，受限于陶瓷材料固有的低导热系数特性，容易导致金属线15加热不均匀的问题，采用金属材质制成的导热管32利用其高热传导效率特性可建立均衡热传导路径，解决陶瓷导热效果差的问题；

导热管32上连通有第一气嘴322，导热管32的两端分别安装有布气件321和堵头324，第一气嘴322与布气件321的内部连通；

进一步的，导热管32套设在布气管33的外侧，布气管33上开设有多排第一布气孔331，每排第一布气孔331均环绕布气管33的外侧，布气管33的内部通过第一布气孔331与导热管32的内部连通；

进一步的，布气件321上开设有多个与布气件321的内部连通的第二布气孔323，第二布气孔323与导热管32内连通；布气管33的两端分别贯穿布气件321和堵头324，多个第二布气孔323环绕布气管33的外侧排布；

进一步的，导热管32的直径大于布气管33的直径，使得导热管32的内壁与布气管33的外侧之间形成环形间隙，布气件321和堵头324密封导热管32与布气管33之间的环形间隙；

通过向第一气嘴322注入惰性气体，惰性气体依次穿行于第一气嘴322、布气件321的内部和第二布气孔323进入导热管32与布气管33之间的环形间隙内，让惰性气体均布在导热管32与布气管33之间的环形间隙内后，该惰性气体经多排布气孔均匀渗透至布气管33内形成稳定无氧环境；第一加热装置对导热管32及惰性气体进行加热，使热能经管壁传导在布气管33内构建均匀温场，实现金属线15在无氧空间内的等温退火处理。

请参考图3-图6。

布气管33的两端分别套设有第一套筒4和第二套筒5。

第一套筒4套设在布气管33的一端，第一套筒4上连通有第二气嘴41，第二气嘴41与第一套筒4的内部连通；第一套筒4内设有第一布气环42，第一布气环42的外侧开设有环形槽，环形槽与套筒的内部连通，环形槽的槽底开设有多个第一通孔421，多个第一通孔421环绕第一布气环42的外侧，布气管33的一端顶触第一布气环42；

通过向第二气嘴41注入抗氧化气体，抗氧化气体依次穿行于第二气嘴41和第一套筒4的内部进入环绕槽内，让抗氧化气体均布在环绕槽内后，该抗氧化气体经多个第一通孔421注入第一布气环42的内部；抗氧化气体的流动在第一套筒4的入口处形成一道气墙，使得外界空气无法经第一套筒4进入布气管33内；金属线15在经第一套筒4进入布气管33内时，抗氧化气体均匀包裹在金属线15的外侧，对金属线15进行抗氧化处理，第一布气环42的设计可以弱化抗氧化气体流动的冲击力，避免抗氧化气体高速流动冲断金属线15，并且，多个第一通孔421环绕金属线15排布的设计，可以均匀的将抗氧化气体喷洒在金属线15的外侧；

放线机构2靠近第一套筒4，其中一个第一导向轮11靠近第一套筒4的上方。

第二套筒5上连通有第三气嘴51，第三气嘴51与第二套筒5的内部连通；第二套筒5内套设有第二布气环52，第二布气环52的一端套设在布气管33的另一端，第二套筒5内壁的直径大于第二布气环52的直径，使得第二套筒5的内壁与第二布气环52的外侧之间形成环形间隙；第二布气环52上开设有多个第二通孔521，第二通孔521与第二套筒5的内部连通；

进一步的，第二布气环52的内壁延伸有限位环，第二布气环52内套设有两个对称放置的第三布气环53，两个第三布气环53分别顶触限位环的两端，第三布气环53上开设有多个通槽531，通槽531靠近限位环，通槽531与第二布气环52的内部连通；第三布气环53上设有收腰结构，使得第三布气环53的收腰结构与第二布气环52的内壁之间形成环形间隙，通槽531位于第三布气环53的收腰结构上；

进一步的，第二布气环52的外侧套设有限位件54，限位件54上开设有孔位，孔位与第三布气环53同轴，限位件54顶触其中一个第三布气环53，布气管33的另一端顶触另外一个第三布气环53，限位件54将两个第三布气环53限位在第二布气环52内；

通过向第三气嘴51注入抗氧化气体，抗氧化气体依次穿行于第二气嘴41、第二套筒5的内部进入第二套筒5与第二布气环52之间的环形间隙内，让抗氧化气体均布在第二套筒5与第二布气环52之间的环形间隙内后，该抗氧化气体经多个第二通孔521注入并均布在两个第三布气环53与第二布气环52的环形间隙内，将抗氧化气体分布在两个第三布气环53，该抗氧化气体经多个通槽531注入第一布气环42的内部；抗氧化气体的流动在第二套筒5的出口处形成一道气墙，使得外界空气无法经第二套筒5进入布气管33内；金属线15经第二套筒5导出时，金属线15的温度较高，通过抗氧化气体再次均匀包裹在金属线15的外侧，对金属线15二次进行抗氧化处理，避免高温的金属线15与氧气接触，提升金属线15抗氧化处理的效果；第三气嘴51的流量大于第二气嘴41的流量，需要第二布气环52弱化抗氧化气体流动的冲击力，再将抗氧化气体分流到两个第三布气环53，避免抗氧化气体高速流动冲断金属线15，第三气嘴51的大流量可以为金属线15进行第一次风冷降温；多个通槽531环绕金属线15排布的设计，可以均匀的将抗氧化气体喷洒在金属线15的外侧。

请参考图1和图7。

机台1上旋转连接有第二导向轮12，第二导向轮12位于第二套筒5的下方，机台1上设有降温机构6，降温机构6包括第一循环供水装置和第一水槽61；第一循环供水装置置于机台1内，第一水槽61内设有第二水槽62，第二水槽62的边缘高于第一水槽61的边缘，第二导向轮12位于第二水槽62与第二套筒5之间；第一水槽61上连通有第一排水管611，第二水槽62上连通有第一供水管621，第一排水管611和第一供水管621穿入机台1内分别与第一循环供水装置的回水口和出水口连通，本实施例优选第一排水管611和第一供水管621均为硬质水管，使得第一排水管611和第一供水管621可以支撑第一水槽61和第二水槽62；

在加热机构3上完成退火处理的金属线15绕过第二导向轮12，第一循环供水装置经第一供水管621向第二水槽62注入水源，通过增加第一供水管621的水源流速，在第二水槽62内产生水涌，让水涌接触第二导向轮12，为第二导向轮12上的金属线15进行第二次水冷降温；溢出的水源从第二水槽62的边缘流入第一水槽61内，经第一排水管611回流到第一循环供水装置内。

请参考图1、图7和图8。

机台1上旋转连接有第三导向轮13，第三导向轮13靠近第二导向轮12，机台1上设有清洗机构7，第三导向轮13位于第二导向轮12与清洗机构7之间，清洗机构7包括第二循环供水装置和第三水槽71；第二循环供水装置置于机台1内，第三水槽71与机台1固定连接，第三水槽71内设有第四水槽72，第四水槽72的两侧均开设有凹槽，第四水槽72的边缘高于第三水槽71的边缘，第三水槽71上连通有第二排水管711，第四水槽72上连通有第二供水管721，第二排水管711和第二供水管721穿入机台1内分别与第二循环供水装置的回水口和出水口连通；

完成第二次降温后的金属线15绕经第三导向轮13后穿过两个凹槽，第二循环供水装置经第二供水管721向第四水槽72注入水源，通过增加第二供水管721的水源流速，在第四水槽72内产生水涌，让水涌接触金属线15，清洗金属线15上附着的杂质，并且，可以在第二循环供水装置的水源内添加防粘黏剂，避免金属线15收卷在收线机构9内时，有效避免金属线15粘连在一起‌；溢出的水源从第四水槽72的边缘流入第三水槽71内，经第二排水管711回流到第二循环供水装置内。

请参考图1和图9。

机台1上设有烘干机构8，烘干机构8靠近清洗机构7，清洗机构7位于烘干机构8与降温机构6之间，烘干机构8包括第一安装座81和第二安装座82，第一安装座81和第二安装座82均与机台1固定连接；

进一步的，第一安装座81靠近清洗机构7，第一安装座81上设有导气座811，导气座811上连通有第四气嘴813，第四气嘴813与导气座811的内部连通；导气座811上贯穿有导气管812，导气管812上开设有多个透气孔，透气孔与导气座811的内部连通；

进一步的，第一安装座81位于清洗机构7与第二安装座82之间，第二安装座82上设有第二加热装置821，第二加热装置821上贯穿有烘干通道；

金属线15在清洗后依次穿过导气管812和烘干通道，经第四气嘴813向导气座811的内部注入高压空气，高压空气经多个透气孔注入导气管812的内部，将附着在金属线15上的液体吹离，第二加热装置821低温加热烘干通道内的金属线15，从而消除液体腐蚀金属线15的隐患，确保金属线15的干燥度。

请参考图1和图10。

机台1上旋转连接有两个第四导向轮14，其中一个第四导向轮14靠近第二加工装置，机台1上设有收线机构9，另外一个第四导向轮14靠近收线机构9，收线机构9包括丝杆装置91和收线轮92；丝杆装置91置于机台1内，丝杆装置91上滑动连接有滑座911，滑座911上固定连接有收线电机，收线电机的输出轴穿出机台1，收线电机的输出轴与收线轮92的中心可拆卸连接，收线轮92上收卷完成加工的金属线15；

丝杆装置91驱动滑座911往复滑行，实现金属线15在收线轮92的外侧高密排布；收线电机驱动收线轮92旋转，从而收卷金属线15。

请参考图1-图10。

放线轮22导出的金属线15在绕过三个第一导向轮后，将导引金属线15穿入第一套筒4内，金属线15依次穿行于第一套筒4、第一布气环42、布气管33、两个第三布气环53和第二套筒5构成的连续处理通道，金属线15在完成退火后绕过第二导向轮和第三导向轮，再依次穿过清洗机构7和烘干机构8，

放线轮22导出的金属线15经三个第一导向轮多级导引后，定向导入第一套筒4内，金属线15沿处理路径依次穿行于第一套筒4、第一布气环42、布气管33、两个第三布气环53及第二套筒5构成的连续处理通道完成退火工艺；随后金属线15绕经第二导向轮与第三导向轮实现路径转向，顺序通过清洗机构7实施表面处理、经烘干机构8完成除湿干燥，最终经两个第四导向轮精密导向后收卷在收线轮92内。

本实用新型提供一种垂直在线热处理设备，放线机构导引金属线穿入第一套筒后，依次穿行于第一套筒、布气管及第二套筒构成的连续处理通道，最终经降温机构完成热处理后由收线机构实施收卷；

运行时，第一气嘴向导热管与布气管之间的环形间隙注入惰性气体，该气体经多排布气孔均匀渗透至布气管内形成稳定无氧环境；第一加热装置对导热管及惰性气体进行加热，使热能经管壁传导在布气管内构建均匀温场，实现金属线在无氧空间内的等温退火处理；

第二气嘴和第三气嘴分别向第一套筒和第二套筒注入抗氧化气体，金属线在经第一套筒进入布气管内时，抗氧化气体均匀包裹在金属线的外侧，对金属线进行抗氧化处理；抗氧化气体的流动在第一套筒的入口处形成一道气墙，使得外界空气无法经第一套筒进入布气管内；

由于金属线在退火处理后从第二套筒导出时，金属线的温度较高，第二套筒在金属线的外侧再次覆盖一层抗氧化气体，避免高温的金属线与氧气接触，提升金属线抗氧化处理的效果；抗氧化气体的流动在第二套筒的出口处形成一道气墙，使得外界空气无法经第二套筒进入布气管内，并且，第二套筒产生的气墙可以为金属线进行第一次风冷降温，从而实现同步对金属线进行抗氧化和消除应力的热处理；

最后降温机构对完成第一次降温的金属线实施第二次降温后，再将金属线收卷入收线机构。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种垂直在线热处理设备，其特征在于，包括；

机台，所述机台上设有放线机构和收线机构；

加热机构，加热机构包括保温管和布气管，所述保温管与机台固定连接，所述保温管内套设有导热管，所述保温管与导热管之间安装有第一加热装置，所述导热管上连通有第一气嘴，所述导热管套设在布气管的外侧，所述布气管上开设有多排第一布气孔，所述第一布气孔与导热管内连通，所述布气管的两端分别套设有第一套筒和第二套筒；

所述第一套筒上连通有第二气嘴，所述放线机构靠近第一套筒；

所述第二套筒上连通有第三气嘴，所述机台上设有降温机构，所述降温机构位于第二套筒与收线机构之间。

2.如权利要求1所述的一种垂直在线热处理设备，其特征在于，所述导热管的两端分别安装有布气件和堵头，所述布气管贯穿布气件和堵头，所述布气件上开设有多个与内部连通的第二布气孔，所述第二布气孔与导热管内连通，所述第一气嘴与布气件的内部连通。

3.如权利要求2所述的一种垂直在线热处理设备，其特征在于，所述第一套筒内设有第一布气环，所述第一布气环的外侧开设有环形槽，所述环形槽与套筒内连通，所述环形槽的槽底开设有多个第一通孔。

4.如权利要求3所述的一种垂直在线热处理设备，其特征在于，所述第二套筒内套设有第二布气环，所述第二布气环套设在布气管上，所述第二布气环上开设有多个第二通孔，所述第二通孔与第二套筒内连通。

5.如权利要求4所述的一种垂直在线热处理设备，其特征在于，所述第二布气环的内壁延伸有限位环，所述第二布气环内套设有两个对称放置的第三布气环，两个所述第三布气环分别顶触限位环的两端，所述第三布气环上开设有多个通槽，所述通槽与第二布气环内连通。

6.如权利要求5所述的一种垂直在线热处理设备，其特征在于，所述第二布气环的外侧套设有限位件，所述限位件顶触其中一个第三布气环，所述布气管顶触另外一个第三布气环。

7.如权利要求1或6任一项所述的一种垂直在线热处理设备，其特征在于，所述机台上设有清洗机构和烘干机构，所述清洗机构和烘干机构位于降温机构与收线机构之间。

8.如权利要求7所述的一种垂直在线热处理设备，其特征在于，所述降温机构包括第一循环供水装置和第一水槽，所述第一循环供水装置置于机台内，所述第一水槽内设有第二水槽，所述第二水槽的边缘高于第一水槽的边缘，所述第一水槽上连通有第一排水管，所述第二水槽上连通有第一供水管，所述第一排水管和第一供水管分别与第一循环供水装置的回水口和出水口连通，所述第二水槽靠近第二套筒。

9.如权利要求8所述的一种垂直在线热处理设备，其特征在于，所述清洗机构包括第二循环供水装置和第三水槽，所述第二循环供水装置置于机台内，所述第三水槽内设有第四水槽，所述第四水槽的边缘高于第三水槽的边缘，所述第三水槽上连通有第二排水管，所述第四水槽上连通有第二供水管，所述第二排水管和第二供水管分别与第二循环供水装置的回水口和出水口连通，所述第三水槽靠近第一水槽。

10.如权利要求9所述的一种垂直在线热处理设备，其特征在于，所述烘干机构包括第一安装座和第二安装座，所述第一安装座和第二安装座均与机台固定连接，所述第一安装座上设有导气座，所述导气座上连通有第四气嘴，所述导气座上贯穿有导气管，所述导气管上开设有多个透气孔，所述透气孔与导气座连通，所述第二安装座上设有第二加热装置，所述第二加热装置上贯穿有烘干通道。