多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置的製作方法

2023-10-17 23:43:34 7

專利名稱：多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種試樣傳輸裝置，，特別涉及在多段式、多種氣氛退火試驗爐的試樣傳輸。
背景技術：
矽鋼生產工藝較複雜，後處理工序較多且對工藝條件的控制極為嚴格，要求試驗爐同時實現多個溫度和多種獨立氣氛。因而對試樣的傳輸裝置提出了傳輸穩定性、試樣定位準確性、傳輸過程對各爐段氣氛影響小等嚴格的要求。
無取向矽鋼退火工藝要求爐內連續實現脫碳(溼氣氛)、還原(還原性幹氣氛)、冷卻，爐內幹、溼氣氛相互隔離。
爐內各段溫度差別較大加熱段-脫碳段-還原段-冷卻段。
取向矽鋼退火工藝要求爐內連續實現脫碳(溼氣氛)、還原(還原性幹氣氛)、滲氮(含氨氣氣氛)和保護氣氛冷卻(還原性幹氣氛)。氣氛除溼氣氛外均為還原氣氛，所有氣氛中氫氣含量均大於20％。爐內各段溫度差別較大加熱段-脫碳段-還原段-滲氮段-冷卻段。這就使爐內各段的氣氛控制變得非常困難。同時，各段間較大的溫度差別也給試樣傳輸裝置極大的考驗。目前的多段多種氣氛退火爐有手動推桿和網帶試樣傳輸兩種方式。由於受其傳輸方式的影響，網帶式連續退火爐的爐段間難以隔離，不宜用作多種氣氛連續試驗。
參見圖1A～圖1D，其所示為現有的手動推桿式矽鋼退火爐(五段)示意圖。其包括爐體1a、試樣傳輸裝置2a(即手動推桿)、供氣和加溼系統、試樣取放裝置3a、試樣小車4a和控制系統(控制盤、溫控系統和氣體控制系統，圖中未示)。爐體1a包括爐殼11a、馬弗體12a、加熱元件13a、耐火材料14a、爐體支架15a、廢氣燃燒系統等。馬弗體12a為整體馬弗，馬弗材料為Inconel或不鏽鋼。整體馬弗12a上焊有4個廢氣燃燒燒嘴16a(見圖1B、圖1C和圖1D)，並通過燒嘴內的金屬擋板17a將馬弗分為五段，即五個爐段。出入口也分別設有廢氣燒嘴。燒嘴的燃料為液化石油氣或焦爐煤氣。由於爐溫較高，氣氛隔離方式採用廢氣燒嘴內金屬擋板17a下掛陶瓷纖維簾171a(見圖1C和圖1D)。根據氣氛要求，陶瓷纖維簾171a採用SiC、Al2O3等陶瓷材料。兩爐段間廢氣由金屬擋板17a兩側進入燒嘴16a內，在燒嘴16a出口處由點火裝置點燃。馬弗體和爐殼間為耐火材料。發熱體為矽碳棒或電阻絲，控溫熱電偶在發熱體間靠近馬弗處。每個爐段都有單獨的供氣系統(含加溼器)。當加熱體在兩側時，每爐段的氣體入口管焊接在馬弗體頂部的相應位置；當加熱體在頂部和底部時，每爐段的氣體入口管焊接在馬弗體側面的相應位置。由圖1A和圖1B可見，試樣被固定在手動推桿頭的夾鉗上，並通過手動推桿送入，放樣和取樣裝置分別在進出口兩側。
試驗開始時，使用氮氣驅趕爐內空氣半小時後，點燃廢氣燒嘴並在各段通入試驗設定氣氛。試驗進行時，操作人員在入口處將試樣固定在推桿前部後，將手動推桿推入爐內，逐段定時停留直到送出爐外，出口處取樣後拉回推桿，準備下一次試驗。在指定爐段中的停留時間按工藝要求設定，操作工用秒表控制。由圖1B可見，手動推桿進出爐段時都會掀起陶瓷纖維簾，影響氣氛隔離效果。
現有的多段爐的試驗傳輸裝置主要存在三個問題1.造成氣氛隔離困難在高溫和較大的溫差下，氣體的對流和擴散速度都很快。這就使氣氛隔離變得非常困難。手動推桿掀起陶瓷纖維簾會造成相鄰兩段的氣氛相互汙染。
2.高溫變形現有多段爐較長的試樣杆存在高溫變形的問題。多個爐段中溫度差別很大，必然會導致試樣長杆翹曲變形，從而造成傳輸試樣及定位的困難，也縮短了推桿的使用壽命。
3.難於實現自動操作傳輸試樣及定位的困難使現有多段爐的試樣長杆難以實現自動送樣。由於氣氛中含有氫氣(＞20％)，噴出的火焰常常灼傷操作人員。同時，手動秒表控制的時間精度很差。

發明內容
為了克服高溫下試樣準確傳輸和氣氛隔離的困難，本實用新型的目的在於設計一種多段式矽鋼退火試驗爐的試樣傳輸裝置，可以在高溫、多種氣氛的試驗條件下，能方便準確地進行試樣傳輸、定位，減小爐內不同段氣氛的相互汙染，有利於實現所規定的試驗條件。
為達到上述目的，本實用新型的技術方案是，多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置，設置於多段式退火試驗爐上，包括，滑軌，安裝於爐體支架上，貫穿退火試驗爐爐體，其上設有凹槽；推桿，設置於滑軌上，分別依次頭尾連接，其底部設有滑塊與滑軌凹槽形狀相匹配；推桿活塞，設置於退火試驗爐爐體的進口處，與推桿相配合；試樣杆，設置於滑軌上，串聯於多個推桿中間，其上開有試樣容置槽。
進一步，所述的滑軌凹槽形狀為方形、梯形、方形雙凹槽或梯形雙凹槽，所述的推桿底部滑塊與滑軌凹槽形狀相匹配。
又，所述的試樣容置槽的側壁開有試樣插槽。
所述的試樣容置槽的底部設有試樣支持架。
所述的滑軌與退火試驗爐爐體之間設有在爐段間設有陶瓷纖維墊片。
所述的推桿以尾槽和凸接頭方式依次串聯連接。
所述的試樣插槽上嵌入絕熱的陶瓷槽或塗覆絕熱的陶瓷塗層，所述的陶瓷纖維簾由鋼擋板以及設置於鋼擋板側邊的陶瓷纖維材料組成，其中，鋼擋板底部的陶瓷纖維簾高度與試樣杆高度相匹配。
本實用新型的有益效果1、傳輸方式通過凹槽底板及其滑動固定方式的採用，確保試樣方便準確的傳輸，並利於更換和維護；通過試樣短杆和短杆的使用，減小溫差和熱膨脹的影響，並減小推動距離和相應推桿尺寸，使全爐尺寸也相應縮短；同時，凹槽底板和短杆的聯用，可採用活塞推動方式，利於實現試驗的自動操作，確保試樣方便準確的傳輸。
2、氣氛隔離通過凹槽底板和短杆的聯用，消除了陶瓷纖維簾翻動對氣氛的影響；同時，結合凹槽底板墊片，減小了爐段間氣氛接觸面積，便於氣氛隔離。


圖1A～圖1D為現有多段式矽鋼退火試驗爐的試樣傳輸裝置示意圖；圖2A～圖2D為本實用新型一實施例的結構示意圖；圖3a、3b為本實用新型滑軌凹槽方形結構示意圖；圖4a、4b為本實用新型滑軌凹槽梯形結構示意圖；圖5a、5b為本實用新型滑軌凹槽方形雙凹槽結構示意圖；圖6a、6b為本實用新型滑軌凹槽梯形雙凹槽結構示意圖；圖7a、7b為本實用新型推桿梯形方形結構示意圖；圖8a、8b為本實用新型推桿梯形結構示意圖；圖9a、9b為本實用新型推桿方形雙凹槽結構示意圖；圖10a、10b為本實用新型推桿梯形雙凹槽結構示意圖；圖11a、11b為本實用新型試樣杆的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖2A～圖2D，本實用新型的多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置，設置於多段式退火試驗爐6上，包括，滑軌1，安裝於爐體支架62上，貫穿退火試驗爐爐體61，其上設有凹槽11；推桿2，設置於滑軌1上，分別依次以尾槽21和凸接頭22方式依次串聯連接，其底部設有滑塊23與滑軌凹槽11形狀相匹配；推桿活塞3，設置於退火試驗爐爐體61的進口處，與推桿2相配合；試樣杆4，設置於滑軌1上，串聯於多個推桿2中間，其上開有試樣容置槽41；以及分別設於退火試驗爐6進出口處的放樣裝置7、取樣裝置8。
參見圖2A～圖2D、圖3a～圖6b，所述的滑軌1凹槽11形狀為方形、梯形、方形雙凹槽或梯形雙凹槽；採用凹槽不僅能確保試樣準確傳輸及定位，而且能減小爐段間氣氛接觸面積。所述的滑軌通過埋頭螺絲固定在爐體進出口的支架上。由於圖中試樣10推進方向由入口到出口，所以入口處長度、寬度和高度方向均固定，其滑動槽很短可用於減小熱應力對凹槽底板的影響；而出口處滑動槽較長，只固定高度和寬度方向，長度方向可延展以消除凹槽底板受熱膨脹後出現的翹曲變形。
圖7a～圖10b，所述的推桿底部23與滑軌凹槽11形狀相匹配，推桿2，設置於滑軌1上，分別依次以尾槽21和凸接頭22方式依次串聯連接。
參見圖11a、圖11b，所述的試樣杆4，其上開有試樣容置槽41。所述的試樣容置槽41的側壁開有試樣插槽411，以便快速取放試樣10，所述的試樣插槽411上嵌入絕熱的陶瓷槽或塗覆絕熱的陶瓷塗層；試樣容置槽41的底部設有試樣支持架412；兩端分別設有供連接的尾槽42和凸接頭43，以此串聯於推桿2中，底部設有滑塊44，該滑塊形狀與滑軌1凹槽11結構相匹配，以保證試樣推送過程順暢，沒有偏差；推桿2長度是依據對應爐段長度來確定的。
為了改善氣氛隔離，在滑軌1上各段間擋板對應位置兩側添加了陶瓷纖維墊片槽12，可放入陶瓷纖維墊片，減小底板熱變形對馬弗的影響並阻斷爐段間氣氛通過縫隙的對流。
所述的滑軌1與退火試驗爐爐體6之間設有在爐段間設有陶瓷纖維墊片。
參見圖2D，本實用新型所述的陶瓷纖維簾5由鋼擋板51以及設置於鋼擋板51側邊的陶瓷纖維材料52組成，其中，鋼擋板51底部的陶瓷纖維材料52高度與試樣杆4高度相匹配。
如圖所示，滑軌1放置在退火試驗爐爐體61馬弗內，滑動螺絲通過固定在進出口的爐體支架62上。這種連接方式在長度方向上留有餘量(進出口支架上均有螺絲滑動槽)，不僅有利於消除受熱後凹槽底板的熱膨脹，還便於更換滑軌1。
同時，滑軌1結合推桿2、試樣杆4以短杆方式傳輸便於氣體密封。這是由於滑軌1在爐段間設有陶瓷纖維墊片，結合推桿2、試樣杆4以短杆和連續傳輸，減小了爐段間氣氛的接觸面積和長推桿進出各爐段帶來的氣氛對流。
短杆傳輸方式不僅能減小高溫熱膨脹及各段溫差的影響，還有利於試樣的準確自動傳輸。此外，短杆的更換和維修都很方便，整爐的長度也可大幅減小。
為了實現高溫下氣氛的良好隔離和試樣的準確傳輸，本實用新型採用了凹槽底板傳輸的方式。
此外，為保證試樣快速升溫，本實用新型可進一步在試樣插槽上嵌入絕熱的陶瓷槽或塗覆絕熱的陶瓷塗層，減小試樣熱損失，保證升溫速度。對於矽鋼的試驗技術，特別是取向矽鋼脫碳滲氮處理等工藝要求複雜的試驗，採用本實用新型中的方形凹槽底板結合相應的試樣杆和推桿的試樣傳輸裝置將是最佳選擇。
權利要求1.多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置，設置於多段式退火試驗爐上，其特徵是，包括，滑軌，安裝於爐體支架上，貫穿退火試驗爐爐體，其上設有凹槽；推桿，設置於滑軌上，分別依次頭尾連接，其底部設有滑塊與滑軌凹槽形狀相匹配；推桿活塞，設置於退火試驗爐爐體的進口處，與推桿相配合；試樣杆，設置於滑軌上，串聯於多個推桿中間，其上開有試樣容置槽。
2.如權利要求1所述的多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置，其特徵是，所述的滑軌凹槽形狀為方形、梯形、方形雙凹槽或梯形雙凹槽，所述的推桿底部的滑塊與滑軌凹槽形狀相匹配。
3.如權利要求1所述的多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置，其特徵是，所述的試樣容置槽的側壁開有試樣插槽。
4.如權利要求1所述的多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置，其特徵是，所述的試樣容置槽的底部設有試樣支持架。
5.如權利要求1所述的多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置，其特徵是，所述的滑軌與退火試驗爐爐體之間設有在爐段間設有陶瓷纖維墊片。
6.如權利要求1所述的多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置，其特徵是，所述的推桿以尾槽和凸接頭方式依次串聯連接。
7.如權利要求1所述的多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置，其特徵是，所述的試樣插槽上嵌入絕熱的陶瓷槽或塗覆絕熱的陶瓷塗層，
8.如權利要求1所述的多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置，其特徵是，所述的陶瓷纖維簾由鋼擋板以及設置於鋼擋板側邊的陶瓷纖維材料組成，其中，鋼擋板底部的陶瓷纖維簾高度與試樣杆高度相匹配。
專利摘要多段式退火試驗爐的試樣傳輸裝置，設置於多段式退火試驗爐上，包括，滑軌，安裝於爐體支架上，貫穿退火試驗爐爐體，其上設有凹槽；推桿，設置於滑軌上，分別依次頭尾連接，其底部與滑軌凹槽形狀相匹配；推桿活塞，設置於退火試驗爐爐體的進口處，與推桿相配合；試樣杆，設置於滑軌上，串聯於多個推桿中間，其上開有試樣容置槽。本實用新型使用滑軌凹槽底板，使試樣杆保持在陶瓷纖維簾下傳送，消除了因掀動陶瓷纖維簾帶來的氣氛隔離問題；本實用新型推桿、試樣杆以短杆、連續傳輸方式，減小現有試樣推桿由於長變形造成的傳輸和定位困難，可自動控制試驗過程。
文檔編號G01N1/28GK2854601SQ20052004712
公開日2007年1月3日 申請日期2005年11月30日 優先權日2005年11月30日
發明者楊勇傑, 李國保 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司