专利名称：立式电阻带快速加热炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种快速加热设备，尤其涉及一种用于金属板带轧机上承受轧制力的支承辊和其他大型轧辊辊身表面硬化热处理的快速加热设备。
背景技术：
由于钢铁和有色金属板带加工业快速发展，对加工板带轧机的需求和轧机备件消耗的快速增长，支承辊的消耗也成倍的增加。支承辊是板带轧机中的重要部件，其制造技术难度大，生产周期长，为机械制造业中的高科技产品。支承辊的主要技术指标有两方面， 一是辊身表面区的硬度，如图1支承辊简图，其中1区为辊身表面区，此区为高硬度区。老式轧机用支承辊要求此区肖氏硬度HS 55 65，现代轧机要求HS 65 75，此外还要求硬度均勻性，老式轧机用支承辊要求硬度均勻性为<4HS，现代轧机为<2 3 HS。硬度均勻性是指辊身任何二点的硬度差不大于4HS或不大于2或3HS。二是辊身表面区硬化层的深度，图1中1区的深度，老式轧机用支承辊要求20 30毫米深，现代轧机要求40 60毫米深，现代轧机比老式轧机提高了 1倍。这些要求除了与支承辊用钢有关外主要取决于表面淬火加热深度，加热深度的深浅则取决于快速加热设备的技术水平。目前国内外快速加热设备主要为二类。一类用工频电源感应加热，图2为连续式工频感应加热淬火示意图；连续式工频感应加热淬火设备是通过感应加热线圈4对轧辊8 进行加热，其最大缺点是加热层深度不足，只能做到20 30毫米深的硬化层。另一类是火焰式燃气加热装置，图3为此加热装置的示意图；被加热的轧辊8放在两边的转动拖轮6 上，拖轮可以带动轧辊转动，轮身两侧为两排燃气烧咀7，烧咀燃烧的火焰喷射到辊面进行加热；此种加热装置的缺点是加热温度的均勻性差，淬火后的硬度均勻性不好。这两种装置的共同不足是主设备和附属设备比较复杂，且占地面积大、投资高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种立式电阻带快速加热炉，该加热炉结构简单，投资少， 占地面积小，专用于支承辊辊身表面层的快速加热。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种立式电阻带快速加热炉，包括炉体和基座，炉体竖直安装于基座上，炉体由炉底、 炉膛和炉盖组成，炉膛内分成上部区、中部区和下部区，每个区域的炉膛内壁上均安装有电阻带发热元件，电阻带发热元件接控制器，每个区域内安装有热电偶以测量温度，热电偶输出接控制器；炉底中间和基座中间为中空，炉盖为开启式，炉盖中间开有圆孔。所述炉体内能竖直放入需要进行辊身表面区加热的支承辊，支承辊下部搁在炉底中间的中空部上，支承辊与炉底间装有下支撑圈密封，炉盖中间孔与支承辊的辊颈部间装有上密封圈密封。所述支承辊身在炉膛内的升温速度与炉膛直径D和高度H有关，与炉膛表面功率有关，与被加热支承辊辊身的大小有关。
所述炉膛直径为2. 60米、炉膛高度为2. 60米，炉膛表面积为21. M平方米，炉膛表面功率为18 20千瓦/平方米，炉膛总功率为400千瓦，对应的支承辊辊身直径为 0. 70 1. 20米，辊身长度为1. 00 2. 00米，辊身表面积为2. 20 7. 54平方米。所述炉膛直径为3. 00米、炉膛高度为3. 00米，炉膛表面积为28. 27平方米，炉膛表面功率为18 20千瓦/平方米，炉膛总功率为550千瓦，对应的支承辊辊身直径为 1.20 1.60米，辊身长度为1.40 2. 30米，辊身表面积为5. 28 11. 56平方米。本发明的加热炉采用立式电阻带加热，专用于支承辊辊身表面层的快速加热，炉膛的密封性好炉温易于控制，经过多次试验证明电阻带加热只要达到一定的快速升温速度就可以做到表面层加热的目的，加热深度可控制在30 80毫米，淬火表面层的硬度可达到肖氏硬度HS60 80范围。本发明的加热炉结构简单，投资少，占地面积小，专用于支承辊辊身表面层的快速加热。
图1支承辊简图2连续式工频感应加热淬火示意图； 图3火焰式燃气加热炉； 图4支承辊辊身主要尺寸图； 图5支承辊表面区加热工艺曲线； 图6立式电阻带快速加热炉结构示意图； 图7实施例1支承辊图； 图8实施例1表面淬火工艺； 图9实施例2支承辊图； 图10实施例2表面淬火工艺。图中1辊身表面区，2中间区，3辊颈区，4感应加热线圈，5喷水器，6转动拖轮，7燃气烧咀，8支承辊，9炉体，10电阻带发热元件，11炉膛上部区，12炉膛中部区， 13炉膛下部区，14炉盖，15炉底，16上密封图，17下支撑圈，18基座，19地面。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。参见图6，一种立式电阻带快速加热炉，包括炉体9和基座18，炉体9竖直安装于基座18上，基座18固定于在地面19上，炉体9由炉底15、炉膛和炉盖14组成，炉膛内分成上部区11、中部区12和下部区13，每个区域的炉膛内壁上安装有电阻带发热元件10，每个电阻带发热元件10接控制器单独控制，每个区域内安装有热电偶以测量温度，热电偶输出接控制器；炉底15中间和基座18中间为中空，炉盖14为开启式，炉盖14中间开有圆孔。所述炉体9内能竖直放入需要进行辊身表面区加热的支承辊8，支承辊8下部搁在炉底15中间的中空部上，支承辊8与炉底15间垫装有下支撑圈17密封，炉盖中间孔14与支承辊8的辊颈部间装有上密封圈16密封，上密封圈16套装在炉盖14中间孔内。本发明的立式电阻带快速加热炉，专用于支承辊辊身表面层的快速加热，可加热辊身直径Φ=0. 70 1. 60米，辊身长度L=L 00 2. 30米的轧辊。加热层深度δ为40 80毫米，如图4所示。该加热炉的最高加热温度为910°C，可以满足支承辊用钢标准中规定的全部钢号所制造的支承辊表面淬火加热用。图5为支承辊辊身表面区硬化热处理的加热工艺曲线，从图中可知从550°C升温至900°C为快速加热，其加热速度为> 90° C/小时。经多方面实验研究可知，当辊身表面升温速度为> 90° C/小时即可达到快速加热。此速度称为临界加热速度，高于或等于此速度升温可以实现表面区加热的目的。本发明的立式电阻带快速加热炉能对支承辊辊身表面层进行快速加热。支承辊辊身在炉膛内的升温速度与炉膛直径D和高度H有关，与炉膛表面功率(单位表面积发热的功率)有关，与被加热支承辊辊身的大小有关。本发明快速加热炉的炉膛尺寸和功率与辊身尺寸的关系参见表1，按照表1的关系式选用，能将支承辊辊身表面升温速度达到> 90° C/ 小时，从而达到快速加热的目的。
表1 IPIf尺寸翻功率与纏身R寸》关系
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5 2卜. 11 56 辊身硬化层深度h (毫米)(参见图1)是支承辊技术性能的重要指标。硬化层深度与加热深度有一定的关系。加热层深度δ (毫米)(参见图4)等于或大于硬化层深度h (图1)。加热层深度δ与辊身快速加热到900°C后的保温时间有关，保温时间越长加热层深度越深。表2为本发明快速加热炉的加热层深度与保温时间的关系。加热温度(900°C) 后的保温时间的长短由加热层深度而定，如图5所示。加热层深度δ与保温时间的关系如表2所示。
表2加热屑深度δ与保攝时同的关系
δ加热层深度(毫米)保温吋间(小吋)401. 5502.0602. 5703.0 实施例1
2件支承辊尺寸如图7所示，辊身直径Φ 1280mm,辊身长度L 1350mm,单件重20. 47吨进行辊身表面淬火。支承辊材料为70Cr3Mo钢，辊身实际淬火尺寸为Φ 1283mm，长1360mm， 直径放3mm磨削余量，长度放IOmm加工余量。辊身硬度要求HS 65 70.淬硬层深度为彡45mm，硬度均勻性HS ( 3。本次表面淬火用快速加热炉的炉膛直径D为2. 6米，炉身高度H为2. 0米。图8 为本次热处理工艺曲线，支承辊第一次预热温度为300°C保温8小时，第二次预热温度为 550°C保温时间20小时。从550°C到900°C为快速加热，加热速度为90°C /小时。辊身到达 900°C后保温3小时，然后进行淬火。淬火后于430°C回火140小时，炉冷到150°C出炉。经检测辊身肖氏硬度为HS 67 69硬度合格，硬度均勻性HS=3也合格。对辊身加热层深度也进行了测量，实测加热层深度δ为60mm，估计硬化层深度h可以超过45mm， 本次处理支承辊合格。实施例2
2件支承辊尺寸如图9所示。辊身直径Φ752辊身长度1690，单件重7. 5吨。支承辊材料为9Cr2Mo钢。辊身硬度要求HS 75 80。淬硬层深度彡30mm，硬度均勻性HS彡3。本次表面淬火用快速加热炉的炉膛直径D为2. 60米，炉身高度H为2. 00米。图 10为本次热处理的工艺曲线，支承辊预热温度为300°C保温5小时，540°C保温10小时。从 540°C至900°C为快速加热，加热速度为100°C /小时。辊身表面到达900°C后保温1. 5小时。然后进行淬火。淬火后于320°C回火，保温80小时候，炉冷到150°C出炉。经检侧辊身肖氏硬度为78 80，硬度合格。硬度均勻性HS=3也合格。辊身加热层深度S为40mm，估计硬化层深度h可以超过30mm，本次处理支承辊合格。以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种立式电阻带快速加热炉，其特征是包括炉体(9)和基座(18)，炉体(9)竖直安装于基座(18)上，炉体(9)由炉底(15)、炉膛和炉盖(14)组成，炉膛内分成上部区(11)、中部区(12)和下部区(13)，每个区域的炉膛内壁上均安装有电阻带发热元件(10)，电阻带发热元件(10)接控制器，每个区域内安装有热电偶以测量温度，热电偶输出接控制器；炉底 (15)中间和基座(18)中间为中空，炉盖(14)为开启式，炉盖(14)中间开有圆孔。
2.根据权利要求1所述的立式电阻带快速加热炉，其特征是所述炉体(9)内能竖直放入需要进行辊身表面区加热的支承辊(8)，支承辊(8)下部搁在炉底(15)中间的中空部上， 支承辊(8)与炉底(15)间装有下支撑圈(17)密封，炉盖(14)中间孔与支承辊(8)的辊颈部间装有上密封圈(16)密封。
3.根据权利要求2所述的立式电阻带快速加热炉，其特征是所述支承辊身在炉膛内的升温速度与炉膛直径D和高度H有关，与炉膛表面功率有关，与被加热支承辊辊身的大小有关。
4.根据权利要求3所述的立式电阻带快速加热炉，其特征是所述炉膛直径为2.60 米、炉膛高度为2. 60米，炉膛表面积为21. 24平方米，炉膛表面功率为18 20千瓦/平方米，炉膛总功率为400千瓦，对应的支承辊辊身直径为0. 70 1. 20米，辊身长度为1. 00 2. 00米，辊身表面积为2. 20 7. 54平方米。
5.根据权利要求3所述的立式电阻带快速加热炉，其特征是所述炉膛直径为3.00 米、炉膛高度为3. 00米，炉膛表面积为28. 27平方米，炉膛表面功率为18 20千瓦/平方米，炉膛总功率为550千瓦，对应的支承辊辊身直径为1. 20 1. 60米，辊身长度为1. 40 2. 30米，辊身表面积为5.观 11. 56平方米。
全文摘要
本发明涉及一种用于金属板带轧机上承受轧制力的支承辊和其他大型轧辊辊身表面硬化热处理的快速加热设备。一种立式电阻带快速加热炉，包括炉体(9)和基座(18)，炉体竖直安装于基座上，炉体由炉底(15)、炉膛和炉盖(14)组成，炉膛内分成上部区(11)、中部区(12)和下部区(13)，每个区域的炉膛内壁上均安装有电阻带发热元件(10)，电阻带发热元件接控制器，每个区域内安装有热电偶以测量温度，热电偶输出接控制器；炉底中间和基座中间为中空，炉盖为开启式，炉盖中间开有圆孔。本发明的加热炉结构简单，投资少，占地面积小，专用于支承辊辊身表面层的快速加热。
文档编号C21D1/09GK102260771SQ20111022704
公开日2011年11月30日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者李春治, 盛春磊 申请人:上海捷如重工机电设备有限公司