專利名稱：三段連續(xù)式流化粒子鋼絲等溫淬火爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鋼絲等溫淬火爐，尤其是高碳鋼絲和合金鋼絲等溫淬火爐。
背景技術(shù)：
現(xiàn)實所用的鋼絲等溫淬火爐主要有兩種，一種是電接觸加熱加鉛浴淬火，另一種是電阻馬弗爐加熱加鉛浴淬火。電接觸加熱加鉛浴淬火影響因素很多，控制困難，生產(chǎn)速度慢、適應(yīng)性差、鋼絲性能不好，尤其是通條性差。電阻馬弗爐加熱加鉛浴淬火，其缺點是爐身長、爐體大、占用生產(chǎn)面積大、熱損失也大。不用保護氣體時，鋼絲氧化脫碳嚴重、易堵塞馬弗管，用保護氣體時又易掛鉛，嚴重時不能生產(chǎn)。這兩種淬火爐都用鉛液作淬火劑，一次性投料大，起爐停爐時間長，耗電大、鉛塵鉛氣污染環(huán)境、車間溫度高、危害工人健康。還有一種淬火爐是用沸水作淬火劑的，它控制困難，鋼絲性能差，常因脆斷而不能正常生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種三段連續(xù)式流化粒子鋼絲等溫淬火爐，用流化粒子介質(zhì)使鋼絲加熱冷卻淬火溫度均勻。增加冷卻段以縮短鋼絲冷卻時間，以提高半成品拉撥和綜合機械性能。用水冷爐殼，除塵器降低車間溫度砂塵及廢氣排放量，并能綜合利用廢熱。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用三段連續(xù)式流化粒子鋼絲等溫淬火爐。爐子主體結(jié)構(gòu)采用三段連續(xù)式排布。第一段為加熱段，第二段為冷卻段，第三段為淬火段，三段爐膛內(nèi)均設(shè)計有粒子流化床。第一段和第三段爐膛內(nèi)在鋼絲運行同樣高度上用兩組帶水冷空心軸的滾輪。爐側(cè)和爐底均用兩層鋼板且中間用帶孔筋板焊成整體式水套，其它凡是有余熱可利用的地方均用水套式。三段爐蓋均用活動式的，在爐蓋鋼板的下面的四周用兩道水封板與下面座落的相關(guān)部件的相同部位的兩條水封槽形成嚴密的雙道水封。第一段、第三段爐蓋底面采用簡單而堅實的吊掛方式吊掛耐火磚。爐體用鋼架固定，鋼架最高位置上的中間部位用水淋式除塵消煙裝置。地下室里用冷卻水泵從冷水槽中抽水專供第二段爐膛冷卻水管用，其余冷卻水用車間自來水。地下室里用熱水槽收集并儲存從爐殼水套，排煙除塵管、滾輪水冷軸及第二段冷卻水管所產(chǎn)生的熱水。熱水槽中的熱水用熱水泵輸送給車間熱水總管或熱水用點。第二段下面的進氣總管接受來自車間保護氣體總管內(nèi)的保護氣體，并用直通分管分送到各爐膛下的風室。第二段爐膛內(nèi)冷卻水管用雙層交叉均布的U管。第一段爐殼水套的鋼絲入口處和第三段爐殼水套的鋼絲出口處用帶模芯的模套，供鋼絲進出口使用。本方案用電熱元件加熱，并用熱電偶測溫。通過儀器控制調(diào)節(jié)爐溫和第二段的冷卻水的供應(yīng)量及各分氣管的氣體壓力。(如選用煤氣加熱只需在安裝電熱元件的爐墻處裝上噴咀即可，此時需用風機供風)。
本適用新型的有益效果是爐體結(jié)構(gòu)緊湊、爐身短，占用車間面積小?？刂品奖?。余熱可利用，節(jié)能，車間溫度低、無污染、環(huán)境好。鋼絲加熱快、溫度均勻、冷卻速度快、淬火溫度穩(wěn)定，鋼絲通條性好。不氧化、不脫碳、材耗低，綜合性能高。鋼絲運行速度可快可慢、鋼絲直徑可粗可細、鋼種可用于碳鋼也可用于合金鋼。特別適用于鋼絲的最后熱處理，也可用于鋼絲的中間熱處理，適應(yīng)性強。能源可用電能，也可用煤氣。


以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明圖1是爐子主體結(jié)構(gòu)主視圖剖視的示意圖。
圖2是沿水冷空心軸中心線的剖視的示意圖。
圖3是沿加熱元件中心線剖視的示意圖。
圖4是過線輪和空心軸的結(jié)構(gòu)及在爐體側(cè)墻上的安裝固定方式示意圖。
圖5是加熱元件在爐體側(cè)墻上的安裝固定方式示意圖。
圖6是爐體鋼架結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是爐體鋼架立柱橫截面示意圖。
圖8是第二段水冷管布置方式主視圖的示意圖。
圖9是第二段水冷管布置方式俯視圖的示意圖。
圖10是進風分管進出第一段和第三段爐體布風室的安裝固定方式示意圖。
圖11是鋼絲進口的拉絲模套安裝固定方式示意圖。
圖12是鋼絲出口的拉絲模套安裝固定方式示意圖。
圖13是排煙管及其水冷管與爐殼安裝固定方式示意圖。
圖14是第二段爐體結(jié)構(gòu)主視圖的示意圖。
圖15是第二段爐體結(jié)構(gòu)右視圖的示意圖。
圖16是地下設(shè)備平面布置方式示意圖。
圖17是第一、第三段爐頂耐火磚吊掛方式主視圖的示意圖。
圖18是第一、第三段爐頂耐火磚吊掛方式右視圖的示意圖。
由圖1可知爐體主體結(jié)構(gòu)分三段且連續(xù)排布。第一段為加熱段1、第二段為冷卻段2、第三段是淬火段3、爐體鋼架結(jié)構(gòu)4的最高位置上的中間部位裝有除塵消煙裝置5，還有一些管道及相關(guān)部件的布置位置。在加熱段1鋼絲入口處有帶模芯的拉絲模套(1)，接著是有兩組滾輪(6)和(6)，鋼絲(3)從上面通過，接著鋼絲通過冷卻段2，鋼絲(3)通過冷卻段2是直線通過的，接著鋼絲(3)進入淬火段3。在淬火段3也有高度與銅絲(3)相同的兩組滾輪(6)和(6)，鋼絲(3)也從上面通過，最后經(jīng)過帶模芯的拉絲模套(22)出爐。鋼絲(3)在加熱段1和淬火段3經(jīng)過滾輪時可以直線通過，也可以像圖示的方式在前、后兩組滾輪(6)和(6)上纏繞多道，纏繞方式如圖示。加熱段1中滾輪(6)的下面是加熱元件(24)，加熱元件(24)的下面是多孔耐火磚(25)，多孔耐火磚(25)安裝在爐墻(23)上的臺上。多孔耐火磚(25)的上面是粒子層(2)，圖示粒子高度是流化高度，實際高度沒有這么高。多孔耐火磚(25)的下面到爐膛底部是布風室。布風室內(nèi)設(shè)計有直通均布風管(32)。淬火段3除電熱元件(32)與加熱段1的電熱元件(24)功率和熱電偶(7)與(19)的測溫范圍不同而外，其爐體結(jié)構(gòu)完全相同。兩段爐蓋(10)與(10)都是活動的。布風管(32)與(32)上均有氣壓力表和流量計(圖中未表示)。分氣總管(30)通過總氣管(34)與車間總氣管相連。加熱段1、淬火段3的爐墻、爐底(23)及爐蓋吊掛磚(17)均用高鋁磚砌筑，其余只是在高鋁磚上鋪蓋一層普通粘土磚(31)。爐墻、爐底的砌筑和爐頂?shù)鯍炷突鸫u前應(yīng)在鋼板上鋪設(shè)一定厚度的石棉板。爐殼及爐底(26)是用兩層鋼板與帶孔筋板焊成的整體水套，能焊多少就焊多少，不要求全焊。爐殼水套(26)的內(nèi)側(cè)上口有與爐蓋鋼板(17)下面的四周兩道水封板相對應(yīng)的兩道水封槽。
由圖1、圖8、圖9、圖14、圖15可知，冷卻段2的爐體的兩側(cè)就是加熱段1和淬火段3的冷卻水套的外表面。爐底(78)及前后均用用鋼板焊接并焊在兩側(cè)爐殼的外表面上。底板的下面則用筋板焊到兩側(cè)爐殼(26)上，然后在爐體內(nèi)相應(yīng)高度上焊上筋板以支撐多孔耐火磚(28)，再按圖14、圖15所示位置焊上套環(huán)(76)并將帶孔的端蓋(75)擰進套環(huán)(76)。最后在冷卻段2的爐體鋼板的上端四周焊上兩道與爐蓋(20)下面的四周兩道水封板(77)相對應(yīng)的水封槽。然后再安裝爐內(nèi)的直通均布的布風分管(29)并與布風總管(30)相連。布風分管(29)的爐體外的部位安裝有各自的壓力表和閥門。多孔耐火磚(28)上有一定高度的粒子層(2)、粒子層(2)中埋有雙層交叉均布冷卻水管(27)。爐蓋(20)是活動的，中間裝有熱電偶(19)。
由圖1、圖2、圖3、圖6、圖13可知，排煙除塵管(14)與爐體煙道相通的短管是用三通聯(lián)接的，短管與三通之間以及與套環(huán)(71)間是用螺紋聯(lián)接的，套環(huán)(71)被焊在爐殼冷卻水套(26)并深入爐墻(23)的中心處，短管也擰到此處。聯(lián)接排煙除塵管(14)的三通的下端則與裝有堵頭(36)的短管相連。排煙除塵管(14)的上端則引至消煙除塵裝置5，消煙除塵裝置5上的外殼和出氣管(16)之間用帶有孔眼的鋼板焊住，使從水管(85)引入的自來水形成水淋洗凈來自排煙除塵管(14)的煙塵，洗凈的干凈氣體再經(jīng)過出氣管(16)下端的金屬絲網(wǎng)(15)過濾后再由出氣管(16)的上口排入車間。排煙除塵管(14)的外邊有水冷管(11)冷卻，水冷管(11)的上端用水管(35)從車間自來水管引水。水冷管(11)中的排煙除塵管(14)的下端及深入爐墻的排煙短管和裝有堵頭的短管，且與爐殼冷卻水套(26)相通的小水箱將被煙氣加熱的熱水送入冷卻水套(26)，爐殼水套(26)中的熱水則通過熱水管(42)引入地下的熱水箱(89)中，再由熱水泵(90)通過管道從熱水箱(89)抽出送給熱水使用點。消煙除塵裝置5中的污水經(jīng)下水管(87)排入車間下水道并排至污水處理站處理后再用。排煙管(14)內(nèi)沉降下來的灰塵擰開堵頭(36)就會落下。加熱段1和淬火段3的爐底水套均應(yīng)有排污管并與下水道相通，具體位置視施工方便而定。
由圖1、圖8、圖9、圖14、圖15、圖16可知，冷卻段2的冷卻水是經(jīng)過冷水泵(91)通過管道從冷水箱(92)中抽出的并經(jīng)管道輸送到小水箱(55)專供雙層交叉均布的U型冷卻管(27)使用。從冷卻管(27)流出的熱水則經(jīng)熱水小水箱(58)和管道(60)輸送到熱水箱(89)中。
由圖1、圖11、圖12可知，模套(1)是用螺紋聯(lián)接在套環(huán)(68)上，套環(huán)(68)被焊在爐殼(26)水套兩層鋼板上并深入爐墻(23)中。模套(22)也是用螺紋和套環(huán)(69)連接的，套環(huán)(69)被焊在淬火段3的端頭爐殼(26)水套兩屠鋼板上并深入到爐墻(23)中。
由圖1、圖2、圖3、圖5可知，加熱元件(24)和(33)是用耐火磚套(50)安裝在爐墻(23)上，且用端蓋(49)固定的。端蓋(49)是用螺紋和套環(huán)(52)相連，套環(huán)(52)被焊在爐殼水套(26)的兩層鋼板上。電熱元件(24)或(33)引進電纜線是通過耐火磚(50)內(nèi)的絕緣瓷管(51)引入爐外的。
由圖1、圖10可知，加熱段1和淬火段3的布風直管(32)和(32)是通過爐墻(23)上的備用孔和安裝孔進入布風室并進行安裝的，這個孔由耐火磚套(66)形成，不用時用石棉繩堵緊，安裝后用石棉繩堵緊縫隙。耐火磚套(66)固定在爐墻(23)上，端蓋(64)用螺紋與套環(huán)(67)連接，套環(huán)(67)被焊在爐殼冷卻水套(26)的兩塊鋼板上。加熱段1和淬火段3上的每一根布風管(32)與(32)上相對應(yīng)的方向都有這樣的安裝和備用孔。
由圖1、圖2、圖3、圖4、圖6可知，消煙除塵裝置5是座落在鋼架結(jié)構(gòu)4上，而且里面裝有重量較大的水，故在鋼架結(jié)構(gòu)最上端中間兩根橫梁(39)上再增加兩根短梁(61)，并在這里的框架上鋪滿鋼板(18)。在冷卻段2的下面兩根橫梁(39)上增加兩根和(61)相同的梁，并在其中增加一根短橫梁(62)。在短橫梁(62)形成的框架上鋪設(shè)一塊小鋼板(63)。
由圖1、圖2、圖3、圖17、圖18加熱段1和淬火段3上所用爐蓋(10)的耐火磚(17)是吊掛上去的，它是用一根上下邊緣加工成半圓形的較薄的鋼板(85)，寬約30mm左右，長根據(jù)爐體要求而定，垂直插進銑有同樣形狀和尺寸的耐火磚(17)中，再用銑有同樣形狀和尺寸孔眼且厚度相同的薄鋼板(86)插上去，最后將薄鋼板(86)焊到爐蓋鋼板(10)上。
具體實施方式
如圖1、圖2、圖，3、圖4中所示滾輪(6)在鋼絲直線通過爐膛時只起托架作用，使鋼絲不向下彎曲，更不會使鋼絲彎曲到與加熱元件接觸。這時鋼絲運行速度慢、產(chǎn)量低。因為爐身短，所需功率也較小。如果需要加快速度，增加產(chǎn)量，可以使鋼絲在爐膛內(nèi)的兩對滾輪(6)上多繞幾道，使鋼絲在爐內(nèi)加熱、保溫時間加長，實現(xiàn)恒溫加熱淬火。此時應(yīng)將第二段2冷卻水管(27)的閥門開大些。若鋼絲直徑在Φ1.00左右時，滾輪直徑可用小一點，如果鋼絲直徑在Φ2.5左右，可用直徑大一點的滾輪。處理直徑在Φ2.5左右，鋼絲運行速度可慢些，因粗鋼絲耗電大，帶出的熱量也大，這時需將第二段冷卻水管閥門開得更大些，若是要求車速快。需更換大功率的加熱元件，為此，爐用變壓器應(yīng)按最大功率考慮電容量，此時第二段2的冷卻水管的閥門應(yīng)全部打開，達到滿負荷生產(chǎn)。加熱合金鋼絲所需電容量還要大些，所以爐用變壓器在按最大功率考慮電容量的基礎(chǔ)上應(yīng)加大20％左右的富余量。用于中間正火熱處理時，只需將第二段2的水冷管(27)和進氣管(29)關(guān)閉，并將第三段進氣管關(guān)閉，同時切斷電熱元件的供電。
在正常生產(chǎn)中，鋼絲在爐內(nèi)時間長，氧化脫碳是免不了的，氧化增加了鋼材消耗，脫碳降低了鋼絲的強度和鋼絲繩的強度等級。因此在用電加熱時用保護氣體是必要的。如煤氣加熱，加熱段1應(yīng)采用微還原氣氛以減少氧化脫碳，從加熱段1出來的微還原氣體可通過管道引進淬火段3，充分燃燒后，再接到爐用除塵器5上進行凈化后排出。
加熱段1、淬火段3的爐殼水套(26)本來就有熱量散失，使車間溫度升高，通過水冷卻既保護了爐體又就將廢熱利用，起到了熱水鍋爐作用。至于冷卻段2用冷卻水管(27)冷卻粒子本身就是必需的，將它產(chǎn)生的熱水集中到熱水箱(89)是理所當然的。雙層交叉排布的U型冷卻水管(27)主要作用在于加快冷卻速度，冷卻效果比通常所用的蛇形管要好。
圖1、圖2、圖3所示的布風管(32)及圖14、圖15所示的布風管(29)都是從進風總管(30)直通到爐膛的端頭且均勻分布的，布風管的上方都正對著運行中的鋼絲，這樣布鳳更均勻，粒子沸騰狀態(tài)最佳。
圖1、圖2、圖3所示的爐蓋(10)和(22)設(shè)計成活動式的其主要作用在于為方便穿線和維修。兩道四周相鄰的水封板是為了確保爐子的密封性。
圖1、圖2、圖3所示的除塵器5、除塵管(14)的主要作用在于將煙塵廢氣經(jīng)冷卻清洗后向車間排放。除塵管(14)是垂直布置的，煙氣本身有熱壓力，可自動上行，無需抽風機。除塵管(14)外面的冷卻水管(11)其主要作用在與將廢熱利用。
權(quán)利要求1.三段連續(xù)式流化粒子鋼絲等溫淬火爐，其特征在于第一段為加熱段1，第二段為冷卻段2，第三段是等溫淬火段3，三段按序連續(xù)排布且均采用流化粒子(2)作介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三段連續(xù)式流化粒子鋼絲等溫淬火爐，其特征在于加熱段1、冷卻段2、碎火段3的布風管(32)和(29)都是直通且均布的。
3.根據(jù)權(quán)利的要求1所述的三段連續(xù)式流化粒子鋼絲等溫淬火爐，其特征在于冷卻段2的水冷管(27)是雙層多道且重迭交叉均布的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三段連續(xù)式流化粒子鋼絲等溫淬火爐，其特征在于加熱段1和淬火段3爐殼爐底是用兩層鋼板并用帶孔筋板焊成的一個整體水套，在其上沿內(nèi)側(cè)四周還焊有雙道水封槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三段連續(xù)式流化粒子鋼絲等溫淬火爐，其特征在于爐蓋(10)、(20)是活動的，鋼板下面邊沿四周均焊有與爐殼雙道水封槽相對應(yīng)的兩道水封板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三段連續(xù)式流化粒子鋼絲等溫淬火爐，其特征在于爐架鋼結(jié)構(gòu)最高位置上的中間部位的鋼梁上焊有的鋼板(18)上安放有排煙除塵裝置5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三段連續(xù)式流化粒子鋼絲等溫淬火爐，其特征在于在加熱段1、淬火段3的爐床的始末端均設(shè)有槽高與鋼絲運行高度相同的兩組滾輪，滾輪是用軸套定位的，它們都裝在水冷的空心軸上，空心軸被固定在爐殼水套上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三段連續(xù)式流化粒子鋼絲等溫淬火爐，其特征在于加熱段1鋼絲的入口處和淬火段3鋼絲的出口處均有帶模芯的拉絲模套。
專利摘要本實用新型為一種鋼絲熱處理用的三段連續(xù)式流化粒子鋼絲等溫淬火爐，適用于金屬制品和電線電纜行業(yè)。該淬火爐主要由加熱段1，冷卻段2、淬火段3、爐架4、抽煙除塵裝置5和各種附助設(shè)備和連接管道等組成，三段連續(xù)布置，且均用流化粒子作介質(zhì)。該爐型結(jié)構(gòu)緊湊，爐體短，占用面積小，控制容易，操作方便，能耗低，無污染，環(huán)境好。加熱溫度均勻、冷卻速度快、淬火溫度穩(wěn)定，不氧化、不脫碳，通條性一致，鋼絲綜合性能好。加熱速度可快可慢，直徑可大可小，鋼種可以是碳鋼，也可以是合金鋼。它主要用于鋼絲等溫淬火處理，也可用于鋼絲的中間熱處理，適應(yīng)性強。
文檔編號C21D9/54GK2707768SQ0325505
公開日2005年7月6日 申請日期2003年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月5日
發(fā)明者張智楊 申請人:張智楊