專利名稱：真空退火爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種退火爐，尤其是一種真空退火爐。
背景技術(shù)：
我國(guó)銅材真空退火的冷卻工藝，一直沿用產(chǎn)品真空罐出爐后空冷一段時(shí)間，達(dá)到一定溫度再放入水冷池冷卻至50°C，打開真空罐取出退火材料(工件)冷卻到環(huán)境溫度的工藝流程。其存在諸多不足1)其加熱方式采用傳統(tǒng)的真空罐式井式或鐘罩式加熱爐，其加熱方式為間接式加熱，即電熱元件通過空氣傳導(dǎo)、輻射對(duì)罐體加熱，罐體通過保護(hù)氣體傳導(dǎo)對(duì)工件加熱；熱效率相對(duì)較低；2)真空罐的制造與使用屬于高溫壓力容器范疇，其制造成本高，設(shè)備投入大；使用過程中存在安全隱患，對(duì)操作人員責(zé)任心要求較高；3)冷卻時(shí)間過長(zhǎng)很據(jù)裝料量不同，其全程冷卻時(shí)間一般在17-24h，生產(chǎn)效率低下；4)產(chǎn)品冷卻過程中， 冷卻速度和溫度無(wú)法掌握可控制，材料(工件)退火后的硬度、韌性等機(jī)械性能指標(biāo)難以穩(wěn)定地滿足工藝要求，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證；5)空冷過程對(duì)生產(chǎn)車間環(huán)境產(chǎn)生大量熱輻射，對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)操作人員身體造成傷害；6)水冷卻池占地面積大，不利于生產(chǎn)車間場(chǎng)地利用；水資源浪費(fèi)大；7)批量生產(chǎn)時(shí)，真空罐占用量大，生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施投入過大，企業(yè)生產(chǎn)成本聞。因此有必要對(duì)現(xiàn)有真空退火爐進(jìn)行改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種高效、可靠、節(jié)能、環(huán)保的真空退火爐。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的真空退火爐，包括退火處理系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣壓補(bǔ)償系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；所述退火處理系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)之間通過管路連接，構(gòu)成同一密閉循環(huán)系統(tǒng)。所述氣壓補(bǔ)償系統(tǒng)包括與所述退火處理系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)相通的真空機(jī)和保護(hù)氣體儲(chǔ)氣罐。所述加熱系統(tǒng)包括電熱元件、保溫材料、導(dǎo)風(fēng)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)。所述冷卻系統(tǒng)包括閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)、預(yù)抽真空系統(tǒng)、氣壓補(bǔ)償系統(tǒng)和管路。所述控制系統(tǒng)包括對(duì)可控調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)節(jié)、控制的PLC控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型真空退火爐的有益效果如下1)本實(shí)用新型的真空退火爐，采用加熱元件直接對(duì)傳熱媒體-保護(hù)氣體加熱，提高加熱效率；2)實(shí)現(xiàn)了材料的加熱、冷卻過程在同一系統(tǒng)內(nèi)完成，減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高功效；3)自動(dòng)控制系統(tǒng)工作壓力，在材料(工件)加熱、冷卻過程中，保持系統(tǒng)內(nèi)壓力在500-1000Pa范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)微壓狀態(tài)下運(yùn)行，在有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本的同時(shí)大大降低安全風(fēng)險(xiǎn)；4)冷卻速度在5-8小時(shí)范圍內(nèi)快速可控，自動(dòng)化程度高，極大地提高了生產(chǎn)效率；5)極大限度地滿足工藝要求，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠；6)減少因熱處理變形造成產(chǎn)品不合格，提高產(chǎn)品合格率；7)在密閉設(shè)施內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速冷卻，無(wú)空冷過程，基本消除了對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的熱輻射，改善生產(chǎn)環(huán)境，有益于操作人員身心健康。
圖I為本實(shí)用新型真空退火爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)施例如下如圖I所示，本實(shí)用新型的真空退火爐，包括退火處理系統(tǒng)I、加熱系統(tǒng)4、冷卻系統(tǒng)2、氣壓補(bǔ)償系統(tǒng)、控制系統(tǒng)3 ;所述退火處理系統(tǒng)I、加熱系統(tǒng)
4、冷卻系統(tǒng)2之間通過管路連接，構(gòu)成同一密閉循環(huán)系統(tǒng)。所述氣壓補(bǔ)償系統(tǒng)包括與所述退火處理系統(tǒng)I、加熱系統(tǒng)4和冷卻系統(tǒng)2相通的真空機(jī)6和保護(hù)氣體儲(chǔ)氣罐5。 所述加熱系統(tǒng)4包括電熱元件、保溫材料、導(dǎo)風(fēng)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)。所述冷卻系統(tǒng)2包括閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)、預(yù)抽真空系統(tǒng)、氣壓補(bǔ)償系統(tǒng)和管路。所述控制系統(tǒng)3包括對(duì)可控調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)節(jié)、控制的PLC控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)。I、PLC控制系統(tǒng)主要用來對(duì)全套可控調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)節(jié)、控制。檢測(cè)檢測(cè)全系統(tǒng)在初裝時(shí)的真空度，冷卻過程中的氣體壓力、氣體流量、介質(zhì)溫度及工件冷卻速度；調(diào)節(jié)(1)系統(tǒng)初裝時(shí)，當(dāng)真空度不合乎工藝規(guī)范需繼續(xù)抽真空時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)預(yù)抽真空系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)對(duì)接管路預(yù)抽真空，直至符合工藝規(guī)范；(2)當(dāng)壓力隨溫度降低而降低時(shí)，自動(dòng)開啟并調(diào)節(jié)閥門開度，及時(shí)補(bǔ)充保護(hù)氣體，保證系統(tǒng)保護(hù)氣氛壓力；(3)當(dāng)冷卻速度不合乎工藝規(guī)范時(shí)，通過PID調(diào)節(jié)器變頻調(diào)節(jié)全水冷密封循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)循環(huán)保護(hù)氣氛流量，保證冷卻速度；控制真空系統(tǒng)啟動(dòng)，壓力超限，各氣動(dòng)閥門動(dòng)作，變頻調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)，閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)等均受PLC控制系統(tǒng)控制。2、溫度控制系統(tǒng)包含全水冷密封變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)、PID溫度調(diào)節(jié)器。其中全水冷密封調(diào)速風(fēng)機(jī)安裝在系統(tǒng)管路上，按照降溫曲線，在PID溫度調(diào)節(jié)器控制下，改變冷卻氣體流量，保證冷卻速度。溫度傳感器安裝在真空罐內(nèi)，直接測(cè)定物料溫度。PID調(diào)節(jié)器采用進(jìn)口 PID調(diào)節(jié)微電腦溫控儀，采用WRN熱偶溫度傳感器，其輸出4-20mA電信號(hào)，通過PLC控制器，驅(qū)動(dòng)變頻器調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)保護(hù)氣體流量，實(shí)現(xiàn)預(yù)定冷卻速度。3、壓力控制系統(tǒng)隨著溫度降低，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)減慢，壓力下降，為保證冷卻速度，適當(dāng)增大氣氛壓力，保證氣體流量按Q = cm Δ t,適當(dāng)增大m,有效提高氣體蓄熱,加快冷卻速度。為此，在管路上和退火爐膛內(nèi)，增加壓力傳感器，通過PLC控制系統(tǒng)，參比設(shè)定參數(shù)，通過PID氣體質(zhì)量流量計(jì)，適度增加氣體流量，保證冷卻速度。當(dāng)因元器件故障導(dǎo)致系統(tǒng)壓力過高時(shí)，系統(tǒng)具有多重壓力保護(hù)機(jī)械安全閥壓力控制、氣動(dòng)壓力閥控制，其在壓力傳感器作用下，通過PLC控制，啟動(dòng)控制閥放散氣體。全系統(tǒng)管路全部采用耐溫不銹鋼管制造，裸露部分采用安全保護(hù)措施保護(hù)，確保不惡化勞動(dòng)環(huán)境及使用安全。本實(shí)用新型的真空退火爐的工作原理如下系統(tǒng)運(yùn)行前，須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)抽真空，并充填保護(hù)氣體。當(dāng)對(duì)工件進(jìn)行加熱處理時(shí)，關(guān)閉冷卻系統(tǒng)，啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，采用熱風(fēng)爐對(duì)保護(hù)氣體加熱并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)氣體高效率強(qiáng)制對(duì)流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料(工件)進(jìn)行加熱。當(dāng)系統(tǒng)加熱、保溫程序完成后，關(guān)閉 加熱系統(tǒng)，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)，原理同前，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料(工件)進(jìn)行冷卻處理。全過程采用PID自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的系統(tǒng)溫度、壓力、時(shí)間、加熱(冷卻)速度及氣壓補(bǔ)償?shù)戎T元素實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種真空退火爐，其特征在于包括退火處理系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣壓補(bǔ)償系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；所述退火處理系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)之間通過管路連接，構(gòu)成同一密閉循環(huán)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的真空退火爐，其特征在于所述氣壓補(bǔ)償系統(tǒng)包括與所述退火處理系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)相通的真空機(jī)和保護(hù)氣體儲(chǔ)氣罐。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的真空退火爐，其特征在于所述加熱系統(tǒng)包括電熱元件、保溫材料、導(dǎo)風(fēng)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的真空退火爐，其特征在于所述冷卻系統(tǒng)包括閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)、預(yù)抽真空系統(tǒng)、氣壓補(bǔ)償系統(tǒng)和管路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的真空退火爐，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括對(duì)可控調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)節(jié)、控制的PLC控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種高效、可靠、節(jié)能、環(huán)保的真空退火爐，包括退火處理系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣壓補(bǔ)償系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；所述退火處理系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)之間通過管路連接，構(gòu)成同一密閉循環(huán)系統(tǒng)。本實(shí)用新型的真空退火爐，采用加熱元件直接對(duì)傳熱媒體加熱，提高加熱效率。實(shí)現(xiàn)了材料的加熱、冷卻過程在同一系統(tǒng)內(nèi)完成，減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高功效；在密閉設(shè)施內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速冷卻，無(wú)空冷過程，基本消除了對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的熱輻射，改善了生產(chǎn)環(huán)境，有益于操作人員身心健康。
文檔編號(hào)C21D1/26GK202492547SQ201220028890
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月29日
發(fā)明者曹科生 申請(qǐng)人:湘潭華宇電爐制造有限公司