專利名稱：軌道置于熱區(qū)的長(zhǎng)溫區(qū)真空熱處理爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明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(zhǎng)金屬構(gòu)件的軌道置入熱區(qū)的長(zhǎng)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(zhǎng)溫區(qū)(大于四米)真空熱處理細(xì)長(zhǎng)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(gè)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(guó)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(zhǎng)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(jì)成可以拉出來的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)處理較長(zhǎng)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(hào)為 CN2913385Y的“超長(zhǎng)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(zhǎng)度小于三米，料車采用常見的電動(dòng)或液壓叉車。如果金屬構(gòu)件較長(zhǎng)(三米到五米)，則叉車的懸臂需要加長(zhǎng)，料車叉子容易彎曲，因此，對(duì)特長(zhǎng)尺寸金屬構(gòu)件熱處理也不可取。一般情況下溫區(qū)長(zhǎng)度大于四米的為長(zhǎng)溫區(qū)。由于長(zhǎng)溫區(qū)真空熱處理爐在處理較長(zhǎng)金屬構(gòu)件時(shí)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(zhǎng)金屬構(gòu)件的真空熱處理設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種軌道置于熱區(qū)的長(zhǎng)溫區(qū)真空熱處理爐，解決了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)處理較長(zhǎng)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(shí)等問題，其結(jié)構(gòu)分布設(shè)計(jì)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(zhǎng)金屬構(gòu)件的真空熱處理時(shí)保持溫度均勻性的要求。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該軌道置于熱區(qū)的長(zhǎng)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(dòng)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(zhǎng)度的3倍，爐殼內(nèi)的加熱室設(shè)計(jì)成二個(gè)方型單體，二個(gè)方型單體結(jié)合處采取錯(cuò)層連接結(jié)構(gòu)，爐殼內(nèi)設(shè)置三個(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的外料車沿外料車軌道往復(fù)移動(dòng)，外料車軌道與加熱室內(nèi)軌道為無縫對(duì)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(zhǎng)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(dòng)下進(jìn)、出加熱室，通過PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)真空機(jī)組和風(fēng)冷系統(tǒng)的機(jī)械泵、氣動(dòng)閥門以及三個(gè)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(shí)使用或三套同時(shí)使用。所述風(fēng)冷系統(tǒng)單套使用或者二套同時(shí)使用。所述外料車采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)帶動(dòng)的以張緊輪和拖輥支撐的長(zhǎng)傳動(dòng)鏈的鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果是本發(fā)明是常規(guī)爐型長(zhǎng)度的3倍，雖然均溫區(qū)較長(zhǎng)，但工件受熱均勻，同時(shí)裝卸工件平穩(wěn)、操作安全方便，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可以用于一般細(xì)長(zhǎng)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(jì)成二個(gè)單體方型加熱室，方便維修安裝，二個(gè)加熱室結(jié)合處采取錯(cuò)層連接結(jié)構(gòu)，防止熱量散失。加熱溫區(qū)設(shè)計(jì)成三段溫區(qū)，分別由三個(gè)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(jì)能保證長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)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(jì)了二套外循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)，可單套或二套同時(shí)使用。外料車的軌道和加熱室的爐床軌道實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)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(zhǎng)距離運(yùn)輸傳動(dòng)。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。本發(fā)明重點(diǎn)設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)，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(shí)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(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
以下結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。圖I是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖2是圖I的A部放大結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明物料裝爐前的一種使用狀態(tài)示意圖4是圖3的B部放大結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明物料裝爐后的一種使用狀態(tài)示意圖6是圖I中料盤的一種結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖8是本發(fā)明電控系統(tǒng)操作順序框圖。圖中的序號(hào)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(dòng)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)施例方式根據(jù)圖I 8詳細(xì)說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)。該軌道置于熱區(qū)的長(zhǎng)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(dòng)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(jì)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)由ニ套常規(guī)系統(tǒng)組成，外料車5采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7。裝出料順序?qū)ⅴ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(duì)接并通過插銷12固定在一起，外料車5通過鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 7將料盤小車6和エ件送到加熱室10內(nèi)，外料車5與料盤小車6脫離，料盤小車6和エ件留在加熱室10內(nèi)，外料車5通過鏈傳動(dòng)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(jì)成臥式水冷套雙側(cè)開門結(jié)構(gòu)，將爐體設(shè)計(jì)成二部分，中部法蘭連接，以方便進(jìn)出エ件、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(jì)成ニ個(gè)方型單體結(jié)構(gòu)，然后組合在一起，ニ個(gè)單體加熱室結(jié)合處采取錯(cuò)層設(shè)計(jì)(如圖2所示)，防止熱量散失。將加熱溫區(qū)設(shè)計(jì)成 500mmX 500mmX 5000mm，分為三個(gè)加熱溫區(qū)，配備加熱功率為400KW。采用三個(gè)磁性調(diào)壓器對(duì)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(jì)能保證長(zhǎng)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(shí)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(jì)成一套大的真空機(jī)組就會(huì)選用大的真空泵，這樣會(huì)浪費(fèi)能源并且占用很大的空間。為了エ件冷卻均勻，設(shè)計(jì)了ニ套爐體外循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)，可單套或ニ套同時(shí)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(jì)成ー套大的風(fēng)冷系統(tǒng)就會(huì)選用大的風(fēng)機(jī)，這樣會(huì)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(dòng)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，用電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)和長(zhǎng)(13米)傳動(dòng)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(dòng)。為保證長(zhǎng)鏈條往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)不松動(dòng)和脫鏈，外料車5長(zhǎng)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(shí)外料車軌道11和加熱室內(nèi)導(dǎo)軌13進(jìn)行無縫對(duì)接后固定(如IA放大圖，導(dǎo)軌對(duì)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(duì)接后固定)，外料車5與料盤小車6插接，然后裝入エ件隨同料盤小車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(zhǎng)距離平穩(wěn)安全傳動(dòng)。
料盤小車6是軌道置于熱區(qū)的長(zhǎng)溫區(qū)真空熱處理爐的關(guān)鍵部件。エ件放在料盤小車6 上一起進(jìn)行熱處理，進(jìn)、出料時(shí)料盤小車6隨エ件一起進(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，每ー節(jié)都是ー個(gè)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(jì)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，這樣即滿足了鋳造料盤16高溫環(huán)境下真空性能和機(jī)械強(qiáng)度，又方便了鋳造料盤16靈活進(jìn)出，同時(shí)又易于制造和更換。另ー種料盤16的結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)成軌道料盤，爐床立柱上帶輪子，料盤16在外料車5 的帶動(dòng)下在立柱輪子上移動(dòng)，立柱輪子設(shè)計(jì)成為容易拆卸結(jié)構(gòu)(圖中未表示出)。本發(fā)明電控系統(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(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)真空機(jī)組和風(fēng)冷系統(tǒng)的真空泵、氣動(dòng)閥門以及三個(gè)加熱溫區(qū)進(jìn)行相應(yīng)控制。動(dòng)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(dòng)閥門、 冷卻風(fēng)機(jī)以及三個(gè)加熱溫區(qū)加熱電源等采用聯(lián)鎖保護(hù)控制?？蓪?duì)設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)的異常進(jìn)行判斷并報(bào)警，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。溫度控制采用分三區(qū)控制方式，每一個(gè)溫區(qū)構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的常用的調(diào)節(jié)回路，由一臺(tái)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(gè)加熱溫區(qū)的三臺(tái)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(gè)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(shí)顯示真空度及充氣壓力，并設(shè)定與真空有關(guān)的動(dòng)作，及強(qiáng)制冷卻的壓力控制范圍。真空測(cè)量采用復(fù)合真空計(jì)。測(cè)量范圍10E5 10E_5Pa，輸出信號(hào)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(cè)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(shí)或隨時(shí)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(jì)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(shí)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(dòng)作事件和歷史數(shù)據(jù)。供存檔和打印。本發(fā)明電控系統(tǒng)的操作順序如圖8所示，首先將水、電、氣準(zhǔn)備好，然后對(duì)熱處理爐進(jìn)行抽真空處理，接下來啟動(dòng)加熱程序，加熱結(jié)束后充入惰性氣體，啟動(dòng)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(zhǎng)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(dòng)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(zhǎng)度的3倍，爐殼內(nèi)的加熱室設(shè)計(jì)成二個(gè)方型單體，二個(gè)方型單體結(jié)合處采取錯(cuò)層連接結(jié)構(gòu)，爐殼內(nèi)設(shè)置三個(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的外料車沿外料車軌道往復(fù)移動(dòng)，外料車軌道與加熱室內(nèi)軌道為無縫對(duì)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(zhǎng)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(dòng)下進(jìn)、出加熱室，通過PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)真空機(jī)組和風(fēng)冷系統(tǒng)的機(jī)械泵、氣動(dòng)閥門以及三個(gè)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(zhǎng)溫區(qū)真空熱處理爐，其特征在于所述真空機(jī)組單套使用或二套同時(shí)使用或三套同時(shí)使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌道置于熱區(qū)的長(zhǎng)溫區(qū)真空熱處理爐，其特征在于所述風(fēng)冷系統(tǒng)單套使用或二套同時(shí)使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌道置于熱區(qū)的長(zhǎng)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(dòng)減速機(jī)帶動(dòng)的以張緊輪和拖輥支撐的長(zhǎng)傳動(dòng)鏈的鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種軌道置于熱區(qū)的長(zhǎng)溫區(qū)真空熱處理爐，解決了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)處理較長(zhǎng)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(shí)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(dòng)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(cuò)層連接結(jié)構(gòu)的二個(gè)方型單體，爐殼內(nèi)設(shè)置三個(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的外料車沿外料車軌道往復(fù)移動(dòng)，運(yùn)行在內(nèi)、外軌道上的料盤小車串聯(lián)組成長(zhǎng)料盤。其結(jié)構(gòu)分布設(shè)計(jì)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(zhǎng)金屬構(gòu)件的真空熱處理時(shí)保持溫度均勻性的要求。
文檔編號(hào)C21D1/773GK102586555SQ20121009044
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)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(qǐng)人:沈陽(yáng)恒進(jìn)真空科技有限公司