專利名稱：軌道置于熱區(qū)的長溫區(qū)真空熱處理爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種真空熱處理設(shè)備，特別是一種適于真空熱處理細(xì)長金屬構(gòu)件的軌道置入熱區(qū)的長溫區(qū)真空熱處理爐。它適用于工作溫度范圍不超過1050°C的長溫區(qū)(大于四米)真空熱處理細(xì)長金屬構(gòu)件。屬于真空熱處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
真空熱處理技術(shù)，即真空與熱處理兩個專業(yè)相結(jié)合的綜合處理技術(shù)，通常是指熱處理工藝的全部和部分在真空狀態(tài)下進(jìn)行。我國真空熱處理技術(shù)已經(jīng)有了飛速發(fā)展，但特殊形狀金屬構(gòu)件的真空熱處理爐卻很稀少。目前，能進(jìn)行特長尺寸金屬構(gòu)件熱處理的真空熱處理爐較少，通常結(jié)構(gòu)是將加熱室下面設(shè)計成可以拉出來的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)處理較長金屬構(gòu)件的溫度均勻性較差，浪費(fèi)大量空間，操作麻煩，使用可靠性低。如專利授權(quán)公告號為CN2913385Y的“超長材料高溫臥式真空熱處理爐”，公開的就是這種結(jié)構(gòu)的爐型。而常規(guī)熱 處理爐處理工件長度小于三米，料車采用常見的電動或液壓叉車。如果金屬構(gòu)件較長(三米到五米)，則叉車的懸臂需要加長，料車叉子容易彎曲，因此，對特長尺寸金屬構(gòu)件熱處理也不可取。一般情況下溫區(qū)長度大于四米的為長溫區(qū)。由于長溫區(qū)真空熱處理爐在處理較長金屬構(gòu)件時的溫度均勻性、各溫區(qū)段風(fēng)冷效果上、進(jìn)出料等方面均有一定的難度，因此，迄今為止沒有理想的用于較長金屬構(gòu)件的真空熱處理設(shè)備。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種軌道置于熱區(qū)的長溫區(qū)真空熱處理爐，解決了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)處理較長金屬構(gòu)件存在的溫度均勻性差，可靠性低，操作麻煩、費(fèi)工、費(fèi)時等問題，其結(jié)構(gòu)分布設(shè)計合理，工件受熱均勻、節(jié)能，裝卸工件平穩(wěn)、操作靈活、運(yùn)行安全方便，能滿足較長金屬構(gòu)件的真空熱處理時保持溫度均勻性的要求。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是該軌道置于熱區(qū)的長溫區(qū)真空熱處理爐，包括爐殼、組裝在爐殼內(nèi)的加熱室、真空機(jī)組、風(fēng)冷系統(tǒng)、外料車以及PLC自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述爐殼采用臥式水冷套雙側(cè)開門結(jié)構(gòu)，為常規(guī)爐型長度的3倍，爐殼內(nèi)的加熱室設(shè)計成二個方型單體，二個方型單體結(jié)合處采取錯層連接結(jié)構(gòu)，爐殼內(nèi)設(shè)置三個分別由磁性調(diào)壓器獨(dú)立控制的加熱溫區(qū)，爐殼外配備了三套各自獨(dú)立的真空機(jī)組，二套左、右外循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)，鏈傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動的外料車沿外料車軌道往復(fù)移動，外料車軌道與加熱室內(nèi)軌道為無縫對接，運(yùn)行在內(nèi)、外軌道上的單獨(dú)結(jié)構(gòu)的料盤小車串聯(lián)組成長料盤，料盤小車?yán)媚透邷靥沾珊湍蜔徜摬牧现瞥傻妮喖芎蛙囕啿捎貌鹦妒浇Y(jié)構(gòu)，承載工件的料盤小車在外料車帶動下進(jìn)、出加熱室，通過PLC自動控制系統(tǒng)對真空機(jī)組和風(fēng)冷系統(tǒng)的機(jī)械泵、氣動閥門以及三個加熱溫區(qū)進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)控制。所述真空機(jī)組單套使用或二套同時使用或三套同時使用。所述風(fēng)冷系統(tǒng)單套使用或者二套同時使用。所述外料車采用電機(jī)驅(qū)動減速機(jī)帶動的以張緊輪和拖輥支撐的長傳動鏈的鏈傳動機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果是本實(shí)用新型是常規(guī)爐型長度的3倍，雖然均溫區(qū)較長，但工件受熱均勻，同時裝卸工件平穩(wěn)、操作安全方便，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可以用于一般細(xì)長金屬構(gòu)件的真空熱處理。爐殼采用臥式水冷套雙側(cè)開門結(jié)構(gòu)，加熱室設(shè)計成二個單體方型加熱室，方便維修安裝，二個加熱室結(jié)合處采取錯層連接結(jié)構(gòu)，防止熱量散失。加熱溫區(qū)設(shè)計成三段溫區(qū)，分別由三個磁性調(diào)壓器獨(dú)立控制溫區(qū)，通過加大頭尾溫區(qū)功率以補(bǔ)償邊部熱量損失。此種設(shè)計能保證長度5000毫米的溫區(qū)范圍內(nèi)溫度均勻性±3°C。為了快速達(dá)到工作真空度要求，軌道置于熱區(qū)的長溫區(qū)真空熱處理爐配備了三套真空機(jī)組，可單套或多套同時使用，這樣即滿足了真空度的要求，又節(jié)省了能源。為使工件冷卻速度均勻，設(shè)計了二套外循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)，可單套或二套同時使用。外料車的軌道和加熱室的爐床軌道實(shí)現(xiàn)無縫對接，外料車的牽引組件與加熱室料盤插接，裝有工件的料盤隨同外料車進(jìn)出加熱室，裝、卸工件平穩(wěn)安全，可實(shí)現(xiàn)長距離運(yùn)輸傳動。承載工件的料盤小車隨同工件一起進(jìn)行真空熱處理，在1050°C的高溫環(huán)境下能保持其真空性能和機(jī)械強(qiáng)度。本實(shí)用新型重點(diǎn)設(shè)計了四節(jié)串聯(lián)組裝的料盤小車，每節(jié)料盤小車的輪架和輪子都方便拆卸。四節(jié)料盤小車串聯(lián)在一起后，物料進(jìn)出更加靈活方便，同時也易于更換備件。料盤小車輪子組件優(yōu)選了耐高溫的陶瓷和耐熱鋼材料，由于耐熱鋼和陶瓷在1050°C溫度時，抗變形能力強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng) 度高，料盤小車輪子在此溫度時和爐床耐熱鋼軌道不粘接，所以采用這種結(jié)構(gòu)的加熱室料盤小車，為整體結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。
以下結(jié)合附圖
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。圖I是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的A部放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型物料裝爐前的一種使用狀態(tài)示意圖；圖4是圖3的B部放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型物料裝爐后的一種使用狀態(tài)示意圖；圖6是圖I中料盤的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖8是本實(shí)用新型電控系統(tǒng)操作順序框圖。圖中的序號說明1第一真空機(jī)組、2第二真空機(jī)組、3第三真空機(jī)組、4爐殼、5外料車、6料盤小車、7鏈傳動機(jī)構(gòu)、8左風(fēng)冷系統(tǒng)、9右風(fēng)冷系統(tǒng)、10加熱室、11外料車軌道、12插銷、13加熱室內(nèi)導(dǎo)軌、14螺桿、15螺母、16鑄造料盤、17輪架、18車輪。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖I 8詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)。該軌道置于熱區(qū)的長溫區(qū)的真空熱處理爐主要由臥式雙開門爐殼4，方型加熱室10，第一真空機(jī)組I、第二真空機(jī)組2、第三真空機(jī)組3，左風(fēng)冷系統(tǒng)8、右風(fēng)冷系統(tǒng)9，外料車5，料盤小車6及PLC自動控制系統(tǒng)等構(gòu)成。加熱室10分成二部分插接在一起，料盤小車6分成四節(jié)鉸接在一起，料盤小車6的車輪18設(shè)計成易拆卸機(jī)構(gòu)，方便更換和安裝，而且采用耐高溫和機(jī)械強(qiáng)度高的耐熱鋼和陶瓷組件，進(jìn)出靈活。真空機(jī)組由三套常規(guī)系統(tǒng)組成，風(fēng)冷系統(tǒng)由二套常規(guī)系統(tǒng)組成，外料車5采用電機(jī)驅(qū)動的鏈傳動機(jī)構(gòu)7。裝出料順序?qū)⒐ぜ秸姆旁诹媳P小車6上面，打開爐門，外料車5前行，外料車軌道11和加熱室內(nèi)導(dǎo)軌13實(shí)現(xiàn)對接并通過插銷12固定在一起，外料車5通過鏈傳動機(jī)構(gòu)7將料盤小車6和工件送到加熱室10內(nèi)，外料車5與料盤小車6脫離，料盤小車6和工件留在加熱室10內(nèi)，外料車5通過鏈傳動機(jī)構(gòu)7退出加熱室10，關(guān)閉爐門，然后進(jìn)行常規(guī)熱處理操作。將爐殼設(shè)計成臥式水冷套雙側(cè)開門結(jié)構(gòu)，將爐體設(shè)計成二部分，中部法蘭連接，以方便進(jìn)出工件、安裝、運(yùn)輸和維修。為了方便安裝和維修及運(yùn)輸，將加熱室設(shè)計成二個方型單體結(jié)構(gòu)，然后組合在一起，二個單體加熱室結(jié)合處采取錯層設(shè)計(如圖2所示)，防止熱量散失。將加熱溫區(qū)設(shè)計成500mmX 500mmX 5000mm，分為三個加熱溫區(qū)，配備加熱功率為400KW。采用三個磁性調(diào)壓器對其進(jìn)行分別獨(dú)立控溫，頭尾溫區(qū)功率加大12%，補(bǔ)償邊部熱量損失。此種設(shè)計能保證長溫區(qū)范圍內(nèi)的溫度均勻性±3°C。為了快速達(dá)到工作真空度要求，配備了三套真空系統(tǒng)，可單套或多套同時使用，這樣即滿足了真空度的要求，又節(jié)省了能源。如果按常規(guī)設(shè)計成一套大的真空機(jī)組就會選用大的真空泵，這樣會浪費(fèi)能源并且占用很大的空間。為了工件冷卻均勻，設(shè)計了二套爐體外循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)，可單套或二套同時使用，這樣即滿足了冷卻速度的要求，又節(jié)省了能源。如果按常規(guī)設(shè)計成一套大的風(fēng)冷系統(tǒng)就會選用大的風(fēng)機(jī)，這樣會浪費(fèi)能源并且占用很大的空間。外料車5采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，即采用電機(jī)帶動鏈傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，用電機(jī)帶動減速機(jī)和長(13米)傳動鏈，實(shí)現(xiàn)外料車5縱向行走的送料和出料的往復(fù)牽引運(yùn)動。為保證長鏈條往復(fù)運(yùn)動時不松動和脫鏈，外料車5長鏈條采用了張緊輪外加拖輥的支撐結(jié)構(gòu)。送料和出料時外料車軌道11和加熱室內(nèi)導(dǎo)軌13進(jìn)行無縫對接后固定(如IA放大圖，導(dǎo)軌對接后將插銷12插入加熱室內(nèi)導(dǎo)軌13插孔內(nèi)，用螺母15將螺桿14緊固，保證外料車軌道11和加熱室內(nèi)導(dǎo)軌13進(jìn)行無縫對接后固定)，外料車5與料盤小車6插接，然后裝入工件隨同料盤小車6進(jìn)出加熱室10，實(shí)現(xiàn)裝卸料過程。采用這種結(jié)構(gòu)的外料車5可實(shí)現(xiàn)長距離平穩(wěn)安全傳動。料盤小車6是軌道置于熱區(qū)的長溫區(qū)真空熱處理爐的關(guān)鍵部件。工件放在料盤小車6上一起進(jìn)行熱處理，進(jìn)、出料時料盤小車6隨工件一起進(jìn)出。因此要求料盤小車6在1050度的高溫環(huán)境下能保持其真空性能和機(jī)械強(qiáng)度。料盤小車6由四節(jié)底部帶車輪18的耐熱鋼鑄造料盤16組成，每一節(jié)都是一個單獨(dú)的料盤小車6，四節(jié)料盤小車6鉸接在一起使用，每節(jié)鑄造料盤16的輪架17和車輪18都設(shè)計成了方便拆卸的結(jié)構(gòu)(如圖6所示)，車輪18和輪軸優(yōu)選了耐高溫耐熱鋼和陶瓷材料，這樣即滿足了鑄造料盤16高溫環(huán)境下真空性能和機(jī)械強(qiáng)度，又方便了鑄造料盤16靈活進(jìn)出，同時又易于制造和更換。另一種料盤16的結(jié)構(gòu)是設(shè)計成軌道料盤，爐床立柱上帶輪子，料盤16在外料車5的帶動下在立柱輪子上移動，立柱輪子設(shè)計成為容易拆卸結(jié)構(gòu)(圖中未表示出)。本實(shí)用新型電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理如圖7所示，通過可編程控制器PLC組成的自動控制系統(tǒng)對真空機(jī)組和風(fēng)冷系統(tǒng)的真空泵、氣動閥門以及三個加熱溫區(qū)進(jìn)行相應(yīng)控制。動、作控制是由日本三菱可編程控制器FX2N完成的，各真空機(jī)組和風(fēng)冷系統(tǒng)的真空泵、氣動閥門、冷卻風(fēng)機(jī)以及三個加熱溫區(qū)加熱電源等采用聯(lián)鎖保護(hù)控制?？蓪υO(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)的異常進(jìn)行判斷并報警，實(shí)現(xiàn)全自動控制。溫度控制采用分三區(qū)控制方式，每一個溫區(qū)構(gòu)成一個獨(dú)立的常用的調(diào)節(jié)回路，由一臺日本島電單回路控溫儀，可控硅功率控制器，及熱電偶等組成。三個加熱溫區(qū)的三臺溫控儀和PLC通訊，由PLC發(fā)送設(shè)定值到溫控儀，實(shí)現(xiàn)同步或偏差程序控溫，溫度程序的編制在觸摸屏上完成，系統(tǒng)可設(shè)定50條程序曲線，及每條曲線可設(shè)定24步。整個升溫過程在觸摸屏上用曲線和數(shù)據(jù)方式顯示，電腦觸摸屏同時顯示真空度及充氣壓力，并設(shè)定與真空有關(guān)的動作，及強(qiáng)制冷卻的壓力控制范圍。真空測量采用復(fù)合真空計。測量范圍10E5 10E_5Pa，輸出信號進(jìn)入記錄儀和PLC，供記錄和參與控制。爐內(nèi)回充惰性氣體由壓力變送器測量，進(jìn)入PLC參與控制及在觸摸屏顯示和提供工控機(jī)采集。記錄儀采用液晶無紙記錄儀，可記錄和顯示爐子溫度、真空等數(shù)據(jù)，記錄儀有多種顯示方式?？啥〞r或隨時把記錄儀內(nèi)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到CF卡內(nèi)，數(shù)據(jù)處理軟件可在計算機(jī)上顯示或打印爐子的溫度、真空度等數(shù)據(jù)或歷史曲線。系統(tǒng)配置觸摸屏顯示工作流程，及設(shè)定爐子溫度-時間熱處理工藝參數(shù)，和其他一些重要參數(shù)。觸摸屏通過RS485接口和工控機(jī)通訊，工控機(jī)通過觸摸屏采集爐子運(yùn)行過程中的動作事件和歷史數(shù)據(jù)。供存檔和打印。本實(shí)用新型電控系統(tǒng)的操作順序如圖8所示，首先將水、電、氣準(zhǔn)備好，然后對熱處理爐進(jìn)行抽真空處理，接下來啟動加熱程序，加熱結(jié)束后充入惰性氣體，啟動風(fēng)機(jī)冷卻爐料，最后出爐。
權(quán)利要求1.軌道置于熱區(qū)的長溫區(qū)真空熱處理爐，包括爐殼、組裝在爐殼內(nèi)的加熱室、真空機(jī)組、風(fēng)冷系統(tǒng)、外料車以及PLC自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述爐殼采用臥式水冷套雙側(cè)開門結(jié)構(gòu)，為常規(guī)爐型長度的3倍，爐殼內(nèi)的加熱室設(shè)計成ニ個方型単體，ニ個方型單體結(jié)合處采取錯層連接結(jié)構(gòu)，爐殼內(nèi)設(shè)置三個分別由磁性調(diào)壓器獨(dú)立控制的加熱溫區(qū)，爐殼外配備了三套各自獨(dú)立的真空機(jī)組，ニ套左、右外循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)，鏈傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動的外料車沿外料車軌道往復(fù)移動，外料車軌道與加熱室內(nèi)軌道為無縫對接，運(yùn)行在內(nèi)、外軌道上的単獨(dú)結(jié)構(gòu)的料盤小車串聯(lián)組成長料盤，料盤小車?yán)媚透邷靥沾珊湍蜔徜摬牧现瞥傻妮喖芎蛙囕啿捎貌鹦妒浇Y(jié)構(gòu)，承載エ件的料盤小車在外料車帶動下進(jìn)、出加熱室，通過PLC自動控制系統(tǒng)對真空機(jī)組和風(fēng)冷系統(tǒng)的機(jī)械泵、氣動閥門以及三個加熱溫區(qū)進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌道置于熱區(qū)的長溫區(qū)真空熱處理爐，其特征在于所述真空機(jī)組單套使用或ニ套同時使用或三套同時使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌道置于熱區(qū)的長溫區(qū)真空熱處理爐，其特征在于所述風(fēng)冷系統(tǒng)單套使用或ニ套同時使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌道置于熱區(qū)的長溫區(qū)真空熱處理爐，其特征在于所述外料車采用電機(jī)驅(qū)動減速機(jī)帶動的以張緊輪和拖輥支撐的長傳動鏈的鏈傳動機(jī)構(gòu)。
專利摘要一種軌道置于熱區(qū)的長溫區(qū)真空熱處理爐，解決了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)處理較長金屬構(gòu)件存在的溫度均勻性差，可靠性低，操作麻煩、費(fèi)工、費(fèi)時等問題，包括爐殼、加熱室、真空機(jī)組、風(fēng)冷系統(tǒng)、外料車以及PLC自動控制系統(tǒng)，其特征在于爐殼采用臥式水冷套雙側(cè)開門結(jié)構(gòu)，爐殼內(nèi)的加熱室為結(jié)合處采取錯層連接結(jié)構(gòu)的二個方型單體，爐殼內(nèi)設(shè)置三個加熱溫區(qū)，爐殼外配備了三套真空機(jī)組，二套外循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)，鏈傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動的外料車沿外料車軌道往復(fù)移動，運(yùn)行在內(nèi)、外軌道上的料盤小車串聯(lián)組成長料盤。其結(jié)構(gòu)分布設(shè)計合理，工件受熱均勻、節(jié)能，裝卸工件平穩(wěn)、操作靈活、運(yùn)行安全方便，能滿足較長金屬構(gòu)件的真空熱處理時保持溫度均勻性的要求。
文檔編號C21D1/773GK202530129SQ201220129339
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者于德軍, 黨艷敏, 張曉東, 曲紹芬, 楊建川, 石巖, 趙建業(yè) 申請人:沈陽恒進(jìn)真空科技有限公司