一种台车式退火炉的制作方法

本申请属于特殊钢热处理技术领域，具体地说，涉及一种台车式退火炉。

背景技术：

台车式退火炉是金属材料在冶金、机械加工、压力加工等过程中应用最广泛的热处理设备之一。特殊钢生产中台车式退火炉是应用最为广泛的一种退火炉，它能得到广泛应用源于仅台车短时占用天车下厂房面积，炉体置于附厂房和行车育区，节约近60％退火工序占有主厂房投资。根据地区供天燃气气条件、生产品种和投资定位不同，形成不同类型台车式退火炉。

目前，现行的退火炉在加热工件的过程中，由于在600-900℃区间，电阻加热的幅射热热效率低下，能耗高；而且由于退火炉上下层温差大，温差由保温初期温差30-50℃慢慢地缩小到5-10℃，另外，由于中心工件的遮蔽作用，加热的温度比炉体电阻带附近加热的温度低，造成炉膛内工件温度不均匀；这种差距悬殊较大会导至两部份受热不同步，工件透烧保温时间不一样，影响炉中材料组织均匀性；

其次，根据现行的台车式退火炉热处理工艺曲线要求，当炉膛温度到达小于702℃后缓慢降温段区时冷却速度太慢，特珠钢生产需要较高退火热处理能力，而目前台车式退火占用周期较长，需要60-72小时，成为产能瓶颈。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供一种兼顾投资、运行成本、工件质量加热效率高、且加热后炉内温度均匀、并且退火速度快的台车式退火炉。

为了解决上述技术问题，本申请开了一种台车式退火炉，包括：台车、炉体，所述炉体通过自身重力扣紧的方式密封在台车上；

在台车上设置有电机，所述电机通过三角胶带连接有轴流风机，在轴流风机的上方放置有工件；

在工件与台车的台车密封面之间横向、竖向分别铺设有回风管，所述横向、竖向分别铺设的回风管在两者的中心交汇处形成风洞，所述轴流风机设置在该风洞内，从轴流风机吹出的风穿过该风洞后吹向工件；

在工件的下方、炉体内围绕工件铺设有一圈环形的冷却循环管，该冷却循环管通过管道与炉体外的变频电机连接，变频电机通过将其压缩的空气对炉膛内进行降温处理。

进一步地，如上所述的台车式退火炉，在炉体的顶部分别安装有用于检测炉体内氧气含量的传感器与给炉体内滴入液体使炉体内形成微还原型性微气氛的微气氛滴管，所述微气氛滴管的一端伸入在炉体的内罩内，另一端与微气氛通入口连通。

进一步地，如上所述的台车式退火炉，在微气氛滴管上设置有流量计。

进一步地，如上所述的台车式退火炉，在台车的台车密封面上设置有一圈凹槽，该凹槽的位置对应炉体密封面，在该凹槽内放置有由石棉制成的柔性密封管。

进一步地，如上所述的台车式退火炉，在台车两侧设置有升降机，在升降机上设置有凸块，在炉体的两侧设置有与所述凸块位置对应的炉体升降定位钉，所述炉体通过升降机实现对炉体的打开与密封。

进一步地，如上所述的台车式退火炉，工件放置在工件垫枕上，工件垫枕设置在回风管的上方。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

本发明提供的台车式退火炉，一方面，通过在炉膛内安装轴流风机，炉气由风洞送入炉膛，通过四通八达的回风管道回到风洞中进行热循环的结构型式实现了炉体内均温的效果，从而达到了节能的目的；另一方面，通过在炉膛内外置放内冷却循环管道，通过变频电机控制压缩空气的风量和碟阀流量来控制从炉膛内带走的热量，实现了炉腔内快速冷却的效果，从而达到节约工件退火周期、使工件完工达到高效的目的。因此，本发明具有同时兼顾投资、运行成本、工件质量并且结构简单，高效、节能、降低生产成本的有益效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明退火炉侧中心立面结构示意图；

图2是图1的左视剖视图；

图3是图1省去各个零件的部分顶视剖视图；

附图说明：

1-台车；2-冷却循环管；3-回风管；4-炉体；5-轴流风机；6-微气氛滴管；7-升降机；8-传感器；9-内罩；10-电机；11-三角胶带；12-方向1热气流动示意；13-工件；14-工件垫枕；15-炉体密封面；16-台车密封面；17-炉体升降定位钉；18-方向2热气流动示意；19-流量计；20-微气氛通入口；21-冷却循环流动方向示意；22-冷却循环出口；23-变频电机；24-柔性密封管。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1-图2所示，本发明提供一种台车式退火炉，包括：台车1、炉体4，所述炉体4通过自身重力扣紧的方式密封在台车1上；

在台车1上设置有电机10，所述电机10通过三角胶带11连接有轴流风机5，在轴流风机5的上方放置有工件13；

在工件13与台车1的台车密封面16之间横向、竖向分别铺设有回风管3，所述横向、竖向分别铺设的回风管3在两者的中心交汇处形成风洞，所述轴流风机5设置在该风洞内，从轴流风机5吹出的风穿过该风洞后吹向工件13；

在工件13的下方、炉体4内围绕工件13铺设有一圈环形的冷却循环管2，该冷却循环管2通过管道与炉体外的变频电机23连接，变频电机23通过将其压缩的空气对炉膛内进行降温处理。

工作原理：炉体4通过自身重力扣紧的方式扣在台车1上，使得炉体4上的炉体密封面15与台车1上的台车密封面16的接触，从而实现炉体4与台车1密封目的。

快速均温过程：在工件被加热的过程中，为了能够使炉体内的温度快速上升，并且使炉体内的温度快速实现均温的效果，电机10驱动三角胶带11带动轴流风机5旋转，在图1中热气流经方向1热气流动示意12的箭头经回风管3内循环；在图2中热气流经方向2热气流动示意18的箭头经回风管3内循环，实现了炉气由风洞送入炉膛，通过四通八达的回风管道回到风洞中进行热循的效果，从而达到了炉体内温度均衡的目的。

快速降温过程：变频电机23通过控制压缩空气的风量和碟阀流量使压缩空气经冷却循环管2发生内部热交换后按冷却循环流动方向示意21的箭头方向流动(如图3所示)，最终经冷却循环出口22将热气体排出，从而实现了炉子的强制冷却目的。

优选地，如上所述的台车式退火炉，在炉体4的顶部分别安装有用于检测炉体内氧气含量的传感器8与给炉体内滴入液体使炉体内形成微还原型性微气氛的微气氛滴管6，所述微气氛滴管6的一端伸入在炉体4的内罩9内，另一端与微气氛通入口20连通。

具体地，炉子在运行中传感器8检测炉内的氧势，若氧势超监控值时，控制系统打开流量计开关19，通过工业酒精形成微还原型性微气氛，通入口20、流量计开关19及微气氛滴管6滴入内罩9内，实现降低氧势的目的。

现行的普通台车式退火炉要达到无氧或微氧化还原性气氛很难实现，同时也会在退火高温加热时破坏钢材表面状态，生成氧化皮和增加脱碳层，因此与工件需装入渗铝管内进行保护表面退火；而高级台车式燃气退火炉通氮气或氩气保护气氛退火，设备投入和运行成本高，生产效率低下，难以广泛应用，即设备低投资没有气体保护，高投资不能对炉气进行热循环流动。

优选地，如上所述的台车式退火炉，微气氛滴管6上设置有流量计19。

具体地，为了能够监控有效监控炉体内的氧势，根据实际需要确定炉体内滴入的酒精量，本发明在微气氛滴管6上设置有流量计19。

优选地，如上所述的台车式退火炉，在台车1的台车密封面16上设置有一圈凹槽，该凹槽的位置对应炉体密封面15，在该凹槽内放置有由石棉制成的柔性密封管24。

具体的，本发明通过将耐高温的石棉材质柔性密封管24放置在台车1的台车密封面16的凹槽内，从而进一步提高了炉体与台车的密封性。

优选地，如上所述的台车式退火炉，在台车1两侧设置有升降机7，在升降机7上设置有凸块，在炉体4的两侧设置有与所述凸块位置对应的炉体升降定位钉17，所述炉体4通过升降机7实现对炉体4的打开与密封。工件13放置在工件垫枕14上，工件垫枕14设置在回风管3的上方。

具体地，炉体4与台车1通过升降机7实现对炉体4的打开与密封，当升降机7上升或下降后，实现炉体4上的炉体密封面15与台车1上的台车密封面16的接触或不接触。

现行的台车式退火炉由于台车与炉体的结构设计其密封功能得不到保障，在台车使用过程受热变形和接触面磨损，使接触密封面失去密封的功能；砂密封是另一密封方式，砂子的不规则颗粒使形状之间存在空隙，也无法得到可靠的密封。

普通台车式电退火炉工作时处于全氧化气氛中，燃气退火炉可微调炉内气氛功能有限，要达到还原性无氧或微氧炉内气氛很难实现或短期达到了但极不稳定，生成钢材表面氧化皮，脱碳层增加；小断面棒材、金属另件无法容忍，必须装箱入管进行密封保护退火，使装入量下降、退火成本上升和生产效率低下；

高级台车式燃气退火炉用钟罩式通氩气、氮气保护退火、卧式管状密封结构气体保护形式的退火炉或只扣罩不通保护气体；两种工艺模式退火炉都面临装入量受限、升温保温时间较长、退火周期长，保护气氛退火炉的设备投资和运行成本过高两难处境难以广泛应用；

特珠钢生产需要较高产能富裕量，台车式退火炉需要60-72小时以上退火周期，成为部份品种产能瓶颈；更为不利是对质量的影响，像高速钢工具钢、高合金工模具钢、合金工具钢等特殊钢材退火时，高温加热时间延长会产生合金碳化物不应有的额外聚集长大，给下工序热处带来不利影响；在脱碳层区域内，贫碳区与富碳区固相扩散导致贫碳区吞噬富碳区，合金碳化物局部或全部消失现象增长，钢材脱碳层增加。这种现在昂贵的氮气氩气保护退火过程中同样存在。大断面工具钢材尺寸公差带宽，退火过程中这方面脱碳氧化还不突出；小断面材(含扁钢)另件，就要装不锈钢桶或￠320x4500渗铝铁管退火，退火炉额定空间使用率你50-60％，生产效率低下。

综上所述，本发明主要攻克了目前特殊钢棒材、小断面扁钢、带钢、线材在退火过程中需要装入渗铝管保护或扣不锈钢罩+氩气、氮气等保护措施、钢材透热慢，上下层温差不均匀和退火周期长三大技术难题，实现了低投资，低成本运行，将普通台车式退火炉更新换代成本发明的高效节能，经济型光亮热处理台车式退火炉。本发明改变了传统台车式退火炉的密封结构型式和运行模式，用微气氛喷雾器向罩内注入一种物质，能形成多元混合保护气氛控氧实现光亮热处理；在炉膛内或罩内风洞中安装着轴流风机扰动炉气在炉腔中流动后进入四通八达的回风道进行热循环，加快了钢材透烧速度和钢材上下温度均匀，提高了棒材的退火质量；当炉膛温度进入缓慢冷却的702-500℃区间时，炉体向外传导散热进入缓慢期，用炉体内外内循环管道与温度传感器联网，按退火曲线要求对炉膛控冷大幅度缩短退火周期。本发明取消了渗铝管的结构，从而节约了空间。

本发明通过以下3个手段实现工件表面微氧化的光亮热处理；

1、炉体底平面和台车上平面采用垂直上下自重扣紧式密封形式；

2、微气氛(多元)气体保护；

3、炉体的快速均温与强制降温措施。

本发明具有以下有益效果：

⑴用密封结构型式改变，获得了较高密封度，才能实现廉价多元气体微气分保护光亮热处理的功能，实现了设备投入低，运行过程成本低，能广泛推广应用。将台车式退火炉的炉体由与地面固定连接变为沿支撑炉体的4个支柱以机械或液压为动力将炉体平面垂直移动，炉体底平面和台车四周上平面采用自重扣紧式整体密封形式将炉体与台车组成退火炉一体；这种密封结构的目的是提高密封可靠性，防止炉体在长期运行中变形而降低了密封度，是实现微气氛多元气体保护需要的结构，才能进行炉膛保持微碳势、无氧或微氧多元混合气体的微气氛保护；用测量炉膛微碳势监控设备密封性能，运行成本耗费极低，可操作性与当前台车式退火炉操作性能相近似。使用一端有炉门，上下微动自重密封的炉体和注入一种廉价物质形成多元保护气氛，可满足锭坯和大中棒材要求；使用钟罩式炉体或内罩长距离行程垂直上下自重密封+注入形成微气氛和微正压多元混合气体保护气氛，可满足线材、小断面扁钢带钢无氧化光亮表面的热处理。

综上所述，无论采用哪种选用密封结构形式和微气氛保护成份，退火成本和保护效果二者都高于装渗铝管的退火保护工艺水平。

⑵在台车式退火炉的台车上安装轴流风机，通过轴流风机在风洞+回风道对炉膛内气体进行扰流热循环，炉膛内风洞中风扇产生的风压搅动炉气上升扰流于钢材表面流过后进入回风道后又送入风洞热循环，由于炉气仅在炉膛内回转，热量无额外损失却有效地提高了电效率和上下层工件温度均匀性。

台车平面在长期使用条件下保持较好的平面度来源于不锈钢托架微变形，它也是炉子功能和具有较长使用寿命的保证。

退火炉的热效率主要取决于炉体散热和炉内热交换状况，在600～900℃范围内幅射热效率低，若对炉气进行扰动，对流热比例逐渐上升，最终占主导地位，电效率将获得显著提高；特殊钢棒材、线材和扁钢(奥氏体不锈钢除外)退火温度基本在600～900℃范围内，因此扰流传热效果是提高退火炉热效率的有效途径。

⑶为了控制退火冷却过程的冷却速度，在炉膛设置内循环管道的结构设计可部分代替炉体自然散热，带走了炉膛内热量，缩短了退火周期。在退火台车上炉膛内置放内循环耐热钢管道，于台车底四周悬挂散热管道，它与炉膛内气氛互不干涉，可部分代替炉体自然散热带走炉膛内热量。当特殊钢棒材退火过程温度降至702℃后，传导热的贡献逐步占上峰，依赖炉体散热降温速度过慢现象非退火工艺曲线要求，使退火周期拖长，成为退火工序产能限制的瓶颈，当退火曲线迈入≤15℃/小时的慢速降温段时，起动和调节压缩空气变频电机风量和排气阀门并与仪表自动控制系统连网。

本发明在密封的台车炉膛内，在轴流风机搅米动下，炽热的炉气扰流于工件之间，回到铺设台车耐火绝热层平面的纵横交错回风管送入风洞，实现快速透烧和均热工件上下层温度差。所述横向、竖向铺设的回风管在风洞中交汇于风洞，通过轴流风机把风洞内热气吹出穿过风洞吹向工件是一种新型均热技术；在炉膛工件的下方炉体内围绕台车平台四周铺设有一圈环形的冷却循环管，该冷却循环管通过管道与炉体外的变频电机连接，变频电机通过将其压缩的空气按热处理工艺曲线对炉膛内进行降温。本发明台车式退火炉且有结构新颖、简单、节能，同时兼顾投资低、运行成本低、退火工件质量高，生产效率高。降低生产成效果显著等特点。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。