專利名稱：一種斜軋穿孔棒坯的加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬管材加工過程的加熱裝置，具體涉及一種斜軋 穿孔棒坯的加熱裝置。
背景技術(shù)：
在制造金屬(鋼、不銹鋼、高溫合金、鈦等)無縫管材的過程中，先要 制成空心管坯或"荒管"。制取"荒管"的工藝之一是斜軋穿孔法。該方法是將長約lm的實(shí)心棒坯加熱到高溫狀態(tài)，即90(TC 110(TC之間，然后送 入兩輥或三輥斜軋穿孔機(jī)軋制。在軋輥與穿孔頂頭的共同作用下，經(jīng)過20 30秒，實(shí)心金屬棒材就變成了空心管坯。長期以來，在工業(yè)生產(chǎn)中，制造 "荒管"時使用的加熱裝置為斜底式燃?xì)鉅t或斜底式電阻爐。由于煤氣爐運(yùn) 行成本較低，實(shí)際上都采用斜底式煤氣爐。斜底爐一端高一端低，平行排列 的實(shí)心金屬棒從低溫(約600°C)的高端入口，逐漸向高溫(900°C 1100 °C)的低端滾動，并按一定的節(jié)拍順次從低端出爐，然后通過一端輥道，送 入斜軋穿孔機(jī)。斜軋穿孔機(jī)對金屬棒坯加熱爐有多方面的技術(shù)要求加熱均勻、溫度穩(wěn) 定、金屬氧化少、能耗低及操作方便等?，F(xiàn)有的斜底式煤氣加熱爐技術(shù)存在 以下缺點(diǎn)(1) 對坯料間接加熱，料溫難于精確控制，對加熱溫度范圍狹窄的金 屬材料(如鈦及鈦合金、高溫合金等)，在穿孔時易造成較大的變形抗力與 塑性波動，對穿孔過程不利。(2) 加熱時間長，材料氧化損失大。棒料在斜底式爐中邊移動邊升溫, 升溫緩慢。在高溫下金屬與爐內(nèi)氣氛的作用時間長(1小時以上)。鈦的高 溫化學(xué)活性強(qiáng)，在高溫下易氧化、吸氣，加工出的荒管外表氧化層與吸氣層 較厚，不利于后序加工。(3) 斜底式燃?xì)鉅t體積龐大，爐體表面散熱大，無法與斜軋穿孔機(jī)緊 湊配置。斜底式燃?xì)鉅t的出口與斜軋穿孔機(jī)的入口之間需配置較長的輥道， 金屬棒坯在輥道上移動時，會產(chǎn)生較大而不穩(wěn)定的溫降，使棒坯溫度不穩(wěn)定， 不利于穿孔。(4) 燃?xì)鉅t污染環(huán)境，噪聲大，工人要不斷進(jìn)行手工高溫翻料，工作環(huán)境較差，勞動強(qiáng)度大。(5) 每爐要裝許多料，間歇式作業(yè)時，爐子升溫時間長，不適于小批量生產(chǎn)。(6) 燃?xì)鉅t熱損失大，單位產(chǎn)品能耗高。(7) 操作人員多(至少5人)。發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的加熱爐的加熱不均勻、加熱時間長、金屬氧化 嚴(yán)重、能耗高等問題，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種斜軋穿孔棒坯的加 熱裝置，該裝置能夠更好地滿足金屬棒斜軋穿孔，特別是鈦棒斜軋穿孔的要 求。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)解決方案 一種斜軋穿孔棒坯的加熱裝置，其特征在于，該裝置包括 儲料底架，儲料底架上設(shè)有活動料架，儲料底架的底部有提升驅(qū)動裝置， 由該提升驅(qū)動裝置帶動金屬棒通過和儲料底架連接的活動料徑鉤和提升彎 板鏈條將活動料架上的鈦棒逐根提升到滑坡進(jìn)料架上；滑坡進(jìn)料架的兩側(cè)設(shè) 有坡度調(diào)節(jié)裝置，滑坡進(jìn)料架和V型進(jìn)料滑槽連接，V型進(jìn)料滑槽設(shè)置在臥 式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐的進(jìn)料口； V型進(jìn)料滑槽的一端依次安裝有步進(jìn)式推料桿、推桿接頭和氣缸拉/推桿，氣缸拉/推桿上有氣缸支承座和氣缸套 (15) ， V型進(jìn)料滑槽內(nèi)還有鈦棒監(jiān)測裝置；
在臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐的出料口連接有快提裝置和翻料機(jī)構(gòu)，快 提裝置和翻料機(jī)構(gòu)的一端有擋料板，擋料板上有傳感器；快提裝置和翻料機(jī) 構(gòu)的一側(cè)設(shè)有穿孔機(jī)受料槽，穿孔機(jī)受料槽的一端對著斜軋穿孔機(jī)推桿，另 一端對準(zhǔn)穿孔機(jī)軋輥，斜軋穿孔機(jī)推桿兩側(cè)有穿孔機(jī)電機(jī)。本實(shí)用新型的其它一些特點(diǎn)是-所述的活動料架的底部有震動整料裝置，儲料底架的側(cè)面還安裝有手動 調(diào)節(jié)檔距裝置。所述的臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐包括膠木爐殼、打結(jié)耐火爐管，打結(jié) 耐火爐管內(nèi)表面上有鋼質(zhì)水冷導(dǎo)軌；外表面上有水冷感應(yīng)線圈，膠木爐殼和 打結(jié)耐火爐管之間有保溫層；臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐的外壁上設(shè)有冷卻 水管快換接頭和輸電銅排，輸電銅排上有輸電銅排保護(hù)罩，還有監(jiān)測金屬棒 的第一縱向溫差傳感器、第二縱向溫差傳感器和監(jiān)測金屬棒的徑向溫差傳感 器。所述的快提裝置主要包括快提驅(qū)動電機(jī)及減速器，驅(qū)動電機(jī)及減速器上 有齒輪，齒輪連接主動輥輪，主動輥輪通過傳動鏈和多個從動輥輪相連。本實(shí)用新型的斜軋穿孔棒坯的加熱裝置，采用自動上、下料機(jī)構(gòu)和步進(jìn) 式推料桿，以及監(jiān)控金屬棒坯芯、表溫差的傳感器和快提機(jī)構(gòu)，臥式步進(jìn)式 中頻感應(yīng)加熱爐的整個加熱過程可按設(shè)定的程序全自動進(jìn)行，可以穩(wěn)定的節(jié) 拍向斜軋穿孔機(jī)供應(yīng)金屬棒坯。加熱爐的自動化智能化程度高。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)設(shè)備體積小。臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐的爐管內(nèi)徑僅供單根金 屬棒通過，爐管長度僅可容納3根金屬棒，即總長度約3米即可。它便于緊 湊地配置在斜軋穿孔機(jī)旁，并且輻射熱損失少，不會影響斜軋穿孔機(jī)的電氣 設(shè)備(如大電機(jī))和妨礙穿孔機(jī)上的工人操作。由于它能緊湊地配置在斜軋 穿孔機(jī)旁，從而使斜軋穿孔機(jī)與加熱爐整體的占地面積小。 (2) 加熱速度快，金屬氧化吸氣少。臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐將金 屬棒坯加熱到規(guī)定溫度所需的總時間僅約3分鐘，而在燃?xì)鉅t或電阻爐中， 加熱時間需60 90分鐘(取決于棒坯直徑)，快速加熱，有利于減少金屬坯 料的氧化。對高溫活性強(qiáng)的金屬鈦棒而言，這點(diǎn)尤為重要。(3) 加熱均勻，棒坯溫度穩(wěn)定。在加熱過程中金屬棒坯的縱向溫差與 徑向溫差(心表溫差)都受監(jiān)控。在出爐之后，金屬棒可瞬間(約2秒)進(jìn) 入穿孔機(jī)，出爐后的溫降少，坯料穿孔的起始溫度基本穩(wěn)定，有利于斜軋穿 孔。(4) 每爐只要裝少量料就可以作業(yè)，適于大批量生產(chǎn)，也適于小批量生產(chǎn)。(5) 加熱爐開爐時不需要提前預(yù)熱，而停爐時不需要長時間冷卻，可 隨開隨停，生產(chǎn)靈活性好，對機(jī)械故障率較高的穿孔機(jī)，可避免坯料長時間"空燒"，這點(diǎn)對鈦棒來說尤為重要。(6) 爐料(金屬棒)在感應(yīng)電流的作用下直接加熱，熱損失少，熱效 率高。特別是在間歇作業(yè)情況下，它的節(jié)能效果尤為顯著。(7) 該設(shè)備工作時，無煙氣，無噪聲，無易燃易爆物，安全性好，有 利于環(huán)保。(8) 該設(shè)備工作時，自鈦棒吊到儲料架后，可實(shí)現(xiàn)全自動操作，操作 人員少(l人)，勞動強(qiáng)度小。(9) 智能化程度高，使用該設(shè)備時，加熱過程的主要工藝參數(shù)，包括 棒料的芯表溫差與縱向溫差都可以自動記錄、顯示、儲存與打印，工藝可控 性與可追溯性好。(10) 只使用電而不用爐氣(煤氣或天然氣)，輔助設(shè)備少，便于管理， 設(shè)備維護(hù)較為簡單，運(yùn)行成本低。

圖1是本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)及其與斜軋穿孔機(jī)配置關(guān)系的示意圖； 圖2是圖1的A向視圖；圖3是加熱裝置主體和快提裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 為本實(shí)用新型加熱裝置主體結(jié)構(gòu)示意圖；附圖中的標(biāo)號分別表示1、儲料底架，2、活動料架，3、震動整料裝置，4、手動調(diào)節(jié)檔距裝置，5、待提升的冷鈦棒，6、活動料徑鉤，7、提升 彎板鏈條，8、提升驅(qū)動裝置，9、滑坡進(jìn)料架，10、坡度調(diào)節(jié)裝置，11、推 料桿，12、推桿接頭，13、氣缸拉/推桿，14、氣缸支承座，15、氣缸套， 16、 V型進(jìn)料滑槽，17、有料監(jiān)測裝置，18、臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐， 19、在加熱鈦材棒，20、冷卻水管快換接頭，21、輸電銅排，22、輸電銅排 保護(hù)罩，23、第一縱向溫差傳感器，24、第二縱向溫差傳感器，25、監(jiān)測金 屬棒的徑向溫差傳感器，26、快提裝置，27擋料板，28、傳感器，29、翻 料機(jī)構(gòu)，30、穿孔機(jī)受料槽，31、斜軋穿孔機(jī)推桿，32、穿孔機(jī)軋輥，33、 荒管，34、穿孔機(jī)電機(jī)，35、水冷導(dǎo)軌，36、爐殼，37、保溫材料，38、水 冷感應(yīng)線圈，39、打結(jié)耐火爐管，40、快提驅(qū)動電機(jī)及減速器，41、齒輪， 42、主動輥輪，43、傳動鏈，44、翻料機(jī)構(gòu)，45、從動輥輪。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
參見圖l、 2、 3，本實(shí)用新型的斜軋穿孔棒坯的加熱裝置，包括儲料底架1，用于將鈦棒平行排列，儲料底架1上設(shè)有活動料架2，儲 料底架1的底部有提升驅(qū)動裝置8，由該提升驅(qū)動裝置8帶動金屬棒通過和 儲料底架1連接的活動料徑鉤6和提升彎板鏈條7將活動料架2上的鈦棒逐 根提升到滑坡進(jìn)料架9上；滑坡進(jìn)料架9的兩側(cè)設(shè)有坡度調(diào)節(jié)裝置10，滑 坡進(jìn)料架9和V型進(jìn)料滑槽16連接，V型進(jìn)料滑槽16設(shè)置在臥式步進(jìn)式中 頻感應(yīng)加熱爐18的進(jìn)料口； V型進(jìn)料滑槽16的一端依次安裝有步進(jìn)式推料桿11、推桿接頭12和氣 缸拉/推桿13，氣缸拉/推桿上有氣缸支承座14和氣缸套15， V型進(jìn)料滑槽 16內(nèi)還有鈦棒監(jiān)測裝置17;在臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐18的出料口連接有快提裝置26和翻料機(jī) 構(gòu)29，快提裝置26和翻料機(jī)構(gòu)29的一端有擋料板27，擋料板27上有傳感 器28;快提裝置26和翻料機(jī)構(gòu)29的一側(cè)設(shè)有穿孔機(jī)受料槽30，穿孔機(jī)受 料槽30的一端對著斜軋穿孔機(jī)推桿31，另一端對準(zhǔn)穿孔機(jī)軋輥32，斜軋穿 孔機(jī)推桿31兩側(cè)有穿孔機(jī)電機(jī)34。活動料架2的底部有震動整料裝置3，儲料底架1的側(cè)面還安裝有手動 調(diào)節(jié)檔距裝置4。臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐18包括膠木爐殼36、打結(jié)耐火爐管39，打 結(jié)耐火爐管39內(nèi)表面上有鋼質(zhì)水冷導(dǎo)軌35;外表面上有水冷感應(yīng)線圈38， 膠木爐殼36和打結(jié)耐火爐管39之間有保溫層37;臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐18的外壁上設(shè)有冷卻水管快換接頭20，輸 電銅排21，輸電銅排21上有輸電銅排保護(hù)罩22，還有監(jiān)測金屬棒的第一縱 向溫差傳感器23、第二縱向溫差傳感器24和監(jiān)測金屬棒的徑向溫差傳感器 25?？焯嵫b置26主要包括快提驅(qū)動電機(jī)及減速器40，驅(qū)動電機(jī)及減速器40 上有齒輪41，齒輪41連接主動輥輪42，主動輥輪42通過傳動鏈43和多個 從動輥輪45相連。步臥式進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐18的技術(shù)原理是利用線圈將交變電流通過交變磁場轉(zhuǎn)化成感應(yīng)電流而加熱金屬棒。通過 不斷調(diào)節(jié)交變電流的頻率和輸入的功率，控制金屬棒材表面的散熱與向棒材 芯部的傳熱，解決由于感應(yīng)電流"集膚效應(yīng)"帶來的鈦棒材徑向加熱的均勻 性問題；通過步進(jìn)式縱向移動加熱方式，解決金屬棒材軸向加熱的均勻性問
題。同時通過縮短加熱爐出料口與斜軋穿孔機(jī)咬入口的距離，減少出爐后的 溫降，保證斜軋穿孔棒坯的起始溫度基本恒定，以利于穿孔。本發(fā)明采用步 進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐代替?zhèn)鹘y(tǒng)的斜底式煤氣爐，將金屬棒坯快速升溫、均溫 和快速送入穿孔機(jī)而形成一種精確高效、優(yōu)質(zhì)、安全、環(huán)保型、低成本的鈦 斜軋穿孔加熱技術(shù)。本實(shí)用新型的工作過程是，將儲料架1的待加工鈦棒推入活動料架2 上，通過震動整料裝置3讓其排列整齊；料架斜度可通過手動調(diào)節(jié)檔裝置4 來改變；通過提升裝置將鈦管單根送到滑坡進(jìn)料架9上，并讓料由滑坡進(jìn)料 架的高端滾到低端，然后在推料桿11的作用下，將鈦棒送臥式步進(jìn)式中頻 感應(yīng)加熱爐18中。臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐18的長度能容納3根標(biāo)準(zhǔn)長 度的待斜軋穿孔鈦棒。當(dāng)臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐中的最前端的鈦棒溫度 達(dá)到設(shè)定的溫度時，控制系統(tǒng)命令提升裝置及推桿ll聯(lián)動，將一根新料推 入臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐18中，并將爐內(nèi)最前端的鈦棒頂出路口。在 已加熱好的鈦棒頂出爐口的瞬間，快提裝置同時啟動，將鈦棒迅速從臥式步 進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐18中取出，通過翻料裝置43，將鈦棒送入斜軋穿孔機(jī) 的受料槽30中?？焯嵫b置主要由多個輥輪(至少五個)組成?？焯狎?qū)動電機(jī)及減速器 40驅(qū)動齒輪41，帶動主動輥輪42轉(zhuǎn)動，再通過鏈條43帶動從動輥輪45 一起轉(zhuǎn)動，促使已出爐口的鈦棒從輥輪45向主動輥輪42方向迅速運(yùn)動。當(dāng) 鈦棒觸及擋板27時，感應(yīng)器28發(fā)出信號，啟動翻料裝置43，將鈦棒送入 斜軋穿孔機(jī)的受料槽30中。然后斜軋穿孔機(jī)的推桿31將立即將鈦棒送入斜 軋穿孔機(jī)的軋輥32中，在軋輥32與頂頭的共同作用下，穿成"荒管"(管 坯)。
權(quán)利要求1.一種斜軋穿孔棒坯的加熱裝置，其特征在于，該裝置包括一個儲料底架(1)，儲料底架(1)上設(shè)有活動料架(2)，儲料底架(1)的底部有提升驅(qū)動裝置(8)，該由提升驅(qū)動裝置(8)帶動金屬棒通過和儲料底架(1)連接的活動料徑鉤(6)和提升彎板鏈條(7)將活動料架(2)上的鈦棒逐根提升到滑坡進(jìn)料架(9)上；滑坡進(jìn)料架(9)的兩側(cè)設(shè)有坡度調(diào)節(jié)裝置(10)，滑坡進(jìn)料架(9)和V型進(jìn)料滑槽(16)連接，V型進(jìn)料滑槽(16)設(shè)置在臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐(18)的進(jìn)料口；V型進(jìn)料滑槽(16)的一端依次安裝有步進(jìn)式推料桿(11)、推桿接頭(12)和氣缸拉/推桿(13)，氣缸拉/推桿上有氣缸支承座(14)和氣缸套(15)，V型進(jìn)料滑槽(16)內(nèi)還有鈦棒監(jiān)測裝置(17)；在臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐(18)的出料口連接有快提裝置(26)和翻料機(jī)構(gòu)(29)，快提裝置(26)和翻料機(jī)構(gòu)(29)的一端有擋料板(27)，擋料板(27)上有傳感器(28)；快提裝置(26)和翻料機(jī)構(gòu)(29)的一側(cè)設(shè)有穿孔機(jī)受料槽(30)，穿孔機(jī)受料槽(30)的兩端一端對著斜軋穿孔機(jī)推桿(31)，另一端對準(zhǔn)穿孔機(jī)軋輥(32)，斜軋穿孔機(jī)推桿(31)兩側(cè)有穿孔機(jī)電機(jī)(34)。
2. 如權(quán)利要求1所述的斜軋穿孔棒坯的加熱裝置，其特征在于，所述 的活動料架(2)的底部有震動整料裝置(3)，儲料底架(1)的側(cè)面還安 裝有手動調(diào)節(jié)檔距裝置(4)。
3. 如權(quán)利要求1所述的斜軋穿孔棒坯的加熱裝置，其特征在于，所述 的臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐(18)包括膠木爐殼(36)、打結(jié)耐火爐管(39)， 打結(jié)耐火爐管(39)內(nèi)表面上有鋼質(zhì)水冷導(dǎo)軌(35);外表面上有水冷感應(yīng)線 圈(38)，膠木爐殼(36)和打結(jié)耐火爐管(39)之間有保溫層(37);臥式步 進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐(18)的外壁上設(shè)有冷卻水管快換接頭(20)，輸電銅排(21)，輸電銅排(21)上有輸電銅排保護(hù)罩(22)，還有監(jiān)測金屬棒的 第一縱向溫差傳感器(23)、第二縱向溫差傳感器(24)和監(jiān)測金屬棒的徑 向溫差傳感器(25)。
4.如權(quán)利要求1所述的斜軋穿孔棒坯的加熱裝置，其特征在于，所述 的快提裝置(26)主要包括快提驅(qū)動電機(jī)及減速器(40)，驅(qū)動電機(jī)及減速 器(40)上有齒輪(41)，齒輪(41)連接主動輥輪(42)，主動輥輪(42) 通過傳動鏈(43)和多個從動輥輪(45)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種斜軋穿孔棒坯的加熱裝置，該裝置包括儲料底架、活動料架、提升驅(qū)動裝置、滑坡進(jìn)料架、V型進(jìn)料滑槽、臥式步進(jìn)式中頻感應(yīng)加熱爐、步進(jìn)式推料桿、快提裝置和翻料機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型采用自動上、下料機(jī)構(gòu)和步進(jìn)式推料桿，以及監(jiān)控金屬棒坯芯、表溫差的傳感器和快提機(jī)構(gòu)，臥式單管中頻感應(yīng)爐。整個加熱過程可按設(shè)定的程序全自動進(jìn)行，加熱爐可以穩(wěn)定的節(jié)拍向斜軋穿孔機(jī)供應(yīng)金屬棒坯。加熱迅速而均勻，棒坯溫度穩(wěn)定，有利于斜軋穿孔。只使用電而不用煤氣或天然氣，加熱爐的自動化智能化程度高，輔助設(shè)備少，便于管理，設(shè)備維護(hù)較為簡單，運(yùn)行成本低。
文檔編號B21B37/74GK201024190SQ20072003141
公開日2008年2月20日 申請日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者奚正平, 張樹啟, 楊亞社, 羅來衛(wèi), 炬 鄧, 超 鄧 申請人:西部鈦業(yè)有限責(zé)任公司;西安奧邦科技有限責(zé)任公司