CN2633897Y - 热处理用感应加热盐浴炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于金属热处理用加热设备技术领域，公开了一种用于工件热处理(含化学热处理)的感应加热盐浴炉。它由浴槽、线圈、导磁体、冷却水套、隔热层、接线板等组成。其中，浴槽2为特定形状的耐热容器；线圈3为按特定方式绕制成特定形状的双组“半鞍型”多匝铜管；导磁体4为特定形状的硅钢片(组)；冷却水套5为冷却导磁体4用的；隔热层6为保温用的。本装置是一种在浴槽2内，可形成“横向磁场”感应加热方式的新型感应加热盐浴炉。它克服了现有各种盐浴炉效率低、启动慢、能耗大和加热时间长等缺点，使其加热效率较大提高，有利于工件的直接内部加热。因此，本感应加热盐浴炉具有效率高，加热快，质量好，能耗少，成本低等优点。

Description

热处理用感应加热盐浴炉

技术领域

本实用新型属于金属热处理用的一般加热设备技术领域，涉及一种热处理用的感应加热炉，特别是用于工件热处理(含化学热处理)用感应加热盐浴炉。

背景技术

为了提高各种金属工件的机械性能，要求对工件进行强化热处理。在此类热处理中，采用浴炉加热的较多。因为浴炉热处理具有如下优点：(1)综合换热系数大，工件加热速度快；(2)工件与溶液密切接触，加热均匀，变形小；(3)浴炉的热容量较大，加热温度波动小，容易实现恒温加热；(4)盐液容易保持中性状态，实现无氧化、无脱碳加热。另外，在盐液中加入含碳、氮、硼或某种金属等物质，容易实现化学热处理；(5)浴炉容易实现工件局部加热操作。现有的浴炉已广泛地应用于热处理。这类加热浴炉用熔融的液体加热工件，如盐、碱、低熔点金属的熔融液体以及油浴等。按浴液分类的浴炉，可为：(1)盐浴炉；(2)熔融金属浴炉；(3)油浴炉。其中，盐浴炉应用最广泛。若按加热方式分类的浴炉，可分为：(1)电加热浴炉；(2)燃料加热浴炉。其中，又以电加热浴炉应用最多。

在电加热浴炉中，又分为外部电加热浴炉、电极加热浴炉和管状加热元件加热浴炉。其中，外部电加热浴炉是利用电热元件在浴槽外进行加热的浴炉，加热介质可以根据工艺要求选择与配制。因电热元件与加热介质不接触，故溶液成分容易保持稳定。但此类浴炉的主要缺点是：金属浴槽寿命较短，热惰性较大，浴液内温度梯度较大；重新启动时，浴槽的侧壁和底部容易过热，有造成喷盐的危险。而内部电极加热浴炉是将电极布置在熔盐液内，直接通电，以熔盐为发热体而产生热量。由于熔盐的电阻远大于金属电极，因此热量主要发生在熔盐中。电极浴炉工作时，绝大部分电流从电极间或邻近的熔盐流过，转化为热能并在该处形成高温，再向外传递。因此电极浴炉的温度场与电极布置有很大关系。电极间的熔盐易因温度过高而分解，而在电极间的盐浴易从大气中溶入氧气，使电极和盐浴氧化。电极加热浴炉的优点是炉子升温快，可用非金属浴槽，且可进行高、中、低温加热，故应用较广泛。但现有的各种电加热浴炉，它们对工件加热来说，都属于间接的外部加热，故这类电加热浴炉的加热效率仍较低。而它与直接内部加热的电感应加热相比，还存在较大差距。

众所周知，金属热处理(或化学热处理)的加热方式，采用电感应加热的较多。因为它加热快、效率高、脱碳少、质量好、且无污染，而具有高效、节能、质优、清洁、灵活性等优点。因此，十多年来，在通常的电加热浴炉中，也开始采用了电感应加热。其中，例如：采用电感应加热的渗硼化学热处理盐浴炉，其使用效果十分显著。不过，现有的上述感应加热盐浴炉，虽然采用了电感应加热，但由于受设计的结构形式所限，而对于所加热的工件来说，仍基本属于间接的外部加热方式。另外，现有感应加热盐浴炉仅能进行的炉子侧壁面的单面加热。这样一来，它的加热效率与直接内部加热的电感应加热相比，也有一定差距，这就是现有的感应加热盐浴炉的主要不足之处。因为这类盐浴炉为圆筒形，加热线圈呈螺旋状，而沿圆筒纵向绕制而成，所以这类感应加热所需的磁力线平行于盐浴炉圆筒的纵向，属于感应加热的“纵向磁场”加热方式。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种热处理用的感应加热盐浴炉，它可以克服现有感应加热盐浴炉和电加热浴炉的上述不足或缺点，充分发挥感应加热的优势，提高加热效率等，以及克服了现有各种盐浴炉效率低、启动慢、能耗大和加热时间长等缺点，使其加热效率大大提高，有利于工件的直接内部加热。

本实用新型的目的，以如下方式实现：本实用新型的感应加热盐浴炉是一种双组“半鞍型”线圈的感应加热盐浴炉，它采用的是“横向磁场”加热方式。它由浴槽、线圈、导磁体、冷却水套、隔热层、接线板等组成。其中，浴槽为盛装盐质的耐热容器，以便工件在其内进行加热用，而浴槽材质可为非金属或金属的石墨、碳素材料、耐热钢或其他耐热材料等；线圈为双组“半鞍型”多匝铜管；上述多匝铜管，它是由双组分别按特定方式对称绕制的“半鞍型”多匝铜管，再相互并联组合而成，并实现了热处理用盐浴炉的“横向磁场”感应加热。应该指出，上述线圈的匝数不受限制，匝数从单匝开始至数十匝皆可，但这需要视具体情况而定。由于上述双组多匝铜管，所分别对称绕制的特定形状都为“半鞍型”，故特将本感应加热盐浴炉或线圈统称为“半鞍型”感应加热盐浴炉或线圈。这样，本感应加热盐浴炉即可进行多面加热，它包括：现有感应加热盐浴炉仅能进行的炉子侧壁面加热和炉子底面加热。另外，在绕制“半鞍型”线圈时，必需注意绕制方向，而使其双组相互靠近又并排的铜管段内，所通过的电流方向都应保持一致，以避免其产生的磁力线相互抵消，而导致无法进行感应加热。此外，线圈的多匝铜管，通常采用一定壁厚的中空方铜管(或矩形铜管)作成。铜管材质为纯铜。使用时，该方铜管内部需通水冷却。导磁体通常是采用特定形状的成组硅钢片叠加而成；本导磁体—硅钢片(组)的布置方式和部位，以及每个硅钢片的特定形状，都是为了使其需加热部位处的磁力线更为密集，并以“横向磁场”方式穿透该处表面层，进而达到加强相关部位处的加热之目的。但是，在某些情况下，也可根据加热工件材质和加热温度的不同，而将本导磁体—硅钢片(组)取消。为了有利于导磁体—硅钢片(组)的冷却，在其外部设置了多组、用薄铜板加工而成的冷却水套(若本导磁体取消的话，则本冷却水套也可取消)；在线圈与浴槽之间加有耐火材料作成的隔热层，它主要为浴槽盐液保温用，以及可防止浴槽的热量传给线圈等；还有，用特定尺寸的纯铜板制作的两个接线板，而用它将本感应加热盐浴炉与不同频率的电源相连，以便供给相应的工频、中频或高频电源。有时，还需在本感应加热盐浴炉与电源之间增设相应的变压器。除此以外，本盐浴炉的组成构件还应包括：通常的炉壳、炉盖、耐火材料等。

由于本感应加热盐浴炉，它采用了不同于现有感应加热盐浴炉的加热方式，即采用“横向磁场”感应加热方式，并在加热盐浴和浴槽的同时，还直接从内部加热了工件本身。这种“横向磁场”感应加热方式的应用，使得本感应加热盐浴炉具有如下特点：(1)可进行炉子的多面加热；(2)炉子的启动快速，操作方便；(3)使其多方向磁力线所产生的电磁搅拌作用，更加强烈；(4)感应加热对加热工件而言，它可直接参与其内部加热，进而发挥感应加热的优势。因此，这十分有利于工件无氧化的快速加热，并能大大提高其加热效率。这样，本感应加热盐浴炉，不但克服了现有各种盐浴炉效率低、能耗大、启动慢和加热时间长等缺点，还因采用了“横向磁场”感应加热方式，而具有效率高，加热快，质量好，能耗少，无氧化，成本低等优点。

本感应加热盐浴炉的炉形不受限制，可适用于不同高度的矩形、方形、圆形、椭圆形等各种炉形的盐浴炉。但更适用于矩形或方形盐浴炉，其中：特别是矩形感应加热盐浴炉，这最适用于长条刀、刃具的局部加热；它既可用于各种材质工件的热处理，也可用于工件的化学热处理；它还可根据加热工件的不同材质和所要求的不同加热温度，选择不同频率的电源(工频、中频或高频电源)，而制作成各种工频、中频或高频的高、中、低温感应加热盐浴炉。另外，本感应加热盐浴炉的有关尺寸不受限制，可大可小；加热工件的数量也不受限制，可多可少；既可进行工件的整体加热，也可进行工件的局部加热等。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本感应加热盐浴炉图；

图2是本感应加热盐浴炉图(俯视图)；

图3是现有感应加热盐浴炉图；

图4、图5是“横向磁场”磁力线与“纵向磁场”磁力线的对比示意图；

图6是本感应加热盐浴炉的线圈绕制方式及其电流方向示意图。

图中：1.工件；2.浴槽；3.线圈；4.导磁体；5.冷却水套；6.隔热层；7.接线板。

具体实施方式

如图1、图2所示，本感应加热盐浴炉是一种“半鞍型”感应加热盐浴炉(矩形)，采用的是“横向磁场”加热方式。它由浴槽2、线圈3、导磁体4、冷却水套5、隔热层6、接线板7等组成。其中，浴槽2为盛装盐质的耐热容器，浴槽2材质可为石墨、碳素材料、耐热钢或其他耐热材料等；线圈3为双组“半鞍型”多匝铜管(匝数各为3匝)，它是由双组分别按特定方式对称绕制的“半鞍型”多匝铜管，再相互并联组合而成，并实现了热处理用盐浴炉的“横向磁场”感应加热；在绕制“半鞍型”线圈3时，必需注意绕制方向，而使其双组相互靠近又并排的铜管段内，所通过的电流方向都应保持一致，以避免其产生的磁力线相互抵消，而导致无法进行感应加热。线圈3的多匝铜管，通常采用一定壁厚的中空方铜管(或矩形铜管)作成。铜管材质为纯铜。使用时，该方铜管内部需通水冷却。导磁体4通常是采用特定形状的成组硅钢片叠加而成；本导磁体4的布置方式和部位，以及每个硅钢片的特定形状，都是为了使其需加热部位处的磁力线更为密集，并以“横向磁场”方式穿透工件1的该处表面层，进而达到加强相关部位处的加热之目的。为了有利于导磁体4的冷却，在其外部设置了多组、用薄铜板加工而成的冷却水套5(若本导磁体4取消的话，则本冷却水套5也可取消)；在线圈3与浴槽2之间加有耐火材料作成的隔热层6，它主要为浴槽盐液保温用，以及可防止浴槽2的热量传给线圈3等；还有，用特定尺寸的纯铜板制作的两个接线板7，而用它将本感应加热盐浴炉与不同频率的电源相连，以便供给相应的工频、中频或高频电源。

如图3所示，现有的感应加热盐浴炉，虽然采用了电感应加热，但由于受设计的结构形式所限，而对于所加热的工件1来说，仍基本属于间接的外部加热。另外，现有感应加热盐浴炉仅能进行的炉子侧壁面的单面加热。这样一来，它的加热效率与直接内部加热的电感应加热相比，也有一定差距，这就是现有的感应加热盐浴炉的主要不足之处。因为这类盐浴炉为圆筒形，加热线圈3呈螺旋状，而沿圆筒纵向绕制而成的多匝铜管，所以这类感应加热所需的磁力线平行于盐浴炉圆筒的纵向，属于感应加热的“纵向磁场”加热方式。

如图4、图5所示，由本感应加热盐浴炉与现有感应加热盐浴炉所产生的磁力线可见，以“纵向磁场”加热方式进行感应加热的现有感应加热盐浴炉(图4)，其磁力线平行于盐浴炉圆筒侧壁的纵向；而以“横向磁场”方式进行感应加热的本感应加热盐浴炉(图5)，其磁力线垂直穿透盐浴炉的侧壁，即横向穿透工件1的横断面。

如图6所示，由本感应加热盐浴炉可见，其线圈3为双组“半鞍型”的多匝铜管，分别对称绕制后，再并联组合而成。而它的绕制方式，应使其各组相互靠近又并排的铜管段内，所通过的电流方向都保持一致。

由本感应加热盐浴炉的实施可见，由于采用“横向磁场”感应加热方式，并在加热盐浴和浴槽2的同时，还直接从内部加热了工件1本身，这样就发挥了感应加热的优势；它还可进行炉子侧壁和炉子底面的多面加热，并使其多方向磁力线所产生的电磁搅拌作用，更加强烈，且不易局部过热和防止造成喷盐危险等；另外，炉子的开炉灵活，启动快速，操作方便。

实施例1.感应加热高温盐浴炉：(矩形)

1、供高速钢及特殊合金钢工件热处理(含化学热处理)用；

2、额定功率160kw(采用中频电源)；

3、额定温度1300℃；

4、炉子工作区尺寸(长×宽×高)：900×450×600mm；

5、双组“半鞍型”线圈2各为22匝(并联)；

6、其他：无导磁体4和冷却水套5；

实施例2.感应加热中温盐浴炉：(矩形或方形)

1、供高速钢及特殊合金钢工件热处理(含化学热处理)用；

2、额定功率100kw(采用中频电源)；浴槽材质为石墨。

3、额定温度850℃；

4、炉子工作区尺寸(长×宽×高)：900×650×600mm；

                 (长×宽×高)：750×750×600mm；

5、双组“半鞍型”线圈2各为24匝(并联)；

6、其他：有导磁体4和冷却水套5；浴槽材质为耐热钢。

实施例3.感应加热低温盐浴炉：(矩形)

1、供高速钢及特殊合金钢工件热处理用；

2、额定功率100kw(采用中频电源)；

3、额定温度650℃；

4、炉子工作区尺寸(长×宽×高)：800×400×600mm；

5、双组“半鞍型”线圈2各为20匝(并联)；

6、其他：有导磁体4和冷却水套5；浴槽材质为耐热钢。

Claims (1)

1.热处理用感应加热盐浴炉，它由浴槽、线圈、导磁体、冷却水套、隔热层、接线板组成，其特征在于，浴槽(2)为特定形状的耐热容器；线圈(3)为按特定方式绕制成特定形状的双组“半鞍型”多匝铜管；导磁体(4)为特定形状的硅钢片(组)；冷却水套(5)为冷却导磁体(4)用的；隔热层(6)为浴槽(2)盐液保温用的；用特定尺寸的纯铜板制作的两个接线板(7)，而用它将本感应加热盐浴炉与不同频率的电源相连，以便供给相应的工频、中频或高频电源。

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