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      一種涂層超導(dǎo)基帶用的立式退火爐的制作方法

      文檔序號:3255804閱讀:265來源:國知局
      專利名稱:一種涂層超導(dǎo)基帶用的立式退火爐的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于退火爐技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種立式退火爐,主要用于二代涂層超導(dǎo)基帶的退火處理。
      背景技術(shù)
      隨著YBa2Cu3CVx (YBCO)高溫涂層超導(dǎo)材料在諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,作為外延生長 YBCO的韌性Ni5W合金基帶,應(yīng)具有高的織構(gòu)度、淺晶界和良好的機械性能?;鶐У耐嘶鹂梢蕴岣吡⒎娇棙?gòu)的含量且消除形變強化和殘余應(yīng)力。連續(xù)退火爐分為臥式退火爐和立式退火爐,其中前者在退火過程中基帶兩支點的跨距比較大,很容易因其自重而產(chǎn)生下沉且?guī)Р脑诟邷叵碌匿撔宰儾睿蝗菀卓刂仆嘶鹳|(zhì)量。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明是為了滿足涂層超導(dǎo)基帶退火使用的要求,提供一種易于操作且質(zhì)量更加穩(wěn)定的立式退火爐。為了達(dá)到以上的目的,本發(fā)明采用的方案是一種立式退火爐,包括收放帶系統(tǒng)、退火爐爐體、熱工系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和工控機系統(tǒng)。收放帶系統(tǒng)用于帶材的導(dǎo)入和導(dǎo)出;熱工系統(tǒng)為退火爐提供性能穩(wěn)定的加熱和保溫功能;溫度控制系統(tǒng)提供了高精度的控制元件,且具有超溫、欠溫、斷偶報警保護(hù)功能; 工控機系統(tǒng)提供了產(chǎn)品工藝的設(shè)定溫度曲線和過程中當(dāng)前各個溫區(qū)的溫度曲線。收放帶系統(tǒng)包括放帶箱、收帶箱、放帶輪、收帶輪、卷紙輪、導(dǎo)向輪;熱工系統(tǒng)包括保護(hù)退火爐爐體的保溫材料、加熱控制元件;溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制元件;工控機系統(tǒng)包括工控機。放帶輪置于放帶箱內(nèi),放帶箱上設(shè)有進(jìn)氣口,放帶箱通過入口密封裝置與正下方退火爐爐體的一端連接并相通,放帶輪位于入口密封裝置與退火爐爐體接口的正上方,退火爐爐體的另一端通過出口密封裝置與收帶箱連接并相通,收帶箱內(nèi)放有收帶輪、卷紙輪、 導(dǎo)向輪和變頻電機,導(dǎo)向輪位于出口密封裝置與收帶箱接口的正下方,收帶箱上設(shè)有出氣口 ;退火爐爐體的外圍設(shè)有保護(hù)退火爐爐體的保溫材料和加熱控制元件,對退火爐爐體進(jìn)行加熱,溫度控制元件與加熱控制元件連接來控制其加熱的溫度,工況機與溫度控制元件及加熱控制元件連接,工控機系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)產(chǎn)品工藝的設(shè)定溫度曲線和過程中當(dāng)前各個溫區(qū)的溫度曲線,此外還可以選擇保存曲線的路徑、導(dǎo)出曲線、打印曲線、是否顯示曲線等操作,實現(xiàn)可視化操作。退火爐爐體與機械泵連接,可實現(xiàn)對系統(tǒng)抽真空。入口密封設(shè)置和出口密封設(shè)置均有密封糾偏裝置。上述采用3-6個溫度控制元件、加熱控制元件形成3-6個獨立控溫區(qū)。工作時收放帶系統(tǒng)和退火爐爐體的內(nèi)腔在保護(hù)氣氛中,氣體流量計與退火爐連接用于控制保護(hù)氣氛的流量,收帶部分采用變頻電機,減速后驅(qū)動收帶動作,卷繞速度由收帶控制結(jié)構(gòu)(導(dǎo)向輪、卷紙輪、收帶輪)及電控系統(tǒng)(變頻電機)實時控制;放帶部分采用被動放帶方式。
      熱工系統(tǒng)采用KTL電阻絲作為加熱控制元件、輕質(zhì)氧化鋁纖維作為爐膛保溫材料和(99)剛玉管作為爐管。采用上述元器件,爐體性能穩(wěn)定且節(jié)能效果非常明顯。溫度控制系統(tǒng)采用經(jīng)典的閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)控制,該系統(tǒng)設(shè)置了超溫、欠溫、斷偶報警保護(hù)功能,大大降低了對操作人員經(jīng)驗的要求。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對基帶提供預(yù)訂的退火環(huán)境溫度、環(huán)境氣氛和走帶速度等條件的控制,實現(xiàn)走帶過程無氧化和磨損,及生產(chǎn)效率最大化。采用立式退火爐使水平輸送轉(zhuǎn)化為豎直輸送,防止了帶材的過度拉伸和下墜現(xiàn)象。涂層超導(dǎo)基帶需要在氣氛的保護(hù)環(huán)境下進(jìn)行退火,且走帶速度(l-100mm/min)可控和控溫精度在3度以內(nèi)。本發(fā)明的立式退火爐收帶系統(tǒng)中變頻電機控制的導(dǎo)輪和卷紙輪可以實現(xiàn)基帶在收帶過程無磨損。采用本發(fā)明生產(chǎn)的Ni5W金屬基帶具有高的織構(gòu)度和表面質(zhì)量,能夠滿足商業(yè)化二代涂層超導(dǎo)材料使用的要求。


      圖1是立式退火爐主體的結(jié)構(gòu)示意圖;圖中1、放帶箱;2、進(jìn)氣口 ;3放帶輪;4、基帶;5、入口密封;6、爐體;7、機械泵;8、 加熱控制元件;9、溫度控制元件;10、收帶箱;11、卷紙輪;12、收帶輪;13、導(dǎo)向輪;14、變頻電機;15、出氣口 ;16、工控機;17、流量計;18出口密封。
      具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實施例1:一種立式退火爐,其結(jié)構(gòu)如圖I所示,包括收放帶系統(tǒng)、退火爐爐體、熱工系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和工控機系統(tǒng)。收放帶系統(tǒng)包括放帶箱I、收帶箱10、放帶輪3、收帶輪12、卷紙輪11、導(dǎo)向輪13 ;熱工系統(tǒng)包括保護(hù)退火爐爐體的保溫材料、加熱控制元件8 ;溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制元件9 ;工控機系統(tǒng)包括工控機16。放帶輪置于放帶箱內(nèi),放帶箱上設(shè)有進(jìn)氣口 2,放帶箱通過入口密封裝置5與退火爐爐體6的一端連接并相通,放帶輪位于入口密封裝置與退火爐爐體接口的正上方,退火爐爐體的另一端通過出口密封裝置18與收帶箱連接并相通,收帶箱內(nèi)放有收帶輪、卷紙輪、導(dǎo)向輪和變頻電機14,導(dǎo)向輪位于出口密封裝置與收帶箱接口的正下方,收帶箱上設(shè)有出氣口 15 ;退火爐爐體的外圍設(shè)有保護(hù)退火爐爐體的保溫材料和加熱控制元件,對退火爐爐體進(jìn)行加熱,溫度控制元件與加熱控制元件連接來控制其加熱的溫度,工況機16與溫度控制元件及加熱控制元件連接,退火爐爐體與機械泵7連接,入口密封設(shè)置和出口密封設(shè)置均有密封糾偏裝置。熱工系統(tǒng)采用KTL電阻絲作為加熱控制元件、輕質(zhì)氧化招纖維作為爐膛保溫材料和(99)剛玉管作為爐管。工作原理基帶在Ar2+4% H2保護(hù)氣氛下由送帶箱進(jìn)入爐體,氣體流量計17與退火爐連接用于控制保護(hù)氣氛的流量,在爐體的均溫區(qū)進(jìn)行再結(jié)晶退火,退火后的基帶冷卻到200°C以下進(jìn)入收帶箱,經(jīng)導(dǎo)輪導(dǎo)向后,同時收帶和卷紙。放帶輪可以纏繞百米級的基帶,基帶4經(jīng)過調(diào)整,垂直進(jìn)入口密封,然后經(jīng)過退火爐爐體和出口密封,進(jìn)入收帶箱,經(jīng)由導(dǎo)向輪纏繞在收帶輪和卷紙輪上,在卷帶時同時卷紙。
      工作時,首先用機械泵將系統(tǒng)抽真空,然后從放帶箱的進(jìn)氣口通入Ar2+4% H2保護(hù)氣,通過流量計控17制流量。出氣口產(chǎn)生的氣體引導(dǎo)到外管燃燒裝置。收帶部分采用變頻電機,減速后驅(qū)動收帶動作,卷繞速度由收帶控制結(jié)構(gòu)(導(dǎo)向輪、卷紙輪、收帶輪)及電控系統(tǒng)(變頻電機)實時控制;放帶部分采用被動放帶方式。走帶速度可控(l-100mm/min),采用3-6個獨立控溫區(qū),控溫精度達(dá)到±1. 5°C。退火后的基帶表面光潔度為5-20nm,厚度為 60-80 μ m。工控機系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)產(chǎn)品工藝的設(shè)定溫度曲線和過程中當(dāng)前各個溫區(qū)的溫度曲線,此外還可以選擇保存曲線的路徑、導(dǎo)出曲線、打印曲線、是否顯示曲線等操作,實現(xiàn)可視化操作。
      權(quán)利要求
      1.一種立式退火爐,其特征在于,包括收放帶系統(tǒng)、退火爐爐體、熱工系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和工控機系統(tǒng);收放帶系統(tǒng)包括放帶箱、收帶箱、放帶輪、收帶輪、卷紙輪、導(dǎo)向輪;熱工系統(tǒng)包括保護(hù)退火爐爐體的保溫材料、加熱控制元件;溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制元件; 工控機系統(tǒng)包括工控機;放帶輪置于放帶箱內(nèi),放帶箱上設(shè)有進(jìn)氣口,放帶箱通過入口密封裝置與正下方退火爐爐體的一端連接并相通,放帶輪位于入口密封裝置與退火爐爐體接口的正上方,退火爐爐體的另一端通過出口密封裝置與收帶箱連接并相通,收帶箱內(nèi)放有收帶輪、卷紙輪、導(dǎo)向輪和變頻電機,導(dǎo)向輪位于出口密封裝置與收帶箱接口的正下方,收帶箱上設(shè)有出氣口 ;退火爐爐體的外圍設(shè)有保護(hù)退火爐爐體的保溫材料和加熱控制元件,溫度控制元件與加熱控制元件連接來控制其加熱的溫度,工況機與溫度控制元件及加熱控制元件連接,退火爐爐體與機械泵連接。
      2.按照權(quán)利要求I的一種立式退火爐,其特征在于,入口密封設(shè)置和出口密封設(shè)置均有密封糾偏裝置。
      3.按照權(quán)利要求I的一種立式退火爐,其特征在于,采用3-6個溫度控制元件、加熱控制元件形成3-6個獨立控溫區(qū)。
      4.按照權(quán)利要求I的一種立式退火爐,其特征在于,采用KTL電阻絲作為加熱控制元件、輕質(zhì)氧化鋁纖維作為爐膛保溫材料和剛玉管作為爐管。
      5.按照權(quán)利要求I的一種立式退火爐,其特征在于,溫度控制系統(tǒng)采用閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)控制,該系統(tǒng)設(shè)置了超溫、欠溫、斷偶報警保護(hù)功能。
      6.按照權(quán)利要求I的一種立式退火爐,其特征在于,氣體流量計與退火爐連接用于控制保護(hù)氣氛的流量。
      全文摘要
      一種涂層超導(dǎo)基帶用的立式退火爐,屬于退火爐技術(shù)領(lǐng)域。放帶輪置于放帶箱內(nèi),放帶箱上設(shè)有進(jìn)氣口,放帶箱通過入口密封裝置與退火爐爐體的一端連接并相通,爐體的另一端通過出口密封裝置與收帶箱連接并相通,收帶箱內(nèi)放有收帶輪、卷紙輪、導(dǎo)向輪和變頻電機,收帶箱上設(shè)有出氣口;退火爐爐體的外圍設(shè)有保護(hù)退火爐爐體的保溫材料和加熱控制元件,溫度控制元件與加熱控制元件連接來控制其加熱的溫度,工況機與溫度控制元件及加熱控制元件連接,退火爐爐體與機械泵連接。本發(fā)明滿足涂層超導(dǎo)基帶退火使用的要求,易于操作且使涂層超導(dǎo)基帶質(zhì)量更加穩(wěn)定。
      文檔編號C21D1/26GK102586576SQ20121004606
      公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
      發(fā)明者劉敏, 葉帥, 李孟曉, 王毅, 王營霞, 索紅莉, 趙躍, 馬麟, 高忙忙 申請人:北京工業(yè)大學(xué)
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