專利名稱：一種鋁合金制品熱處理爐用快速加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁合金制品熱處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于較大的鋁合金零部件的無(wú)料筐連續(xù)式熱處理爐用加熱裝置。
背景技術(shù)：
鑄態(tài)下生產(chǎn)出的鋁合金制品，如汽車和摩托車輪轂、發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等，由于其內(nèi)部結(jié)晶組織不夠均勻，且或多或少存在鑄造內(nèi)應(yīng)力，因此其機(jī)械性能往往不能滿足使用要求，需要通過(guò)熱處理工藝，使其擴(kuò)散均質(zhì)，釋放內(nèi)能，提高強(qiáng)度和韌性，承載更大壓力和沖擊。其中，最常見的是對(duì)鋁合金輪轂進(jìn)行熱處理，熱處理使用的主要設(shè)備是T6熱處理爐。在熱處理過(guò)程中，將處理部件置于爐內(nèi)，進(jìn)行固溶和時(shí)效處理，其中，固溶處理是將工件快速加熱到540°C，保溫3小時(shí)后，在溫水中淬火；時(shí)效處理是將工件快速加熱到150°C左右，保溫3 小時(shí)，然后出爐空冷。因熱處理的工藝性要求，絕對(duì)不可以縮短固溶和實(shí)效處理中的保溫時(shí)間，因此必須保證熱處理爐的爐身長(zhǎng)度。如果要減少工件在爐內(nèi)時(shí)間，提高生產(chǎn)率，降低能耗，只能靠縮短升溫階段的時(shí)間。因此，如何在短時(shí)間內(nèi)迅速提高工件自身溫度已是當(dāng)前鋁合金熱處理爐所要攻克的技術(shù)難題之一，也是今后降低熱處理爐制造成本，提高自身作業(yè)效率的技術(shù)發(fā)展方向。鋁合金工件在熱處理爐內(nèi)的升溫，主要是靠其與高溫氣體的對(duì)流傳熱吸收熱能， 即在爐內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)的作用下，被加熱的高溫空氣在爐內(nèi)快速流動(dòng)形成熱風(fēng)，吹掃到工件表面，使工件自身的溫度逐步達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，工件的升溫速度主要取決于吹掃到鋁合金工件表面的熱風(fēng)風(fēng)速。目前，在一般鋁合金熱處理爐的升溫加熱區(qū)內(nèi)，熱風(fēng)循環(huán)通常采用大循環(huán)方式，吹掃到工件上的熱風(fēng)風(fēng)速在8米/秒左右，工件升溫時(shí)間一般需要90分鐘。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種快速加熱裝置，利用本裝置可將熱處理爐內(nèi)升溫加熱段的熱風(fēng)風(fēng)速大幅提高，繼而顯著縮短工件升溫加熱的時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了一種鋁合金制品熱處理爐用快速加熱裝置，該快速加熱裝置包括循環(huán)風(fēng)機(jī)渦殼、熱風(fēng)通道、風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板、螺桿、螺母板、上層導(dǎo)風(fēng)罩、上層工件擺放平臺(tái)、下層導(dǎo)風(fēng)罩、下層工件擺放平臺(tái)和調(diào)節(jié)板軸，其中，循環(huán)風(fēng)機(jī)渦殼的出風(fēng)口與熱風(fēng)通道的入風(fēng)口焊接相連，熱風(fēng)通道、上層導(dǎo)風(fēng)罩和下層導(dǎo)風(fēng)罩形成為一體，熱風(fēng)通道通過(guò)螺栓固定在熱處理爐的爐頂，上層導(dǎo)風(fēng)罩通過(guò)螺栓固定在熱處理爐的側(cè)墻，下層導(dǎo)風(fēng)罩通過(guò)螺栓固定在上層工件擺放平臺(tái)的下表面和熱處理爐的側(cè)墻，上層導(dǎo)風(fēng)罩的底面設(shè)置有上噴射孔，下層導(dǎo)風(fēng)罩的底面設(shè)置有下噴射孔，風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板與螺桿的一端連接，螺桿的另一端與固定在熱處理爐爐壁外側(cè)的螺母板連接，螺桿帶動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板繞著調(diào)節(jié)板軸在40° 范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上噴射孔和下噴射孔可以分別與上層工件和下層工件所在位置——對(duì)應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)熱處理溫度為540°C時(shí)，上層導(dǎo)風(fēng)罩和下層導(dǎo)風(fēng)罩的材料可以選用厚度為2mm的lCrl7耐熱鋼板。當(dāng)熱處理溫度為150°C時(shí)，上層導(dǎo)風(fēng)罩和下層導(dǎo)風(fēng)罩的材料可選用厚度為2mm的Q235B材料。采用本發(fā)明的快速加熱裝置，可以將工件的熱處理時(shí)間縮短I倍，大幅縮短熱處理窯身，并明顯降低能耗，技術(shù)進(jìn)步效果十分顯著。


圖I是設(shè)置有工件以及根據(jù)發(fā)明實(shí)施例實(shí)施例的快速加熱裝置的熱處理爐剖視圖；圖2是上層導(dǎo)風(fēng)罩和下層導(dǎo)風(fēng)罩結(jié)構(gòu)的透視圖；圖3是上層導(dǎo)風(fēng)罩和下層導(dǎo)風(fēng)罩噴射孔的局部放大示意圖。在附圖中，I為循環(huán)風(fēng)機(jī)渦殼，2為熱風(fēng)通道，3為風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板，4為螺桿，5為螺母板，6為上層導(dǎo)風(fēng)罩，7為下層導(dǎo)風(fēng)罩，8為上層工件，9為下層工件，10為上噴射孔，11為下噴射孔，12為上層工件擺放平臺(tái)，13為下層工件擺放平臺(tái)，14為調(diào)節(jié)板軸。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開的快速加熱裝置采用空氣射流方式將熱風(fēng)的流速提高到20 30米/ 秒，并且通過(guò)特制的噴射孔以垂直工件的方式向工件表面噴射熱風(fēng)，從而對(duì)工件進(jìn)行快速加熱。這里，熱風(fēng)只在噴射孔與工件之間相距約150 200mm的短距離內(nèi)保持高流速，因此不需要采用大功率鼓風(fēng)設(shè)備，用一般的爐窯風(fēng)機(jī)即可滿足要求，因此不需要很多的投資。通過(guò)這樣的空氣射流進(jìn)行加熱的熱傳導(dǎo)系數(shù)約為80 90Kcal/m2. h. °C，可將升溫時(shí)間由原來(lái)的90分鐘縮短到40分鐘。此外，在普通爐子上加熱工件時(shí)，在氣流方向上還產(chǎn)生降溫，為消除這一降溫往往需要很長(zhǎng)時(shí)間，在本發(fā)明的射流加熱裝置的爐子中，這種降溫現(xiàn)象基本不會(huì)出現(xiàn)。另外，本發(fā)明還將傳統(tǒng)熱處理爐中的工件的一層擺放設(shè)計(jì)成了雙層擺放，從而明顯提高了熱處理爐的作業(yè)效率。I、技術(shù)方案如圖I、圖2和圖3所示，本發(fā)明的快速加熱裝置主要包括循環(huán)風(fēng)機(jī)渦殼I、熱風(fēng)通道2、風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板3、上層工件擺放平臺(tái)12、下層工件擺放平臺(tái)13、上層導(dǎo)風(fēng)罩6、下層導(dǎo)風(fēng)罩7等部件。其中，循環(huán)風(fēng)機(jī)渦殼I的出風(fēng)口與熱風(fēng)通道2的入風(fēng)口焊接相連，熱風(fēng)通道
2、上層導(dǎo)風(fēng)罩6和下層導(dǎo)風(fēng)罩7可以形成為一體，熱風(fēng)通道2通過(guò)螺栓固定在熱處理爐的爐頂，上層導(dǎo)風(fēng)罩6通過(guò)螺栓固定在熱處理爐的側(cè)墻，下層導(dǎo)風(fēng)罩7通過(guò)螺栓固定在上層工件擺放平臺(tái)12的下表面和熱處理爐的側(cè)墻，上層導(dǎo)風(fēng)罩6的底面設(shè)置有上噴射孔10，下層導(dǎo)風(fēng)罩7的底面設(shè)置有下噴射孔11，這樣，熱風(fēng)進(jìn)入到熱處理爐內(nèi)之后，只能沿著由第一導(dǎo)風(fēng)罩6和第二導(dǎo)風(fēng)罩7確定的熱風(fēng)方向快速流動(dòng)，其中，噴射口處的流速最快。2、技術(shù)特征a.從循環(huán)風(fēng)機(jī)渦殼I內(nèi)吹出的熱風(fēng)進(jìn)入熱風(fēng)通道2之后，在上層導(dǎo)風(fēng)罩6和下層導(dǎo)風(fēng)罩7的作用下可使熱風(fēng)被集中地引導(dǎo)到工件所在部位，并快速噴射到工件表面，將其所攜帶的熱能利用得更加充分，減少了無(wú)謂損耗。b.為了提高熱處理爐的工作效率，將爐內(nèi)工件的擺放設(shè)計(jì)為上、下兩層，與之對(duì)應(yīng)地設(shè)有上層導(dǎo)風(fēng)罩6和下層導(dǎo)風(fēng)罩7，同時(shí)設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板3。風(fēng)量調(diào)解擋板3與螺桿4 的一端連接，螺桿4的另一端與固定在爐壁外側(cè)的螺母板5連接，在爐外手動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺桿4即可使螺桿4沿軸向移動(dòng)而帶動(dòng)爐內(nèi)的風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板3繞著調(diào)節(jié)板軸14轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變上層導(dǎo)風(fēng)罩6及下層導(dǎo)風(fēng)罩7進(jìn)風(fēng)口的面積。風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板3在此起到了能夠調(diào)節(jié)上、下層風(fēng)量大小的閥門作用，風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板3繞著調(diào)節(jié)板軸14轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)幅度即調(diào)節(jié)角度的范圍 α約為40°。c.上層導(dǎo)風(fēng)罩6的上噴射孔10和下層導(dǎo)風(fēng)罩7的下噴射孔11分別與上層工件 8和下層工件9所在位置一一對(duì)應(yīng)，并且上噴射孔10和下噴射孔11的直徑分別根據(jù)上層工件8和下層工9各部位材料厚度的不同而設(shè)置，即，上噴射孔10之間孔徑大小不同，下噴射孔11之間的孔徑大小不同，以充分利用熱風(fēng)對(duì)工件加熱。其中，為了保證熱交換效率，必須保證熱風(fēng)的流動(dòng)速度，利用在單位之間內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)出風(fēng)量除以噴射孔的總面積來(lái)測(cè)算風(fēng)速，在保證風(fēng)速達(dá)到20-30米/秒的前提下，應(yīng)盡量多的設(shè)置噴射孔。d.對(duì)于固溶爐熱處理而言，其爐溫溫度保持在540°C，爐內(nèi)上層導(dǎo)風(fēng)罩6和下層導(dǎo)風(fēng)罩7的材料可以選用厚度為2mm的牌號(hào)為lCrl7的耐熱鋼板，以保證在熱態(tài)下上層導(dǎo)風(fēng)罩6和下層導(dǎo)風(fēng)罩7具有足夠的強(qiáng)度；對(duì)于時(shí)效爐而言，其熱處理溫度為150°C，爐內(nèi)上層導(dǎo)風(fēng)罩6和下層導(dǎo)風(fēng)罩7可以選用厚度為2mm的價(jià)格低廉的Q235B材料,這樣即可保證足夠的強(qiáng)度。在工件材料較厚部位處的噴射孔直徑Φ I較大，一般Φ I為50mm，在工件材料較薄部位處的噴射孔直徑Φ 2較小，一般Φ2為25_。3、工作原理爐內(nèi)被加熱的空氣被吸入循環(huán)風(fēng)機(jī)渦殼I內(nèi)混合均勻，形成的熱風(fēng)通過(guò)熱風(fēng)通道 2集中向下面的導(dǎo)風(fēng)罩快速流動(dòng)，熱風(fēng)通過(guò)導(dǎo)風(fēng)罩下面的噴射孔快速噴射到擺放在其下方的工件表面，使工件快速加熱。根據(jù)工件各部位材料厚度的不同，設(shè)置的噴射孔的直徑不同，在工件材料較厚部位處的噴射孔直徑較大，在工件材料較薄部位處的噴射孔直徑較小。 另外，風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板3可以改變上層導(dǎo)風(fēng)罩6和下層導(dǎo)風(fēng)罩7的進(jìn)風(fēng)口面積，以此改變進(jìn)入上層導(dǎo)風(fēng)罩6和下層導(dǎo)風(fēng)罩7的風(fēng)量，保證上、下層溫度的均勻性。4、技術(shù)優(yōu)點(diǎn)(I)通過(guò)采用本發(fā)明的加熱裝置，可使工件的加熱時(shí)間由一般的90分鐘減少到40 分鐘，工件在爐內(nèi)時(shí)間減少一倍，此外，由于工件采用雙層擺放，因此，大大提高了熱處理爐的作業(yè)效率，技術(shù)進(jìn)步的效果極其顯著。(2)成倍地縮短了加熱時(shí)間，如果在同一時(shí)間段內(nèi)處理同樣數(shù)量的工件時(shí)，則具有根據(jù)本發(fā)明的加熱裝置的熱處理爐的長(zhǎng)度或體積也可以相應(yīng)地減小，從而節(jié)約了熱處理爐的制造成本，減少了固定資本投資。(3)熱風(fēng)流速加快，使得熱風(fēng)與工件間的熱交換系數(shù)有效地提高，并使得熱風(fēng)帶入的能量得到了較為充分的利用，隨著熱處理時(shí)間的減少，能耗也隨著降低，大大節(jié)約生產(chǎn)成本。如圖I、圖2和圖3所示，根據(jù)示例性實(shí)施例的快速加熱裝置專為汽車輪轂、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等較大型鋁合金零部件無(wú)料筐鑄造鋁合金熱處理爐設(shè)計(jì)。根據(jù)本實(shí)施例的快速加熱裝置主要包括循環(huán)風(fēng)機(jī)渦殼I、熱風(fēng)通道2、風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板3、上層工件擺放平臺(tái)12、下層工件擺放平臺(tái)13、上層導(dǎo)風(fēng)罩6、下層導(dǎo)風(fēng)罩7等部件。在根據(jù)本實(shí)施例的快速加熱裝置中，循環(huán)風(fēng)機(jī)渦殼I的出風(fēng)口與熱風(fēng)通道2的進(jìn)風(fēng)口采用焊接方式連接固定，熱風(fēng)通道2、上層導(dǎo)風(fēng)罩6和下層導(dǎo)風(fēng)罩7形成為一體。用螺栓將熱風(fēng)通道2固定在熱處理爐的爐頂，用螺栓將上層導(dǎo)風(fēng)罩6固定在熱處理爐的側(cè)墻，用螺栓將下層導(dǎo)風(fēng)罩7固定在上層工件擺放平臺(tái)12的下表面和熱處理爐的側(cè)墻，同時(shí)要保證在上導(dǎo)風(fēng)罩6底面的上噴射孔10和在下導(dǎo)風(fēng)罩7底面的下噴射孔11的位置與工件相互對(duì)應(yīng)。此外，根據(jù)被處理工件各部位材料厚度的不同，將噴射孔的直徑設(shè)置為不同，以此提高熱風(fēng)的利用率。在根據(jù)實(shí)施例的快速加熱裝置中，為保證風(fēng)速，上層導(dǎo)風(fēng)罩6和下層導(dǎo)風(fēng)罩7的底面與工件的上表面之間的距離要小于200mm。因此，需要合適地設(shè)置上層工件擺放平臺(tái)12 和下層工件擺放平臺(tái)13的位置，以保證工件的上表面與上層導(dǎo)風(fēng)罩6和下層導(dǎo)風(fēng)罩7的底面之間的距離相對(duì)合理。另外，需要通過(guò)熱風(fēng)調(diào)節(jié)檔板3調(diào)節(jié)進(jìn)入上層導(dǎo)風(fēng)罩6及下層導(dǎo)風(fēng)罩7的風(fēng)量，以確保上、下層溫度均勻性。具體地為，調(diào)節(jié)檔板3通過(guò)旋轉(zhuǎn)鉸鏈與螺桿4 的一端連接，螺桿4的另一端固定在熱處理爐爐壁外側(cè)的螺母板5上，通過(guò)在爐外手動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺桿4，即可帶動(dòng)爐內(nèi)的調(diào)節(jié)檔板3改變角度，以此改變上層導(dǎo)風(fēng)罩6及下層導(dǎo)風(fēng)罩7的進(jìn)風(fēng)口面積，進(jìn)而調(diào)節(jié)分別進(jìn)入上層導(dǎo)風(fēng)罩6和下層導(dǎo)風(fēng)罩7的風(fēng)量，保證上、下層溫度的均勻。因下層較遠(yuǎn)，溫度略低一些，所以通常使流入下層導(dǎo)風(fēng)罩7的風(fēng)量大些。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金制品熱處理爐用快速加熱裝置，其特征在于，所述快速加熱裝置包括循環(huán)風(fēng)機(jī)渦殼、熱風(fēng)通道、風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板、螺桿、螺母板、上層導(dǎo)風(fēng)罩、上層工件擺放平臺(tái)、下層導(dǎo)風(fēng)罩、下層工件擺放平臺(tái)和調(diào)節(jié)板軸，其中，循環(huán)風(fēng)機(jī)渦殼的出風(fēng)口與熱風(fēng)通道的入風(fēng)口焊接相連，熱風(fēng)通道、上層導(dǎo)風(fēng)罩和下層導(dǎo)風(fēng)罩形成為一體，熱風(fēng)通道通過(guò)螺栓固定在熱處理爐的爐頂，上層導(dǎo)風(fēng)罩通過(guò)螺栓固定在熱處理爐的側(cè)墻，下層導(dǎo)風(fēng)罩通過(guò)螺栓固定在上層工件擺放平臺(tái)的下表面和熱處理爐的側(cè)墻，上層導(dǎo)風(fēng)罩的底面設(shè)置有上噴射孔，下層導(dǎo)風(fēng)罩的底面設(shè)置有下噴射孔，風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板與螺桿的一端連接，螺桿的另一端與固定在熱處理爐爐壁外側(cè)的螺母板連接，螺桿帶動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板繞著調(diào)節(jié)板軸在40°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金制品熱處理爐用快速加熱裝置，其特征在于，上噴射孔和下噴射孔分別與上層工件和下層工件所在位置一一對(duì)應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的招合金制品熱處理爐用快速加熱裝置，其特征在于，當(dāng)熱處理溫度為540°C時(shí),上層導(dǎo)風(fēng)罩和下層導(dǎo)風(fēng)罩的材料選用厚度為2mm的lCrl7耐熱鋼板。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金制品熱處理爐用快速加熱裝置，其特征在于，當(dāng)熱處理溫度為150°C時(shí),上層導(dǎo)風(fēng)罩和下層導(dǎo)風(fēng)罩的材料選用厚度為2mm的Q235B材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁合金制品熱處理爐用快速加熱裝置，該快速加熱裝置包括循環(huán)風(fēng)機(jī)渦殼、熱風(fēng)通道、風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板、螺桿、螺母板、上層導(dǎo)風(fēng)罩、上層工件擺放平臺(tái)、下層導(dǎo)風(fēng)罩、下層工件擺放平臺(tái)和調(diào)節(jié)板軸。上層導(dǎo)風(fēng)罩和下層導(dǎo)風(fēng)罩的底面分別設(shè)置有上噴射孔和下噴射孔，以將熱風(fēng)快速地噴射到工件表面。采用本發(fā)明的快速加熱裝置，可以將工件的熱處理時(shí)間縮短1倍，大幅縮短熱處理窯身，并明顯降低能耗，技術(shù)進(jìn)步效果十分顯著。
文檔編號(hào)C22F1/04GK102586705SQ20121004309
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者孔偉, 李宗鵬, 許克超 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)東大三建工業(yè)爐制造有限公司