一种百米时效热处理炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种百米时效热处理炉，为适用于无缝线路超长贝氏体钢轨的低温时效炉，包括热处理炉主体、运载机构和热风循环机构，主体的壳体内壁有炉衬，导流板在炉衬内侧且与炉衬间隔形成热气通道；运载机构的台车、炉门和导流板围设成炉膛；热风循环机构的热风风箱设于炉膛顶部导流板与炉衬之间，热风风箱顶部出风口位置设有热风搅拌离心机，循环回路及排烟管路将炉膛内的热风部分排出部分引入燃烧室二次加热利用，该热处理炉主体内有效加热区间长度不小于100m。该热处理炉采用密封机构降低炉内热量损失，同时由热风循环系统实现炉内温度均衡和余热利用，提高了热利用效率，特别适用于超长贝氏体钢轨的时效处理，并解决环保问题。
【专利说明】
一种百米时效热处理炉
技术领域
[0001]本实用新型涉及钢材料热处理技术领域，具体涉及一种百米时效热处理炉。
【背景技术】
[0002]钢铁材料的热处理是指通过加热、保温和冷却工序改变钢的内部组织结构，去除应力，去除有害气体，获得预期性能的工艺，以消除原材料自带的缺陷及前工序产生的缺陷，为后工序的顺利进行创造条件，发挥材料的潜质，赋予工件所需的最终使用性能。其整体热处理工艺主要包括退火、正火、淬火和回火。
[0003]热处理炉是热处理工艺中保证产品质量、提高机器工作效能、延长机器使用寿命必不可少的设备。现有的热处理炉，在提高热效率、处理产品尺寸以及保持炉内温度稳定性方面仍然有待改进。在提高生产效率方面，单向热处理炉机构简单，但装卸料耗时，不易于连续生产。为配合产品的形状、尺寸，热处理炉常要求特殊尺寸。
[0004]特别是超长工件例如钢轨等，以往对于百米以上的钢轨进行退火处理必须将其截成短长度钢轨，使用时再连接，这样不但耗时耗力而且不容易保持不同批次工件质量的一致性；另外，由于每段钢轨长度比较短，在拼接成轨道时的接头数量多，不容易保持钢轨高度的一致性，轨道平顺性差。
[0005]而对于超长钢工件的退火处理，如果仅将现有退火处理设备进行延长，其很难达到热处理温度均匀的要求，而热处理温度不均匀则会造成超长工件变形，质量无法达标的问题。
[0006]有鉴于此，特提出本实用新型。
【实用新型内容】
[0007]为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种百米时效热处理炉，特别适用于大尺寸产品的热处理，在密封及温度稳定方面均优于现有设备，双向结构、多台车设计提尚生广效率。
[0008]本实用新型提供的百米时效热处理炉，包括热处理炉主体、运载机构和热风循环机构，热处理炉主体包括壳体和炉门，壳体内壁设有炉衬，导流板固定设置在炉衬内侧且与炉衬之间有一定间隔形成热气通道；
[0009]运载机构包括台车、台车轨道以及台车牵引装置;其中，台车、炉门和导流板围设成为炉膛构成有效加热区间；台车与壳体结合的部位设置有密封装置；
[0010]热风循环机构包括燃烧室、循环进风管路、引风机、热风风箱、热风搅拌离心机、循环回路及排烟管路，和循环回路风管，其中燃烧室通过循环进风管路与热风风箱连通，引风机设于循环进风管路上，热风风箱设于炉膛顶部导流板与炉衬之间，热风风箱的出风口设于顶部且其对应位置设有热风搅拌离心机;循环回路及排烟管路一端连通炉膛，另一端连通循环回路风管，循环回路风管又与燃烧室连通；
[0011]所述有效加热区间长度不小于10m(米)。
[0012]该百米时效热处理炉的结构设计，通过在热风风箱出风口处设置热风搅拌离心机，使出风朝向离心机叶轮轴心，被离心叶轮向四周均匀分散，再加上导流板均风作用，使得炉膛内的温度更加均匀。
[0013]常温状态下的循环风，通过燃烧室加热到所需温度，在引风机的作用下，通过循环进风管路进入热风风箱;再由热风搅拌离心机在其离心扇叶的作用下，通过导流板导流均匀进入有效加热区间内，对工件进行加热。当热风流过工件后，热风在热风搅拌离心机、弓丨风机(通过推动热风向炉膛方向形成前后压差)作用力下，将炉膛内的热风导入循环回路及排烟管路，少部分烟气通过排烟系统排出，大部风热风通过循环回路风管再次进入燃烧室加热，依次循环。
[0014]优选地，所述台车牵引装置包括设于台车下方的销齿条、与销齿条啮合的钝轮，以及钝轮传动机构，其中钝轮和钝轮传动机构安装在同一机架上并置于热处理炉前台车轨道中间的地坑内。这种设计不会占用外部空间，且操作和维修都简单方便。
[0015]优选地，所述台车具有分段结构，相邻的段之间采用销轴连接并预留一定的自由间隙，段之间间隙有密封机构。
[0016]优选地，所述热处理炉的两端均设有炉门供台车进出，为双向结构；台车至少为一台。
[0017]优选地，所述台车包括车架和工作面，其中车架是由工字钢和槽钢“井”型等距排列的双层车架结构，工作面承重点采用粘土质砖和轻质保温砖砌筑而成，非承重点采用轻质粘土砖和轻质保温砖砌筑而成;工作面的边框设有护板，采用厚度不小于16mm的钢板制作。
[0018]优选地，所述炉衬材料为硅酸铝纤维模块，模块直接以锚固钉固定于壳体上，模块之间互挤成无间隙的整体。该结构炉衬坚固耐用，节能效果好，重量轻，可减少大型设备的运输难度，并可大大缩短在现场安装施工的时间。与其它产品相比优点为低导热、低热容量、优良的抗腐蚀性能，优良的热稳定性及热抗震性、绝热性，并且锚固件设置于炉体冷面，提高了纤维的耐高温强度。
[0019]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0020]本实用新型提供的热处理有效加热区间长度不小于100米，炉膛宽敞，可对大尺寸产品进行热处理，例如长度较长的钢轨，无需分段处理再连接到一起，提高了钢轨的品质。
[0021]热处理炉两端均可进出台车，为双向结构，台车数量至少为一台。使用时，一车产品热处理时可以在另一侧台车上装卸产品，热处理完成后，另一台车可从另一侧炉门进入炉膛，实现连续作业，提高生产效率。
[0022]原有的热风管出口对向热处理炉的热处理空间，直接对向出口的区域温度高于出口方向周围空间温度，造成炉膛内空间温度不均匀。本实用新型的热风风箱出风口背向热处理区域，朝向离心风机叶轮轴心，被离心叶轮向四周均匀分散，再加上导流板均风作用，温度更均匀。
[0023]本实用新型的热处理炉，由热风搅拌离心机和引风机构成整个循环系统的主动力，推动新的热风进入炉膛，以及炉膛内的热风通过循环回路及排烟管路部分排出，部分由循环回路风管再次引入燃烧室加热，循环利用余热，节约能源，降低成本。
[0024]台车与壳体结合部采用独特的密封装置，通过油缸为动力推拉使密封盒作上下运动来达到密封作用，隔绝炉内外气流的流动；台车段之间连接处有密封结构。通过这些密封结构，加上炉内压力自动调节，基本上做到了热处理炉的全封闭，消除了漏火现象，有效保障炉内温度的均匀性，并降低燃料消耗，能够长期可靠运行。
【附图说明】
[0025]图1:本实用新型百米时效热处理炉横向剖面结构示意图；
[0026]图2:本实用新型百米时效热处理炉纵向剖面结构示意图；
[0027]附图标记:壳体I，炉门2，炉门升降系统21，炉衬3，导流板4，台车5，台车轨道6，台车牵引装置7，密封装置8，燃烧室9，热风风箱10，热风搅拌离心机11，循环回路及排烟管路12，引风机13，销齿条14，钝轮15，循环进风管路16，循环回路风管17。
【具体实施方式】
[0028]下面结合优选的具体实施例，对本实用新型作进一步说明，以助于理解本实用新型的内容。
[0029]实施例1
[0030]如图1和图2所示，本实用新型的百米时效热处理炉，包括热处理炉主体、运载机构和热风循环机构。
[0031 ]热处理炉主体包括壳体I和炉门2，壳体I为钢结构，其内壁设有炉衬3，导流板4固定设置在炉衬3内侧且与炉衬3之间有一定间隔形成热气通道。
[0032]运载机构包括台车5、台车轨道6以及台车牵引装置7;其中，台车5、炉门和导流板围设成为炉膛，构成有效加热区间，炉膛内的热处理温度范围为250 °0400 °C，用于时效处理100米U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨；台车5与壳体I结合的部位设置有密封装置8。热处理炉的两端均设有炉门2，可进出台车，为双向结构；台车至少为一台。
[0033]导流板4可以是孔板，热风从孔中进入;也可以是竖向平行设置的板，风通过板与板之间的间隙通过导流板;也可以是整张无空隙的板，热风从底部空间绕过导流板进入炉膛;根据实际需要还可以设计其他形式。其中以导流热风沿底部空间绕过导流板进入炉膛的设计为最优方案。
[0034]热风循环机构包括燃烧室9、循环进风管路16、引风机13、热风风箱10、热风搅拌离心机11、循环回路及排烟管路12，和循环回路风管17，其中热风风箱10设于炉膛顶部导流板4与炉衬3之间，燃烧室9通过循环进风管路16与热风风箱10连通，循环进风管路16上设有引风机13用于将燃烧室9内的热风引入热风风箱10，热风风箱10顶部设有出风口，出风口对应的位置上方设有热风搅拌离心机11，出风口朝向热风搅拌离心机11的叶轮轴心，可以被叶轮向四周均匀分散。循环回路及排烟管路，12—端连通炉膛，另一端连通循环回路风管17，循环回路及排烟管路，12上设有排烟系统，循环回路风管17与燃烧室连通，将未从排烟系统排出的热风引入燃烧室再次加热，依次循环，以实现排烟余热的充分利用。
[0035]热处理炉主体由框架支撑，框架基础重部位采用预埋钢板形式，框架与基础预埋钢板采用焊接连接。框架立柱采用国标槽钢和钢板焊接而成，形成完整的网架结构。门柱及主承重梁均采用国标槽钢(160mm)结构，与炉体钢架连成整体。
[0036]框架上设有平台、扶梯。热处理炉主体上所有需要修缮、检查、操作和维护的部分均设有平台和安全扶梯。其平台和安全扶梯的护栏高度2 900_，护栏立柱直径2 35mm，横杆直径2 30mm，间距< 300mm，平台设置高200mm的脚踢板。对于高出地面2000mm的垂直检修梯设置护笼。
[0037]热处理炉主体两侧和炉门2上都设有窥视孔，窥视孔视野覆盖全炉所有区域，便于操作人员了解炉内情况。热处理炉主体侧面预留热电偶插入孔，方便工件测温及温度均匀性测试，不使用时用有法兰盘的保温堵塞塞住，防止炉内热量外泄。热处理炉主体两侧预留观察测温孔，其中观察测温孔间距< 10m，两面交错排布。热处理炉主体顶部设有活动炉盖，方便维护。
[0038]壳体I分片制作，现场拼接安装。壳体I采用钢板内部断续焊接，厚度之4mm。壳体外观平直、美观、没有皱褶或凹凸不平现象。清渣除锈后刷两遍底漆。
[0039]炉门2的主体采用钢板焊接连接，交汇处采用圆形钢管与加强板焊接连接，即为钢板的膨胀留有余地，又保证了炉门的整体刚性。炉门2的内衬为160mm厚纤维预制捆扎块(300X300X160)，折叠块用不锈钢卯固件焊接于炉门钢板上，折叠块之间适当挤紧。
[0040]炉衬3材料为硅酸铝纤维模块，模块直接以锚固钉固定于壳体上，模块之间互挤成无间隙的整体。其中优选的，顶部的炉衬为硅酸铝纤维折叠模块平顶结构，侧面的炉衬为硅酸铝纤维模块。炉衬3的制作采用叠+层全纤维专用制造技术。耐火的硅酸铝纤维折叠模块采用优质标准型长纤维甩丝毯为原料，使用专用设备压制成各种规格，并在加工过程留有一定的压缩量，以保证模块在砌筑完毕后每块陶瓷模块在不同方向膨胀，使模块之间互挤成无间隙的整体，达到完好蓄热效果，而且该产品施工方便快捷，均能直接固定于壳体I钢板的不锈钢(201)锚固钉上。
[0041 ]台车5包括车架和工作面，其中车架是由工字钢和槽钢“井”型等距排列的双层车架结构，以具有较高的强度和刚度，防热变形、耐冲击。工作面承重点采用115_厚的粘土质砖和115mm厚的轻质保温砖砌筑而成，总厚度为230mm。非承重点采用115mm厚的轻质粘土砖和115mm厚的轻质保温砖砌筑而成，总厚度为230mm。这种砌筑结构减少高密度耐火材料吸收的大量热能，从而达到节约能源的作用。工作面的边框设有护板，采用厚度不小于16_的钢板制作。工件在加热状态下膨胀，台车5通常分段制作，相邻两台车段之间采用销轴连接并预留一定的自由间隙，段之间有密封结构。有效地解决了台车受热膨胀所需要的膨胀间隙并达到理想的密封作用。
[0042]台车牵引装置7包括设于台车5下方的销齿条14、与销齿条14啮合的钝轮15，以及钝轮传动机构，其中钝轮15和钝轮传动机构安装在同一机架上并置于热处理炉前台车轨道6中间的地坑内，结构紧凑，维修方便。台车进出炉膛是通过台车牵引装置7中的钝轮15与台车5下方的销齿条14啮合而带动台车5行走。
[0043]由于台车5需要频繁进出热处理炉主体，因此台车5与壳体I结合的部位一般要留出40mm?60mm的间隙。该间隙贯穿热处理炉，如果密封不好，对炉温的均匀性影响很大，因此在台车5与壳体I结合的部位设置密封装置8，以隔绝炉内外气流的流动。
[0044]热风循环机构中，热风搅拌离心机11以及由导流板4构成的导流系统是关键部分。由于加热工件主要以对流方式进行传热，为了保证炉子在升温过程中工件各部温差小，保温过程中均温区内炉温均匀性达到±5°C的工艺要求，该炉采用高效的热风搅拌离心机11安装在炉体顶部向四面热风循环的方式，强制循环炉内的热气流，来均衡工件各部的温度。
[0045]由导流板和热风风箱组成的导流系统能有效地保证炉内气流循环均匀，提高风机热风循环效率。热风搅拌离心机11和热风循环引风机13的风扇、导流板材质均为不锈钢;风扇是由厚不锈钢板组合而成，导流板厚度为2mm。本实用新型优选使用哈尔滨劲龙特种电机有限公司的离心式风机(轴的材质为201不锈钢)，风量大、炉内温差小、加热迅速的优点，且风机性能稳定，可拆式整体结构，安装维修方便。
[0046]进行热处理操作的工艺流程如下:
[0047]备料区，起重设备装料至台车的工作面上—前后炉门开启—台车牵引装置运行将台车向前驱动至热处理炉内—前后炉门关闭—工件炉内热处理—前后炉门开启—台车牵引装置运行将台车反向驱动至原装料工位(卸料)—后端台车牵引装置运行将台车向前运行至热处理炉内—前后炉门关闭—工件炉内热处理—前后炉门开启—台车牵引装置运行将台车反向驱动至原装料工位(卸料)。其中，在炉门关闭后，撑起密封装置的密封盒;热处理结束台车移动前，移开密封装置的密封盒。
[0048]当前端台车送料至热处理炉内，后端台车卸料、装料，当后端台车送料至热处理炉内，前端台车卸料、装料，周而复始。
[0049]热处理过程中，燃烧室9内燃气燃烧形成的热风通过循环进风管路16在引风机13的作用下送入炉膛内的热风风箱1，通过热风搅拌离心机11叶轮的作用将热风风箱1出风口的热风向四周分散均匀，通过导流板导流均匀进入有效加热区间内，对工件进行加热。当热风流过工件后，在热风搅拌离心机11和引风机13作用下形成的压差推动炉膛内的热风导入循环回路及排烟管路12，少部分烟气通过循环回路及排烟管路12的排烟系统排出，大部分热风通过循环回路风管17再次进入燃烧室9加热，依次循环。
[0050]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种百米时效热处理炉，包括热处理炉主体、运载机构和热风循环机构，热处理炉主体包括壳体和炉门，壳体内壁设有炉衬，导流板固定设置在炉衬内侧且与炉衬之间有一定间隔形成热气通道； 运载机构包括台车、台车轨道以及台车牵引装置;其中，台车、炉门和导流板围设成为炉膛构成有效加热区间；台车与壳体结合的部位设置有密封装置； 热风循环机构包括燃烧室、循环进风管路、引风机、热风风箱、热风搅拌离心机、循环回路及排烟管路，和循环回路风管，其中燃烧室通过循环进风管路与热风风箱连通，引风机设于循环进风管路上，热风风箱设于炉膛顶部导流板与炉衬之间，热风风箱的出风口设于顶部且其对应位置设有热风搅拌离心机;循环回路及排烟管路一端连通炉膛，另一端连通循环回路风管，循环回路风管又与燃烧室连通； 所述有效加热区间长度不小于100m。2.根据权利要求1所述的百米时效热处理炉，其特征在于，所述台车牵引装置包括设于台车下方的销齿条、与销齿条啮合的钝轮，以及钝轮传动机构，其中钝轮和钝轮传动机构安装在同一机架上并置于热处理炉前台车轨道中间的地坑内。3.根据权利要求1所述的百米时效热处理炉，其特征在于，所述台车具有分段结构，相邻的段之间采用销轴连接并预留一定的自由间隙，段之间间隙有密封机构。4.根据权利要求1所述的百米时效热处理炉，其特征在于，所述的热处理炉的两端均设有炉门供台车进出，为双向结构； 台车至少为一台。5.根据权利要求1所述的百米时效热处理炉，其特征在于，所述台车包括车架和工作面，其中车架是由工字钢和槽钢“井”型等距排列的双层车架结构，工作面承重点采用粘土质砖和轻质保温砖砌筑而成，非承重点采用轻质粘土砖和轻质保温砖砌筑而成;工作面的边框设有护板，采用厚度不小于16mm的钢板制作。6.根据权利要求1所述的百米时效热处理炉，其特征在于，所述炉衬材料为硅酸铝纤维模块，模块直接以锚固钉固定于壳体上，模块之间互挤成无间隙的整体。
【文档编号】C21D9/00GK205473899SQ201620197943
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】张绵胜, 张志强
【申请人】北京特冶工贸有限责任公司, 山东科晶炉业发展有限公司, 景县奥贝特工贸有限公司