专利名称：一种涂层超导基带用的立式退火炉的制作方法
技术领域：
本发明属于退火炉技术领域，涉及一种立式退火炉，主要用于二代涂层超导基带的退火处理。
背景技术：
随着YBa2Cu3CVx (YBCO)高温涂层超导材料在诸多领域的广泛应用，作为外延生长 YBCO的韧性Ni5W合金基带，应具有高的织构度、浅晶界和良好的机械性能。基带的退火可以提高立方织构的含量且消除形变强化和残余应力。连续退火炉分为卧式退火炉和立式退火炉，其中前者在退火过程中基带两支点的跨距比较大，很容易因其自重而产生下沉且带材在高温下的钢性变差，不容易控制退火质量。
发明内容
本发明是为了满足涂层超导基带退火使用的要求，提供一种易于操作且质量更加稳定的立式退火炉。为了达到以上的目的，本发明采用的方案是一种立式退火炉，包括收放带系统、退火炉炉体、热工系统、温度控制系统和工控机系统。收放带系统用于带材的导入和导出；热工系统为退火炉提供性能稳定的加热和保温功能；温度控制系统提供了高精度的控制元件，且具有超温、欠温、断偶报警保护功能； 工控机系统提供了产品工艺的设定温度曲线和过程中当前各个温区的温度曲线。收放带系统包括放带箱、收带箱、放带轮、收带轮、卷纸轮、导向轮；热工系统包括保护退火炉炉体的保温材料、加热控制元件；温度控制系统包括温度控制元件；工控机系统包括工控机。放带轮置于放带箱内，放带箱上设有进气口，放带箱通过入口密封装置与正下方退火炉炉体的一端连接并相通，放带轮位于入口密封装置与退火炉炉体接口的正上方，退火炉炉体的另一端通过出口密封装置与收带箱连接并相通，收带箱内放有收带轮、卷纸轮、 导向轮和变频电机，导向轮位于出口密封装置与收带箱接口的正下方，收带箱上设有出气口 ；退火炉炉体的外围设有保护退火炉炉体的保温材料和加热控制元件，对退火炉炉体进行加热，温度控制元件与加热控制元件连接来控制其加热的温度，工况机与温度控制元件及加热控制元件连接，工控机系统可以调节产品工艺的设定温度曲线和过程中当前各个温区的温度曲线，此外还可以选择保存曲线的路径、导出曲线、打印曲线、是否显示曲线等操作，实现可视化操作。退火炉炉体与机械泵连接，可实现对系统抽真空。入口密封设置和出口密封设置均有密封纠偏装置。上述采用3-6个温度控制元件、加热控制元件形成3-6个独立控温区。工作时收放带系统和退火炉炉体的内腔在保护气氛中，气体流量计与退火炉连接用于控制保护气氛的流量，收带部分采用变频电机，减速后驱动收带动作，卷绕速度由收带控制结构(导向轮、卷纸轮、收带轮)及电控系统(变频电机)实时控制；放带部分采用被动放带方式。
热工系统采用KTL电阻丝作为加热控制元件、轻质氧化铝纤维作为炉膛保温材料和(99)刚玉管作为炉管。采用上述元器件，炉体性能稳定且节能效果非常明显。温度控制系统采用经典的闭环负反馈控制系统控制，该系统设置了超温、欠温、断偶报警保护功能，大大降低了对操作人员经验的要求。本发明能够实现对基带提供预订的退火环境温度、环境气氛和走带速度等条件的控制，实现走带过程无氧化和磨损，及生产效率最大化。采用立式退火炉使水平输送转化为竖直输送，防止了带材的过度拉伸和下坠现象。涂层超导基带需要在气氛的保护环境下进行退火，且走带速度(l-100mm/min)可控和控温精度在3度以内。本发明的立式退火炉收带系统中变频电机控制的导轮和卷纸轮可以实现基带在收带过程无磨损。采用本发明生产的Ni5W金属基带具有高的织构度和表面质量，能够满足商业化二代涂层超导材料使用的要求。
图1是立式退火炉主体的结构示意图；图中1、放带箱；2、进气口 ；3放带轮；4、基带；5、入口密封；6、炉体；7、机械泵；8、 加热控制元件；9、温度控制元件；10、收带箱；11、卷纸轮；12、收带轮；13、导向轮；14、变频电机；15、出气口 ；16、工控机；17、流量计；18出口密封。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。实施例1:一种立式退火炉，其结构如图I所示，包括收放带系统、退火炉炉体、热工系统、温度控制系统和工控机系统。收放带系统包括放带箱I、收带箱10、放带轮3、收带轮12、卷纸轮11、导向轮13 ;热工系统包括保护退火炉炉体的保温材料、加热控制元件8 ;温度控制系统包括温度控制元件9 ;工控机系统包括工控机16。放带轮置于放带箱内，放带箱上设有进气口 2，放带箱通过入口密封装置5与退火炉炉体6的一端连接并相通，放带轮位于入口密封装置与退火炉炉体接口的正上方，退火炉炉体的另一端通过出口密封装置18与收带箱连接并相通，收带箱内放有收带轮、卷纸轮、导向轮和变频电机14，导向轮位于出口密封装置与收带箱接口的正下方，收带箱上设有出气口 15 ;退火炉炉体的外围设有保护退火炉炉体的保温材料和加热控制元件，对退火炉炉体进行加热，温度控制元件与加热控制元件连接来控制其加热的温度，工况机16与温度控制元件及加热控制元件连接，退火炉炉体与机械泵7连接，入口密封设置和出口密封设置均有密封纠偏装置。热工系统采用KTL电阻丝作为加热控制元件、轻质氧化招纤维作为炉膛保温材料和(99)刚玉管作为炉管。工作原理基带在Ar2+4% H2保护气氛下由送带箱进入炉体，气体流量计17与退火炉连接用于控制保护气氛的流量，在炉体的均温区进行再结晶退火，退火后的基带冷却到200°C以下进入收带箱，经导轮导向后，同时收带和卷纸。放带轮可以缠绕百米级的基带，基带4经过调整，垂直进入口密封，然后经过退火炉炉体和出口密封，进入收带箱，经由导向轮缠绕在收带轮和卷纸轮上，在卷带时同时卷纸。
工作时，首先用机械泵将系统抽真空，然后从放带箱的进气口通入Ar2+4% H2保护气，通过流量计控17制流量。出气口产生的气体引导到外管燃烧装置。收带部分采用变频电机，减速后驱动收带动作，卷绕速度由收带控制结构(导向轮、卷纸轮、收带轮)及电控系统(变频电机)实时控制；放带部分采用被动放带方式。走带速度可控(l-100mm/min),采用3-6个独立控温区，控温精度达到±1. 5°C。退火后的基带表面光洁度为5-20nm，厚度为 60-80 μ m。工控机系统可以调节产品工艺的设定温度曲线和过程中当前各个温区的温度曲线，此外还可以选择保存曲线的路径、导出曲线、打印曲线、是否显示曲线等操作，实现可视化操作。
权利要求
1.一种立式退火炉，其特征在于，包括收放带系统、退火炉炉体、热工系统、温度控制系统和工控机系统；收放带系统包括放带箱、收带箱、放带轮、收带轮、卷纸轮、导向轮；热工系统包括保护退火炉炉体的保温材料、加热控制元件；温度控制系统包括温度控制元件； 工控机系统包括工控机；放带轮置于放带箱内，放带箱上设有进气口，放带箱通过入口密封装置与正下方退火炉炉体的一端连接并相通，放带轮位于入口密封装置与退火炉炉体接口的正上方，退火炉炉体的另一端通过出口密封装置与收带箱连接并相通，收带箱内放有收带轮、卷纸轮、导向轮和变频电机，导向轮位于出口密封装置与收带箱接口的正下方，收带箱上设有出气口 ；退火炉炉体的外围设有保护退火炉炉体的保温材料和加热控制元件，温度控制元件与加热控制元件连接来控制其加热的温度，工况机与温度控制元件及加热控制元件连接，退火炉炉体与机械泵连接。
2.按照权利要求I的一种立式退火炉，其特征在于，入口密封设置和出口密封设置均有密封纠偏装置。
3.按照权利要求I的一种立式退火炉，其特征在于，采用3-6个温度控制元件、加热控制元件形成3-6个独立控温区。
4.按照权利要求I的一种立式退火炉，其特征在于，采用KTL电阻丝作为加热控制元件、轻质氧化铝纤维作为炉膛保温材料和刚玉管作为炉管。
5.按照权利要求I的一种立式退火炉，其特征在于，温度控制系统采用闭环负反馈控制系统控制，该系统设置了超温、欠温、断偶报警保护功能。
6.按照权利要求I的一种立式退火炉，其特征在于，气体流量计与退火炉连接用于控制保护气氛的流量。
全文摘要
一种涂层超导基带用的立式退火炉，属于退火炉技术领域。放带轮置于放带箱内，放带箱上设有进气口，放带箱通过入口密封装置与退火炉炉体的一端连接并相通，炉体的另一端通过出口密封装置与收带箱连接并相通，收带箱内放有收带轮、卷纸轮、导向轮和变频电机，收带箱上设有出气口；退火炉炉体的外围设有保护退火炉炉体的保温材料和加热控制元件，温度控制元件与加热控制元件连接来控制其加热的温度，工况机与温度控制元件及加热控制元件连接，退火炉炉体与机械泵连接。本发明满足涂层超导基带退火使用的要求，易于操作且使涂层超导基带质量更加稳定。
文档编号C21D1/26GK102586576SQ20121004606
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者刘敏, 叶帅, 李孟晓, 王毅, 王营霞, 索红莉, 赵跃, 马麟, 高忙忙 申请人:北京工业大学