专利名称:不锈钢带材真空连续退火炉的制作方法
本实用新型所属技术领域：
为不锈钢材料的热处理。
1Cr18Ni9不锈钢带材，经过几次压、轧、拉伸等冷加工后，其坯料硬度增加，塑性降低。为此，必须经过退火软化处理才能继续进行下面的工序，直到制成象笔尖、表带等日用品或装饰品。不锈钢带材一般退火过程是先加热到1050℃左右，然后急速冷却，这一过程也叫固溶处理。经过退火的不锈钢带材的任何部位除应均匀达到要求的力学性能外，还应做到表面光亮，无氧化，防止增碳，防止晶界腐蚀倾向产生。
国内外的不锈钢带材的退火炉，按照退火过程中带材周围介质的气氛划分，基本上有三种。一种为普通箱式电炉，工件在空气中常压下加热退火，然后在氢氟酸溶液中去氧化皮处理。由于处理中产生氢氟酸对人体十分有害，因而操作人员劳动条件极差，环境污染严重。另一种退火炉炉内充以保护性气体，例如H2或H2与N2的混合气体或H2与NH3混合气体，在上述气体中对工件进行加热退火〔见日本专利J56044－724，美国专利U.S.P4，334，938〕。在保护性气体中进行加热退火，由于炉内含有H2，因而易燃易爆，并且处于高温下的金属炉胆极易烧毁或变形。第三种是真空退火炉，其特点是安全可靠，不污染环境，劳动条件好，但是设备复杂费用高。不锈钢材料在真空下加热退火，目前国内外真空退火炉多采用间歇操作方式的周期作业炉。也有报道在真空下连续处理的。例如美国专利U.S.P3，782，705提供的真空下连续操作的热处理炉就是一例。这种热处理炉由送料真空室，炉体，两个冷却室和收料真空室组成。在炉体内有一个加热室，工件在此处被加热，然后进入与炉体尾部相连的冷却室里急冷。在炉体和两个冷却室内有一条输送工件的传送带。加热室里的加热及隔热材料均是石墨材料。两个冷却室由循环冷水冷却。送料室和收料室上各装有两个门阀，在连续送料，收料过程中，它们协调动作，使整个系统的真空状态不被破坏。该连续热处理真空炉能连续处理不锈钢工件，操作方便。但由于加热室的发热体和隔热屏，主要由石墨材料组成，石墨在真空下易生成一氧化碳〔CO〕，一氧化碳中的碳容易渗入被处理的工件表面，如果工件是1Cr18Ni9不锈钢带材，则不锈钢表面的含碳量增加，从而不锈钢就会失去抗腐蚀能力，因而这种真空炉不宜用来对1Cr18Ni9不锈钢带材进行连续退火。
本实用新型的目的是要提供一种设备较简单，使用方便可靠，炉子寿命长，并能连续对不锈钢带材进行光亮热处理的卧式真空连续退火炉。
本实用新型的要点是该不锈钢带材真空连续退火炉由送料真空室、炉体、冷却真空室和收料真空室组成。炉体的主体是水平放置的钢质真空炉管，钢质真空炉管外壁有厚度可变的保温层，旨在控制钢质真空炉管的温度。本炉管的温度控制在750℃以下，保证它能长期工作。钢质真空炉管的中心部位为耐高温的炉丝管，炉丝管外壁缠有电热丝，电热丝被耐火瓦片包裹，该瓦片保温层与钢质真空炉管间放有起通气隔热作用的陶瓷管，以保持电炉丝与纲质真空炉管之间300℃以上的温差。冷却室内有一块水冷铜板，内通冷却水。收料真空室内有收带机构，不锈钢带材连续通过炉体内的炉丝管和冷却室进行退火，然后卷在收带机构上，整个退火过程中，退火炉的真空度为10－4mmHg，炉内温度为1000－1050℃。
连续退火是在高真空高温下进行的，要求炉内不产生对不锈钢带材表面有害的物质，所以炉丝管及耐火瓦片保温层以氧化铝材料为好，所说的电热丝为经予氧化处理的OCr25Al5的铁铬铝电热丝为好。
真空连续退火炉的炉管可为不锈钢无缝管或耐热钢无缝管。而炉管外壁厚度可变的保温层是一层固定保温层，固定保温层外有哈夫型可开闭保温层，保温层的材料以硅酸铝为好。
同已有技术相比，本装置具有如下优点本装置通过结构较简单的收带机构，较为成功地实现了不锈钢带材在真空下连续退火，操作方便。由于真空加热室中的全部耐火炉件采用了高温下化学稳定性高的材料，如经予氧化处理的铁铬铝丝，在真空中也不会挥发，不会产生对不锈钢带材有害的物质，因而退火后的带材质量好，炉体中的全部炉件均有很长的使用寿命。与在保护性气体及空气下退火的退火炉比较，本装置安全可靠，对环境无污染，工作人员劳动条件好。不锈钢带材在真空连续退火炉中退火与在马福炉空气中退火相比较，以年产笔尖600万只规模为例1 在对环境的影响方面在马福炉－空气中退火用氢氟酸清洗退火后带片表面的氧化皮时，产生大量酸雾，影响操作人员健康及周围环境。每年排放量1440吨，氟化物浓度为15mg／l(已超标)。
在真空连续退火炉中退火无酸，无污染。
2. 在消耗物料上在马福炉－空气中退火氢氟酸月用量为20kg，年用量为240kg，价值2640元。硫酸的年用量为1200kg，价值840元。硝酸的年用量为600kg，价值为288元。
在真空连续退火炉中退火真空泵油的年用量为12kg，价值32元。其它所用物料年用量价值约为850元。
3. 在金属表面质量上在马福炉－空气中退火酸腐蚀后，笔尖毛坯表面不平整，并损伤金属表面，影响笔尖质量，增大废品量，且由于表面氧化，多耗用不锈钢料3％。
在真空连续退火炉中退火表面光亮，对金属不但无损伤，还有真空除气作用，改善了金属的物理性能，提高了笔尖书写时的弹性。
4. 在机加工性能方面在马福炉－空气中退火笔尖片条在炉中盘装加热，受热不匀故硬度不均匀。
在真空连续退火炉中退火由于单片连续通过隧道管(炉丝管)，因此笔尖片条受热均匀，硬度一致。
5. 在工作人员操作的条件方面在马福炉－空气中退火出炉温度高，酸洗时，酸雾气味难闻，对人体有害。
在真空连续退火炉中退火出炉温度低，工作环境较好。
下面结合附图对真空连续退火炉做详细说明。
图1a是不锈钢带材真连续退火炉结构正面剖视图的一部分，图中有收料系统、冷却系统和炉体的一部分。
图1b是不锈钢带材真空连续退火炉结构正面剖视图的另一部分，图中为炉体的另一部分和送料系统。
图2是炉体的剖面图，是图1a中c－c剖面图。
图3是冷却及抽气系统剖面图，是图1a中B－B剖面图。
图4是送料真空系统剖面图，是图1b中D－D剖面图。
图5是收料真空系统剖面图，是图1a中A－A剖面图。
将图1a和图1b拼接起来即是不锈钢带材真空连续退火炉的正面剖视图，从右至左，其主要部件是送料真空室27，热电偶电极引出室23和9，炉体13，冷却及抽气室7，收料真空室2。整个退火过程在10－4mmHg的真空下连续地进行。当炉体13内部温度达到1000－1050℃时，卷在送料真空室27内的卷带机构上的不锈钢带条4，在收料真空室2内收卷机构的带动下，匀速地通过炉体13中心，在该处加热，然后进入冷却抽气室7，钢带被急速冷却再卷到收带机构上。一盘不锈钢带条全部退火后，关闭高真空阀，炉内充满空气，即可从收料真空室2中取出。在送料真空室27装上一盘新的带条4，抽真空使真空度重新达到10－4mmHg，然后进行走带退火，此过程与前面讲的相同。
炉体13是不锈钢带材真空连续退火炉的主体，如图1a、图1b和图2所示。炉体13由真空炉管16、固定保温层15和可开闭保温层14组成。保温层材料为硅酸铝纤维。真空炉管采用1Cr18Ni9无缝不锈钢管。在退火时，真空炉管内处于真空状态。固定保温层15和可开闭保温层14的作用是使真空炉管16管壁温度维持在750℃，使真空炉管16在此温度下有足够的强度，长期操作中不变形，表面不起氧化皮。在真空炉管16的中心部位装有炉丝管19，它是一种三氧化二铝陶瓷管，管内装有热电偶20，用来测量和控制炉内温度。在退火过程中，炉内温度恒定在1050±10℃，不锈钢带材4由热电偶20上方均匀通过炉丝管19，在炉丝管19外部缠有用于加热的炉丝18，它是一种牌号为OCr25Al5的电热丝。炉丝外部是内炉衬17，它由纯度较高的三氧化二铝材料制成。为了防止热量从真空炉管16两侧辐射，故在真空炉16两侧装有辐射屏11。另外，在真空炉管16外壁装有热电偶21，用来指示该处的温度。为了安装和操作方便，整个炉体13放置在炉子台架31上，台架31上有固定螺母32，升降螺管36和升降螺母37，用来调节炉体高度。横向移动轮33和档块38，用来调节炉体水平位置。外部包有固定保温层的钢质真空炉管16架在托片35上，通过升降螺管36与炉子台架31连接。在炉体13的外部安装有外壳12，外壳上安装有吊钩34，用来固定可开闭保温层14。
在炉体13的两侧，有热电偶引出室9和电极引出室23，通过法兰盘24与钢质真空炉管16连接。图中8为热电偶接头，22为电极。两个引出室均是夹套结构，夹套内通冷却水。
电极引出室23的另一端是送料真空室27。如图1b所示，送料真空室27通过接管17与电极引出室23连接，接管17为夹管结构，夹套26内通冷却水。定位轮5用于对不锈钢带条4进行定位。如图4所示，送料真空室27通过固定板58和上下滑板57安装在支脚47上。在送料真空室27内卷带架55套装在固定轴56上。上方是抽气、送料孔53，它与接管25相通。为了在操作中能观察送料情况及装卸不锈钢带材，在送料真空室27的箱筒52的前面装有透明箱盖49，用紧盖螺母48将箱盖49通过真空密封圈51与箱筒52保持真空密封，操作者通过箱盖49上的钢化玻璃50可观察送料情况。箱筒52的后面是水冷箱座54。
如图1a所示，热电偶引出室9的另一端与冷却抽气室7通过法兰盘连接。如图1a及图3所示，该室为一夹套结构，夹套44内通冷却水。为了观察带条冷却情况，装有观察孔41。为了测量抽真空情况，装有粗真空表42。为更快地使带条冷却，在冷却抽气室7内部装有水冷板43，该板由导热系数高的铜材制成，在退火过程中，烧红的不锈钢带4从冷却板上面贴紧而过，带条被迅速冷却。冷却抽气室7下方是抽气口40，它直接与真空机组10相连接。在真空机组中有一台扩散泵39，以每秒150升的抽速对系统抽气，以保证系统维持在 10－4mmHg以上的真空度。图3中45为高真空阀，46为底座。
如图1a所示，冷却抽气室7的另一端与收料真空室2的过渡接管6通过法兰连接。接管6为夹套结构，夹套内部通冷却水。定位轮5用来对不锈钢带材4进行定位。如图1a及图5所示，收料真空室2主要由箱筒52、箱盖49、水冷箱座71、轴座67和传动机构电气控制箱29组成。箱盖49和箱筒52之间靠紧盖螺母48和密封圈51连接、密封。箱盖49上安装有钢化玻璃50，以便观察收料情况。箱筒52上的抽气、进料孔53与过渡接管6相通。箱筒52内有卷带架77，它固定在驱动轴65上，卷带架77上有固定不锈钢带材始端的固定钩76。箱筒52内的上方有轴套72，它套在支带轴75上，支带轴75固定在轴架73上。箱筒52靠上、下滑板78、固定板79而支撑在支脚80上。箱筒52的另一端与水冷箱座71连接，后者又与轴座67连接，在水冷箱座71与轴座67之间垫有密封圈70。图5中，66为轴承；68为密封圈；65为驱动轴；69为油杯；64为皮带轮；63为三角皮带；62为小减速器；61为可变电阻器；60为变速箱；59为直流电机。通过小减速器62，可变电阻器61，变速箱60和直流电机相互匹配，可调节收料真空室2中收带架77的转动速度，使不锈钢带材匀速运动。
现将本不锈钢带材真空连续退火炉的操作过程简述如下将一盘卷好的不锈钢带材4放入送料真空室27中，其带材端部与前一盘已退完火带材的尾部相连，固定在收料真空室2中的固定钩76上。关好送料真空室27和收料真空室2，开动真空机组10，对整个系统抽真空。接通炉丝18的电源，对炉丝加热。接通冷却水，待系统真空度达到10－4mmHg，炉丝管19内温度达到1050℃，真空炉管16外壁温度低于750℃时，即可开动直流电机，使收料真空室2中的收带架77转动，此时不锈钢带材4开始匀速地通过高温炉丝管19，钢带在此处加热，然后进入冷却抽气室7，钢带在此处冷却，再收卷在收料真空室2中的收带架77上。不锈钢带材4在真空下连续退火，一盘退火结束后，停电机，关闭高真空阀，炉子充大气，然后打开真空收料室2，取出整盘带材，留在炉内一段做引条。然后在送料真空室27放入新的一盘不锈钢带材，按上述相同过程进行退火。
权利要求
1.一种由送料真空室、炉体、冷却真空室和收料真空室组成的真空连续退火炉，其特征在于炉体的主体是水平放置的钢质真空炉管，钢质真空炉管外壁有厚度可变的保温层，钢质真空炉管的中心部位为耐高温的炉丝管，炉丝管外壁缠有电热丝，电热丝被耐火瓦片包裹，该瓦片保温层与真空炉管间放有起通气隔热作用的陶瓷管，冷却室内有一块水冷铜板，内通冷却水，收料真空室内有收带机构，不锈钢带材连续通过炉体内的炉丝管和冷却室进行退火，然后卷在收带机构上，整个退火过程中，退火炉的真空度为10-4mmHg，炉内温度为1000-1050℃。
2.如权利要求
1所述的真空连续退火炉，其特征在于所说的炉丝管为氧化铝管，包裹电热丝的保温层为氧化铝材料，电热丝为经予氧化处理的OCr25Al5的铁铬铝电热丝。
3.如权利要求
1，2所述的真空连续退火炉，其特征在于所说的真空炉管为不锈钢无缝管。
4.如权利要求
1所述的真空连续退火炉，其特征在于所说的厚度可变的保温层为一层固定保温层，固定保温层外有哈夫型可开闭保温层，保温层材料是硅酸铝。
专利摘要
不锈钢带材真空连续退火炉，属于不锈钢材料热处理领域。本退火炉由送料真空室、炉体、冷却室和收料真空室组成，炉体的主体真空炉管外壁有保温层，内部有缠有电热丝的炉丝管，不锈钢带材连续通过炉丝管并被加热，然后进入冷却室急冷，再卷在收带机构上。本设备结构简单，操作方便，无污染，退火后的不锈钢带材性能良好，表面光洁明亮。
文档编号C21D9/56GK85202609SQ85202609
公开日1986年5月28日 申请日期1985年7月1日
发明者李昌铨, 黄伯英 申请人:北京金星金笔厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan