專利名稱:不銹鋼帶材真空連續(xù)退火爐的制作方法
本實用新型所屬技術領域：
為不銹鋼材料的熱處理。
1Cr18Ni9不銹鋼帶材，經(jīng)過幾次壓、軋、拉伸等冷加工后，其坯料硬度增加，塑性降低。為此，必須經(jīng)過退火軟化處理才能繼續(xù)進行下面的工序，直到制成象筆尖、表帶等日用品或裝飾品。不銹鋼帶材一般退火過程是先加熱到1050℃左右，然后急速冷卻，這一過程也叫固溶處理。經(jīng)過退火的不銹鋼帶材的任何部位除應均勻達到要求的力學性能外，還應做到表面光亮，無氧化，防止增碳，防止晶界腐蝕傾向產(chǎn)生。
國內(nèi)外的不銹鋼帶材的退火爐，按照退火過程中帶材周圍介質(zhì)的氣氛劃分，基本上有三種。一種為普通箱式電爐，工件在空氣中常壓下加熱退火，然后在氫氟酸溶液中去氧化皮處理。由于處理中產(chǎn)生氫氟酸對人體十分有害，因而操作人員勞動條件極差，環(huán)境污染嚴重。另一種退火爐爐內(nèi)充以保護性氣體，例如H2或H2與N2的混合氣體或H2與NH3混合氣體，在上述氣體中對工件進行加熱退火〔見日本專利J56044－724，美國專利U.S.P4，334，938〕。在保護性氣體中進行加熱退火，由于爐內(nèi)含有H2，因而易燃易爆，并且處于高溫下的金屬爐膽極易燒毀或變形。第三種是真空退火爐，其特點是安全可靠，不污染環(huán)境，勞動條件好，但是設備復雜費用高。不銹鋼材料在真空下加熱退火，目前國內(nèi)外真空退火爐多采用間歇操作方式的周期作業(yè)爐。也有報道在真空下連續(xù)處理的。例如美國專利U.S.P3，782，705提供的真空下連續(xù)操作的熱處理爐就是一例。這種熱處理爐由送料真空室，爐體，兩個冷卻室和收料真空室組成。在爐體內(nèi)有一個加熱室，工件在此處被加熱，然后進入與爐體尾部相連的冷卻室里急冷。在爐體和兩個冷卻室內(nèi)有一條輸送工件的傳送帶。加熱室里的加熱及隔熱材料均是石墨材料。兩個冷卻室由循環(huán)冷水冷卻。送料室和收料室上各裝有兩個門閥，在連續(xù)送料，收料過程中，它們協(xié)調(diào)動作，使整個系統(tǒng)的真空狀態(tài)不被破壞。該連續(xù)熱處理真空爐能連續(xù)處理不銹鋼工件，操作方便。但由于加熱室的發(fā)熱體和隔熱屏，主要由石墨材料組成，石墨在真空下易生成一氧化碳〔CO〕，一氧化碳中的碳容易滲入被處理的工件表面，如果工件是1Cr18Ni9不銹鋼帶材，則不銹鋼表面的含碳量增加，從而不銹鋼就會失去抗腐蝕能力，因而這種真空爐不宜用來對1Cr18Ni9不銹鋼帶材進行連續(xù)退火。
本實用新型的目的是要提供一種設備較簡單，使用方便可靠，爐子壽命長，并能連續(xù)對不銹鋼帶材進行光亮熱處理的臥式真空連續(xù)退火爐。
本實用新型的要點是該不銹鋼帶材真空連續(xù)退火爐由送料真空室、爐體、冷卻真空室和收料真空室組成。爐體的主體是水平放置的鋼質(zhì)真空爐管，鋼質(zhì)真空爐管外壁有厚度可變的保溫層，旨在控制鋼質(zhì)真空爐管的溫度。本爐管的溫度控制在750℃以下，保證它能長期工作。鋼質(zhì)真空爐管的中心部位為耐高溫的爐絲管，爐絲管外壁纏有電熱絲，電熱絲被耐火瓦片包裹，該瓦片保溫層與鋼質(zhì)真空爐管間放有起通氣隔熱作用的陶瓷管，以保持電爐絲與綱質(zhì)真空爐管之間300℃以上的溫差。冷卻室內(nèi)有一塊水冷銅板，內(nèi)通冷卻水。收料真空室內(nèi)有收帶機構，不銹鋼帶材連續(xù)通過爐體內(nèi)的爐絲管和冷卻室進行退火，然后卷在收帶機構上，整個退火過程中，退火爐的真空度為10－4mmHg，爐內(nèi)溫度為1000－1050℃。
連續(xù)退火是在高真空高溫下進行的，要求爐內(nèi)不產(chǎn)生對不銹鋼帶材表面有害的物質(zhì)，所以爐絲管及耐火瓦片保溫層以氧化鋁材料為好，所說的電熱絲為經(jīng)予氧化處理的OCr25Al5的鐵鉻鋁電熱絲為好。
真空連續(xù)退火爐的爐管可為不銹鋼無縫管或耐熱鋼無縫管。而爐管外壁厚度可變的保溫層是一層固定保溫層，固定保溫層外有哈夫型可開閉保溫層，保溫層的材料以硅酸鋁為好。
同已有技術相比，本裝置具有如下優(yōu)點本裝置通過結構較簡單的收帶機構，較為成功地實現(xiàn)了不銹鋼帶材在真空下連續(xù)退火，操作方便。由于真空加熱室中的全部耐火爐件采用了高溫下化學穩(wěn)定性高的材料，如經(jīng)予氧化處理的鐵鉻鋁絲，在真空中也不會揮發(fā)，不會產(chǎn)生對不銹鋼帶材有害的物質(zhì)，因而退火后的帶材質(zhì)量好，爐體中的全部爐件均有很長的使用壽命。與在保護性氣體及空氣下退火的退火爐比較，本裝置安全可靠，對環(huán)境無污染，工作人員勞動條件好。不銹鋼帶材在真空連續(xù)退火爐中退火與在馬福爐空氣中退火相比較，以年產(chǎn)筆尖600萬只規(guī)模為例1 在對環(huán)境的影響方面在馬福爐－空氣中退火用氫氟酸清洗退火后帶片表面的氧化皮時，產(chǎn)生大量酸霧，影響操作人員健康及周圍環(huán)境。每年排放量1440噸，氟化物濃度為15mg／l(已超標)。
在真空連續(xù)退火爐中退火無酸，無污染。
2. 在消耗物料上在馬福爐－空氣中退火氫氟酸月用量為20kg，年用量為240kg，價值2640元。硫酸的年用量為1200kg，價值840元。硝酸的年用量為600kg，價值為288元。
在真空連續(xù)退火爐中退火真空泵油的年用量為12kg，價值32元。其它所用物料年用量價值約為850元。
3. 在金屬表面質(zhì)量上在馬福爐－空氣中退火酸腐蝕后，筆尖毛坯表面不平整，并損傷金屬表面，影響筆尖質(zhì)量，增大廢品量，且由于表面氧化，多耗用不銹鋼料3％。
在真空連續(xù)退火爐中退火表面光亮，對金屬不但無損傷，還有真空除氣作用，改善了金屬的物理性能，提高了筆尖書寫時的彈性。
4. 在機加工性能方面在馬福爐－空氣中退火筆尖片條在爐中盤裝加熱，受熱不勻故硬度不均勻。
在真空連續(xù)退火爐中退火由于單片連續(xù)通過隧道管(爐絲管)，因此筆尖片條受熱均勻，硬度一致。
5. 在工作人員操作的條件方面在馬福爐－空氣中退火出爐溫度高，酸洗時，酸霧氣味難聞，對人體有害。
在真空連續(xù)退火爐中退火出爐溫度低，工作環(huán)境較好。
下面結合附圖對真空連續(xù)退火爐做詳細說明。
圖1a是不銹鋼帶材真連續(xù)退火爐結構正面剖視圖的一部分，圖中有收料系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和爐體的一部分。
圖1b是不銹鋼帶材真空連續(xù)退火爐結構正面剖視圖的另一部分，圖中為爐體的另一部分和送料系統(tǒng)。
圖2是爐體的剖面圖，是圖1a中c－c剖面圖。
圖3是冷卻及抽氣系統(tǒng)剖面圖，是圖1a中B－B剖面圖。
圖4是送料真空系統(tǒng)剖面圖，是圖1b中D－D剖面圖。
圖5是收料真空系統(tǒng)剖面圖，是圖1a中A－A剖面圖。
將圖1a和圖1b拼接起來即是不銹鋼帶材真空連續(xù)退火爐的正面剖視圖，從右至左，其主要部件是送料真空室27，熱電偶電極引出室23和9，爐體13，冷卻及抽氣室7，收料真空室2。整個退火過程在10－4mmHg的真空下連續(xù)地進行。當爐體13內(nèi)部溫度達到1000－1050℃時，卷在送料真空室27內(nèi)的卷帶機構上的不銹鋼帶條4，在收料真空室2內(nèi)收卷機構的帶動下，勻速地通過爐體13中心，在該處加熱，然后進入冷卻抽氣室7，鋼帶被急速冷卻再卷到收帶機構上。一盤不銹鋼帶條全部退火后，關閉高真空閥，爐內(nèi)充滿空氣，即可從收料真空室2中取出。在送料真空室27裝上一盤新的帶條4，抽真空使真空度重新達到10－4mmHg，然后進行走帶退火，此過程與前面講的相同。
爐體13是不銹鋼帶材真空連續(xù)退火爐的主體，如圖1a、圖1b和圖2所示。爐體13由真空爐管16、固定保溫層15和可開閉保溫層14組成。保溫層材料為硅酸鋁纖維。真空爐管采用1Cr18Ni9無縫不銹鋼管。在退火時，真空爐管內(nèi)處于真空狀態(tài)。固定保溫層15和可開閉保溫層14的作用是使真空爐管16管壁溫度維持在750℃，使真空爐管16在此溫度下有足夠的強度，長期操作中不變形，表面不起氧化皮。在真空爐管16的中心部位裝有爐絲管19，它是一種三氧化二鋁陶瓷管，管內(nèi)裝有熱電偶20，用來測量和控制爐內(nèi)溫度。在退火過程中，爐內(nèi)溫度恒定在1050±10℃，不銹鋼帶材4由熱電偶20上方均勻通過爐絲管19，在爐絲管19外部纏有用于加熱的爐絲18，它是一種牌號為OCr25Al5的電熱絲。爐絲外部是內(nèi)爐襯17，它由純度較高的三氧化二鋁材料制成。為了防止熱量從真空爐管16兩側輻射，故在真空爐16兩側裝有輻射屏11。另外，在真空爐管16外壁裝有熱電偶21，用來指示該處的溫度。為了安裝和操作方便，整個爐體13放置在爐子臺架31上，臺架31上有固定螺母32，升降螺管36和升降螺母37，用來調(diào)節(jié)爐體高度。橫向移動輪33和檔塊38，用來調(diào)節(jié)爐體水平位置。外部包有固定保溫層的鋼質(zhì)真空爐管16架在托片35上，通過升降螺管36與爐子臺架31連接。在爐體13的外部安裝有外殼12，外殼上安裝有吊鉤34，用來固定可開閉保溫層14。
在爐體13的兩側，有熱電偶引出室9和電極引出室23，通過法蘭盤24與鋼質(zhì)真空爐管16連接。圖中8為熱電偶接頭，22為電極。兩個引出室均是夾套結構，夾套內(nèi)通冷卻水。
電極引出室23的另一端是送料真空室27。如圖1b所示，送料真空室27通過接管17與電極引出室23連接，接管17為夾管結構，夾套26內(nèi)通冷卻水。定位輪5用于對不銹鋼帶條4進行定位。如圖4所示，送料真空室27通過固定板58和上下滑板57安裝在支腳47上。在送料真空室27內(nèi)卷帶架55套裝在固定軸56上。上方是抽氣、送料孔53，它與接管25相通。為了在操作中能觀察送料情況及裝卸不銹鋼帶材，在送料真空室27的箱筒52的前面裝有透明箱蓋49，用緊蓋螺母48將箱蓋49通過真空密封圈51與箱筒52保持真空密封，操作者通過箱蓋49上的鋼化玻璃50可觀察送料情況。箱筒52的后面是水冷箱座54。
如圖1a所示，熱電偶引出室9的另一端與冷卻抽氣室7通過法蘭盤連接。如圖1a及圖3所示，該室為一夾套結構，夾套44內(nèi)通冷卻水。為了觀察帶條冷卻情況，裝有觀察孔41。為了測量抽真空情況，裝有粗真空表42。為更快地使帶條冷卻，在冷卻抽氣室7內(nèi)部裝有水冷板43，該板由導熱系數(shù)高的銅材制成，在退火過程中，燒紅的不銹鋼帶4從冷卻板上面貼緊而過，帶條被迅速冷卻。冷卻抽氣室7下方是抽氣口40，它直接與真空機組10相連接。在真空機組中有一臺擴散泵39，以每秒150升的抽速對系統(tǒng)抽氣，以保證系統(tǒng)維持在 10－4mmHg以上的真空度。圖3中45為高真空閥，46為底座。
如圖1a所示，冷卻抽氣室7的另一端與收料真空室2的過渡接管6通過法蘭連接。接管6為夾套結構，夾套內(nèi)部通冷卻水。定位輪5用來對不銹鋼帶材4進行定位。如圖1a及圖5所示，收料真空室2主要由箱筒52、箱蓋49、水冷箱座71、軸座67和傳動機構電氣控制箱29組成。箱蓋49和箱筒52之間靠緊蓋螺母48和密封圈51連接、密封。箱蓋49上安裝有鋼化玻璃50，以便觀察收料情況。箱筒52上的抽氣、進料孔53與過渡接管6相通。箱筒52內(nèi)有卷帶架77，它固定在驅(qū)動軸65上，卷帶架77上有固定不銹鋼帶材始端的固定鉤76。箱筒52內(nèi)的上方有軸套72，它套在支帶軸75上，支帶軸75固定在軸架73上。箱筒52靠上、下滑板78、固定板79而支撐在支腳80上。箱筒52的另一端與水冷箱座71連接，后者又與軸座67連接，在水冷箱座71與軸座67之間墊有密封圈70。圖5中，66為軸承；68為密封圈；65為驅(qū)動軸；69為油杯；64為皮帶輪；63為三角皮帶；62為小減速器；61為可變電阻器；60為變速箱；59為直流電機。通過小減速器62，可變電阻器61，變速箱60和直流電機相互匹配，可調(diào)節(jié)收料真空室2中收帶架77的轉動速度，使不銹鋼帶材勻速運動。
現(xiàn)將本不銹鋼帶材真空連續(xù)退火爐的操作過程簡述如下將一盤卷好的不銹鋼帶材4放入送料真空室27中，其帶材端部與前一盤已退完火帶材的尾部相連，固定在收料真空室2中的固定鉤76上。關好送料真空室27和收料真空室2，開動真空機組10，對整個系統(tǒng)抽真空。接通爐絲18的電源，對爐絲加熱。接通冷卻水，待系統(tǒng)真空度達到10－4mmHg，爐絲管19內(nèi)溫度達到1050℃，真空爐管16外壁溫度低于750℃時，即可開動直流電機，使收料真空室2中的收帶架77轉動，此時不銹鋼帶材4開始勻速地通過高溫爐絲管19，鋼帶在此處加熱，然后進入冷卻抽氣室7，鋼帶在此處冷卻，再收卷在收料真空室2中的收帶架77上。不銹鋼帶材4在真空下連續(xù)退火，一盤退火結束后，停電機，關閉高真空閥，爐子充大氣，然后打開真空收料室2，取出整盤帶材，留在爐內(nèi)一段做引條。然后在送料真空室27放入新的一盤不銹鋼帶材，按上述相同過程進行退火。
權利要求
1.一種由送料真空室、爐體、冷卻真空室和收料真空室組成的真空連續(xù)退火爐，其特征在于爐體的主體是水平放置的鋼質(zhì)真空爐管，鋼質(zhì)真空爐管外壁有厚度可變的保溫層，鋼質(zhì)真空爐管的中心部位為耐高溫的爐絲管，爐絲管外壁纏有電熱絲，電熱絲被耐火瓦片包裹，該瓦片保溫層與真空爐管間放有起通氣隔熱作用的陶瓷管，冷卻室內(nèi)有一塊水冷銅板，內(nèi)通冷卻水，收料真空室內(nèi)有收帶機構，不銹鋼帶材連續(xù)通過爐體內(nèi)的爐絲管和冷卻室進行退火，然后卷在收帶機構上，整個退火過程中，退火爐的真空度為10-4mmHg，爐內(nèi)溫度為1000-1050℃。
2.如權利要求
1所述的真空連續(xù)退火爐，其特征在于所說的爐絲管為氧化鋁管，包裹電熱絲的保溫層為氧化鋁材料，電熱絲為經(jīng)予氧化處理的OCr25Al5的鐵鉻鋁電熱絲。
3.如權利要求
1，2所述的真空連續(xù)退火爐，其特征在于所說的真空爐管為不銹鋼無縫管。
4.如權利要求
1所述的真空連續(xù)退火爐，其特征在于所說的厚度可變的保溫層為一層固定保溫層，固定保溫層外有哈夫型可開閉保溫層，保溫層材料是硅酸鋁。
專利摘要
不銹鋼帶材真空連續(xù)退火爐，屬于不銹鋼材料熱處理領域。本退火爐由送料真空室、爐體、冷卻室和收料真空室組成，爐體的主體真空爐管外壁有保溫層，內(nèi)部有纏有電熱絲的爐絲管，不銹鋼帶材連續(xù)通過爐絲管并被加熱，然后進入冷卻室急冷，再卷在收帶機構上。本設備結構簡單，操作方便，無污染，退火后的不銹鋼帶材性能良好，表面光潔明亮。
文檔編號C21D9/56GK85202609SQ85202609
公開日1986年5月28日 申請日期1985年7月1日
發(fā)明者李昌銓, 黃伯英 申請人:北京金星金筆廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan