专利名称：热处理用感应加热盐浴炉的制作方法
技术领域：
本实用新型属于金属热处理用的一般加热设备技术领域，涉及一种热处理用的感应加热炉，特别是用于工件热处理(含化学热处理)用感应加热盐浴炉。
背景技术：
为了提高各种金属工件的机械性能，要求对工件进行强化热处理。在此类热处理中，采用浴炉加热的较多。因为浴炉热处理具有如下优点(1)综合换热系数大，工件加热速度快；(2)工件与溶液密切接触，加热均匀，变形小；(3)浴炉的热容量较大，加热温度波动小，容易实现恒温加热；(4)盐液容易保持中性状态，实现无氧化、无脱碳加热。另外，在盐液中加入含碳、氮、硼或某种金属等物质，容易实现化学热处理；(5)浴炉容易实现工件局部加热操作。现有的浴炉已广泛地应用于热处理。这类加热浴炉用熔融的液体加热工件，如盐、碱、低熔点金属的熔融液体以及油浴等。按浴液分类的浴炉，可为(1)盐浴炉；(2)熔融金属浴炉；(3)油浴炉。其中，盐浴炉应用最广泛。若按加热方式分类的浴炉，可分为(1)电加热浴炉；(2)燃料加热浴炉。其中，又以电加热浴炉应用最多。
在电加热浴炉中，又分为外部电加热浴炉、电极加热浴炉和管状加热元件加热浴炉。其中，外部电加热浴炉是利用电热元件在浴槽外进行加热的浴炉，加热介质可以根据工艺要求选择与配制。因电热元件与加热介质不接触，故溶液成分容易保持稳定。但此类浴炉的主要缺点是金属浴槽寿命较短，热惰性较大，浴液内温度梯度较大；重新启动时，浴槽的侧壁和底部容易过热，有造成喷盐的危险。而内部电极加热浴炉是将电极布置在熔盐液内，直接通电，以熔盐为发热体而产生热量。由于熔盐的电阻远大于金属电极，因此热量主要发生在熔盐中。电极浴炉工作时，绝大部分电流从电极间或邻近的熔盐流过，转化为热能并在该处形成高温，再向外传递。因此电极浴炉的温度场与电极布置有很大关系。电极间的熔盐易因温度过高而分解，而在电极间的盐浴易从大气中溶入氧气，使电极和盐浴氧化。电极加热浴炉的优点是炉子升温快，可用非金属浴槽，且可进行高、中、低温加热，故应用较广泛。但现有的各种电加热浴炉，它们对工件加热来说，都属于间接的外部加热，故这类电加热浴炉的加热效率仍较低。而它与直接内部加热的电感应加热相比，还存在较大差距。
众所周知，金属热处理(或化学热处理)的加热方式，采用电感应加热的较多。因为它加热快、效率高、脱碳少、质量好、且无污染，而具有高效、节能、质优、清洁、灵活性等优点。因此，十多年来，在通常的电加热浴炉中，也开始采用了电感应加热。其中，例如采用电感应加热的渗硼化学热处理盐浴炉，其使用效果十分显著。不过，现有的上述感应加热盐浴炉，虽然采用了电感应加热，但由于受设计的结构形式所限，而对于所加热的工件来说，仍基本属于间接的外部加热方式。另外，现有感应加热盐浴炉仅能进行的炉子侧壁面的单面加热。这样一来，它的加热效率与直接内部加热的电感应加热相比，也有一定差距，这就是现有的感应加热盐浴炉的主要不足之处。因为这类盐浴炉为圆筒形，加热线圈呈螺旋状，而沿圆筒纵向绕制而成，所以这类感应加热所需的磁力线平行于盐浴炉圆筒的纵向，属于感应加热的“纵向磁场”加热方式。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种热处理用的感应加热盐浴炉，它可以克服现有感应加热盐浴炉和电加热浴炉的上述不足或缺点，充分发挥感应加热的优势，提高加热效率等，以及克服了现有各种盐浴炉效率低、启动慢、能耗大和加热时间长等缺点，使其加热效率大大提高，有利于工件的直接内部加热。
本实用新型的目的，以如下方式实现本实用新型的感应加热盐浴炉是一种双组“半鞍型”线圈的感应加热盐浴炉，它采用的是“横向磁场”加热方式。它由浴槽、线圈、导磁体、冷却水套、隔热层、接线板等组成。其中，浴槽为盛装盐质的耐热容器，以便工件在其内进行加热用，而浴槽材质可为非金属或金属的石墨、碳素材料、耐热钢或其他耐热材料等；线圈为双组“半鞍型”多匝铜管；上述多匝铜管，它是由双组分别按特定方式对称绕制的“半鞍型”多匝铜管，再相互并联组合而成，并实现了热处理用盐浴炉的“横向磁场”感应加热。应该指出，上述线圈的匝数不受限制，匝数从单匝开始至数十匝皆可，但这需要视具体情况而定。由于上述双组多匝铜管，所分别对称绕制的特定形状都为“半鞍型”，故特将本感应加热盐浴炉或线圈统称为“半鞍型”感应加热盐浴炉或线圈。这样，本感应加热盐浴炉即可进行多面加热，它包括现有感应加热盐浴炉仅能进行的炉子侧壁面加热和炉子底面加热。另外，在绕制“半鞍型”线圈时，必需注意绕制方向，而使其双组相互靠近又并排的铜管段内，所通过的电流方向都应保持一致，以避免其产生的磁力线相互抵消，而导致无法进行感应加热。此外，线圈的多匝铜管，通常采用一定壁厚的中空方铜管(或矩形铜管)作成。铜管材质为纯铜。使用时，该方铜管内部需通水冷却。导磁体通常是采用特定形状的成组硅钢片叠加而成；本导磁体—硅钢片(组)的布置方式和部位，以及每个硅钢片的特定形状，都是为了使其需加热部位处的磁力线更为密集，并以“横向磁场”方式穿透该处表面层，进而达到加强相关部位处的加热之目的。但是，在某些情况下，也可根据加热工件材质和加热温度的不同，而将本导磁体—硅钢片(组)取消。为了有利于导磁体—硅钢片(组)的冷却，在其外部设置了多组、用薄铜板加工而成的冷却水套(若本导磁体取消的话，则本冷却水套也可取消)；在线圈与浴槽之间加有耐火材料作成的隔热层，它主要为浴槽盐液保温用，以及可防止浴槽的热量传给线圈等；还有，用特定尺寸的纯铜板制作的两个接线板，而用它将本感应加热盐浴炉与不同频率的电源相连，以便供给相应的工频、中频或高频电源。有时，还需在本感应加热盐浴炉与电源之间增设相应的变压器。除此以外，本盐浴炉的组成构件还应包括通常的炉壳、炉盖、耐火材料等。
由于本感应加热盐浴炉，它采用了不同于现有感应加热盐浴炉的加热方式，即采用“横向磁场”感应加热方式，并在加热盐浴和浴槽的同时，还直接从内部加热了工件本身。这种“横向磁场”感应加热方式的应用，使得本感应加热盐浴炉具有如下特点(1)可进行炉子的多面加热；(2)炉子的启动快速，操作方便；(3)使其多方向磁力线所产生的电磁搅拌作用，更加强烈；(4)感应加热对加热工件而言，它可直接参与其内部加热，进而发挥感应加热的优势。因此，这十分有利于工件无氧化的快速加热，并能大大提高其加热效率。这样，本感应加热盐浴炉，不但克服了现有各种盐浴炉效率低、能耗大、启动慢和加热时间长等缺点，还因采用了“横向磁场”感应加热方式，而具有效率高，加热快，质量好，能耗少，无氧化，成本低等优点。
本感应加热盐浴炉的炉形不受限制，可适用于不同高度的矩形、方形、圆形、椭圆形等各种炉形的盐浴炉。但更适用于矩形或方形盐浴炉，其中特别是矩形感应加热盐浴炉，这最适用于长条刀、刃具的局部加热；它既可用于各种材质工件的热处理，也可用于工件的化学热处理；它还可根据加热工件的不同材质和所要求的不同加热温度，选择不同频率的电源(工频、中频或高频电源)，而制作成各种工频、中频或高频的高、中、低温感应加热盐浴炉。另外，本感应加热盐浴炉的有关尺寸不受限制，可大可小；加热工件的数量也不受限制，可多可少；既可进行工件的整体加热，也可进行工件的局部加热等。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本感应加热盐浴炉图；图2是本感应加热盐浴炉图(俯视图)；图3是现有感应加热盐浴炉图；图4、图5是“横向磁场”磁力线与“纵向磁场”磁力线的对比示意图；图6是本感应加热盐浴炉的线圈绕制方式及其电流方向示意图。
图中1.工件；2.浴槽；3.线圈；4.导磁体；5.冷却水套；6.隔热层；7.接线板。
具体实施方式
如
图1、图2所示，本感应加热盐浴炉是一种“半鞍型”感应加热盐浴炉(矩形)，采用的是“横向磁场”加热方式。它由浴槽2、线圈3、导磁体4、冷却水套5、隔热层6、接线板7等组成。其中，浴槽2为盛装盐质的耐热容器，浴槽2材质可为石墨、碳素材料、耐热钢或其他耐热材料等；线圈3为双组“半鞍型”多匝铜管(匝数各为3匝)，它是由双组分别按特定方式对称绕制的“半鞍型”多匝铜管，再相互并联组合而成，并实现了热处理用盐浴炉的“横向磁场”感应加热；在绕制“半鞍型”线圈3时，必需注意绕制方向，而使其双组相互靠近又并排的铜管段内，所通过的电流方向都应保持一致，以避免其产生的磁力线相互抵消，而导致无法进行感应加热。线圈3的多匝铜管，通常采用一定壁厚的中空方铜管(或矩形铜管)作成。铜管材质为纯铜。使用时，该方铜管内部需通水冷却。导磁体4通常是采用特定形状的成组硅钢片叠加而成；本导磁体4的布置方式和部位，以及每个硅钢片的特定形状，都是为了使其需加热部位处的磁力线更为密集，并以“横向磁场”方式穿透工件1的该处表面层，进而达到加强相关部位处的加热之目的。为了有利于导磁体4的冷却，在其外部设置了多组、用薄铜板加工而成的冷却水套5(若本导磁体4取消的话，则本冷却水套5也可取消)；在线圈3与浴槽2之间加有耐火材料作成的隔热层6，它主要为浴槽盐液保温用，以及可防止浴槽2的热量传给线圈3等；还有，用特定尺寸的纯铜板制作的两个接线板7，而用它将本感应加热盐浴炉与不同频率的电源相连，以便供给相应的工频、中频或高频电源。
如图3所示，现有的感应加热盐浴炉，虽然采用了电感应加热，但由于受设计的结构形式所限，而对于所加热的工件1来说，仍基本属于间接的外部加热。另外，现有感应加热盐浴炉仅能进行的炉子侧壁面的单面加热。这样一来，它的加热效率与直接内部加热的电感应加热相比，也有一定差距，这就是现有的感应加热盐浴炉的主要不足之处。因为这类盐浴炉为圆筒形，加热线圈3呈螺旋状，而沿圆筒纵向绕制而成的多匝铜管，所以这类感应加热所需的磁力线平行于盐浴炉圆筒的纵向，属于感应加热的“纵向磁场”加热方式。
如图4、图5所示，由本感应加热盐浴炉与现有感应加热盐浴炉所产生的磁力线可见，以“纵向磁场”加热方式进行感应加热的现有感应加热盐浴炉(图4)，其磁力线平行于盐浴炉圆筒侧壁的纵向；而以“横向磁场”方式进行感应加热的本感应加热盐浴炉(图5)，其磁力线垂直穿透盐浴炉的侧壁，即横向穿透工件1的横断面。
如图6所示，由本感应加热盐浴炉可见，其线圈3为双组“半鞍型”的多匝铜管，分别对称绕制后，再并联组合而成。而它的绕制方式，应使其各组相互靠近又并排的铜管段内，所通过的电流方向都保持一致。
由本感应加热盐浴炉的实施可见，由于采用“横向磁场”感应加热方式，并在加热盐浴和浴槽2的同时，还直接从内部加热了工件1本身，这样就发挥了感应加热的优势；它还可进行炉子侧壁和炉子底面的多面加热，并使其多方向磁力线所产生的电磁搅拌作用，更加强烈，且不易局部过热和防止造成喷盐危险等；另外，炉子的开炉灵活，启动快速，操作方便。
实施例1.感应加热高温盐浴炉(矩形)1、供高速钢及特殊合金钢工件热处理(含化学热处理)用；2、额定功率160kw(采用中频电源)；3、额定温度1300℃；4、炉子工作区尺寸(长×宽×高)900×450×600mm；5、双组“半鞍型”线圈2各为22匝(并联)；6、其他无导磁体4和冷却水套5；实施例2.感应加热中温盐浴炉(矩形或方形)
1、供高速钢及特殊合金钢工件热处理(含化学热处理)用；2、额定功率100kw(采用中频电源)；浴槽材质为石墨。
3、额定温度850℃；4、炉子工作区尺寸(长×宽×高)900×650×600mm；(长×宽×高)750×750×600mm；5、双组“半鞍型”线圈2各为24匝(并联)；6、其他有导磁体4和冷却水套5；浴槽材质为耐热钢。
实施例3.感应加热低温盐浴炉(矩形)1、供高速钢及特殊合金钢工件热处理用；2、额定功率100kw(采用中频电源)；3、额定温度650℃；4、炉子工作区尺寸(长×宽×高)800×400×600mm；5、双组“半鞍型”线圈2各为20匝(并联)；6、其他有导磁体4和冷却水套5；浴槽材质为耐热钢。
权利要求1.热处理用感应加热盐浴炉，它由浴槽、线圈、导磁体、冷却水套、隔热层、接线板组成，其特征在于，浴槽(2)为特定形状的耐热容器；线圈(3)为按特定方式绕制成特定形状的双组“半鞍型”多匝铜管；导磁体(4)为特定形状的硅钢片(组)；冷却水套(5)为冷却导磁体(4)用的；隔热层(6)为浴槽(2)盐液保温用的；用特定尺寸的纯铜板制作的两个接线板(7)，而用它将本感应加热盐浴炉与不同频率的电源相连，以便供给相应的工频、中频或高频电源。
专利摘要本实用新型属于金属热处理用加热设备技术领域，公开了一种用于工件热处理(含化学热处理)的感应加热盐浴炉。它由浴槽、线圈、导磁体、冷却水套、隔热层、接线板等组成。其中，浴槽2为特定形状的耐热容器；线圈3为按特定方式绕制成特定形状的双组“半鞍型”多匝铜管；导磁体4为特定形状的硅钢片(组)；冷却水套5为冷却导磁体4用的；隔热层6为保温用的。本装置是一种在浴槽2内，可形成“横向磁场”感应加热方式的新型感应加热盐浴炉。它克服了现有各种盐浴炉效率低、启动慢、能耗大和加热时间长等缺点，使其加热效率较大提高，有利于工件的直接内部加热。因此，本感应加热盐浴炉具有效率高，加热快，质量好，能耗少，成本低等优点。
文档编号F27B14/00GK2633897SQ03234528
公开日2004年8月18日 申请日期2003年5月22日 优先权日2003年5月22日
发明者郑体成 申请人:郑体成