一种金属工件表面还原装置及其方法与流程

本发明涉及烟灰缸具领域，特别是涉及一种金属工件表面还原装置及其方法。

背景技术：

金属的氧化和炉气或者空气中的二氧化碳、水和氧气发生反应的过程，而氧化皮是金属表面高温化后的产物，金属在低于200℃时氧化非常缓慢，当温度增至700℃到850℃时氧化速度开始加速，当温度升至1000℃时氧化速度急剧上升。

金属表面氧化皮的存在会造成金属流失，同时加快金属基体的腐蚀速度，从而降低了金属的使用寿命。而去除金属表面氧化皮的方法包括两种，一种是酸洗，二是机械处理。酸洗是利用酸性溶液去除金属表面的氧化皮和锈蚀物，但是该方法会对环境带来污染。机械处理是利用砂轮或者刚刷去除金属表面的氧化皮和锈蚀物，但是该方法劳动强度大，一些新鲜金属也会被打磨掉，造成金属二次流失，而且金属存在打磨不均匀的现象。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供金属工件表面还原装置及其方法，有效地保护了周围环境，降低了人工劳动强度，避免了金属的二次流失，避免了金属表面打磨不均匀的现象，同时保证了工作效率。

一种金属工件表面还原装置，包括入口段、备件段炉体、加热段炉体、冷却段炉体和出口段；所述入口段密封安装在所述备件段炉体的上方，备件段炉体、所述加热段炉体、所述冷却段炉体和所述出口段从右至左依次密封连接；入口段的顶部和下部均设有密封阀，入口段下部设有位于入口段下部的密封阀上方的入口惰性气体进气阀，入口段的上部设有入口排气阀；出口段的左端和右部也设有密封阀，出口段的下部设有出口惰性气体进气阀，出口段的上方设有出口排气阀；加热段炉体设有氢气进气阀和惰性气体进气阀，冷却段炉体设有排气阀；密封阀包括法兰、密封板、压盖、轴承、阀轴和电机；法兰的下部设有料口，法兰内设有用于密封料口的密封板，密封板的尺寸与法兰的内壁相适配，密封板的左右部设有呈对称的连接孔；法兰的顶端设有两个与密封板的连接孔同中心线的安装槽，安装槽与轴承适配，阀轴的上部与轴承固定连接，阀轴的下端穿过法兰的安装槽与密封板的连接孔螺纹连接，使轴承落入安装槽中；压盖套设在阀轴上与法兰的顶端连接，将轴承限制在法兰的安装槽内；阀轴的顶部设有从动齿轮，从动齿轮之间配设有主动齿轮，主动齿轮与电机的转轴连接；加热段炉体包括炉壳、炉墙、保温材料和加热单元，保温材料填充在炉壳和炉墙之间，加热单元均布在炉墙内部；备件段炉体的内腔与入口段对应的位置设有升降接件装置，备件段炉体、加热段炉体、冷却段炉体和出口段的内部设有位于同一水平线上的输送辊道。

本发明的备件段炉体、加热段炉体和冷却段炉体的内部经惰性气体排空后充满了氢气；打开入口段顶部的密封阀，将去除表面污渍的金属工件放入入口段的内部，然后关闭入口段顶部的密封阀，再通过入口惰性气体进气阀和入口排气阀使入口段内部充满惰性气体；打开入口段下部的密封阀，通过升降接件装置将入口段内部的金属工件移送至备件段炉体内部的输送轨道上，然后输送轨道将金属工件送至加热段炉体内部通过加热单元进行加热，金属工件表面的氧化层与炉膛中的氢气发生还原反应，从而去除金属工件表面的氧化皮；然后将表面无氧化物的金属工件移送至冷却段炉体进行冷却；打开出口段的出口惰性气体进气阀和出口排气阀，将出口段内部的空气进行排空，再打开出口段右部的密封阀，将冷却后的金属工件通过输送辊道输送至出口段内部，然后关闭出口段右部的密封阀，再打开出口段左端的密封阀取出金属工件，获得表面清洁无氧化物的金属工件成品。

本发明可实现连续化生产，保证了工作效率，降低了人工劳动强度，同时采用氢气对金属工件表面的氧化层进行还原，可获得表面平整的金属工件，而且有效地保护了周围的环境，避免了金属的二次流失，提高了金属的利用率。入口段和出口段的密封阀的设计，入口段的入口惰性气体进气阀和入口排气阀，以及出口段的出口惰性气体进气阀和出口排气阀，可保证放件和取件时，入口段和出口段内部没有空气且充满惰性气体，避免了空气通过入口段下部的密封阀和出口段右部的密封阀进入炉体内部，造成安全事故，从而提高了设备使用的安全性。电机的转轴带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动从动齿轮旋转，从而实现与从动齿轮连接的阀轴的转动；而阀轴和密封板螺纹连接，阀轴不发生纵向或者横向的位移，可实现密封板在法兰内部沿阀轴的轴向滑动，从而实现对法兰料口的打开和关闭。密封阀采用双从动齿轮、双阀轴和密封板的双连接孔的设计，提高了密封板在法兰内部移动的稳定性。压盖的设计可避免轴承带动阀轴窜出法兰安装槽的现象，保证了密封阀的正常工作。

优选地，所述法兰的料口与密封板均呈矩形，密封板的四个角部倒圆，可避免密封板的角部与法兰内壁发生刮擦，造成卡顿的现象，从而提高了密封板移动的稳定性。

优选地，所述压盖与轴承的外圈之间设有垫圈，有效地避免了轴承在安装槽内的窜动。

优选地，所述冷却段炉体包括内壳体和冷却壳体，冷却壳体与内壳体密封连接，冷却壳体与内壳体之间的空腔形成积水腔，冷却壳体的下端设有进水口，冷却壳体的上端设有出水口。冷却壳体的进水口和出水口的设计，保证了冷却壳体与内壳体的积水腔内充满冷却水，而且实现了冷却水的不断更换，保证了冷却段炉体的冷却效率。

优选地，所述加热段炉体的左右两端均设有挡板，保证了加热段炉体内部的氢气量，避免了加热段炉体内部的大量氢气流动至备件段炉体和冷却段炉体的内部，提高了氢气的利用率。

优选地，所述排气阀设在冷却段炉体的左端。

一种金属工件表面还原方法，使用如上所述的金属工件表面还原装置，包括如下步骤：

S1：采用中性洗涤剂和清水清洗金属工件的表面污渍，然后将其烘干得到表面清洁的金属工件；驱动入口段顶部的密封阀的电动机，将清洁后的金属工件放入入口段的内部；然后打开入口段的入口惰性气体进气阀，将入口段内部的空气从入口排气阀排出；

S2：打开加热段炉体的惰性气体进气阀通过冷却段炉体的排气阀排出备件段炉体、加热段炉体和冷却段炉体内部的空气，然后关闭惰性气体进气阀，打开氢气进气阀，使氢气充满整个炉膛；

S3：打开入口段下部的密封阀，通过备件段炉体内部的升降接件装置将入口段内部的金属工件接送至备件段炉体的输送轨道上；

S4：通过备件段炉体和加热段炉体的输送轨道将金属工件从备件段炉体移送至加热段炉体，再通过加热段炉体内部的加热单元对金属工件加热，炉膛内的氢气对金属工件表面的氧化层进行还原，最后获得表面清洁无氧化物的金属工件；

S5：通过输送辊道将表面无氧化物的金属工件从加热段炉体输送至冷却段炉体进行冷却；

S6：打开出口段的出口惰性气体进气阀，将出口段内部的空气通过出口排气阀排出；然后打开出口段右部的密封阀，通过输送轨道将金属工件从冷却段炉体移送至出口段内部，然后关闭出口段右部的密封阀；

S7：打开出口段左端的密封阀，取出金属工件，获得表面清洁无氧化物的成品金属工件。

本发明的有益效果体现在：

本发明可实现连续化生产，保证了工作效率，降低了人工劳动强度，同时采用氢气对金属工件表面的氧化层进行还原，可获得表面平整的金属工件，而且有效地保护了周围的环境，避免了金属的二次流失，提高了金属的利用率。入口段和出口段的密封阀的设计，入口段的入口惰性气体进气阀和入口排气阀，以及出口段的出口惰性气体进气阀和出口排气阀，可保证放件和取件时，入口段和出口段内部没有空气且充满惰性气体，避免了空气通过入口段下部的密封阀和出口段右部的密封阀进入炉体内部，造成安全事故，从而提高了设备使用的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例密封阀的结构示意图。

附图中，1-入口段，11-入口惰性气体进气阀，12-入口排气阀，2-备件段炉体，21-升降接见装置，3-加热段炉体，31-惰性气体进气阀，32-氢气进气阀，33-炉壳，34-炉墙，35-保温材料，36-加热单元，37-挡板，4-冷却段炉体，41-排气阀，42-内壳体，43-冷却壳体，44-进水口，45-出水口，5-出口段，51-出口惰性气体进气阀，52-出口排气阀，6-密封阀，61-法兰，611-料口，62-密封板，621-连接孔，63-压盖，64-轴承，65-阀轴，66-电机，67-从动齿轮，68-主动齿轮，7-输送辊道，8-金属工件

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利的保护范围。

如图1和图2所示，本实施例公开了一种金属工件表面还原装置及其方法，该装置包括入口段1、备件段炉体2、加热段炉体3、冷却段炉体4和出口段5。入口段1密封安装在备件段炉体2的上方，备件段炉体2、加热段炉体3、冷却段炉体4和出口段5从右至左依次密封连接；入口段1的顶部和下部均设有密封阀6，入口段1下部设有位于入口段1下部的密封阀6上方的入口惰性气体进气阀11，入口段1的上部设有入口排气阀12；出口段5的左端和右部也设有密封阀6，出口段5的下部设有出口惰性气体进气阀51，出口段5的上方设有出口排气阀52；加热段炉体3设有氢气进气阀32和惰性气体进气阀31，冷却段炉体4设有排气阀41，排气阀41设在冷却段炉体4的左端。加热段炉体3包括炉壳33、炉墙34、保温材料35和加热单元36，保温材料35填充在炉壳33和炉墙34之间，加热单元36均布在炉墙34内部。备件段炉体2的内腔与入口段1对应的位置设有升降接件装置21，备件段炉体2、加热段炉体3、冷却段炉体4和出口段5的内部设有位于同一水平线上的输送辊道7。

冷却段炉体4包括内壳体42和冷却壳体43，冷却壳体43与内壳体42密封连接，冷却壳体43与内壳体42之间的空腔形成积水腔，冷却壳体43的下端设有进水口44，冷却壳体43的上端设有出水口45。冷却壳体43的进水口44和出水口45的设计，保证了冷却壳体43与内壳体42的积水腔内充满冷却水，而且实现了冷却水的不断更换，保证了冷却段炉体4的冷却效率。加热段炉体3的左右两端均设有挡板37，保证了加热段炉体3内部的氢气量，避免了加热段炉体3内部的大量氢气流动至备件段炉体2和冷却段炉体4的内部，提高了了氢气的利用率。

密封阀6包括法兰61、密封板62、压盖63、轴承64、阀轴65和电机66；法兰61的下部设有料口611，法兰61内设有用于密封料口611的密封板62，密封板62的尺寸与法兰61的内壁相适配，密封板62的左右部设有呈对称的连接孔621。法兰61的料口611与密封板62均呈矩形，密封板62的四个角部倒圆，可避免密封板62的角部与法兰61内壁发生刮擦，造成卡顿的现象，从而提高了密封板62移动的稳定性。法兰61的顶端设有两个与密封板62的连接孔621同中心线的安装槽，安装槽与轴承64适配，阀轴65的上部与轴承64固定连接，阀轴65的下端穿过法兰61的安装槽与密封板62的连接孔621螺纹连接，使轴承64落入安装槽中；压盖63套设在阀轴65上与法兰61的顶端连接，将轴承64限制在法兰61的安装槽内，压盖63与轴承64的外圈之间设有垫圈，有效地避免了轴承64在安装槽内的窜动；阀轴65的顶部设有从动齿轮67，从动齿轮67之间配设有主动齿轮68，主动齿轮68与电机66的转轴连接。电机66的转轴带动主动齿轮68旋转，主动齿轮68带动从动齿轮67旋转，从而实现与从动齿轮67连接的阀轴65的转动；而阀轴65和密封板62螺纹连接，阀轴65不发生纵向或者横向的位移，可实现密封板62在法兰61内部沿阀轴65的轴向滑动，从而实现对法兰61料口611的打开和关闭。密封阀6采用双从动齿轮67、双阀轴65和密封板62的双连接孔621的设计，提高了密封板62在法兰61内部移动的稳定性。压盖63的设计可避免轴承64带动阀轴65窜出法兰61安装槽的现象，保证了密封阀6的正常工作。

本发明的备件段炉体2、加热段炉体3和冷却段炉体4的内部经惰性气体排空后充满了氢气；打开入口段1顶部的密封阀6，将去除表面污渍的金属工件8放入入口段1的内部，然后关闭入口段1顶部的密封阀6，再通过入口惰性气体进气阀11和入口排气阀12使入口段1内部充满惰性气体；打开入口段1下部的密封阀3，通过升降接件装置21将入口段1内部的金属工件8移送至备件段炉体1内部的输送轨道7上，然后输送轨道7将金属工件8送至加热段炉体3内部通过加热单元36进行加热，金属工件8表面的氧化层与炉膛中的氢气发生还原反应，从而去除金属工件8表面的氧化皮；然后将表面无氧化物的金属工件8移送至冷却段炉体4进行冷却；打开出口段5的出口惰性气体进气阀51和出口排气阀2，将出口段5内部的空气进行排空，再打开出口段5右部的密封阀6，将冷却后的金属工件8通过输送辊道7输送至出口段5内部，然后关闭出口段5右部的密封阀6，再打开出口段5左端的密封阀6取出金属工件8，获得表面清洁无氧化物的金属工件8成品。本发明可实现连续化生产，保证了工作效率，降低了人工劳动强度，同时采用氢气对金属工件表面的氧化层进行还原，可获得表面平整的金属工件，而且有效地保护了周围的环境，避免了金属的二次流失，提高了金属的利用率。入口段1和出口段5的密封阀6的设计，入口段1的入口惰性气体进气阀11和入口排气阀12，以及出口段5的出口惰性气体进气阀51和出口排气阀52，可保证放件和取件时，入口段1和出口段5内部没有空气且充满惰性气体，避免了空气通过入口段1下部的密封阀6和出口段5右部的密封阀6进入炉体内部，造成安全事故，从而提高了设备使用的安全性。

具体的，本实施例提供一种金属工件表面还原方法，包括如下步骤：

S1：采用中性洗涤剂和清水清洗金属工件8的表面污渍，然后将其烘干得到表面清洁的金属工件8；驱动入口段1顶部的密封阀6的电动机66，将清洁后的金属工件8放入入口段1的内部；然后打开入口段1的入口惰性气体进气阀11，将入口段1内部的空气从入口排气阀12排出；

S2：打开加热段炉体3的惰性气体进气阀31通过冷却段炉体4的排气阀41排出备件段炉体2、加热段炉体3和冷却段炉体4内部的空气，然后关闭惰性气体进气阀31，打开氢气进气阀32，使氢气充满整个炉膛；

S3：打开入口段1下部的密封阀6，通过备件段炉体2内部的升降接件装置21将入口段1内部的金属工件8接送至备件段炉体2的输送轨道7上；

S4：通过备件段炉体2和加热段炉体3的输送轨道7将金属工件8从备件段炉体2移送至加热段炉体3，再通过加热段炉体3内部的加热单元36对金属工件8加热，炉膛内的氢气对金属工件8表面的氧化层进行还原，最后获得表面清洁无氧化物的金属工件8；

S5：通过输送辊道7将表面无氧化物的金属工件8从加热段炉体2输送至冷却段炉体4进行冷却；

S6：打开出口段5的出口惰性气体进气阀51，将出口段5内部的空气通过出口排气阀52排出；然后打开出口段5右部的密封阀6，通过输送轨道7将金属工件8从冷却段炉体4移送至出口段5内部，然后关闭出口段5右部的密封阀6；

S7：打开出口段5左端的密封阀6，取出金属工件8，获得表面清洁无氧化物的成品金属工件8。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。