CN2910964Y - 钛管连续快速退火装置 - Google Patents

Abstract

一种钛管连续快速退火装置，其退火炉为两段式中频感应加热器，中频感应加热器内设置有导轨，中频感应加热器的入口处和出口处分设有推进式驱动机构和出料机构，出料机构处设置有冷却装置。本实用新型解决了背景技术中退火炉效率低、成本高的技术问题。本实用新型结构简单、操作方便、节水节能、占地少、易维护，便于推广应用。

Description

钛管连续快速退火装置

技术领域

本实用新型属于金属材料热处理技术领域中的退火装置，具体涉及一种钛管连续快速退火炉。

背景技术

退火炉是钛及钛合金管材生产中的重要设备。由于钛及其钛合金在高温下化学活性强，它在200℃以上就会与空气中的或加热气氛中的氧、氮、氢、碳等气体成份和管材表面的油污、加工润滑剂等污染物发生作用，使管材表面产生吸气或氧化现象，损害管材的性能。为此，长期以来，钛及钛合金管材的退火均是在室状的真空电阻退火炉或室状的惰性气体保护炉中进行。

采用现有室状真空退火炉对钛管进行退火时，其操作步骤是：将几十到几百根的一批钛管同时装入退火炉中，抽真空后，将炉温升至钛及钛合金的再结晶温度，保温1小时，然后冷却到200℃以下出炉。由于真空中传热速度慢，管材升温时间长，冷却速度极慢，退火一炉管材往往需要20～30小时。一种经过改进的真空退火炉是通氩气强制冷却的真空退火炉，虽然缩短了冷却时间，但退火仍需要10小时以上。

近期出现了一种三室真空退火炉，它由一个加热室和两个冷却室组成。加热室用于加热和保温，两个冷却室交替用于装炉、预抽真空和冷却。这种退火炉，可节省装料和冷却时间，退火操作呈半连续状态，生产效率有较大提高，但由于设备结构复杂，体积增大了二倍，占地面积及投资大大增加，并且维护不便，设备长期运行可靠性低。

总之，现有的钛管真空退火炉都是非连续操作的，工作效率低而运行成本高。

常用规格的钛管在加工中往往需要进行3～5次真空退火，管径越小，壁越薄，加工道次越多，退火次数及相关的除油、酸洗等辅助操作也越多。退火工序常成为制约钛管生产的一个重要因素。

能耗高也是现有真空退火炉的主要缺点之一。由于炉室外壁为水冷结构，在退火过程中要消耗大量热能；机械泵、扩散泵等真空泵机组在运行过程中要消耗大量电能。

室式退火炉还存在难于生产长管和超长管的缺陷。例如，一台可对10m长管进行退火的多室退火炉，其设备主体部分长达30多米，热胀冷缩带来的机械问题多，设备维护难度也很大。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种钛管连续快速退火装置，其解决了背景技术中效率低、成本高的技术问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种钛管连续快速退火装置，包括退火炉，其特征在于：所述的退火炉为中频感应加热器，该中频感应加热器的入口处设置有推进式驱动机构，所述的中频感应加热器内设置有导轨，所述中频感应加热器的出口处设置有出料机构，所述的出料机构处设置有冷却装置8。

上述中频感应加热器可由感应加热升温炉5和感应加热保温炉6构成，所述的感应加热保温炉6设置于感应加热升温炉5的出口处。

上述感应加热升温炉5中心为耐高温的升温炉炉管24，所述的升温炉炉管24内设置有导轨20，所述的升温炉炉管24外部设置有感应线圈23，所述的感应线圈23外部填充有隔热层22，所述的隔热层22外部设置有外壳21。

上述感应加热保温炉6中心为加热管30，该加热管30外部依次设置有保温炉炉管28、感应线圈27、隔热层26及外壳25；所述的保温炉炉管28内设置有导轨29，所述的加热管30是可被感应线圈27直接加热的金属管。

上述推进式驱动机构可采用压迫式传动机构4；所述的压迫式传动机构4包括设置于支架17上的气缸10，该气缸10的推进杆18前端连接有上辊轮13，所述的上辊轮13的下方设置有固定于支架17上的下辊轮14，所述的下辊轮14与电机15相连。

上述上辊轮13与下辊轮14的表面以设置弧形凹槽为佳，所述下辊轮14上凹槽11的最低点与感应加热升温炉5入口的炉管口19的最低点以位于同一水平线上为佳。

上述下辊轮14可通过调节杆16固定于支架17上。

上述推进杆18上可设置复位弹簧12，该复位弹簧12的一端固定于上辊轮13，另一端固定于支架17上。

上述出料机构为出料辊道7，该出料辊道7可由平行排布的自由辊构成；上述导轨20和导轨29可采用半圆管、圆管或双导轨等。当升温炉炉管24表面较光滑时，可兼作导轨20。当加热管30表面较光滑时，可兼作导轨29。

上述冷却装置8为喷水冷却装置或水槽冷却装置；所述的压迫式传动机构4的入口处设置有上料机构，该上料机构包括料架1上，设置于料架1上方的拨料机构2，位于料架1侧面的链式传动机构3。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型的整个退火过程可按设定的程序全自动进行，退火过程持续而稳定。具体优点如下：

(1)设备体积小。退火炉为管状结构，炉内仅供单根钛管通过，炉体的径向尺寸很小。退火炉主体部分长度仅仅约4m。退火后的钛管在退火炉外直接进行快速冷却，不仅使炉体的尺寸大大减小，而且节水、节电。

(2)钛管逐根穿过炉管，退火过程连续。采用复式加热，升温段，感应电流直接作用于钛管，利用集肤效应对钛管直接加热；保温段，通过内衬炉管对钛管进行间接加热。这样既利于快速升温，又利于提高控温精度。

(3)每根钛管各部分的退火工况条件完全相同，退火产品的一致性好。钛管在短短的1分钟内即可快速达到所需的退火温度，保温时间也短，因此钛管晶粒细而质量优。

(4)不受管材长度限制，特别适于长管与超长管的退火。

(5)投资少，占地面积小。

(6)退火炉可随开随停，大小批量生产均适用。

(7)设备操作简便，维护简单。

(8)无真空系统，噪音污染小。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型压迫式传动机构的结构示意图。

图3为本实用新型升温炉的结构示意图。

图4为本实用新型保温炉的结构示意图。

图5为本实用新型喷水冷却装置的结构示意图。

附图标号说明：1-料架，2-拨料机构，3-链式传动机构，4-压迫式传动机构，5-感应加热升温炉，6-感应加热保温炉，7-出料辊道，8-冷却装置，801-拨料机构，802-料筐，803-水槽，804-喷水装置，9-行程开关或光电控制开关；10-气缸，11-凹槽，12-复位弹簧，13-上辊轮，14-下辊轮，15-电机，16-调节杆，17-支架，18-推进杆，19-炉管口；20-导轨，21-外壳，22-隔热层，23-感应线圈，24-升温炉炉管；25-外壳，26-隔热层，27-感应线圈，28-保温炉炉管，29-导轨，30-加热管；31-喷淋头，32-导板，33-过滤器，34-循环泵，35-排汽罩。

具体实施方式

参见图1，钛管预先储存、排放在料架1上，通过拨料机构2被逐根翻转到链式传动机构3上。链式传动机构3的链条表面要保持干净，避免油污。链式传动机构3将钛管送至压迫式传动机构4处，由压迫式传动机构4将钛管送入感应加热升温炉5。钛管在感应加热升温炉5内穿过的过程中迅速升至钛的再结晶温度以上，在感应加热升温炉5的出口处达到退火温度。在续后钛管的推动下钛管进入感应加热保温炉6，感应加热保温炉6维持在所要求的退火温度，退火时间由压迫式传动机构4的送料速度控制。钛管在感应加热保温炉6内移动的过程中，实现再结晶退火或消除应力退火。钛管在感应加热升温炉5、感应加热保温炉6的温度，可通过红外线侧温仪与PLC控制系统控制，控温精度以±10℃为宣。钛管移动的速度以无级可调为佳。由感应加热保温炉6送出的钛管，温度仍很高，会继续氧化，为缩短钛管在高温下暴露于大气中的时间，减少出炉后钛管的氧化，要通过冷却装置8快速冷却。较短的钛管，可采用水槽冷却装置，通过拨料机构801翻入带料筐802的水槽803中进行快速冷却。6～15m的长管或15m以上的超长管，可采用喷水冷却装置，用喷水装置804进行快速冷却，然后通过拨料机构801送入料筐802中。喷水装置804距离感应加热保温炉6炉口≥0.8m，沿管材轴向布置。拨料机构801可通过行程开关或光电控制开关9控制。

参见图2，压迫式传动机构4启动时，气缸10充气加压，推进杆18推动上辊轮13向下运动，将钛管压至下辊轮14上，以增加钛管与下辊轮14之间的摩擦力，驱动轻质的钛管向前移动穿过中频感应加热器，并沿出料辊道7出料。下辊轮14是主动辊轮，由电机15驱动。电机15可采用无级可调的电机。下辊轮14的转速可决定钛管的运行速度，钛管的运行速度可决定钛管在中频感应加热器中升温与保温时间的长短。上辊轮13是从动轮，设置于推进杆18上的弹簧12可使上辊轮3复位。上辊轮13与下辊轮14的表面均设置有弧形凹槽，便于对钛管定位。上辊轮13与下辊轮14之间的自由间隙应大于管材的最大外径。下辊轮14上凹槽11的最低点与感应加热升温炉5入口的炉管口19的最低点位于同一水平线上。下辊轮14的高度可通过调节杆16调节，调节杆16可采用螺杆。

参见图3，感应加热升温炉5中心为耐高温的、刚玉打结的升温炉炉管24，升温炉炉管24内设置有供钛管运行的导轨20，升温炉炉管24外部设置有感应线圈23，感应线圈23可采用铜管，感应线圈23外部填充有耐火石棉材料的隔热层22，隔热层22外部为胶木材料的外壳21。导轨20主要可减小钛管运行的摩擦力，避免钛管表面划伤。导轨20可采用半圆管导轨、完整的圆管导轨或两个单轨构成的双导轨，当升温炉炉管24表面较光滑时，也可兼作导轨。

工作时，钛管在升温炉炉管24内，在感应线圈23的作用下被直接加热，钛管壁温度迅速提升到钛的再结晶温度以上。

参见图4，感应加热保温炉6的结构与感应加热升温炉5相近，由内至外依次为保温炉炉管28、感应线圈27、隔热层26及外壳25，在保温炉炉管28内设置有耐高温的、可被感应线圈27直接加热的加热管30，加热管30以采用耐热钢管为宜。导轨29设置于加热管30内。导轨29可采用半圆管导轨、完整的圆管导轨或两个单轨构成的双导轨，当加热管30表面较光滑时，可兼作导轨。

工作时，在感应线圈23的作用下加热管30被加热，钛管在加热管30内被间接加热，使钛管温度维持在退火温度，进行再结晶或消除应力退火。

参见图5，喷水冷却装置的喷淋头31可采用高压喷淋头，排布为环状，设置在距感应加热保温炉6出口1m外的位置。为节约用水，冷却水可通过导板32导入水槽803，通过过滤器33滤除氧化皮等杂物，经循环泵34循环入喷淋头31，实现冷却水的循环使用。高温钛管水淬时会产生水蒸汽，因此，可在喷淋头31上方设置排汽罩35，可将水蒸汽排出退火炉现场。

Claims (10)

1.一种钛管连续快速退火装置，包括退火炉，其特征在于：所述的退火炉为中频感应加热器，该中频感应加热器的入口处设置有推进式驱动机构，所述的中频感应加热器内设置有导轨，所述中频感应加热器的出口处设置有出料机构，所述的出料机构处设置有冷却装置(8)。

2.根据权利要求1所述的钛管连续快速退火装置，其特征在于：所述的中频感应加热器由感应加热升温炉(5)和感应加热保温炉(6)构成，所述的感应加热保温炉(6)设置于感应加热升温炉(5)的出口处。

3.根据权利要求1或2所述的钛管连续快速退火装置，其特征在于：所述的感应加热升温炉(5)中心为耐高温的升温炉炉管(24)，所述的升温炉炉管(24)内设置有导轨(20)，所述的升温炉炉管(24)外部设置有感应线圈(23)，所述的感应线圈(23)外部填充有隔热层(22)，所述的隔热层(22)外部设置有外壳(21)。

4.根据权利要求3所述的钛管连续快速退火装置，其特征在于：所述的感应加热保温炉(6)中心为加热管(30)，该加热管(30)外部依次设置有保温炉炉管(28)、感应线圈(27)、隔热层(26)及外壳(25)；所述的保温炉炉管(28)内设置有导轨(29)，所述的加热管(30)是可被感应线圈(27)直接加热的金属管。

5.根据权利要求4所述的钛管连续快速退火装置，其特征在于：所述的推进式驱动机构包括压迫式传动机构(4)；所述的压迫式传动机构(4)包括设置于支架(17)上的气缸(10)，该气缸(10)的推进杆(18)前端连接有上辊轮(13)，所述的上辊轮(13)的下方设置有固定于支架(17)上的下辊轮(14)，所述的下辊轮(14)与电机(15)相连。

6.根据权利要求5所述的钛管连续快速退火装置，其特征在于：所述的上辊轮(13)与下辊轮(14)的表面均设置有弧形凹槽，所述下辊轮(14)上凹槽(11)的最低点与感应加热升温炉(5)入口的炉管口(19)的最低点位于同一水平线上。

7.根据权利要求6所述的钛管连续快速退火装置，其特征在于：所述的下辊轮(14)通过调节杆(16)固定于支架(17)上。

8.根据权利要求7所述的钛管连续快速退火装置，其特征在于：所述的推进杆(18)上套有复位弹簧(12)，该复位弹簧(12)的一端固定于上辊轮(13)，另一端固定于支架(17)上。

9.根据权利要求5所述的钛管连续快速退火装置，其特征在于：所述的出料机构为出料辊道(7)，该出料辊道(7)由平行排布的自由辊构成；所述的导轨(20)和导轨(29)为半圆管、圆管或双导轨。

10.根据权利要求7所述的钛管连续快速退火装置，其特征在于：所述的冷却装置(8)为喷水冷却装置或水槽冷却装置；所述的压迫式传动机构(4)的入口处设置有上料机构，该上料机构包括料架(1)上，设置于料架(1)上方的拨料机构(2)，位于料架(1)侧面的链式传动机构(3)。