一种黄铜钢丝扩散炉的制作方法

本发明涉及电镀黄铜钢丝生产设备技术领域，尤其涉及一种黄铜钢丝扩散炉。

背景技术：

电镀黄铜钢丝扩散炉是钢帘线黄铜钢丝生产的关键设备，即：通过加热的方式在钢丝的表面进行锌铜镀层扩散，钢丝表面锌铜镀层扩散是指：在锌铜镀层被加热时，锌铜原子间产生相互位移并适度混合实现的。钢丝表面锌铜镀层经过预热、加热和保温完成了锌铜原子的势能激活、快速扩散和原子稳定化处理全部过程后产生了黄铜合金。

目前，用于生产电镀黄铜钢丝的设备主要以感应扩散炉为主，然而在生产实践中，感应扩散炉存在以下缺陷：

1、设备缺陷：包括电气元件老化快，误动作多,需要短周期更换；电气故障诊断难度大，维修技术要求高；关键电气部件使用周期短，维修费用高等；

2、生产和产品缺陷：包括钢丝加热不均，横向温差大，边缘丝易过热；容易产生废品，多数硬件故障都会直接导致钢丝过热，极易发生钢丝球化；.产量低(现有的感应扩散炉只有DV75，其中D为钢丝直径，V为钢丝的输送线速度，若提高到DV90、DV100和DV120，设备故障会剧增不能生产)；

3、操作缺陷：更换线径时，同时需要调整电容配置，需要经验丰富电工专门调节外部谐振与电容配比，技术难度大、操作流程多；氧化物易阻塞过丝孔，易磨伤和拉断钢丝。

综上所述，感应扩散炉存在诸多缺陷，大大影响和制约了连续生产运行的可靠性和稳定性，因此需设计一设备性能可靠、产品品质稳定、DV75—120连续可调、操作简单方便、节能高效的新型扩散炉。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种黄铜钢丝扩散炉，达到设备性能可靠、产品品质稳定、DV75—120连续可调、操作简单方便、节能高效的目的。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种黄铜钢丝扩散炉，包括三个加热炉体，相邻两所述加热炉体之间设有分丝段炉体，每个所述加热炉体内均设有横贯所述加热炉体长度方向的加热室，所述加热室内设有贯通所述加热室两端的加热腔，相邻两所述加热腔相互靠近的一端均与所述分丝段炉体的内部连通；

位于所述加热室外周的所述加热炉体内设有环形燃烧腔；每个所述加热炉体的一端均设有排烟腔，所述排烟腔将所述环形燃烧腔与所述加热炉体外部的排烟系统连通在一起；

每个所述加热炉体的两侧壁上均设有与所述环形燃烧腔连通的燃烧系统。

作为一种改进，所述环形燃烧腔包括若干个环形隔板，所述环形隔板将所述环形燃烧腔分隔成若干个环形燃烧腔单体，每块所述环形隔板上均设有位于所述加热室上方的排烟口，所述排烟口将所述环形燃烧腔单体顺次连通、并与所述排烟腔连通，每个所述环形燃烧腔单体上均设有位于所述加热室下方的燃烧器，所述燃烧器与所述燃烧系统连通。

作为进一步的改进，相邻两所述环形燃烧腔单体上的所述燃烧器错开设置、并位于所述环形燃烧腔单体的不同侧壁上。

作为再进一步的改进，所述加热炉体的底部还设置有炉体预热通道，所述炉体预热通道的一端与所述排烟腔连通，所述炉体预热通道的另一端延伸至所述加热炉体的另一端、且与所述排烟系统连通。

作为更进一步的改进，所述炉体预热通道为S形，且至少设置一条，所述排烟腔通过进烟通道与所述炉体预热通道的一端连通，所述炉体预热通道的另一端与所述排烟系统的排烟管连通，所述排烟管靠近所述加热炉体的起始端设置。

作为又进一步的改进，所述燃烧系统包括相连通的助燃风机和助燃风总管，所述助燃风总管上连通有多根助燃风支管，每根所述助燃风支管上连通有燃气输送管，所述燃气输送管和所述助燃风支管连通处的下游管路形成混合燃气输送管，每根所述混合燃气输送管上均连通有所述燃烧器，所述燃烧器向所述环形燃烧腔方向延伸；

所述排烟系统包括与所述炉体预热通道连通的所述排烟管，所述排烟管的另一端连通有与排烟风机相连的排烟总管；位于所述加热炉体外部的所述排烟管上连通有冷风管。

作为又进一步的改进，所述燃烧器包括与所述加热炉体相连的连接座，所述连接座内设有燃烧器本体，所述燃烧器本体内设有脉冲燃烧室，所述脉冲燃烧室靠近所述环形燃烧腔的一端连通有高速喷射孔，所述高速喷射孔的另一端联通有平焰喷射孔，所述平焰喷射孔与所述环形燃烧腔连通；

所述脉冲燃烧室远离所述环形燃烧腔的一端连通有喷射孔，位于所述喷射孔上游的所述连接座和所述燃烧器本体上设有与燃气管连通的喷嘴。

作为又进一步的改进，位于所述燃烧器本体外周的所述连接座内设有与所述助燃风总管连通的环形导流风腔，所述环形导流风腔所述环形燃烧腔连通；所述连接座上还设有与所述环形导流风腔连通的预热风管，所述预热风管的另一端绕经所述炉体预热通道、并延伸至所述加热炉体的外部。

作为又进一步的改进，还包括电动带丝机构，所述电动带丝机构自所有所述加热炉体的外部环形延伸至所有所述加热腔内，所述电动带丝机构包括设置于每个所述加热炉体底部的多个第一链轮、以及设置于每个所述加热室内的多个第二链轮，所有所述第一链轮和所有所述第二链轮上绕经有链条，所述链条上设有多个带丝杆；每个所述分丝段炉体上均设有张紧链轮。

作为又进一步的改进，每个所述分丝段炉体内均设有分丝梳，所述分丝梳沿所述分丝段炉体的宽度方向布置；所述分丝梳上设有多个分丝孔；每个所述加热炉体上均设有支撑辊，所述支撑辊与所述分丝梳平行设置。

由于采用了上述技术方案，本发明所提供的一种黄铜钢丝扩散炉的有益效果如下：

由于扩散炉包括三个加热炉体，相邻两加热炉体之间设有分丝段炉体，每个加热炉体内均设有横贯加热炉体长度方向的加热室，加热室内设有贯通加热室两端的加热腔，相邻两加热腔相互靠近的一端均与分丝段炉体的内部连通；位于加热室外周的加热炉体内设有环形燃烧腔；每个加热炉体的一端均设有排烟腔，该排烟腔将环形燃烧腔与加热炉体外部的排烟系统连通在一起；每个加热炉体的两侧壁上均设有与环形燃烧腔连通的燃烧系统，从而在工作中，根据钢丝的输送速度和直径，通过燃烧系统供给的燃料在环形燃烧腔内的燃烧加热，分别将三个加热炉体内的加热室加热至设定的温度，之后，将表面待扩散的镀铜锌的钢丝在封闭加热腔内依次通过，其中：在第一个加热炉体(钢丝的进入端)的加热腔内是锌原子扩散、铜原子微量扩散的过程，在第二个加热腔内是铜原子快速扩散，同时与锌原子充分混合、并产生黄铜合金的过程，在第三个加热腔内是黄铜合金稳定化，达到锌铜原子扩散工艺要求的过程；在钢丝经过三个加热室的过程中，钢丝始终处于无烟、“文火”加热状态，避免了钢丝镀层过热氧化和钢丝球化(即：钢丝不与烟气直接接触，温度更加温和，避免局部温度过高的现象发生)，同时，通过环形燃烧腔，高温烟气会对加热室进行外环绕加热，以产生均匀饱和加热的效果；通过分丝段炉体不仅起到在相邻两加热炉体之间过渡的作用，还能便于操作者带丝、分丝和观察钢丝表面扩散过程颜色变化的操作需要。燃烧后产生的烟气依次通过排烟腔和排烟系统排至加热炉体的外部。

综上所述，采用该黄铜钢丝扩散炉，具有以下优点：

1、结构简单，操作方便，节能高效，维修、维护快速，连续生产运行稳定、可靠，易保养、少故障；

2、达到了环绕、封闭、均匀加热，实现了对钢丝的无烟、“文火”加热，避免了钢丝镀层过热氧化和钢丝球化的问题，有效保证了产品的质量；

3、生产效率高，DV值范围大(DV75—120在该扩散炉上均可适用)。

由于环形燃烧腔包括若干个环形隔板，环形隔板将环形燃烧腔分隔成若干个环形燃烧腔单体，每块环形隔板上均设有位于加热室上方的排烟口，排烟口将环形燃烧腔单体顺次连通、并与排烟腔连通，每个环形燃烧腔单体上均设有位于加热室下方的燃烧器，燃烧器与燃烧系统连通，从而通过该结构，实现环形燃烧腔由多个环形燃烧腔单体组成，进而组成方式更加容易，而且可以单独控制每个环形燃烧腔单体上的燃烧器，温度控制更加精准。

由于相邻两环形燃烧腔单体上的燃烧器错开设置、并位于环形燃烧腔单体的不同侧壁上，从而通过该结构达到高效、快速、均匀和精确加热的目的。

由于加热炉体的底部还设置有炉体预热通道，炉体预热通道的一端与排烟腔连通，炉体预热通道的另一端延伸至加热炉体的另一端、且与排烟系统连通，从而通过该结构达到了利用余热对炉底进行保温的目的，实现了节能效果。

由于炉体预热通道为S形，且至少设置一条，排烟腔通过进烟通道与炉体预热通道的一端连通，炉体预热通道的另一端与排烟系统的排烟管连通，排烟管靠近加热炉体的起始端设置，从而通过该结构的炉体预热通道，大大增加了高温烟气在炉体预热通道内停留时间和接触面积，为实现炉底保温和节能提供了保障。

由于燃烧系统包括相连通的助燃风机和助燃风总管，助燃风总管上连通有多根助燃风支管，每根助燃风支管上连通有燃气输送管，燃气输送管和助燃风支管连通处的下游管路形成混合燃气输送管，每根混合燃气输送管上均连通有燃烧器，燃烧器向环形燃烧腔方向延伸；从而在使用中，助燃风总管和助燃风支管输送的助燃风与燃气输送管输送的天然气混合后，通过混合燃气输送管输送至燃烧器、并在环形燃烧腔内燃烧发热，结构简单，对加热室的加热效果好；而且各个管路布置方便合理，占用空间小。

由于排烟系统包括与炉体预热通道连通的排烟管，排烟管的另一端连通有与排烟风机相连的排烟总管，位于加热炉体外部的排烟管上连通有冷风管，从而在工作中，混合燃气产生的烟气通过排烟管、排烟总管和排烟风机的配合进行排放，在排放的过程中，通过冷风管通入的冷风来降低排烟管内高温烟气的温度。

由于燃烧器包括与加热炉体相连的连接座，连接座内设有燃烧器本体，燃烧器本体内设有脉冲燃烧室，脉冲燃烧室靠近环形燃烧腔的一端连通有高速喷射孔，高速喷射孔的另一端联通有平焰喷射孔，平焰喷射孔与环形燃烧腔连通；脉冲燃烧室远离环形燃烧腔的一端连通有喷射孔，位于喷射孔上游的连接座和燃烧器本体上设有与燃气管连通的喷嘴，从而通过上述结构来实现燃烧加热(高速燃烧、平焰喷射)，结构简单、燃烧效能高；为加热室内对钢丝进行“文火”加热奠定了基础。

由于位于燃烧器本体外周的连接座内设有与助燃风总管连通的环形导流风腔，环形导流风腔与环形燃烧腔连通；该连接座上还设有与环形导流风腔连通的预热风管，预热风管的另一端绕经炉体预热通道、并延伸至加热炉体的外部，从而在燃烧的过程中，通过预热风管输送的具有一定温度的预热风，来对燃烧器的出口进行降温，不仅避免了出口处发生局部过热而影响使用寿命的问题，而且达到燃烧器本体在工作中均热的效果；同时，预热风还能起到对烟气进行导流的效果。

由于该扩散炉还包括电动带丝机构，电动带丝机构自所有加热炉体的外部环形延伸至所有加热腔内，从而通过电动带丝机构实现了自动带丝，避免了手工操作，减轻了劳动强度，提高了带丝工作的效率。

由于电动带丝机构包括设置于每个加热炉体底部的多个第一链轮、以及设置于每个加热室内的多个第二链轮，所有第一链轮和所有第二链轮上绕经有链条，链条上设有多个带丝杆；每个分丝段炉体上均设有张紧链轮，从而通过上述结构实现自动带丝，结构简单，布置方便，且成本低廉。

由于每个分丝段炉体内均设有分丝梳，分丝梳沿分丝段炉体的宽度方向布置；分丝梳上设有多个分丝孔；每个加热炉体上均设有支撑辊，支撑辊与分丝梳平行设置，从而在工作中，通过支撑辊对钢丝进行支撑，通过分丝梳来预防搅丝和乱丝现象的发生。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中燃烧系统的结构示意图(不包括燃烧器)；

图4是图1中B-B部的剖视图；的剖视图；

图5是图1中A-A部的剖视图；

图6是图5除去排烟系统的结构示意图；

图7是图4中C-C部的剖视图；

图8是图4中D-D部的剖视图；

图9是图1中燃烧器的结构示意图；

图10是图4中E的放大图；

图11是图8中F的放大图；

图12为图4中炉体预热通道的结构示意图；

图中，1-加热炉体；101-炉框；102-耐火砖；103-保温棉；104-环形燃烧腔；1041-排烟口；1042-环形隔板；105-第一炉门；106-支撑辊；107-炉壁；108-排烟腔；2-分丝段炉体；201-炉框；202-耐火砖；203-分丝梳；204-分丝孔；205-第二炉门；206-配重块；3-加热室；301-加热腔；302-高蓄热耐火砖；303-高蓄热材料；4-烟道压力传感器；5-炉体预热通道；501-进烟通道；502-排烟管；503-冷风管；504-排烟风机；505-排烟总管；6-燃烧器；601-连接座；602-燃烧器本体；603-脉冲燃烧室；604-高速喷射孔；605-平焰喷射孔；606-喷射孔；607-燃气管；608-喷嘴；609-环形导流风腔；610-预热风管；611-火花塞；612-火焰检测器；7-电动带丝机构；701-第一链轮；702-第二链轮；703-链条；704-带丝杆；705-张紧链轮；8-燃烧器过热测温热电偶；9-控温热电偶；10-排烟系统；11-燃烧系统；1101-助燃风机；1102-助燃风总管；1103-助燃风支管；1104-燃气输送管；1105-混合燃气输送管；1106-混合器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图12共同所示，一种黄铜钢丝扩散炉，包括均为中空结构、且呈排布置的三个加热炉体1，相邻两加热炉体1之间设有分丝段炉体2，每个加热炉体1内均设有横贯加热炉体长度1方向的加热室3，该加热室3的两端分别固定设置于加热炉体1的端部，该加热室3内设有贯通加热室3两端的加热腔301，相邻两加热腔301相互靠近的一端均与分丝段炉体2的内部连通；位于加热室3外周的加热炉体1内设有环形燃烧腔104(即：该环形燃烧腔104为加热室3外围的中空结构)；每个加热炉体1的一端均设有排烟腔108，该排烟腔108将环形燃烧腔104与加热炉体1外部的排烟系统10连通在一起；每个加热炉体1的两侧壁上均设有多个与环形燃烧腔104连通的燃烧系统11。

该环形燃烧腔104包括若干个环形隔板1042，该环形隔板1042将环形燃烧腔104分隔成若干个环形燃烧腔单体，每块环形隔板1042上均设有位于加热室3上方的排烟口1041，该排烟口1041将环形燃烧腔单体顺次连通、并与排烟腔108连通，每个环形燃烧腔单体上均设有位于加热室3下方的燃烧器6，该燃烧器6与燃烧系统11连通；相邻两环形燃烧腔单体上的燃烧器6错开设置、并位于环形燃烧腔单体的不同侧壁(炉壁107)上。

该加热炉体1包括钢结构的炉框101，该炉框101内填充、筑实有耐火砖102和保温棉103；该分丝段炉体2包括钢结构的炉框201，该炉框201内填充、筑实有耐火砖202；该加热室3由高蓄热材料(Al2O3)303制成，其内部设有高蓄热耐火砖302，以便加热室集聚高温并对钢丝进行“文火”加热，为生产出高品质的电镀黄铜钢丝提供了条件。

每个分丝段炉体2内均设有分丝梳203，该分丝梳203沿分丝段炉体2的宽度方向布置；该分丝梳203上设有多个贯通分丝梳203侧面的分丝孔204；每个加热炉体1上均设有支撑辊106，该支撑辊106与分丝梳203平行设置；在本方案中，所有加热炉体1和分丝段炉体2连接后，位于两端的加热炉体1上均铰接有第一炉门105，该第一炉门105位于支撑辊106的上方，通过第一炉门105不仅能起到防止热量损失的目的，还能起到安全防护的作用；每个分丝段炉体2的顶部均铰接有第二炉门205，该第二炉门205上设有保温材料制成的配重块206，通过第二炉门205便于观察钢丝表面镀层的扩散情况，以便操作者根据炉内情况进行操作。

该加热炉体1的底部还设置有炉体预热通道5，该炉体预热通道5的一端与排烟腔108连通，该炉体预热通道5的另一端延伸至加热炉体1的另一端、且与排烟系统10连通；该炉体预热通道5设置为S形，且至少设置一条，在本方案中，该炉体预热通道5为S形、并设有对称设置的两条，该排烟腔108通过进烟通道501与炉体预热通道5的一端连通，该炉体预热通道5的另一端与排烟系统10的排烟管502连通，该排烟管502靠近加热炉体1的起始端设置。

该燃烧系统11包括相连通的助燃风机1101和助燃风总管1102，该助燃风总管1102上连通有多根助燃风支管1103，每根助燃风支管1103上连通有燃气输送管1104，该燃气输送管1104和助燃风支管1103之间设有混合器1106，该混合器1106下游的管路形成混合燃气输送管1105，每根混合燃气输送管1105上均连通有燃烧器6，该燃烧器6向环形燃烧腔104方向延伸；该排烟系统10包括与炉体预热通道5连通的排烟管502，该排烟管502的另一端连通有与排烟风机504相连的排烟总管505，位于加热炉体1外部的排烟管502上连通有冷风管503。

该燃烧器6包括与加热炉体1相连的连接座601，该连接座601内设有燃烧器本体602，该燃烧器本体602内设有椭圆形的脉冲燃烧室603，该脉冲燃烧室603靠近环形燃烧腔104的一端连通有高速喷射孔604，该高速喷射孔604的另一端联通有平焰喷射孔605，该平焰喷射孔605与环形燃烧腔104连通，该平焰喷射孔605的直径小于高速喷射孔604的直径；该脉冲燃烧室603远离环形燃烧腔104的一端连通有喷射孔606，位于喷射孔606上游的连接座601和燃烧器本体602上设有与燃气管607连通的喷嘴608，该燃气管607上设有位于喷嘴608上游的火花塞611和火焰检测器612。

位于燃烧器本体602外周的连接座601内设有环形结构的环形导流风腔609，该环形导流风腔609的一端封闭，另一端与环形燃烧腔104连通；该连接座601上还设有与环形导流风腔609连通的预热风管610，该预热风管610的另一端绕经炉体预热通道5、并延伸至加热炉体1的外部。

该扩散炉还包括电动带丝机构7，该电动带丝机构7自所有加热炉体1的外部环形延伸至所有加热腔301内，该电动带丝机构7位于加热腔301内的一侧；该电动带丝机构7的具体结构为：包括设置于每个加热炉体1底部的多个第一链轮701、以及设置于每个加热室301内的多个第二链轮702，所有第一链轮701和所有第二链轮702上绕经有链条703，该链条703上设有多个带丝杆704；每个分丝段炉体2上均设有张紧链轮705。

每个加热炉体1上均设有燃烧器过热测温热电偶8和控温热电偶9，该燃烧器过热测温热电偶8和控温热电偶9均延伸至环形燃烧腔104内，该燃烧器过热测温热电偶8向燃烧器6方向延伸；每个加热炉体1上均设有延伸至进烟通道501内的烟道压力传感器4；该燃烧器6、火焰检测器612、烟道压力传感器4、燃烧器过热测温热电偶8和控温热电偶9均与电控单元相连，从而在工作中，通过烟道压力传感器4、燃烧器过热测温热电偶8和控温热电偶9传送给电控单元的信号，来控制燃烧器6的工作，为环形燃烧腔104内具有合适、精确的工作温度提供了保障。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。