專利名稱：輥底式u型余熱利用退火爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬熱處理，尤其涉及金屬熱處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度冷卻的一種工藝。金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復(fù)雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。
熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。加熱是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。金屬加熱時，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進行保護加熱。加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間，而化學(xué)熱處理的保溫時間往往較長。冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進行淬硬。金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。
整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。
退火是將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。
金屬熱處理爐是用來對金屬進行熱處理的設(shè)備，按供熱方式主要分為火焰爐和電爐兩類?；鹧鏍t也稱燃料爐，是用固體、液體或氣體燃料在爐內(nèi)的燃燒熱量對工件進行加熱；電爐是在爐內(nèi)將電能轉(zhuǎn)化為熱量對工件進行加熱?；鹧鏍t的燃料來源廣，價格低，便于因地制宜采取不同的結(jié)構(gòu)，有利于降低生產(chǎn)費用。電爐的特點是爐溫均勻和便于實現(xiàn)自動控制，加熱質(zhì)量好。按能量轉(zhuǎn)換方式，電爐又可分為電阻爐、感應(yīng)爐和電弧爐。
金屬熱處理爐按熱工制度又可分為周期式和連續(xù)式兩類。周期式爐又稱間斷式爐，爐子間斷生產(chǎn)，在每一加熱周期內(nèi)爐溫是變化的，主要有箱式爐、臺車式爐、井式爐等；連續(xù)式爐是爐子連續(xù)生產(chǎn)，爐膛內(nèi)劃分溫度區(qū)段。在加熱過程中每一區(qū)段的溫度是不變的，工件由低溫的預(yù)熱區(qū)逐步進入高溫的加熱區(qū)，主要有環(huán)形爐、步進式爐、推桿爐等。
火焰爐直接加熱，加熱速度快，難于實現(xiàn)精確控制，控溫精確度不高，工件在從保溫到冷卻時，對溫度控溫要求較高，易出現(xiàn)超溫和溫度過低，對環(huán)境污染嚴重，熱效率較低，且質(zhì)量不穩(wěn)定。周期式爐將臺車、加熱爐和工件同時進行加熱和冷卻，爐體蓄熱損失大。金屬加熱時吸收的熱量與供入爐內(nèi)的熱量之比，稱為爐子熱效率。連續(xù)式爐比間斷式爐的熱效率高，因為連續(xù)式爐的生產(chǎn)率高，而且是不間斷工作的，爐子熱制度處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒有周期性的爐體蓄熱損失，還由于爐膛內(nèi)部有一個預(yù)熱爐料的區(qū)段，煙氣部分余熱為入爐的冷工件所吸收，降低了離爐煙氣的溫度。
目前的推桿爐等連續(xù)爐是依靠推料機間隙地把放在軌道上的料盤和工件推入爐內(nèi)，通過爐內(nèi)的料盤一個推一個，進行向前運動。裝爐量大；推桿連續(xù)爐在加熱工件同時也加熱了料盤，能耗較高；料盤的數(shù)量不能太多，工藝周期較長；同一爐內(nèi)顯微組織散差較大，產(chǎn)品均勻性差；氧化脫碳嚴重；工作勞動強度大。同時，目前的爐子均為單層，產(chǎn)量較低，設(shè)備較長，占地面積較大，爐體的上壁和下壁同時散熱，工件余熱得不到充分利用，能源消耗較大，進料臺和出料臺在爐體的兩端，易形成空氣對流，引起氧化脫碳。
所以，如果對熱處理爐的結(jié)構(gòu)進行合理改進，使其熱處理效果良好，占地面積較小，工件余熱能夠得到充分利用，進料口與出料口之間不易形成空氣對流，成為金屬熱處理行業(yè)研究的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出一種輥底式U型余熱利用退火爐，熱處理效果良好，占地面積小，能夠充分利用工件余熱，進料口與出料口之間不易形成空氣對流。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種輥底式U型余熱利用退火爐，包括進出料臺、輥底爐和升降機構(gòu)，進出料臺、輥底爐及升降機構(gòu)依次連接，所述輥底爐內(nèi)設(shè)置有隔熱層，進出料臺包括進料架和出料架，進料架和出料架中一個設(shè)置在上層，另一個設(shè)置在下層。
作為優(yōu)選，還包括真空換氣室，所述真空換氣室設(shè)置在進出料臺與輥底爐之間。
作為優(yōu)選，所述真空換氣室分為上下兩層，在真空換氣室的上下兩層也分別設(shè)置氣室托輥和傳動裝置。
作為優(yōu)選，還包括傳動系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)包括電機和傳動裝置，電機連接到傳動裝置上，輥底爐的爐下層和爐上層中分別設(shè)置有若干爐內(nèi)下層托輥和爐內(nèi)上層托輥，爐內(nèi)下層托輥和爐內(nèi)上層托輥設(shè)置在傳動裝置上。
作為優(yōu)選，進料架和出料架上也分別設(shè)置有傳動裝置，并在傳動裝置上分別設(shè)置進料托輥和出料托輥。
作為優(yōu)選，輥底爐內(nèi)設(shè)置有若干爐內(nèi)控溫間接冷卻裝置。
作為優(yōu)選，輥底爐內(nèi)為分熱交換區(qū)、控溫熱交換區(qū)、上下獨立控溫區(qū)等多個區(qū)段，各區(qū)段之間設(shè)置有分區(qū)隔熱墻。
作為優(yōu)選，各區(qū)段均設(shè)置有若干輻射管，采用全電加熱。
作為優(yōu)選，傳動系統(tǒng)還包括變頻調(diào)節(jié)裝置，與電機相連，用來實現(xiàn)工件走速無極調(diào)速。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明在輥底爐內(nèi)設(shè)置隔熱層，將輥底爐的一部分分隔成獨立的爐上層和爐下層，雙層同時對金屬進行熱處理，提高了爐子的產(chǎn)量，減少了設(shè)備的長度，減少了占地面積，同時減少爐體表面散熱面積約1/3，而且上下雙層工件作反向移動，實現(xiàn)工件余熱利用，從而大大提高了能源的利用率；工件移動走U字形，進料臺和出料臺在爐體的同一端，使空氣不能形成對流，從而使工件氧化脫碳減少；在進料臺、出料臺、輥底爐內(nèi)分別設(shè)置若干橫向旋轉(zhuǎn)的進料臺托輥、出料臺托輥和爐內(nèi)托輥，通過傳動系統(tǒng)帶動上述托輥連續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而使托輥上的工件不斷向前移動，這樣，工件與輥道之間沒有固定的接觸點，工件受熱均勻，無碰傷，變形小，同時由于爐內(nèi)托輥始終在輥底爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)，熱能損耗相對較少，爐內(nèi)熱效率高，同時不需要人工推料，大大減少了勞動強度，并提高了勞動效率；爐內(nèi)設(shè)置若干爐內(nèi)控溫間接冷卻裝置，提高了工件在爐內(nèi)的冷卻速度和冷卻精度；各區(qū)段之間設(shè)置分區(qū)隔熱墻，減少了區(qū)段與區(qū)段之間的溫度影響，提高了控溫精度，降低了能耗；各區(qū)段均設(shè)置有若干輻射管，采用全電加熱；傳動系統(tǒng)中還設(shè)置了減速機及變頻調(diào)節(jié)裝置，為工件的移動提供了合理的速度，并實現(xiàn)了工件走速無極調(diào)速。
本發(fā)明的特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進行詳細說明。

圖1是本發(fā)明輥底式U型余熱利用退火爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示為本發(fā)明輥底式U型余熱利用退火爐的結(jié)構(gòu)示意圖。包括進出料臺1、輥底爐2、升降機構(gòu)3、傳動系統(tǒng)4和真空換氣室5，進出料臺1、真空換氣室5、輥底爐2及升降機構(gòu)3依次連接，輥底爐2內(nèi)設(shè)置有隔熱層21，將輥底爐2的一部分分隔成獨立的爐上層和爐下層，所述進出料臺1包括進料架11和出料架12，進料架11和出料架12中一個設(shè)置在上層，另一個設(shè)置在下層。傳動系統(tǒng)4包括電機41和傳動裝置42，電機41連接到傳動裝置42上，輥底爐2的爐下層和爐上層中分別設(shè)置有若干爐內(nèi)下層托輥22和爐內(nèi)上層托輥23，爐內(nèi)下層托輥22和爐內(nèi)上層托輥23設(shè)置在傳動裝置42上。進料架11和出料架12上也分別設(shè)置有傳動裝置42，并在傳動裝置42上分別設(shè)置進料托輥13和出料托輥14。
金屬熱處理時將工件放置在進料架11上，打開傳動系統(tǒng)4帶動進料托輥13旋轉(zhuǎn)，通過進料托輥13的旋轉(zhuǎn)將工件經(jīng)過真空換氣室5送入輥底爐2內(nèi)的爐內(nèi)上層托輥23上，同樣，由于爐內(nèi)上層托輥23的轉(zhuǎn)動，工件在爐內(nèi)上層托輥23上不斷向前移動，經(jīng)過輥底爐2中的各個區(qū)段分別進行處理，移動到爐體的另一端后由升降機構(gòu)3將工件從爐內(nèi)上層托輥23移動到爐內(nèi)下層托輥22上，再反向移動，經(jīng)過真空換氣室5移動到出料架12上。上下雙層同時對金屬進行熱處理，提高了爐子的產(chǎn)量，減少了設(shè)備的長度，減少了占地面積，同時減少爐體表面散熱面積約1/3，而且上下雙層工件作反向移動，實現(xiàn)工件余熱利用，從而大大提高了能源的利用率；工件移動走U字形，進料臺和出料臺在爐體的同一端，使空氣不能形成對流，從而使工件氧化脫碳減少；工件與輥道之間沒有固定的接觸點，工件受熱均勻，無碰傷，變形小，又不需要人工推料，減少了勞動強度，提高了勞動效率。
輥底爐2內(nèi)設(shè)置有若干爐內(nèi)控溫間接冷卻裝置24。根據(jù)工件熱處理要求，在合理區(qū)域內(nèi)布置，冷卻介質(zhì)通過布在爐內(nèi)的冷卻管帶熱，以提高工件在爐內(nèi)的冷卻速度和冷卻精度，從而達到高產(chǎn)高質(zhì)。
輥底爐2內(nèi)分為熱交換區(qū)工、控溫熱交換區(qū)II、上下獨立控溫區(qū)III等多個區(qū)段，為了減少區(qū)段與區(qū)段之間的溫度影響，提高控溫精度并降低能耗，在各區(qū)段之間設(shè)置有分區(qū)隔熱墻25，區(qū)段的數(shù)量以及前后順序可根據(jù)熱處理要求適當調(diào)整并合理布置。各區(qū)段均設(shè)置有若干輻射管26，采用全電加熱，輻射管26可根據(jù)工件具體的熱處理要求上下合理分布，使爐溫均勻。
在輥底爐2的爐膛四周采用耐火保溫層27，以保證爐內(nèi)溫度損失較小。
傳動系統(tǒng)4還包括減速機和變頻調(diào)節(jié)裝置，均與電機41相連，減速機對電機41的輸出速度進行調(diào)節(jié)，變頻調(diào)節(jié)裝置用來實現(xiàn)工件走速無極調(diào)速。
本發(fā)明可以用于金屬熱處理中的退火及正火處理。不但適用于大型工件，而且可以對較小工件和不規(guī)則工件進行裝筐處理。
上述實施方式是對本發(fā)明的進一步說明，不是對本發(fā)明的具體限定，任何對本發(fā)明結(jié)構(gòu)的簡單變換均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.輥底式U型余熱利用退火爐，其特征在于包括進出料臺(1)、輥底爐(2)和升降機構(gòu)(3)，進出料臺(1)、輥底爐(2)及升降機構(gòu)(3)依次連接，所述輥底爐(2)內(nèi)設(shè)置有隔熱層(21)，進出料臺(1)包括進料架(11)和出料架(12)，進料架(11)和出料架(12)中一個設(shè)置在上層，另一個設(shè)置在下層。
2.如權(quán)利要求1所述的輥底式U型余熱利用退火爐，其特征在于還包括真空換氣室(5)，所述真空換氣室(5)設(shè)置在進出料臺(1)與輥底爐(2)之間。
3.如權(quán)利要求2所述的輥底式U型余熱利用退火爐，其特征在于所述真空換氣室(5)分為上下兩層，在真空換氣室(5)的上下兩層也分別設(shè)置氣室托輥和傳動裝置(42)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的輥底式U型余熱利用退火爐，其特征在于還包括傳動系統(tǒng)(4)，傳動系統(tǒng)(4)包括電機(41)和傳動裝置(42)，電機(41)連接到傳動裝置(42)上，輥底爐(2)的爐下層和爐上層中分別設(shè)置有若干爐內(nèi)下層托輥(22)和爐內(nèi)上層托輥(23)，爐內(nèi)下層托輥(22)和爐內(nèi)上層托輥(23)設(shè)置在傳動裝置(42)上。
5.如權(quán)利要求4所述的輥底式U型余熱利用退火爐，其特征在于進料架(11)和出料架(12)上也分別設(shè)置有傳動裝置(42)，并在傳動裝置(42)上分別設(shè)置進料托輥(13)和出料托輥(14)。
6.如權(quán)利要求5所述的輥底式U型余熱利用退火爐，其特征在于輥底爐(2)內(nèi)設(shè)置有若干爐內(nèi)控溫間接冷卻裝置(24)。
7.如權(quán)利要求5所述的輥底式U型余熱利用退火爐，其特征在于輥底爐(2)內(nèi)分為熱交換區(qū)(I)、控溫熱交換區(qū)(II)、上下獨立控溫區(qū)(III)等多個區(qū)段，各區(qū)段之間設(shè)置有分區(qū)隔熱墻(25)。
8.如權(quán)利要求5所述的輥底式U型余熱利用退火爐，其特征在于各區(qū)段均設(shè)置有若干輻射管(26)，采用全電加熱。
9.如權(quán)利要求5-8中任何一項所述的輥底式U型余熱利用退火爐，其特征在于傳動系統(tǒng)(4)還包括變頻調(diào)節(jié)裝置，與電機(41)相連，用來實現(xiàn)工件走速無極調(diào)速。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輥底式U型余熱利用退火爐，包括進出料臺、輥底爐、升降機構(gòu)、傳動系統(tǒng)和真空換氣室，進出料臺、真空換氣室、輥底爐及升降機構(gòu)依次連接，輥底爐內(nèi)設(shè)置有隔熱層，進出料臺包括進料架和出料架，進料架和出料架中一個設(shè)置在上層，另一個設(shè)置在下層。本發(fā)明在輥底爐內(nèi)設(shè)置隔熱層，將輥底爐的一部分分隔成獨立的爐上層和爐下層，雙層同時對金屬進行熱處理，提高了爐子的產(chǎn)量，減少了設(shè)備的長度，減少了占地面積，同時減少爐體表面散熱面積約1/3，而且上下雙層工件作反向移動，實現(xiàn)工件余熱利用，從而大大提高了能源的利用率；工件移動走U字形，進料臺和出料臺在爐體的同一端，使空氣不能形成對流，從而使工件氧化脫碳減少。
文檔編號C21D1/26GK1847416SQ20061005040
公開日2006年10月18日 申請日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者范本良 申請人:范本良