一種等溫空氣循環(huán)熱處理電爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種等溫空氣循環(huán)熱處理電爐，其主要包括爐體、爐膛、吊籃、牽引系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)、加熱元件，加熱元件設(shè)置在爐膛內(nèi)側(cè)壁上，爐膛的頂部設(shè)置有鼓風(fēng)機(jī)，在爐膛內(nèi)設(shè)置有爐膽，其特征是：在爐膽與爐膛內(nèi)壁的加熱元件之間一周設(shè)置耐熱均溫隔板，通過控制加熱元件發(fā)熱，使均溫隔板與爐膽之間兩者之間形成等溫?zé)犸L(fēng)通道，鼓風(fēng)機(jī)的葉片位于爐膛頂部的溫?zé)犸L(fēng)通道內(nèi)。本實(shí)用新型通過控制加熱元件的發(fā)熱量、設(shè)置不銹鋼均溫隔板等溫?zé)犸L(fēng)通道等措施，有效的降低了加熱元件的表面溫度，降低了加熱元件表面和不銹鋼均溫隔板之間的溫度梯度，同時(shí)，也降低了不銹鋼均溫隔板和不銹鋼爐膽之間的溫度梯度，從而提高了爐膛的溫度均勻性。
【專利說明】—種等溫空氣循環(huán)熱處理電爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型屬于空氣循環(huán)熱處理電爐，主要涉及一種等溫空氣循環(huán)熱處理電爐。【背景技術(shù)】
[0002]金屬熱處理空氣循環(huán)爐的加熱方法主要有燃?xì)饧訜岷碗娮杓訜?，此外，還有感應(yīng)加熱、微波加熱及空氣動(dòng)力加熱等。燃?xì)饧訜岬奶攸c(diǎn)是節(jié)能降耗突出(可節(jié)能50%左右)，但溫度不易控制，適合對(duì)爐溫均勻性要求不高≥±5°C)的熱處理加工。電阻加熱的特點(diǎn)是溫度易于控制，適用于爐溫均勻性要求較高(≤±5°C)的熱處理加工，缺點(diǎn)是能耗較大。
[0003]現(xiàn)有的金屬熱處理空氣循環(huán)電阻爐的加熱原理是利用發(fā)熱體(電阻絲、電阻帶或陶瓷等)加熱，輔以熱風(fēng)循環(huán)對(duì)流，將工件進(jìn)行均勻加熱。但由于發(fā)熱體的布局、空氣的循環(huán)速度與導(dǎo)流方式以及爐膛的密封性等因素影響，使得爐溫的均勻性很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。特別是對(duì)大型或特大型空氣循環(huán)爐而言，若想把爐溫溫差控制在比較小的范圍內(nèi)則愈加困難。
[0004]隨著航空航天等工業(yè)的迅速發(fā)展以及新材料的不斷開發(fā)，大型工件的熱處理對(duì)熱處理工藝和質(zhì)量的要求越來越高，其中，在熱處理時(shí)，對(duì)爐膛的溫度、均勻度及精度等的控制成為熱處理爐質(zhì)量的重要指標(biāo)。例如，中國(guó)熱處理航空標(biāo)準(zhǔn)(HB5354-94)對(duì)一等爐爐溫均勻度的要求是±3°C (控溫精度是±1°C)，而美國(guó)波音公司是±2.8°C。目前，國(guó)內(nèi)外比較好的空氣循環(huán)爐爐溫的均勻度一般是> ±3°〇到< ±5°C。顯然，在設(shè)計(jì)和制造熱處理空氣循環(huán)爐過程中，如何控制爐溫的均勻度是相關(guān)科技人員所面對(duì)的主要挑戰(zhàn)之一。
[0005]目前，我國(guó)航天工業(yè)使用的空氣循環(huán)熱處理電爐，主要依賴進(jìn)口設(shè)備。國(guó)內(nèi)進(jìn)口的空氣循環(huán)淬火爐和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的空氣循環(huán)淬火爐主要采取列方法來提高爐膛溫度的均勻性，加熱和熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)如附圖1所示:其主體結(jié)構(gòu)主要由爐體10、吊籃11、吊架12、牽引機(jī)16以及爐膛、控制系統(tǒng)等，爐膛四周側(cè)壁上設(shè)置有加熱元件1，爐膛內(nèi)四周設(shè)置有爐膽，爐膛頂部設(shè)置有循環(huán)風(fēng)機(jī)。其獲得較高溫度均勻性的原理主要是靠循環(huán)風(fēng)機(jī)循環(huán)攪動(dòng)爐膛內(nèi)的空氣而獲得的，但是，這種加熱方式仍不能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，這種熱處理爐的根本缺陷在于:爐膛內(nèi)的保溫主要依靠四周爐膽(爐膛的不銹鋼內(nèi)壁)的傳熱獲得熱量和爐頂?shù)难h(huán)熱風(fēng)獲得的熱量，循環(huán)熱風(fēng)的溫度是依靠加熱元件發(fā)熱使?fàn)t膛內(nèi)膽與發(fā)熱元件之間的空氣溫度升高獲得的，為了保持爐膛的溫度不變，就必須不斷提高加熱元件的表面溫度，才能保持爐膛的溫度；由于大型空氣循環(huán)淬火爐的容積有幾十個(gè)立方米，爐頂和爐底的面積都較大，爐頂和爐底的熱損失也就較大，保持爐內(nèi)溫度不變需要的熱量就越大，由于其沒有設(shè)置溫度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，這就要求單位發(fā)熱元件表面的溫度提高，加熱元件的表面溫度越高，加熱元件與爐膛內(nèi)膽之間的溫差就越大，循環(huán)熱風(fēng)的溫度均勻性就越大，循環(huán)熱風(fēng)的均勻性直接影響爐溫的均勻性，也影響了淬火等熱處理質(zhì)量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種等溫空氣循環(huán)熱處理爐，其多溫區(qū)分布設(shè)置加熱元件，同時(shí)形成的均溫?zé)犸L(fēng)通道可以有效地提高爐膛的溫度均勻性，提高淬火等熱處理質(zhì)量。
[0007]本實(shí)用新型的目的可采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):其主要包括爐體、爐膛、吊籃、升降系統(tǒng)以及控制器、加熱元件，加熱元件設(shè)置在爐膛內(nèi)側(cè)壁上，爐膛的頂部設(shè)置有鼓風(fēng)機(jī)，在爐膛內(nèi)設(shè)置有爐膽，在爐膽與爐膛內(nèi)壁的加熱元件之間一周設(shè)置耐熱均溫隔板，通過控制加熱元件發(fā)熱，使均溫隔板與爐膽之間兩者之間形成等溫?zé)犸L(fēng)通道，鼓風(fēng)機(jī)的葉片位于爐膛頂部的等溫?zé)犸L(fēng)通道內(nèi)，把等溫的熱風(fēng)送進(jìn)爐膛內(nèi)。
[0008]在等溫?zé)犸L(fēng)通道的拐角處為圓弧形通道。
[0009]所述的耐熱均溫隔板為不銹鋼。
[0010]在爐膛頂部和爐膛底部分別設(shè)置有用于補(bǔ)償熱風(fēng)能量損耗的加熱元件。
[0011]在爐膛的頂部設(shè)置有一個(gè)或一個(gè)以上的鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)的葉片位于等溫?zé)犸L(fēng)通道內(nèi)的出口處，出口處還設(shè)置有熱風(fēng)導(dǎo)流隔板。
[0012]所述的在爐膛內(nèi)壁不同溫區(qū)的加熱元件之間設(shè)置和耐火材料相連的隔段，有利于形成不同的爐膛，有利于分區(qū)獨(dú)立控制單個(gè)爐膛的溫度，也就有利于形成不銹鋼均溫隔板本身的溫度均勻性。
[0013]所述的升降系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)軌、對(duì)重、牽引機(jī)、牽引鋼絲、導(dǎo)向輪和電磁制動(dòng)器，電動(dòng)機(jī)設(shè)置在爐體頂部，其通過連軸器、減速箱和牽引機(jī)連接，牽引鋼絲位于導(dǎo)向輪中，牽引鋼絲的兩端分別連吊籃和對(duì)重，依靠鋼絲繩和牽引輪之間的摩擦來驅(qū)動(dòng)吊蘭升降。
[0014]本實(shí)用新型由于在爐膽與爐膛內(nèi)壁的加熱元件之間一周設(shè)置不銹鋼耐熱均溫隔板，發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量傳給不銹鋼均溫隔板后，由于不銹鋼均溫隔板具有傳熱快的特點(diǎn)，不銹鋼均溫隔板會(huì)很快的把不同溫度的熱量均勻的分散在整個(gè)不銹鋼均溫隔板上，不銹鋼均溫隔板會(huì)很快達(dá)到均溫，不銹鋼均溫隔板與不銹鋼爐膽之間形成等溫?zé)犸L(fēng)通道內(nèi)的熱風(fēng)溫度比較均勻2.8°C)，均勻的熱風(fēng)有利于爐膛的溫度均勻性的提高。整個(gè)爐膛內(nèi)的熱風(fēng)和爐膛外的等溫?zé)犸L(fēng)通道內(nèi)的熱風(fēng)溫度均勻性=2.8°C，無阻礙的不停循環(huán)，同時(shí)，受爐膛四周設(shè)置加熱元件發(fā)熱的溫度補(bǔ)償后，爐內(nèi)和爐外等溫?zé)犸L(fēng)通道的溫度均勻性都=2.8°C。上述等溫?zé)犸L(fēng)通道內(nèi)熱風(fēng)均勻性的形成主要是通過控制加熱元件的發(fā)熱量、設(shè)置不銹鋼均溫隔板等溫?zé)犸L(fēng)通道等措施，有效的降低了加熱元件的表面溫度，降低了加熱元件表面和不銹鋼均溫隔板之間的溫度梯度，同時(shí)，也降低了不銹鋼均溫隔板和不銹鋼爐膽之間的溫度梯度，同時(shí)，也降低了不銹鋼爐膽內(nèi)壁和爐膛中心的溫度梯度，從而提高了爐膛的溫度均勻性。
[0015]由于爐膛爐頂和爐底分別設(shè)置用于補(bǔ)償熱風(fēng)能量損耗的加熱元件，用于補(bǔ)償?shù)葴責(zé)犸L(fēng)通過爐頂或者爐底時(shí)的能量損耗，通過控制加熱元件定量加熱補(bǔ)償熱量損失，使經(jīng)過爐頂和爐底的熱風(fēng)與爐膛的熱風(fēng)、爐膛兩側(cè)的均溫?zé)犸L(fēng)通道的熱風(fēng)溫度一致，熱風(fēng)經(jīng)過上下前后左右設(shè)置的均溫?zé)犸L(fēng)通道經(jīng)過熱風(fēng)能量損耗加熱補(bǔ)償后，均溫?zé)犸L(fēng)通道的熱風(fēng)與爐膛的熱風(fēng)均勻一致，爐膛的均勻性大大提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有空氣循環(huán)熱處理電爐結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本實(shí)用新型爐膛內(nèi)的等溫?zé)犸L(fēng)循環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。[0019]圖4是加熱元件分布示意圖。
[0020]圖5是本實(shí)用新型的升降系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1、加熱元件，2、陶瓷纖維隔斷，3、不銹鋼均溫隔板，4、等溫?zé)犸L(fēng)通道，5、陶瓷纖維保溫材料，6、不銹鋼爐膽，7、循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)，8、熱風(fēng)導(dǎo)流擋板，9、圓弧拐角，10、爐體，11、吊籃，12、吊籃架，13、控制器，14、對(duì)開爐門，15、循環(huán)風(fēng)機(jī)葉片，16、電動(dòng)機(jī)，17、升降鋼絲繩，18、限速器，19、限速器鋼絲繩，20、限速漲緊裝置，21、安全鉗，22、對(duì)重。
【具體實(shí)施方式】
[0022]結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。
[0023]如附圖2—5所示:本實(shí)用新型主要包括爐體10、爐膛、吊籃11、升降系統(tǒng)以及控制器13、加熱元件I等，加熱元件I設(shè)置在爐膛內(nèi)側(cè)壁上，爐膛的頂部設(shè)置有循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)7，在爐膛內(nèi)設(shè)置有不銹鋼爐膽6，在爐膽與爐膛內(nèi)壁的加熱元件之間一周設(shè)置耐熱均溫隔板，本實(shí)施例為不銹鋼耐熱均溫隔板3，通過控制加熱元件發(fā)熱，使均溫隔板與爐膽之間兩者之間形成等溫?zé)犸L(fēng)通道4，循環(huán)風(fēng)機(jī)葉片15位于爐膛頂部的溫?zé)犸L(fēng)通道內(nèi)。在等溫?zé)犸L(fēng)通道的拐角處為圓弧拐角9。在爐膛頂部和爐膛底部分別設(shè)置有用于補(bǔ)償熱風(fēng)能量損耗的加熱元件。在爐膛的頂部設(shè)置有一個(gè)或一個(gè)以上的鼓風(fēng)機(jī)，本實(shí)施例為一個(gè)。鼓風(fēng)機(jī)7位于等溫?zé)犸L(fēng)通道內(nèi)的出口處設(shè)置有熱風(fēng)導(dǎo)流隔板?？梢允?fàn)t內(nèi)的熱風(fēng)順利進(jìn)入兩側(cè)均溫?zé)犸L(fēng)通道內(nèi)，盡量的少形成局部風(fēng)壓。
[0024]如圖3所示:根據(jù)爐膛的大小不同，可在爐膛爐頂?shù)牟煌轿痪鶆蛟O(shè)置多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，在鼓風(fēng)機(jī)的出口設(shè)置熱風(fēng)導(dǎo)流隔板，鼓風(fēng)機(jī)可以使熱風(fēng)通道內(nèi)的熱風(fēng)均勻的通過熱風(fēng)導(dǎo)流隔板，在熱風(fēng)通道的拐角為圓弧拐角9，可以使等溫?zé)犸L(fēng)通道內(nèi)的熱風(fēng)沿著爐頂?shù)钠矫婢鶆蜻M(jìn)入爐內(nèi)，盡量的少形成局部風(fēng)壓。這與熱風(fēng)自然向上風(fēng)力形成攪拌效應(yīng)，使?fàn)t內(nèi)的溫度趨于均勻一致。
[0025]如圖4所示，所述在爐膛內(nèi)壁不同溫區(qū)的加熱元件之間設(shè)置和耐火材料相連的隔段，有利于形成不同的爐膛，有利于分區(qū)獨(dú)立控制單個(gè)爐膛的溫度，也就有利于形成不銹鋼均溫隔板本身的溫度均勻性。
[0026]如圖5所示:升降系統(tǒng)利用電梯原理來運(yùn)送物品。升降系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)16、導(dǎo)軌、對(duì)重22、牽引機(jī)、安全裝置(如限速器18、安全鉗21和緩沖器等)、限速器鋼絲繩19，限速漲緊裝置20等組成。牽引繩兩端分別連著吊籃和對(duì)重22，纏繞在牽引輪和導(dǎo)向輪上，牽引電動(dòng)機(jī)通過減速器變速后帶動(dòng)牽引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠牽引繩與牽引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)吊籃和對(duì)重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到快速升降目的。固定在吊籃上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在爐體升降井道立柱上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止吊籃在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘，使升降系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使吊籃停止升降。吊籃11是運(yùn)載熱處理物品的部件，對(duì)重用來平衡吊籃載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使?fàn)恳妱?dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，吊籃得以準(zhǔn)確?？俊ｋ姎庀到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)升降運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成不同的淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間要求。安全裝置保證吊籃的運(yùn)行安全。
[0027]升降系統(tǒng)的功能是輸出動(dòng)力和傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行，和對(duì)開爐門配合。主要由牽引機(jī)，牽引鋼絲繩17，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。牽引機(jī)為吊籃的運(yùn)行提供動(dòng)力，由電動(dòng)機(jī)，牽引機(jī)，連軸器，減速箱，和電磁制動(dòng)器組成。牽引鋼絲的兩端分別連吊籃11和對(duì)重，依靠鋼絲繩和牽引輪之間的摩擦來驅(qū)動(dòng)吊蘭升降。導(dǎo)向輪的作用是分開吊籃和對(duì)重的間距，采用復(fù)繞型還可以增加拽引力。
[0028]導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。它的作用是限制吊籃和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使得吊籃和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌做升降運(yùn)動(dòng)。
[0029]對(duì)開爐門系統(tǒng)有對(duì)開爐門，門導(dǎo)軌架，液壓部件，密封圈等組成，開啟爐門時(shí)，液壓系統(tǒng)先讓爐門向下移動(dòng)到規(guī)定位置(離開密封圈一點(diǎn)距離)，在水平開啟爐門。
[0030]重量平衡系統(tǒng)由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì)重塊組成。對(duì)重將平衡吊籃自重和部分額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償?shù)趸@、吊蘭架和被熱處理物品與對(duì)重側(cè)牽引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)吊籃的平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。
[0031]電力拖動(dòng)系統(tǒng)由牽引電機(jī)，供電系統(tǒng)，速度反饋裝置，調(diào)速裝置等組成，它的作用是對(duì)升降系統(tǒng)進(jìn)行速度控制。牽引電機(jī)是升降系統(tǒng)的動(dòng)力源，根據(jù)升降系統(tǒng)的重量配置可采用交流電機(jī)或者直流電機(jī)。供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。速度反饋系統(tǒng)是為調(diào)速系統(tǒng)提供升降系統(tǒng)運(yùn)行速度信號(hào)。一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器與電機(jī)相連。調(diào)速裝置對(duì)牽引電機(jī)進(jìn)行速度控制。
[0032]升降系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)由控制裝置，操縱裝置，平層裝置，和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據(jù)升降系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯功能要求，控制吊籃的運(yùn)行，設(shè)置在機(jī)房中的控制柜上。操縱裝置是由操作臺(tái)的按鈕操縱升降系統(tǒng)的運(yùn)行的。
[0033]安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械的和電氣的各種保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)升降系統(tǒng)安全的使用。機(jī)械方面的有:限速器和安全鉗起超速保護(hù)作用，緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用，還有切斷總電源的極限保護(hù)裝置。電氣方面的安全保護(hù)在升降系統(tǒng)的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)中都有體現(xiàn)。
[0034]本實(shí)用新型未詳述部分為現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種等溫空氣循環(huán)熱處理電爐，其主要包括爐體、爐膛、吊籃、升降系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)、加熱元件，加熱元件設(shè)置在爐膛內(nèi)側(cè)壁上，爐膛的頂部設(shè)置有鼓風(fēng)機(jī)，在爐膛內(nèi)設(shè)置有爐膽，其特征是:在爐膽與爐膛內(nèi)壁的加熱元件之間一周設(shè)置耐熱均溫隔板，通過控制加熱元件發(fā)熱，使均溫隔板與爐膽之間兩者之間形成等溫?zé)犸L(fēng)通道，鼓風(fēng)機(jī)的葉片位于爐膛頂部的溫?zé)犸L(fēng)通道內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等溫空氣循環(huán)熱處理電爐，其特征是:在等溫?zé)犸L(fēng)通道的拐角處為圓弧形通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等溫空氣循環(huán)熱處理電爐，其特征是:耐熱均溫隔板為不銹鋼板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等溫空氣循環(huán)熱處理電爐，其特征是:在爐膛頂部和爐膛底部分別設(shè)置有用于補(bǔ)償熱風(fēng)能量損耗的加熱原件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等溫空氣循環(huán)熱處理電爐，其特征是:在爐膛的頂部設(shè)置有一個(gè)或一個(gè)以上的鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)位于等溫?zé)犸L(fēng)通道內(nèi)的出口處設(shè)置有熱風(fēng)導(dǎo)流隔板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等溫空氣循環(huán)熱處理電爐，其特征是:所述在爐膛內(nèi)壁不同溫區(qū)的加熱元件之間設(shè)置和耐火材料相連的隔段。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等溫空氣循環(huán)熱處理電爐，其特征是:所述的升降系統(tǒng)包括升電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)軌、對(duì)重、牽引機(jī)、牽引鋼絲、導(dǎo)向輪和電磁制動(dòng)器，電動(dòng)機(jī)設(shè)置在爐體頂部，其通過連軸器、減速箱和牽引機(jī)連接，牽引鋼絲位于導(dǎo)向輪中，牽引鋼絲的兩端分別連吊籃和對(duì)重，依靠鋼絲繩和牽引輪之間的摩擦來驅(qū)動(dòng)吊蘭升降。
【文檔編號(hào)】C21D1/00GK203451563SQ201320474552
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】周森安, 郭進(jìn)武, 鄭傳濤, 李建國(guó) 申請(qǐng)人:洛陽市西格馬儀器制造有限公司