CN2707768Y - 三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种钢丝热处理用的三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉，适用于金属制品和电线电缆行业。该淬火炉主要由加热段1，冷却段2、淬火段3、炉架4、抽烟除尘装置5和各种附助设备和连接管道等组成，三段连续布置，且均用流化粒子作介质。该炉型结构紧凑，炉体短，占用面积小，控制容易，操作方便，能耗低，无污染，环境好。加热温度均匀、冷却速度快、淬火温度稳定，不氧化、不脱碳，通条性一致，钢丝综合性能好。加热速度可快可慢，直径可大可小，钢种可以是碳钢，也可以是合金钢。它主要用于钢丝等温淬火处理，也可用于钢丝的中间热处理，适应性强。

Description

三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉

所属技术领域：

本实用新型涉及一种钢丝等温淬火炉，尤其是高碳钢丝和合金钢丝等温淬火炉。

背景技术：

现实所用的钢丝等温淬火炉主要有两种，一种是电接触加热加铅浴淬火，另一种是电阻马弗炉加热加铅浴淬火。电接触加热加铅浴淬火影响因素很多，控制困难，生产速度慢、适应性差、钢丝性能不好，尤其是通条性差。电阻马弗炉加热加铅浴淬火，其缺点是炉身长、炉体大、占用生产面积大、热损失也大。不用保护气体时，钢丝氧化脱碳严重、易堵塞马弗管，用保护气体时又易挂铅，严重时不能生产。这两种淬火炉都用铅液作淬火剂，一次性投料大，起炉停炉时间长，耗电大、铅尘铅气污染环境、车间温度高、危害工人健康。还有一种淬火炉是用沸水作淬火剂的，它控制困难，钢丝性能差，常因脆断而不能正常生产。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉，用流化粒子介质使钢丝加热冷却淬火温度均匀。增加冷却段以缩短钢丝冷却时间，以提高半成品拉拨和综合机械性能。用水冷炉壳，除尘器降低车间温度砂尘及废气排放量，并能综合利用废热。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是采用三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉。炉子主体结构采用三段连续式排布。第一段为加热段，第二段为冷却段，第三段为淬火段，三段炉膛内均设计有粒子流化床。第一段和第三段炉膛内在钢丝运行同样高度上用两组带水冷空心轴的滚轮。炉侧和炉底均用两层钢板且中间用带孔筋板焊成整体式水套，其它凡是有余热可利用的地方均用水套式。三段炉盖均用活动式的，在炉盖钢板的下面的四周用两道水封板与下面座落的相关部件的相同部位的两条水封槽形成严密的双道水封。第一段、第三段炉盖底面采用简单而坚实的吊挂方式吊挂耐火砖。炉体用钢架固定，钢架最高位置上的中间部位用水淋式除尘消烟装置。地下室里用冷却水泵从冷水槽中抽水专供第二段炉膛冷却水管用，其余冷却水用车间自来水。地下室里用热水槽收集并储存从炉壳水套，排烟除尘管、滚轮水冷轴及第二段冷却水管所产生的热水。热水槽中的热水用热水泵输送给车间热水总管或热水用点。第二段下面的进气总管接受来自车间保护气体总管内的保护气体，并用直通分管分送到各炉膛下的风室。第二段炉膛内冷却水管用双层交叉均布的U管。第一段炉壳水套的钢丝入口处和第三段炉壳水套的钢丝出口处用带模芯的模套，供钢丝进出口使用。本方案用电热元件加热，并用热电偶测温。通过仪器控制调节炉温和第二段的冷却水的供应量及各分气管的气体压力。(如选用煤气加热只需在安装电热元件的炉墙处装上喷咀即可，此时需用风机供风)。

本适用新型的有益效果是：

炉体结构紧凑、炉身短，占用车间面积小。控制方便。余热可利用，节能，车间温度低、无污染、环境好。钢丝加热快、温度均匀、冷却速度快、淬火温度稳定，钢丝通条性好。不氧化、不脱碳、材耗低，综合性能高。钢丝运行速度可快可慢、钢丝直径可粗可细、钢种可用于碳钢也可用于合金钢。特别适用于钢丝的最后热处理，也可用于钢丝的中间热处理，适应性强。能源可用电能，也可用煤气。

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是炉子主体结构主视图剖视的示意图。

图2是沿水冷空心轴中心线的剖视的示意图。

图3是沿加热元件中心线剖视的示意图。

图4是过线轮和空心轴的结构及在炉体侧墙上的安装固定方式示意图。

图5是加热元件在炉体侧墙上的安装固定方式示意图。

图6是炉体钢架结构示意图。

图7是炉体钢架立柱横截面示意图。

图8是第二段水冷管布置方式主视图的示意图。

图9是第二段水冷管布置方式俯视图的示意图。

图10是进风分管进出第一段和第三段炉体布风室的安装固定方式示意图。

图11是钢丝进口的拉丝模套安装固定方式示意图。

图12是钢丝出口的拉丝模套安装固定方式示意图。

图13是排烟管及其水冷管与炉壳安装固定方式示意图。

图14是第二段炉体结构主视图的示意图。

图15是第二段炉体结构右视图的示意图。

图16是地下设备平面布置方式示意图。

图17是第一、第三段炉顶耐火砖吊挂方式主视图的示意图。

图18是第一、第三段炉顶耐火砖吊挂方式右视图的示意图。

由图1可知：炉体主体结构分三段且连续排布。第一段为加热段1、第二段为冷却段2、第三段是淬火段3、炉体钢架结构4的最高位置上的中间部位装有除尘消烟装置5，还有一些管道及相关部件的布置位置。在加热段1钢丝入口处有带模芯的拉丝模套(1)，接着是有两组滚轮(6)和(6)，钢丝(3)从上面通过，接着钢丝通过冷却段2，钢丝(3)通过冷却段2是直线通过的，接着钢丝(3)进入淬火段3。在淬火段3也有高度与铜丝(3)相同的两组滚轮(6)和(6)，钢丝(3)也从上面通过，最后经过带模芯的拉丝模套(22)出炉。钢丝(3)在加热段1和淬火段3经过滚轮时可以直线通过，也可以像图示的方式在前、后两组滚轮(6)和(6)上缠绕多道，缠绕方式如图示。加热段1中滚轮(6)的下面是加热元件(24)，加热元件(24)的下面是多孔耐火砖(25)，多孔耐火砖(25)安装在炉墙(23)上的台上。多孔耐火砖(25)的上面是粒子层(2)，图示粒子高度是流化高度，实际高度没有这么高。多孔耐火砖(25)的下面到炉膛底部是布风室。布风室内设计有直通均布风管(32)。淬火段3除电热元件(32)与加热段1的电热元件(24)功率和热电偶(7)与(19)的测温范围不同而外，其炉体结构完全相同。两段炉盖(10)与(10)都是活动的。布风管(32)与(32)上均有气压力表和流量计(图中未表示)。分气总管(30)通过总气管(34)与车间总气管相连。加热段1、淬火段3的炉墙、炉底(23)及炉盖吊挂砖(17)均用高铝砖砌筑，其余只是在高铝砖上铺盖一层普通粘土砖(31)。炉墙、炉底的砌筑和炉顶吊挂耐火砖前应在钢板上铺设一定厚度的石棉板。炉壳及炉底(26)是用两层钢板与带孔筋板焊成的整体水套，能焊多少就焊多少，不要求全焊。炉壳水套(26)的内侧上口有与炉盖钢板(17)下面的四周两道水封板相对应的两道水封槽。

由图1、图8、图9、图14、图15可知，冷却段2的炉体的两侧就是加热段1和淬火段3的冷却水套的外表面。炉底(78)及前后均用用钢板焊接并焊在两侧炉壳的外表面上。底板的下面则用筋板焊到两侧炉壳(26)上，然后在炉体内相应高度上焊上筋板以支撑多孔耐火砖(28)，再按图14、图15所示位置焊上套环(76)并将带孔的端盖(75)拧进套环(76)。最后在冷却段2的炉体钢板的上端四周焊上两道与炉盖(20)下面的四周两道水封板(77)相对应的水封槽。然后再安装炉内的直通均布的布风分管(29)并与布风总管(30)相连。布风分管(29)的炉体外的部位安装有各自的压力表和阀门。多孔耐火砖(28)上有一定高度的粒子层(2)、粒子层(2)中埋有双层交叉均布冷却水管(27)。炉盖(20)是活动的，中间装有热电偶(19)。

由图1、图2、图3、图6、图13可知，排烟除尘管(14)与炉体烟道相通的短管是用三通联接的，短管与三通之间以及与套环(71)间是用螺纹联接的，套环(71)被焊在炉壳冷却水套(26)并深入炉墙(23)的中心处，短管也拧到此处。联接排烟除尘管(14)的三通的下端则与装有堵头(36)的短管相连。排烟除尘管(14)的上端则引至消烟除尘装置5，消烟除尘装置5上的外壳和出气管(16)之间用带有孔眼的钢板焊住，使从水管(85)引入的自来水形成水淋洗净来自排烟除尘管(14)的烟尘，洗净的干净气体再经过出气管(16)下端的金属丝网(15)过滤后再由出气管(16)的上口排入车间。排烟除尘管(14)的外边有水冷管(11)冷却，水冷管(11)的上端用水管(35)从车间自来水管引水。水冷管(11)中的排烟除尘管(14)的下端及深入炉墙的排烟短管和装有堵头的短管，且与炉壳冷却水套(26)相通的小水箱将被烟气加热的热水送入冷却水套(26)，炉壳水套(26)中的热水则通过热水管(42)引入地下的热水箱(89)中，再由热水泵(90)通过管道从热水箱(89)抽出送给热水使用点。消烟除尘装置5中的污水经下水管(87)排入车间下水道并排至污水处理站处理后再用。排烟管(14)内沉降下来的灰尘拧开堵头(36)就会落下。加热段1和淬火段3的炉底水套均应有排污管并与下水道相通，具体位置视施工方便而定。

由图1、图8、图9、图14、图15、图16可知，冷却段2的冷却水是经过冷水泵(91)通过管道从冷水箱(92)中抽出的并经管道输送到小水箱(55)专供双层交叉均布的U型冷却管(27)使用。从冷却管(27)流出的热水则经热水小水箱(58)和管道(60)输送到热水箱(89)中。

由图1、图11、图12可知，模套(1)是用螺纹联接在套环(68)上，套环(68)被焊在炉壳(26)水套两层钢板上并深入炉墙(23)中。模套(22)也是用螺纹和套环(69)连接的，套环(69)被焊在淬火段3的端头炉壳(26)水套两屠钢板上并深入到炉墙(23)中。

由图1、图2、图3、图5可知，加热元件(24)和(33)是用耐火砖套(50)安装在炉墙(23)上，且用端盖(49)固定的。端盖(49)是用螺纹和套环(52)相连，套环(52)被焊在炉壳水套(26)的两层钢板上。电热元件(24)或(33)引进电缆线是通过耐火砖(50)内的绝缘瓷管(51)引入炉外的。

由图1、图10可知，加热段1和淬火段3的布风直管(32)和(32)是通过炉墙(23)上的备用孔和安装孔进入布风室并进行安装的，这个孔由耐火砖套(66)形成，不用时用石棉绳堵紧，安装后用石棉绳堵紧缝隙。耐火砖套(66)固定在炉墙(23)上，端盖(64)用螺纹与套环(67)连接，套环(67)被焊在炉壳冷却水套(26)的两块钢板上。加热段1和淬火段3上的每一根布风管(32)与(32)上相对应的方向都有这样的安装和备用孔。

由图1、图2、图3、图4、图6可知，消烟除尘装置5是座落在钢架结构4上，而且里面装有重量较大的水，故在钢架结构最上端中间两根横梁(39)上再增加两根短梁(61)，并在这里的框架上铺满钢板(18)。在冷却段2的下面两根横梁(39)上增加两根和(61)相同的梁，并在其中增加一根短横梁(62)。在短横梁(62)形成的框架上铺设一块小钢板(63)。

由图1、图2、图3、图17、图18加热段1和淬火段3上所用炉盖(10)的耐火砖(17)是吊挂上去的，它是用一根上下边缘加工成半圆形的较薄的钢板(85)，宽约30mm左右，长根据炉体要求而定，垂直插进铣有同样形状和尺寸的耐火砖(17)中，再用铣有同样形状和尺寸孔眼且厚度相同的薄钢板(86)插上去，最后将薄钢板(86)焊到炉盖钢板(10)上。

具体实施方式：

如图1、图2、图，3、图4中所示滚轮(6)在钢丝直线通过炉膛时只起托架作用，使钢丝不向下弯曲，更不会使钢丝弯曲到与加热元件接触。这时钢丝运行速度慢、产量低。因为炉身短，所需功率也较小。如果需要加快速度，增加产量，可以使钢丝在炉膛内的两对滚轮(6)上多绕几道，使钢丝在炉内加热、保温时间加长，实现恒温加热淬火。此时应将第二段2冷却水管(27)的阀门开大些。若钢丝直径在Φ1.00左右时，滚轮直径可用小一点，如果钢丝直径在Φ2.5左右，可用直径大一点的滚轮。处理直径在Φ2.5左右，钢丝运行速度可慢些，因粗钢丝耗电大，带出的热量也大，这时需将第二段冷却水管阀门开得更大些，若是要求车速快。需更换大功率的加热元件，为此，炉用变压器应按最大功率考虑电容量，此时第二段2的冷却水管的阀门应全部打开，达到满负荷生产。加热合金钢丝所需电容量还要大些，所以炉用变压器在按最大功率考虑电容量的基础上应加大20％左右的富余量。用于中间正火热处理时，只需将第二段2的水冷管(27)和进气管(29)关闭，并将第三段进气管关闭，同时切断电热元件的供电。

在正常生产中，钢丝在炉内时间长，氧化脱碳是免不了的，氧化增加了钢材消耗，脱碳降低了钢丝的强度和钢丝绳的强度等级。因此在用电加热时用保护气体是必要的。如煤气加热，加热段1应采用微还原气氛以减少氧化脱碳，从加热段1出来的微还原气体可通过管道引进淬火段3，充分燃烧后，再接到炉用除尘器5上进行净化后排出。

加热段1、淬火段3的炉壳水套(26)本来就有热量散失，使车间温度升高，通过水冷却既保护了炉体又就将废热利用，起到了热水锅炉作用。至于冷却段2用冷却水管(27)冷却粒子本身就是必需的，将它产生的热水集中到热水箱(89)是理所当然的。双层交叉排布的U型冷却水管(27)主要作用在于加快冷却速度，冷却效果比通常所用的蛇形管要好。

图1、图2、图3所示的布风管(32)及图14、图15所示的布风管(29)都是从进风总管(30)直通到炉膛的端头且均匀分布的，布风管的上方都正对着运行中的钢丝，这样布凤更均匀，粒子沸腾状态最佳。

图1、图2、图3所示的炉盖(10)和(22)设计成活动式的其主要作用在于为方便穿线和维修。两道四周相邻的水封板是为了确保炉子的密封性。

图1、图2、图3所示的除尘器5、除尘管(14)的主要作用在于将烟尘废气经冷却清洗后向车间排放。除尘管(14)是垂直布置的，烟气本身有热压力，可自动上行，无需抽风机。除尘管(14)外面的冷却水管(11)其主要作用在与将废热利用。

Claims (8)

1、三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉，其特征在于第一段为加热段1，第二段为冷却段2，第三段是等温淬火段3，三段按序连续排布且均采用流化粒子(2)作介质。

2、根据权利要求1所述的三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉，其特征在于加热段1、冷却段2、碎火段3的布风管(32)和(29)都是直通且均布的。

3、根据权利的要求1所述的三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉，其特征在于冷却段2的水冷管(27)是双层多道且重迭交叉均布的。

4、根据权利要求1所述的三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉，其特征在于加热段1和淬火段3炉壳炉底是用两层钢板并用带孔筋板焊成的一个整体水套，在其上沿内侧四周还焊有双道水封槽。

5、根据权利要求1所述的三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉，其特征在于炉盖(10)、(20)是活动的，钢板下面边沿四周均焊有与炉壳双道水封槽相对应的两道水封板。

6、根据权利要求1所述的三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉，其特征在于炉架钢结构最高位置上的中间部位的钢梁上焊有的钢板(18)上安放有排烟除尘装置5。

7、根据权利要求1所述的三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉，其特征在于在加热段1、淬火段3的炉床的始末端均设有槽高与钢丝运行高度相同的两组滚轮，滚轮是用轴套定位的，它们都装在水冷的空心轴上，空心轴被固定在炉壳水套上。

8、根据权利要求1所述的三段连续式流化粒子钢丝等温淬火炉，其特征在于加热段1钢丝的入口处和淬火段3钢丝的出口处均有带模芯的拉丝模套。

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