一种倾斜式高温旋转连续热处理管式炉的制作方法
【专利摘要】本发明属于高温热处理电炉行业领域，具体涉及一种倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，其主要包括有炉体、旋转机构、倾斜装置。炉体设有气密炉膛，炉体上端设有进料装置，下端连接收料装置，炉体内设有旋转机构连接耐高温炉胆，令其旋转，带动炉胆内物料运动。该炉体内另设有加热及隔热装置、测温装置，通过进料装置，将待热处理的物料在倾斜装置的辅助下，输送至炉胆内，在目标温度下完成热处理后，再在倾斜装置的辅助下，由收料装置送出待用。通过本发明，可实现热处理均匀性好、物料快速升降温、连续作业、适用温度高且制造成本低。
【专利说明】一种倾斜式高温旋转连续热处理管式炉
【技术领域】
[0001]本发明属于高温热处理电炉行业领域，具体涉及一种倾斜式高温旋转连续热处理管式炉。
【背景技术】
[0002]工业上，为了提高物料热处理效率，通常采用连续式热处理炉。当前，用于连续热处理作业的电炉主要是带式炉(Belt Furnace)，其结构特征在于，它含有梯度式升降温区间，因而体积庞大、占地面积大、造价高，难以全面推广应用，且适用温度一般在1600°C以下，为了提高适用温度，需进一步扩增梯度温区，使得结构更加复杂、体积更加庞大。带式炉虽然可以实现连续作业，但是物料热处理均匀性效果不及旋转炉。热处理阶段，旋转有利于提高物料的均匀性。目前，市售的旋转管式炉，可以提高物料热处理均匀性，但难以实现连续式热处理功能，主要还是停留在周期式作业，且适用温度基本不超过1500°C。
[0003]为此，有相关从业者结合二者优势，研发了类似带式炉的旋转炉，即管式旋转连续炉。专利CN202582157U报道的连续式旋转炉，采用金属螺叶杆进行传送物料来实现连续作业功能。美国卡伯特公司公布了一种连续式高温旋转管式炉方案，专利W0099/67588、CN1312903A，以高温合金容器作为炉管，内壁设有螺纹齿，可带动物料移动，进而实现连续进出料功能，该设计方案选用了高温合金容器，除了造价昂贵外，还有这么一系列问题:容器沉重造成轴承易损耗、材料本身适用温度低，一般不超过1700°C、金属易脆化造成容器使用寿命低等。为了降低制造成本，往往采用耐高温非金属材料，如石墨、BN等，也能适用于高温，据悉美国Centorr Vacuum Industries公司的旋转管式炉方案可以满足高温(^ 1600°C )下连续式作业的使用要求，该设备在结构设计上，采用的是类似于上述提到的螺纹齿炉管方案，以实现连续热处理。
[0004]总的来说，上述管式旋转连续炉的共性特点在于，它通过采用螺纹齿传动结构，来带动物料前进运动以完成进料和出料，这样的结构不足之处是难以避免物料残余，高温处理后物料容易固结在炉管上难以脱除。若采用倾斜结构，则可以避免物料残余的问题。尽管目前也有市售的可倾斜的管式炉，但结构上具有一定局限性，尚不能实现连续热处理作业。因此，基于现有技术方案的局限性，有必要提出一种新型结构的倾斜式旋转管式炉，以实现物料不残余、旋转及连续作业共存的技术。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]本发明要解决的技术问题是:如何提供一种倾斜式高温旋转连续热处理管式炉。
[0007]( 二)技术方案
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供一种倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，包括:炉体、旋转机构、倾斜装置；
[0009]所述炉体设有气密炉膛，炉体上端设有进料装置，下端连接收料装置，炉体内设置所述旋转机构连接耐高温炉胆，令其旋转，带动炉胆内物料运动；该炉体内另设有加热及隔热装置、测温装置，通过进料装置，将待热处理的物料在倾斜装置的辅助下，输送至炉胆内，在目标温度下完成热处理后，再在倾斜装置的辅助下，由收料装置送出待用，从而达到均匀热处理、物料快速升降温及连续作业的功能；
[0010]所述进料装置连接在炉体上，其包括:原料箱、进料阀、进料管、真空/气氛管路接口 ；将物料呈放于原料箱内，工作时，通过打开进料阀，可将物料输送至进料管的管道内；真空/气氛管路接口用于对炉体内预抽真空以及充入气体；
[0011]所述倾斜装置包括:手轮、转动轴；工作时，通过旋转手轮，带动炉体沿转动轴整体倾斜运动，以便于进料装置中的物料输送至炉胆内，待热处理完成后，再次通过倾斜，将物料倒出。
[0012]所述炉体外壳为两哈夫式结构，或者一体式结构；对于两哈夫式结构，上、下炉壳横截面弧度分别占90?150度、210?270度，闭合处装有密封圈；对于一体式炉壳，结构设计为圆柱形，或者长方体形。
[0013]所述炉胆用于盛料热处理，其结构上采用喇叭筒体与圆柱筒首尾相连的组合构成，且炉胆端口处开孔，具有便于进、出料的功能。
[0014]所述炉胆内壁加工有凸槽或者凹槽，炉胆旋转时，可带动物料运动，进而有利于提高物料热处理均匀性。
[0015]所述凸槽形状为长方体，或者三棱柱体。
[0016]所述炉体设有气密炉膛，炉胆两端分别设有进气口、排气口，适用于真空/气氛条件下作业。
[0017]所述气氛条件下使用时，气体优选为N2、Ar、H2。
[0018]所述收料机构包括接料导管、耐热收料瓶；其中，耐热收料瓶为双层水冷式装置，由内至外依次由高纯石墨或不锈钢内衬、隔热碳毡、不锈钢双层水冷外筒组合而成，接收高温物料，并使高温物料快速冷却。
[0019]所述炉胆材质选用轻质耐高温材料。
[0020]所述加热体材料为石墨或者钨。
[0021](三)有益效果
[0022]本发明提出一种具有适用温度高((2000°C )、制造成本低、体积负载小的倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，实现一种能够同时满足均匀热处理和连续作业使用要求，且还可以避免物料残余等问题的新型热处理炉。
[0023]其具备如下有益效果:
[0024](I)可以实现物料快速升降温功能，且物料不易残留。具体实现途径为:通过加热装置，先将炉胆加热至目标温度，再通过进料装置，将待处理的物料在倾斜装置的辅助下，输送至炉胆内，即可实现物料快速升温功能。在目标温度下完成热处理后，再在倾斜装置的辅助下，由收料装置将物料送至带水冷的收集瓶中，即可实现物料快速降温功能。倾斜出料可解决物料残留的问题；
[0025](2)可以有效提高物料热处理均匀性。具体实现途径为:热处理作业时，通过旋转机构，带动炉胆运动，进而带动物料运动，即可实现物料均匀热处理功能；
[0026](3)可以实现高温下连续式作业。具体实现途径为:在有益效果(I)的基础上，待前一批次物料热处理出料完毕后，不需二次升降温，即可进行下一批次物料的进料、热处理及出料，进而达到连续作业的功能；
[0027](4)在结构设计上，将轴承置于保温层外进行隔离，可有效降低辐射及热传导对轴承带来的损耗，可以实现高温((2000°C )条件下使用；炉胆选用轻质耐高温材料(优选尚纯石墨或BN)，可降低轴承负重以提尚轴承使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为实施例1中倾斜式高温旋转连续热处理管式炉的截面示意图。
[0029]图2为实施例1中倾斜式高温旋转连续热处理管式炉的剖面示意图。
[0030]图3为实施例2中倾斜式高温旋转连续热处理管式炉的截面示意图。
[0031]图4为实施例1中倾斜式高温旋转连续热处理管式炉的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0032]为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0033]为解决现有技术的问题，本发明提供一种倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，其包括:炉体、旋转机构、倾斜装置；
[0034]所述炉体设有气密炉膛，炉体上端设有进料装置，下端连接收料装置，炉体内设置所述旋转机构连接耐高温炉胆，令其旋转，带动炉胆内物料运动；该炉体内另设有加热及隔热装置、测温装置，通过进料装置，将待热处理的物料在倾斜装置的辅助下，输送至炉胆内，在目标温度下完成热处理后，再在倾斜装置的辅助下，由收料装置送出待用，从而达到均匀热处理、物料快速升降温及连续作业的功能；其中，
[0035]所述进料装置连接在炉体上，其包括:原料箱、进料阀、进料管、真空/气氛管路接口 ；将物料呈放于原料箱内，工作时，通过打开进料阀，可将物料输送至进料管的管道内；真空/气氛管路接口用于对炉体内预抽真空以及充入气体；
[0036]所述倾斜装置包括:手轮、转动轴；工作时，通过旋转手轮，带动炉体沿转动轴整体倾斜运动，以便于进料装置中的物料输送至炉胆内，待热处理完成后，再次通过倾斜，将物料倒出；
[0037]所述炉体外壳为两哈夫式结构，或者一体式结构。对于两哈夫式结构，上、下炉壳横截面弧度分别占90?150度、210?270度，闭合处装有密封圈；对于一体式炉壳，结构设计优选为圆柱形，或者长方体形；
[0038]所述炉胆用于盛料热处理，其结构上采用喇叭筒体与圆柱筒首尾相连的组合构成，且炉胆端口处开孔，具有便于进、出料的功能；
[0039]所述炉胆内壁可加工有凸槽或者凹槽，炉胆旋转时，可带动物料运动，进而有利于提高物料热处理均匀性；优选地，凸槽形状为长方体，或者三棱柱体；
[0040]所述炉体设有气密炉膛，炉胆两端分别设有进气口、排气口，适用于真空/气氛条件下作业；气氛条件下使用时，气体优选为N2、Ar、H2 ;
[0041]所述收料机构包括接料导管、耐热收料瓶；其中，耐热收料瓶为双层水冷式装置，由内至外依次由高纯石墨或不锈钢内衬、隔热碳毡、不锈钢双层水冷外筒组合而成，可接收高温物料，并使高温物料快速冷却；
[0042]所述旋转机构设有耐高温轴承，材质优选为SiC，或者Si3N4，或者石墨；
[0043]所述炉胆材质选用轻质耐高温材料，优选为高纯石墨或BN，纯度不低于99.999% ；
[0044]所述加热体材料优选为石墨或者钨；
[0045]所述测温装置中，优选为钨铼热电偶或者红外线测温仪，或者为二者的组合。
[0046]下面结合具体实施例来详细描述本发明。
[0047]实施例1
[0048]倾斜式高温旋转连续热处理管式炉(以下简称“管式炉”)的结构如上所述，如图1、图2所示，管式炉主要由炉体1、旋转机构2、倾斜装置3组成。炉体I设有气密炉膛，其上端设有进料装置4，下端设收料装置5。旋转机构2连接石墨炉胆6，令其旋转，带动炉胆内物料A运动。该炉体I内另设有由石墨发热体7与石墨软毡隔热屏8构成的加热体与隔热装置、由热电偶9构成的测温装置，可将炉膛升温至目标温度，通过进料装置4，将待热处理的物料B在倾斜装置3的辅助下，输送至炉胆6内，在目标温度下完成热处理后，再在倾斜装置3的辅助下，由收料装置5送出待用。待前一批次物料热处理出料完毕后，不需二次升降温，即可进行下一批次物料的进料、热处理及出料，进而达到连续作业的功能。
[0049]进一步地，进料装置4主要由装料箱10、进料阀11、进料管12等组成。装料箱11为漏斗形结构，内部设有等分独立的盛料格，可以保证每次进入炉胆的物料质量相等；进料时，先打开进料阀11，使物料B经由进料管12进入炉胆6端口处，倾斜炉体1，可将物料B进入至石墨炉胆6内部；
[0050]进一步地，炉壳13为一体式圆柱筒体结构，为侧面开盖式结构；
[0051]进一步地，炉壳13轴向端面封板中心开孔，用于安装SiC轴承14 ；
[0052]进一步地，炉壳上设有热电偶9、真空/气氛管路接口等；
[0053]进一步地，石墨炉胆6由喇叭形石墨15、圆柱形石墨筒16、喇叭形石墨17、圆柱形石墨筒18首尾相连组成，石墨纯度为99.999% ；
[0054]进一步地，圆柱形石墨筒18管壁设有开口 19，当开口转至朝下时，通过倾斜炉体1，利于物料A从炉胆6内倒出；
[0055]进一步地，圆柱形石墨16内壁沿轴向加工有长方体凸槽，炉胆旋转时，可带动物料A运动；
[0056]进一步地，SiC轴承14位于炉壳13上，在石墨软毡隔热屏8之外的位置，可有效降低热传导对轴承带来的损耗；
[0057]进一步地，收料机构5设有不锈钢双层水冷外筒20，可接收热处理后的高温物料，并使高温物料快速冷却；
[0058]进一步地，倾斜装置3由手轮21 (带定位功能)、转动轴承22等构成。通过旋转手轮21，带动炉壳整体倾斜运动，以便于进料、出料；
[0059]进一步地，若要在气氛条件下热处理，则可以通过进气管23通入气体。
[0060]实施例2
[0061]倾斜式高温旋转连续热处理管式炉(以下简称“管式炉”)的结构如上所述，如图3、4所示，管式炉主要由炉体24、旋转机构25、倾斜装置26组成。炉体24设有气密炉膛，炉体上端设有进料装置27，下端设收料装置28。旋转机构25连接高纯BN炉胆29，令其旋转，带动炉胆内物料C运动。该炉体24内另设有由石墨发热体30与石墨软毡隔热屏31构成的加热体与隔热装置、由热电偶32与红外测温仪33构成的测温装置，可将炉膛升温至目标温度，通过进料装置27，将待热处理的物料D在倾斜装置26的辅助下，输送至炉胆29内，在目标温度下完成热处理后，再在倾斜装置26的辅助下，由收料装置28送出待用。待前一批次物料热处理出料完毕后，不需二次升降温，即可进行下一批次物料的进料、热处理及出料，进而达到连续作业的功能。
[0062]进一步地，进料装置27主要由装料箱34、进料阀35、进料管36等组成。装料箱34为漏斗形结构，内部设有等分独立的盛料格，可以保证每次进入炉胆的物料质量相等；打开进料阀35，使物料D经由进料管36进入炉胆29内；
[0063]进一步地，炉壳37为两哈夫式结构，其上端盖38横截面为小圆弧(100度)结构，下炉体39为大圆弧(260度)，为上开盖式结构；
[0064]进一步地，发热体30的横截面为245度大圆弧结构；
[0065]进一步地，炉壳37轴向端面封板中心开孔，用于安装等静压石墨轴承40 ;
[0066]进一步地，炉壳上设有热电偶32、红外测温仪33、真空/气氛管路接口 41等；
[0067]进一步地，炉胆29由圆柱形BN筒42、喇叭形BN筒43、圆柱形BN筒44首尾相连组成，BN纯度为99.99% ；
[0068]进一步地，圆柱形BN筒44管壁设有开口 45，当开口转至朝下时，通过倾斜炉体24，利于物料C从炉胆29内倒出；
[0069]进一步地，圆柱形BN筒42内壁沿轴向加工有三菱柱凸槽，炉胆旋转时，可带动物料C运动；
[0070]进一步地，等静压石墨轴承40位于炉壳37上，在石墨软毡隔热屏31之外的位置，可有效降低热传导对轴承带来的损耗；
[0071]进一步地，收料机构28设有不锈钢双层水冷外筒46，可接收热处理后的高温物料，并使高温物料快速冷却；
[0072]进一步地，倾斜装置26由手轮47 (带定位功能)、转动轴承48等构成。通过旋转手轮48，带动炉壳整体倾斜运动，以便于进料、出料；
[0073]进一步地，若要在气氛条件下热处理，则可以通过进气管49通入气体。
[0074]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，其特征在于，包括:炉体、旋转机构、倾斜装置； 所述炉体设有气密炉膛，炉体上端设有进料装置，下端连接收料装置，炉体内设置所述旋转机构连接耐高温炉胆，令其旋转，带动炉胆内物料运动；该炉体内另设有加热及隔热装置、测温装置，通过进料装置，将待热处理的物料在倾斜装置的辅助下，输送至炉胆内，在目标温度下完成热处理后，再在倾斜装置的辅助下，由收料装置送出待用，从而达到均匀热处理、物料快速升降温及连续作业的功能； 所述进料装置连接在炉体上，其包括:原料箱、进料阀、进料管、真空/气氛管路接口 ；将物料呈放于原料箱内，工作时，通过打开进料阀，可将物料输送至进料管的管道内；真空/气氛管路接口用于对炉体内预抽真空以及充入气体； 所述倾斜装置包括:手轮、转动轴；工作时，通过旋转手轮，带动炉体沿转动轴整体倾斜运动，以便于进料装置中的物料输送至炉胆内，待热处理完成后，再次通过倾斜，将物料倒出。
2.如权利要求1所述的倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，其特征在于，所述炉体外壳为两哈夫式结构，或者一体式结构；对于两哈夫式结构，上、下炉壳横截面弧度分别占90?150度、210?270度，闭合处装有密封圈；对于一体式炉壳，结构设计为圆柱形，或者长方体形。
3.如权利要求1所述的倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，其特征在于，所述炉胆用于盛料热处理，其结构上采用喇叭筒体与圆柱筒首尾相连的组合构成，且炉胆端口处开孔，具有便于进、出料的功能。
4.如权利要求3所述的倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，其特征在于，所述炉胆内壁加工有凸槽或者凹槽，炉胆旋转时，可带动物料运动，进而有利于提高物料热处理均匀性。
5.如权利要求4所述的倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，其特征在于，所述凸槽形状为长方体，或者三棱柱体。
6.如权利要求1所述的倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，其特征在于，所述炉体设有气密炉膛，炉胆两端分别设有进气口、排气口，适用于真空/气氛条件下作业。
7.如权利要求6所述的倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，其特征在于，所述气氛条件下使用时，气体优选为N2、Ar、H2。
8.如权利要求1所述的倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，其特征在于，所述收料机构包括接料导管、耐热收料瓶；其中，耐热收料瓶为双层水冷式装置，由内至外依次由高纯石墨或不锈钢内衬、隔热碳毡、不锈钢双层水冷外筒组合而成，接收高温物料，并使高温物料快速冷却。
9.如权利要求1所述的倾斜式高温旋转连续热处理管式炉，其特征在于，所述炉胆材质选用轻质耐高温材料。
【文档编号】F27B7/06GK104482757SQ201410721018
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】王跃忠, 张荣实, 甘硕文, 杨勇, 田猛 申请人:中国航天科工集团第三研究院第八三五八研究所