真空退火爐的製作方法
2023-06-01 19:25:11 1
專利名稱：真空退火爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種退火爐，尤其是一種真空退火爐。
背景技術：
我國銅材真空退火的冷卻工藝，一直沿用產品真空罐出爐後空冷一段時間，達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)冷卻到環境溫度的工藝流程。其存在諸多不足1)其加熱方式採用傳統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、輻射對罐體加熱，罐體通過保護氣體傳導對工件加熱；熱效率相對較低；2)真空罐的製造與使用屬於高溫壓力容器範疇，其製造成本高，設備投入大；使用過程中存在安全隱患，對操作人員責任心要求較高；3)冷卻時間過長很據裝料量不同，其全程冷卻時間一般在17-24h，生產效率低下；4)產品冷卻過程中， 冷卻速度和溫度無法掌握可控制，材料(工件)退火後的硬度、韌性等機械性能指標難以穩定地滿足工藝要求，產品質量難以保證；5)空冷過程對生產車間環境產生大量熱輻射，對環境造成汙染，對操作人員身體造成傷害；6)水冷卻池佔地面積大，不利於生產車間場地利用；水資源浪費大；7)批量生產時，真空罐佔用量大，生產設備設施投入過大，企業生產成本聞。因此有必要對現有真空退火爐進行改進。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種高效、可靠、節能、環保的真空退火爐。實現本實用新型目的的真空退火爐，包括退火處理系統、加熱系統、冷卻系統、氣壓補償系統、控制系統；所述退火處理系統、加熱系統、冷卻系統之間通過管路連接，構成同一密閉循環系統。所述氣壓補償系統包括與所述退火處理系統、加熱系統和冷卻系統相通的真空機和保護氣體儲氣罐。所述加熱系統包括電熱元件、保溫材料、導風系統、溫控系統。所述冷卻系統包括閉式循環冷卻系統、預抽真空系統、氣壓補償系統和管路。所述控制系統包括對可控調節冷卻系統進行檢測、調節、控制的PLC控制系統、溫度控制系統、壓力控制系統。本實用新型真空退火爐的有益效果如下1)本實用新型的真空退火爐，採用加熱元件直接對傳熱媒體-保護氣體加熱，提高加熱效率；2)實現了材料的加熱、冷卻過程在同一系統內完成，減輕操作人員勞動強度，提高功效；3)自動控制系統工作壓力，在材料(工件)加熱、冷卻過程中，保持系統內壓力在500-1000Pa範圍內，實現系統微壓狀態下運行，在有效降低企業生產成本的同時大大降低安全風險；4)冷卻速度在5-8小時範圍內快速可控，自動化程度高，極大地提高了生產效率；5)極大限度地滿足工藝要求，產品質量穩定可靠；6)減少因熱處理變形造成產品不合格，提高產品合格率；7)在密閉設施內實現快速冷卻，無空冷過程，基本消除了對生產環境的熱輻射，改善生產環境，有益於操作人員身心健康。
圖I為本實用新型真空退火爐的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型的實施例如下如圖I所示，本實用新型的真空退火爐，包括退火處理系統I、加熱系統4、冷卻系統2、氣壓補償系統、控制系統3 ;所述退火處理系統I、加熱系統
4、冷卻系統2之間通過管路連接，構成同一密閉循環系統。所述氣壓補償系統包括與所述退火處理系統I、加熱系統4和冷卻系統2相通的真空機6和保護氣體儲氣罐5。 所述加熱系統4包括電熱元件、保溫材料、導風系統、溫控系統。所述冷卻系統2包括閉式循環冷卻系統、預抽真空系統、氣壓補償系統和管路。所述控制系統3包括對可控調節冷卻系統進行檢測、調節、控制的PLC控制系統、溫度控制系統、壓力控制系統。I、PLC控制系統主要用來對全套可控調節冷卻系統進行檢測、調節、控制。檢測檢測全系統在初裝時的真空度，冷卻過程中的氣體壓力、氣體流量、介質溫度及工件冷卻速度；調節(1)系統初裝時，當真空度不合乎工藝規範需繼續抽真空時，自動啟動預抽真空系統，對系統對接管路預抽真空，直至符合工藝規範；(2)當壓力隨溫度降低而降低時，自動開啟並調節閥門開度，及時補充保護氣體，保證系統保護氣氛壓力；(3)當冷卻速度不合乎工藝規範時，通過PID調節器變頻調節全水冷密封循環風機轉速，調節循環保護氣氛流量，保證冷卻速度；控制真空系統啟動，壓力超限，各氣動閥門動作，變頻調速系統啟動，閉式循環冷卻系統等均受PLC控制系統控制。2、溫度控制系統包含全水冷密封變頻調速風機、PID溫度調節器。其中全水冷密封調速風機安裝在系統管路上，按照降溫曲線，在PID溫度調節器控制下，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，直接測定物料溫度。PID調節器採用進口 PID調節微電腦溫控儀，採用WRN熱偶溫度傳感器，其輸出4-20mA電信號，通過PLC控制器，驅動變頻器調節循環風機轉速，調節保護氣體流量，實現預定冷卻速度。3、壓力控制系統隨著溫度降低，氣體分子熱運動減慢，壓力下降，為保證冷卻速度，適當增大氣氛壓力，保證氣體流量按Q = cm Δ t,適當增大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，增加壓力傳感器，通過PLC控制系統，參比設定參數，通過PID氣體質量流量計，適度增加氣體流量，保證冷卻速度。當因元器件故障導致系統壓力過高時，系統具有多重壓力保護機械安全閥壓力控制、氣動壓力閥控制，其在壓力傳感器作用下，通過PLC控制，啟動控制閥放散氣體。全系統管路全部採用耐溫不鏽鋼管制造，裸露部分採用安全保護措施保護，確保不惡化勞動環境及使用安全。本實用新型的真空退火爐的工作原理如下系統運行前，須對系統進行預抽真空，並充填保護氣體。當對工件進行加熱處理時，關閉冷卻系統，啟動加熱系統，採用熱風爐對保護氣體加熱並實現系統內氣體高效率強制對流，從而實現對材料(工件)進行加熱。當系統加熱、保溫程序完成後，關閉 加熱系統，啟動冷卻系統，原理同前，實現對材料(工件)進行冷卻處理。全過程採用PID自動控制系統對系統的系統溫度、壓力、時間、加熱(冷卻)速度及氣壓補償等諸元素實現自動控制。 上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對本實用新型的範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新型技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護範圍內。
權利要求1.一種真空退火爐，其特徵在於包括退火處理系統、加熱系統、冷卻系統、氣壓補償系統、控制系統；所述退火處理系統、加熱系統、冷卻系統之間通過管路連接，構成同一密閉循環系統。
2.根據權利要求I所述的真空退火爐，其特徵在於所述氣壓補償系統包括與所述退火處理系統、加熱系統和冷卻系統相通的真空機和保護氣體儲氣罐。
3.根據權利要求I或2所述的真空退火爐，其特徵在於所述加熱系統包括電熱元件、保溫材料、導風系統、溫控系統。
4.根據權利要求I或2所述的真空退火爐，其特徵在於所述冷卻系統包括閉式循環冷卻系統、預抽真空系統、氣壓補償系統和管路。
5.根據權利要求I或2所述的真空退火爐，其特徵在於所述控制系統包括對可控調節冷卻系統進行檢測、調節、控制的PLC控制系統、溫度控制系統、壓力控制系統。
專利摘要本實用新型提供了一種高效、可靠、節能、環保的真空退火爐，包括退火處理系統、加熱系統、冷卻系統、氣壓補償系統、控制系統；所述退火處理系統、加熱系統、冷卻系統之間通過管路連接，構成同一密閉循環系統。本實用新型的真空退火爐，採用加熱元件直接對傳熱媒體加熱，提高加熱效率。實現了材料的加熱、冷卻過程在同一系統內完成，減輕操作人員勞動強度，提高功效；在密閉設施內實現快速冷卻，無空冷過程，基本消除了對生產環境的熱輻射，改善了生產環境，有益於操作人員身心健康。
文檔編號C21D1/26GK202492547SQ201220028890
公開日2012年10月17日 申請日期2012年1月29日 優先權日2012年1月29日
發明者曹科生 申請人:湘潭華宇電爐製造有限公司