一種上下層換熱型連續退火爐的製作方法

2023-06-01 07:19:11 1

專利名稱：一種上下層換熱型連續退火爐的製作方法
技術領域：
本發明屬於金屬材料熱處理的連續式球化退火爐設備領域，尤其是一種上下層換熱型連 續退火爐，適用於軸承鋼、合金工具鋼製零件各種退火的節能降耗。
背景技術：
現有技術中，退火分為周期式和連續式退火二大類。周期式退火採用臺車爐、鐘罩爐等， 不僅質量不穩定，而且能耗也較高；連續式退火通常採用推桿爐和輥底爐，退火質量較穩定； 可滿足國家和行業制定標準規定的技術要求，伹仍存在能耗較高的問題。
1998年杭州金舟電爐有限公司研發了多種加熱方式、精確控溫的輥底式連續退火爐，將 工藝技術創新與爐型結構創新協調結合，使退火技術達到國內領先水平，退火能耗也有所降 低。
不論是推桿爐還是輥底爐，爐膛結構為前後貫通式，俗稱"隧道爐"，進、出爐門口的 熱量損失大，雖加裝爐門或掛垂簾阻隔，由於故障率較高，仍有大量熱量流失；以球化退火 為例通常，完成退火工藝過程的工件，出爐溫度大致在600 64(TC，退火件餘熱沒有利用， 這是退火能耗較高的主要原因之一。針對這一現象，杭州金舟電爐有限公司在2006創新開 發了雙層輥底式連續球化退火爐，並成功申請實用新型專利專利號ZL 2006 2 0106960.7， 利用退火件餘熱加熱待退火的冷態工件，節能效果明顯。
但是在整個退火過程中，我們只利用了 65(TC後的溫度來實現餘熱利用，退火能耗達到 每噸170度左右，尚未達到最佳的節能效果。

發明內容
本發明的目的是克服上述結構的不足，而提供一種上下層換熱型連續退火爐，整個退火 過程、餘熱利用全部在同一爐膛內完成，解決了原雙層輥底式連續退火爐只利用了 65(TC後 的溫度來實現餘熱利用的不足。該結構的創新是採用工件同層進出上層左進右出，下層左 出右進的結構設計，上、下層之間無爐膛隔熱板，兩層工件之間只有支撐上層工件的傳動託 輥，採用同一爐膛內，雙層逆向排列，並且爐膛在垂直方向上溫度一致。經過上下層熱量的
相互交換， 一層加熱， 一層降溫，在保溫區第二級達到同一溫度，實現高效節能的退火工藝。 本發明解決其技術問題所採用的技術方案。這種上下層換熱型連續退火爐，主要包括爐 體，在爐體內設有一個爐膛，同一個爐膛內設有上層傳動輥和下層傳動輥，上層傳動輥傳動 上層工件的方向和下層傳動輥的傳動下層工件的方向相反；在靠近左進出爐口的爐膛內設有 左餘熱交換室，用於將下層退火後的工件的大量餘熱交換給上層的冷料；在靠近右進出爐口 的爐膛內設有右餘熱交換室，用於將上層退火後的工件的大量餘熱交換給下層的冷料；在左 餘熱交換室和右餘熱交換室之間的爐膛內，上下兩層按工藝流程逆向排列，在爐膛內設有一 組用於輔助加熱的加熱體，使得爐膛在垂直方向溫度保證一致。 本發明解決其技術問題所採用的技術方案還可以進一步完善。
所述爐膛的上層在左餘熱交換室和右餘熱交換室之間按工藝流程分別為上層第一加熱 段、上層第一保溫段、上層第二加熱段、上層第二保溫段、上層快冷段、上層等溫段和上層 緩冷段；爐膛的下層在左餘熱交換室和右餘熱交換室之間分別為與上層第一加熱段相對應的 下層緩冷，與上層第一保溫段相對應的下層等溫段，與上層第二加熱段相對應的下層快冷段， 與上層第二保溫段相對應的下層第二保溫段，與上層快冷段相對應的上層快冷段，與上層等 溫段相對應的下層第一保溫段，與上層緩冷段相對應的下層第一加熱段；其中在上層第二保 溫段和下層第二保溫段達到同一保溫溫度。
在左進出爐口處設有左進出爐門，在右進出爐口處設有右進出爐門，由爐膛、左進出爐 門和右進出爐口形成一封閉的腔體。
在爐膛設有用於加速對流換熱的風機。
在靠近左進出爐口的外側設有用於負責工件上料及卸料的上進升降式進出料臺，在靠近 右進出爐口的外側設有用於負責工件上料及卸料的下進升降式進出料臺。採用升降式密封爐 門，也可裝上前後預抽真空室，新爐型成為全密封爐型，克服了貫通爐的弊端，爐口熱損失 減少，並且能保證工件無氧化脫碳，提高成材率。
本發明有益的效果是將雙層退火爐中間隔熱層的爐膛隔板取消，經過傳動及工藝設計， 可以使得上、下層爐膛在垂直方向上，溫度一致，節省了隔熱材料，更重要的是將退火件冷 卻時多餘的熱量經過風機在爐內利用，通過熱對流及交換加熱冷態工件。上、下層換熱的結
果是以球化退火為例，退火件由800。C冷卻到出爐時的IO(TC左右，可以回收85%左右的 能耗。整個退火工藝完成所損耗的能量，大多由爐殼散熱造成，其它熱量基本被利用起來， 大大降低了熱損失，提高了能源的利用率。並且在退火爐製造方面節約了大量的材料，也降 低了製造能源的消耗；另外，退火件出爐溫度的降低，工作環境條件改善，夏天防暑降溫措 施簡化，有利於操作工身體健康。由於優化了爐型結構，退火爐工作場地利用率提高了一倍。


圖1是本發明的主視結構示意附圖標記說明1-上進升降式進出料臺、2-下層傳動輥、3-下層工件、4-左進出爐門、5-爐 體、6-風機、7-右進出爐門、8-下進升降式進出料臺、9-爐膛、10-上層傳動輥、11-上層工 件、12-加熱體、13-左進出爐口、 14-右進出爐口、 15-左餘熱交換室、16-右餘熱交換室， 17-上層第一加熱段，18-上層第一保溫段、19-上層第二加熱段，20-上層第二保溫段，21-上層快冷段、22-上層等溫段，23-上層緩冷段，24-下層第一加熱段，25-下層第一保溫段、 26-下層第二加熱段，27-下層第二保溫段，28-下層快冷段、29-下層等溫段，30-下層緩冷 段，31-導風板。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
如圖l所示，這種上下層換熱型連續退火爐，主要包括爐體5，在爐體5內設有一個爐 膛9，在左進出爐口 13處設有左進出爐門4，在右進出爐口 14處設有右進出爐門7,由爐膛 9、左進出爐門4和右進出爐口 14形成一封閉的腔體。在靠近左進出爐口 13的外側設有用 於負責工件上料及卸料的上進升降式進出料臺1，在靠近右進出爐口 14的外側設有用於負責 工件上料及卸料的下進升降式進出料臺8。同一個爐膛9內設有上層傳動輥10和下層傳動輥 2，上層傳動輥IO傳動上層工件11的方向和下層傳動輥2的傳動下層工件的方向相反(採 用工件同層進出，本實施例中上層左進右出，下層左出右進)；在靠近左進出爐口 13的爐膛 內設有左餘熱交換室15，用於將下層退火後的工件的大量餘熱交換給上層的冷料；在靠近右 進出爐口 14的爐膛內設有右餘熱交換室16，用於將上層退火後的工件的大量餘熱交換給下 層的冷料；在左餘熱交換室15和右餘熱交換室16之間的爐膛5內，上下兩層按工藝流程逆
向排列，在爐膛5內設有一組用於輔助加熱的加熱體12，使得爐膛5在垂直方向溫度保證一 致。
所述爐膛5的上層在左餘熱交換室15和右餘熱交換室16之間按工藝流程分別為上層第 一加熱段17、上層第一保溫段18、上層第二加熱段19、上層第二保溫段20、上層快冷段21、 上層等溫段22和上層緩冷段23;爐膛5的下層在左餘熱交換室15和右餘熱交換室16之間 分別為與上層第 一加熱段17相對應的下層緩冷段30，與上層第一保溫段18相對應的下層等 溫段29，與上層第二加熱段19相對應的下層快冷段28,與上層第二保溫段20相對應的下 層第二保溫段27，與上層快冷段21相對應的上層快冷段26，與上層等溫段22相對應的下 層第一保溫段25，與上層緩冷段23相對應的下層第一加熱段24;同一爐膛內，經過上下層 熱量的相互交換， 一層加熱， 一層降溫，在上層第二保溫段20和下層第二保溫段27達到同 一保溫溫度，實現高效節能的退火工藝。
工件在傳動輥上，以設定速度依次走完爐體5的各個區段，在爐膛5設有用於加速對流 換熱的風機6，上層爐膛與下層爐膛之間沒有隔熱層，僅靠傳動輥支撐上層爐膛裡的退火工 件。當僅靠熱的對流及傳導，滿足不了冷態工件到達工藝溫度所需的熱量時，布置在爐膛的 各個加熱、保溫區段的加熱體12會自動控制開啟，加熱冷態工件。餘熱利用勻熱風機均有 爐膛內部導風板31，以提供所需要的熱對流風向。
工作原理本發明還優化了退火的工藝流程，如圖1所示，將要退火的工件及料筐，用 電動葫蘆吊至前端的上層進出料臺的上層進料位置，並且卸掉下層出料位置的已退火件，進 出爐門受光電開關作用，自動開啟。此時上層進料段的工件被傳送至爐內左餘熱交換室15， 下層出料位置，也有一筐退火完成的工件走出左餘熱交換室15。當進料、出料的動作同時完 成，加熱爐前門關閉。而且同時在下進升降式進出料臺也完成同樣的動作。這樣，總共有兩 筐冷態工件進入到兩端的左餘熱交換室15和右餘熱交換室16 (餘熱利用段)，受到待出爐熱 料的烘烤及餘熱利用勻熱風機的攪拌對流，吸收大量的餘熱，溫度升高，待出爐熱料則溫度 下降。然後，當上層待退火工件走完餘熱利用段，進入到加熱升溫段時，進一步吸收另一層 爐膛同一位置緩冷工件的熱量，此段設加熱體(輻射管)不設餘熱利用勻熱風機，上層工件 僅靠熱傳導吸收下層緩冷段工件的熱量。接著，工件進入第一保溫段，此時對應著下層等溫
段工件，依然主要依靠輻射管在無風機的作用下保溫，而且此時在金屬內部未發生相變，能 使工件內外溫度均勻一致。這樣也能讓隨後的加熱保溫更均勻，有利於產品的質量。然後， 上層工件進入加熱段，對應的下層爐膛是快冷段。此處，因下層工件快速冷卻所產生的大量 熱量，由風機所產生的爐內氣氛對流帶動，被用於加熱上層工件。在隨後的上層第二保溫段 中，上層工件很快的達到工藝溫度並保溫，恰好對應的下層第二保溫段，此處上下層均只設 輻射管。保溫結束後，上層工件按此前下層工件的工藝流程依次經過快冷段、等溫段、緩冷 段和上下熱交換餘熱利用段。而另一端下層所進的工件也按此順序逆向完成整個退火過程。
在整個退火過程中，退火工件在同一爐膛，上下層內完成加熱、冷卻。所需的大多數熱 量，由爐內降溫過程中的內循環提供。工件由室溫進爐到100 15(TC出爐，除爐體散熱外， 熱量基本由冷態工件吸收，能量節省極為可觀。
除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技 術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
權利要求
1、一種上下層換熱型連續退火爐，主要包括爐體(5)，其特徵在於1.1)、在爐體(5)內設有一個爐膛(9)，同一個爐膛(9)內設有上層傳動輥(10)和下層傳動輥(2)，上層傳動輥(10)傳動上層工件(11)的方向和下層傳動輥(2)的傳動下層工件的方向相反；1.2)、在靠近左進出爐口(13)的爐膛內設有左餘熱交換室(15)，用於將下層退火後的工件的大量餘熱交換給上層的冷料；在靠近右進出爐口(14)的爐膛內設有右餘熱交換室(16)，用於將上層退火後的工件的大量餘熱交換給下層的冷料；1.3)、在左餘熱交換室(15)和右餘熱交換室(16)之間的爐膛(5)內，上下兩層按工藝流程逆向排列，在爐膛(5)內設有一組用於輔助加熱的加熱體(12)，使得爐膛(5)在垂直方向溫度保證一致。
2、 根據權利要求1所述的上下層換熱型連續退火爐，其特徵在於所述爐膛(5)的上 層在左餘熱交換室(15)和右餘熱交換室(16)之間按工藝流程分別為上層第一加熱段(17)、 上層第一保溫段(18)、上層第二加熱段(19)、上層第二保溫段(20)、上層快冷段(21)、 上層等溫段(22)和上層緩冷段(23);爐膛(5)的下層在左餘熱交換室(15)和右餘熱交 換室(16)之間分別為與上層第一加熱段(17)相對應的下層緩冷段(30)，與上層第一保 溫段(18)相對應的下層等溫段(29)，與上層第二加熱段(19)相對應的下層快冷段(28)， 與上層第二保溫段(20)相對應的下層第二保溫段(27)，與上層快冷段(21)相對應的上 層快冷段(26)，與上層等溫段(22)相對應的下層第一保溫段(25),與上層緩冷段(23) 相對應的下層第一加熱段(24);其中在上層第二保溫段(20)和下層第二保溫段(27)達 到同一保溫溫度。
3、 根據權利要求1或2所述的上下層換熱型連續退火爐，其特徵在於在左進出爐口 (13)處設有左進出爐門(4)，在右進出爐口 (14)處設有右進出爐門(7)，由爐膛(9)、左 進出爐門(4)和右進出爐口 (14)形成一封閉的腔體。
4、 根據權利要求3所述的上下層換熱型連續退火爐，其特徵在於在靠近左進出爐口 (13) 的外側設有用於負責工件上料及卸料的上進升降式進出料臺(1)，在靠近右進出爐口(14) 的外側設有用於負責工件上料及卸料的下進升降式進出料臺(8)。
5、 根據權利要求1或2所述的上下層換熱型連續退火爐，其特徵在於在爐膛(5)設 有用於加速對流換熱的風機(6)。
6、 根據權利要求3所述的上下層換熱型連續退火爐，其特徵在於在爐膛(5)設有用 於加速對流換熱的風機(6)。
7、 根據權利要求4所述的上下層換熱型連續退火爐，其特徵在於在爐膛(5)設有用 於加速對流換熱的風機(6)。
全文摘要
本發明涉及一種上下層換熱型連續退火爐，主要包括爐體，在爐體內設有一個爐膛，同一個爐膛內設有運動方向相反的上層傳動輥和下層傳動輥，在靠近左進出爐口的爐膛內設有左餘熱交換室，在靠近右進出爐口的爐膛內設有右餘熱交換室，在左餘熱交換室和右餘熱交換室之間的爐膛內，上下兩層按工藝流程逆向排列，在爐膛內設有一組用於輔助加熱的加熱體，使得爐膛在垂直方向溫度保證一致。本發明有益的效果是將雙層退火爐中間隔熱層的爐膛隔板取消，可以使得上、下層爐膛在垂直方向上，溫度一致，節省了隔熱材料，更重要的是將退火件冷卻時多餘的熱量經過風機在爐內利用，通過熱對流及交換加熱冷態工件，大大降低了熱損失，提高了能源的利用率。
文檔編號C21D1/26GK101358275SQ20081012077
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月3日 優先權日2008年9月3日
發明者華新發, 吳偉才, 於文德, 韓志根, 顧傳錦, 駱陳四郎 申請人:杭州金舟電爐有限公司