电加热辊底式热处理炉的制作方法

1.本实用新型涉及热处理炉技术领域，特别涉及一种电加热辊底式热处理炉。


背景技术：

2.辊底式热处理炉采用耐高温炉辊输送工件进行加热、保温的连续热处理的炉型，部分特殊炉型也带有冷却段，常见型式为直通式结构，多用于工件的正火、淬火、回火、退火等热处理。目前采用的加热方式主要有燃气明火加热、电阻带加热、燃气辐射管加热、电辐射管加热等。其中，辐射管加热的炉型大多是带保护气氛的热处理炉，这类热处理一般要求炉温控制精度高，热处理质量要求高。
3.具体的，电辐射管加热是利用设置在直套辐射管内的电热元件为发热载体，通过辐射管以辐射传热形式将热量传递给物料和炉膛的加热设备，多用于带保护气氛的无氧化热处理炉，一般设置在物料的上下两侧或左右两侧，辐射管与物料运行方向垂直，水平或垂直布置。
4.其中，电辐射管加热与燃气辐射管加热相比存在如下优势：1)电辐射管在辐射管长度方向的温度均匀性远远优于燃气辐射管；2)电加热没有排烟热损失，相对热效率较高；3)电辐射管加热操作和维护便利，操作环境也远远优于燃气，投资省；4)应用电加热的热处理车间不存在环保排放问题等。这些优势使得电辐射管加热在一些需要高品质热处理的领域已经得到了广泛的应用。
5.常见的电辐射管加热的辊底式热处理炉炉膛宽度较窄，一般在2m以内，电辐射管密集布置在炉辊的上下方，有时为了接线方便，电辐射管接线端集中布置在辊底炉的一侧。
6.辊底炉电辐射管的接线一般采用y型接线，通过一个调功器控制多组电辐射管。根据炉温热电偶的温度反馈，控制调功器的电压或电流，实现整体变功率的输出。这种控制方式类似燃气加热的分段比例调节方式。
7.小型辊底炉的炉膛宽度一般较窄，电辐射管有效长度较小，一般通过密集布置电辐射管，可以实现温度均匀性的控制目的。
8.但是对热处理炉产量超过10t/h的大型辊底式热处理炉来说，温度分区数量更多，电辐射管数量和功率均远远多于和大于小型辊底炉。如果再采用这种密布电辐射管的方式来实现控制精度的要求，一方面是不经济；另一方面，一个调功器控制的同步启停或同比例调节的电辐射管数量过多，炉温响应速度即控温灵敏性就很难满足工艺要求。
9.为了满足控温灵敏性，只能增加更多的调功器来分开控制，无形中会增加调功器和电缆的投资及设备维护量，增加系统的复杂性，是不可取的。
10.为此，有必要提出一种电加热辊底式热处理炉，来解决上述问题。


技术实现要素：

11.为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施方式所要解决的技术问题是提供了一种电加热辊底式热处理炉，能够简化系统结构和配置，节约成本，同时提升热处理温度
均匀性。
12.本实用新型实施方式的具体技术方案是：
13.一种电加热辊底式热处理炉，包括：炉壳，所述炉壳的内表面设置有炉衬，并在中部形成中空的炉膛；炉辊，可转动地安装在所述炉膛内，用于输送被加热工件；多根电辐射管，所述电辐射管的数量为3的倍数，所述多根电辐射管安装在所述炉壳上并伸入所述炉膛中，用于加热所述被加热工件，所述多根电辐射管采用y型带中心线接地的接线方式形成三相电结构；调功器，所述调功器用于将所述三相电结构独立分开控制。
14.在一个优选的实施方式中，所述电加热辊底式热处理炉还包括温度检测件和与所述温度检测件电性连接的辊底炉炉温控制系统。
15.在一个优选的实施方式中，所述电加热辊底式热处理炉包括多个温度控制区，每个所述温度控制区对应设置一个所述调功器，所述调功器具备三相独立脉冲控制功能。
16.在一个优选的实施方式中，所述多根电辐射管构成三相电结构至少包括三个电辐射组件，三个所述电辐射组件分别设置于第一线路、第二线路和第三线路上，且所述第一线路、所述第二线路和所述第三线路接三相电，在所述第一线路、所述第二线路和所述第三线路的连接位置引出中心线，所述中心线接地。
17.在一个优选的实施方式中，所述三相调功器的三相电接点分别与所述第一线路、所述第二线路和所述第三线路连接，所述三相调功器的接地点与所述中心线连接。
18.在一个优选的实施方式中，所述第一线路、所述第二线路和所述第三线路上设置有开关，用于所述第一线路、所述第二线路和所述第三线路的通断状态进行分别控制。
19.在一个优选的实施方式中，当所述电加热辊底式热处理炉的炉膛的宽度小于第一宽度时，所述辐射管包括上部电辐射管和下部电辐射管，所述上部电辐射管和所述下部电辐射管沿着高度方向分布在所述被加热工件两侧。
20.在一个优选的实施方式中，当所述电加热辊底式热处理炉的炉膛的宽度大于第二宽度时，所述辐射管包括上部电辐射管组和下部电辐射管组，所述上部电辐射管组和所述下部电辐射管组沿着高度方向分布在所述被加热工件两侧。
21.在一个优选的实施方式中，所述上部电辐射管组包括：上部长支电辐射管和上部短支电辐射管；在同一个高度上，所述上部长支电辐射管和上部短支电辐射管交错排布；所述下部电辐射管组包括：下部长支电辐射管和下部短支电辐射管，在同一个高度上，所述下部长支电辐射管和下部短支电辐射管交错排布。
22.在一个优选的实施方式中，当所述被加热工件为立式堆放体时，所述电辐射管包括：第一侧电辐射管和第二侧电辐射管，所述第一侧电辐射管和所述第二侧电辐射管沿着同一高度分别位于所述被加热工件的两侧。
23.本实用新型的技术方案具有以下显著有益效果：
24.本技术所提供的电加热辊底式热处理炉，具体为一种电辐射管加热的电加热辊底式热处理炉，采用本技术所提供的这种电辐射管加热的电加热辊底式热处理炉，每个温度控制区可以采用一个调功器，具备三相独立脉冲控制功能，能够保证电加热辊底式热处理炉的炉温均匀性控制到≤1℃以内，温控响应速度快；同时还能大幅度的降低设备投资。
25.参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到
限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
26.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
27.图1为本技术实施方式中提供的一种电加热辊底式热处理炉纵断面图；
28.图2为本技术实施方式中提供的第一种电加热辊底式热处理炉横断面图；
29.图3为本技术实施方式中提供的第二种电加热辊底式热处理炉横断面图；
30.图4为本技术实施方式中提供的第三种电加热辊底式热处理炉横断面图。
31.以上附图的附图标记：
32.1、炉衬；
33.11、上部炉衬；
34.12、下部炉衬；
35.21、上部电辐射管；
36.211、上部长支电辐射管；
37.212、上部短支电辐射管；
38.22、下部电辐射管；
39.221、下部长支电辐射管；
40.222、下部短支电辐射管；
41.23、第一侧电辐射管；
42.24、第二侧电辐射管；
43.3、被加热工件；
44.4、炉辊；
45.5、炉壳。
具体实施方式
46.下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本技术所附权利要求所限定的范围内。
47.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
48.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
49.本技术所提供的配置方案主要应用在电辐射管加热的大型辊底式热处理炉中。采用本技术所提供的这种电辐射管加热的大型辊底式热处理炉，具备三相独立脉冲控制功能(采用y型带中心线接地的接线方式，将多组电辐射管或电热元件组合，采用一个调功器来控制，通过调整三相各自独立供电或断电，来实现三相电独立分开控制，进而实现多组电辐射管或电热元件的脉冲控制)；通过简单的系统配置，既能够实现提高炉温均匀性、保证控温灵敏性等工艺要求，还能大幅度的节省投资和降低维护量。
50.请结合参阅图1至图4，本技术实施方式中提供一种电加热辊底式热处理炉，具体而言，其为一种三相独立脉冲控制的电辐射管加热的辊底式热处理炉。该电加热辊底式热处理炉可以包括：炉壳5，所述炉壳5的内表面设置有炉衬1，并在中部形成中空的炉膛；炉辊4，可转动地安装在所述炉膛内，用于输送被加热工件3；多根电辐射管，安装在所述炉壳5上并伸入所述炉膛中，用于加热所述被加热工件3，多根电辐射管，所述电辐射管的数量为3的倍数，所述多根电辐射管安装在所述炉壳5上并伸入所述炉膛中，用于加热所述被加热工件3，所述多根电辐射管采用y型带中心线接地的接线方式形成三相电结构；调功器，所述调功器用于将所述三相电结构独立分开控制。
51.在本技术实施方式中，该炉壳5呈中空的密封结构，具体的，其应用在保护气氛的辊底炉中时，多为密封焊接钢结构。
52.该炉衬1可以包括上部炉衬11和下部炉衬12。上部炉衬11和下部炉衬12可以采用不同的结构和材质，例如，其中，上部炉衬11可以为轻质纤维结构，在保温的同时便于减轻重量，下部炉衬12可以为砌砖结构。
53.该炉辊4可以采用空心耐热钢辊，具体的，其需要根据不同热处理工艺温度要求，不同工件载荷，不同工件尺寸，采用不同耐热钢材质、不同直径和壁厚尺寸规格，不同炉辊4间距的炉内辊道。对于大型辊底炉而言，其一般采用独立传动，变频调速控制。
54.电辐射管用于将热量以辐射方式传递给工件，完成工件的加热和保温。该电辐射管的个数可以为3的整数倍。具体的，该电辐射管可以为直套型电辐射管，内部设置电加热元件、绝缘支撑件及绝热保护衬。其中，电加热元件可以为电阻带、电阻丝或棒，采用鼠笼式结构或绕丝结构等多种形式，具体的，本技术在此并不做形式上的限定。
55.在本技术所提供的实施方式中，电辐射管布置在被加热工件3的周围，以对被加热工件3进行加热。具体的，电辐射管可以分布在被加热工件3的上下和/或左右两侧，具体的，该电辐射管的分布形式、位置等可以根据不同的场景进行适应性调整。每组电辐射管采用y型带中心线接地的接线方式，通过一个调功器将三相电独立分开调控，实现多个电辐射管的脉冲控制。
56.调功器用于将所述三相电结构独立分开控制，实现多个电辐射管的脉冲控制。
57.该电加热辊底式热处理炉还包括温度检测件和与所述温度检测件电性连接的辊底炉炉温控制系统。
58.温度检测件用于检测所述炉膛的温度。具体的，该温度检测件可以为热电偶的形式。该温度检测件用于获取当前所在位置的炉温，从而基于该炉温进行后续电辐射管的通
断控制。
59.其中，所述多根电辐射管构成三相电结构至少包括三个电辐射组件，三个所述电辐射组件分别设置于第一线路、第二线路和第三线路上，且所述第一线路、所述第二线路和所述第三线路接三相电，在所述第一线路、所述第二线路和所述第三线路的连接位置引出中心线，所述中心线接地。
60.所述第一线路、所述第二线路、所述第三线路和所述中心线上设置有三相调功器，用于对三个所述电辐射组件的工作状态进行分别控制。
61.所述三相调功器的三相电接点分别与所述第一线路、所述第二线路和所述第三线路连接，所述三相调功器的接地点与所述中心线连接。
62.所述第一线路、所述第二线路和所述第三线路上设置有开关，用于所述第一线路、所述第二线路和所述第三线路的通断状态进行分别控制。
63.具体使用时，辊底炉炉温控制系统根据炉温设定值与炉膛热电偶检测值的差值计算后，根据设定的升温速率计算需要投入的电辐射管数量，进而控制该温度控制区的调功器输出能力，控制三相独立通断电时间和通断电顺序，实现脉冲控制。此外，该系统配置也可以自由切换到比例控制模式，用于系统大功率输出时，减少对电网的波动影响。
64.如图1所示为本技术所采用的电辐射管加热辊底式热处理炉一个温度控制段的纵断面图。在上下部炉膛均设有热电偶(图中未标示)检测炉膛温度。电辐射管上下交错布置在工件的上下方，工件在炉内炉辊4的带动下，连续运行，电辐射管将热量以辐射方式传递给工件，完成工件的加热和保温。
65.在本实施方式中，所述电加热辊底式热处理炉可以包括多个温度控制区，每个所述温度控制区对应设置一个所述调功器，所述调功器具备三相独立脉冲控制功能。
66.图1中显示了一个温度控制段，该温度控制段可以分上下两个温度控制区。每个温度控制区可以设有9支电辐射管，当然也可以在每个温度控制区设置3只电辐射管、6支电辐射管、12支电辐射管、15支电辐射管、18支电辐射管，3n支电辐射管，其中n为正整数。
67.以上部温度分区1设置9支电辐射管为例，9支电辐射管分别编号为fu1、fv1、fw1、fu2、fv2、fw2、fu3、fv3、fw3。通过采用y型带中心线接地的电缆接线组合，fu1、fu2、fu3并联在一个相u中，fv1、fv2、fv3并联在一个相v中，fw1、fw2、fw3并联在一个相w中，采用一个调功器控制9支电辐射管，实现三相独立控制后，就可以实现9支电辐射管3个一组的间隔脉冲控制。
68.本实用新型提供了一种电辐射管加热的辊底式热处理炉，采用本技术所提供的这种电辐射管加热的辊底式热处理炉，每个温度控制区可以采用一个调功器，具备三相独立脉冲控制功能，能够保证电加热辊底式热处理炉的炉温均匀性控制到≤1℃以内，温控响应速度快；同时还能大幅度的降低设备投资。
69.例如在图1中9支电辐射管的配置中，如果采用常规比例控制，很难实现炉膛尺寸超过一定范围后的温度均匀性调节和控温灵敏性。如果要达到相同的控制效果，调功器数量至少是本技术方案的3倍，电缆用量也将是本技术方案的2倍多，系统将更加复杂，而且控温精度和调节灵敏度也无法达到本技术方案的效果，投资更是无法接受。
70.在一些具体的应用场景下，该电辐射管的排布可以根据电加热辊底式热处理炉的形式不同而不同。
71.如图2所示，在第一个实施方式中，当所述电加热辊底式热处理炉的炉膛的宽度小于第一宽度时，所述电辐射管包括上部电辐射管21和下部电辐射管22，所述上部电辐射管21和所述下部电辐射管22沿着高度方向分布在所述被加热工件3两侧。
72.在本实施方式中，当电加热辊底式热处理炉的炉膛宽度小于第一宽度时，在该炉膛的横截面上，位于被加热工件3的两侧可以布置上部电辐射管21和下部电辐射管22。其中，该第一宽度的数值可以根据当前炉膛的常规尺寸、电辐射管的长度等进行设定，具体的本技术在此并不作数值上的唯一限定。
73.如图3所示，在第二个实施方式中，当所述电加热辊底式热处理炉的炉膛的宽度大于第二宽度时，所述辐射管包括上部电辐射管组和下部电辐射管组，所述上部电辐射管组和所述下部电辐射管组沿着高度方向分布在所述被加热工件3两侧。
74.一般的，电加热辐射管长度不能做的过长，一般有效长均在2m以内，如果炉膛宽度超过2m，在相同高度位置，电辐射管可以包括两支成对布置的电辐射管组。上部电辐射管组可以包括：上部长支电辐射管211和上部短支电辐射管212；下部电辐射管组可以包括：下部长支电辐射管221和下部短支电辐射管222。在同一个高度上，所述上部长支电辐射管211和上部短支电辐射管212交错排布，所述下部长支电辐射管221和下部短支电辐射管222也交错排布，从而对被加热工件3均匀地进行加热。
75.其中，该第二宽度具体可以为2米，当然，该第二宽度的具体数值可以根据当前炉膛的常规尺寸、电辐射管的长度等进行设定，具体的本技术在此并不作数值上的唯一限定。
76.具体使用时，可以在上下部炉膛均设有热电偶检测炉膛温度。电辐射管布置在工件的上下方，每处设置一长一短两支电辐射管，上下左右交错布置，上下温度分区根据各自热电偶检测参数，通过每个温度分区的一个或两个调功器实现三相独立脉冲控制，保证炉膛温度均匀性。
77.如图4所示，在第三个实施方式中，当所述被加热工件3为立式堆放体时，所述辐射管包括：第一侧电辐射管23(图4中的右侧电辐射管)和第二侧电辐射管24(图4中的左侧电辐射管)，所述第一侧电辐射管23和所述第二侧电辐射管24沿着同一高度分别位于所述被加热工件3的两侧。
78.当被加热工件3为复杂结构立式堆放体时(具体而言，该被加热工件3具有一定的高度，而非板状物时)，可以根据该被加热工件3的加热需要，将电辐射管进行合理的设置。例如，可以将电辐射管布置在被加热工件3的左、右两侧，甚至布置在被加热工件3的上、下、左、右。
79.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
80.本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。
81.以上仅为本实用新型的几个实施方式，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范
围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。