專利名稱：鋁合金空氣循環(huán)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬熱處理空氣循環(huán)爐，尤其是一種鋁合金空氣循環(huán)爐。
背景技術(shù)：
空氣循環(huán)爐是鋁合金進(jìn)行熱處理的重要專用設(shè)備。其原理都是利用加熱器加熱，再利用熱風(fēng)循環(huán)對(duì)流，將待處理的鋁元件均勻加熱，之后將鋁元件快速浸入淬火水槽內(nèi)，快速冷卻，以達(dá)到較高的強(qiáng)度、致密度等。國(guó)內(nèi)外比較好的空氣循環(huán)爐的爐溫偏差一般是±5℃。而按照中國(guó)熱處理航空標(biāo)準(zhǔn)(HB5354-94)對(duì)一等爐的要求是A、在有效加熱區(qū)內(nèi)，爐溫均勻度是±3℃，控溫精度是±1℃(美國(guó)波音公司的一等爐標(biāo)準(zhǔn)是±2.8℃)。B、工件轉(zhuǎn)移時(shí)間，從爐門開啟至工件全部沒入淬火液中的這一段時(shí)間，要控制在7秒鐘內(nèi)。對(duì)于以上兩項(xiàng)指標(biāo)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備都是無(wú)法達(dá)到的，故經(jīng)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備加熱處理的鋁元件是很難達(dá)到航空、航天領(lǐng)域的要求的?，F(xiàn)有循環(huán)爐都基本沒考慮且無(wú)法解決由于氣流間的摩擦所引起的溫度逐步升高的現(xiàn)象，即“溫飄現(xiàn)象”。在強(qiáng)風(fēng)循環(huán)的空氣循環(huán)爐內(nèi)，由于氣流分子之間的劇烈碰撞和摩擦，可以將電機(jī)功率的80％轉(zhuǎn)化為熱能，隨著時(shí)間推移，氣體溫度逐步飄升。更為重要的一點(diǎn)是對(duì)于氣體分子之間的碰撞和摩擦所產(chǎn)生的熱量，常規(guī)的溫控儀表是無(wú)法控制的，故現(xiàn)有爐子基本上達(dá)不到±3℃的保溫要求。且國(guó)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備一般也是由人工操作，自動(dòng)化程度較低，在爐體加熱器的設(shè)計(jì)和排布上，爐襯材料的選用上都采用傳統(tǒng)的方式，從結(jié)構(gòu)上也無(wú)法達(dá)到上述兩項(xiàng)指標(biāo)。以加熱器為例現(xiàn)有設(shè)備的加熱器一般都采用電阻絲螺旋狀插在陶瓷管上，擱架固定；或用鼠籠式加熱器頂部?jī)蓚?cè)插入懸掛；或用箱式電阻加熱換熱器，置放在頂部，靠熱風(fēng)循環(huán)傳導(dǎo)熱量；或用高粘陶瓷擱磁磚支持固定加熱器等。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有空氣循環(huán)爐的以上不足，提供一種爐溫均勻度很高、工件轉(zhuǎn)移時(shí)間較短、自動(dòng)化程度很高的空氣循環(huán)爐。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種鋁合金空氣循環(huán)爐，包括電機(jī)、鋼結(jié)構(gòu)架、通風(fēng)裝置、移動(dòng)水槽、爐體、提升機(jī)構(gòu)、爐門裝置、加熱器和電氣控制系統(tǒng)，其改進(jìn)之處在于所述移動(dòng)水槽位于爐體下部正對(duì)爐口處；爐體上設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)器，爐體內(nèi)裝有由硅酸鋁纖維氈、硅酸鋁纖維棉和硬質(zhì)纖維弧形板組成的爐襯；電阻帶呈波紋狀，用絕緣子固定在爐體側(cè)壁的風(fēng)循環(huán)涵道上；所述溫度調(diào)節(jié)器由電動(dòng)執(zhí)行器和空氣碟閥組成；所述移動(dòng)水槽包括小車架、設(shè)置在小車架上的水槽和減速機(jī)；水槽上設(shè)有加熱管和攪拌裝置；所述爐門裝置包括軌道、液壓傳動(dòng)裝置和爐門；在爐體下部設(shè)置有鼓風(fēng)進(jìn)口。
本實(shí)用新型的鋁合金空氣循環(huán)爐，具有如下優(yōu)點(diǎn)1.能有效抑制溫飄現(xiàn)象，保證了爐溫均勻度為±3℃的較高標(biāo)準(zhǔn)。
2.整套設(shè)備除了進(jìn)、出料必須人工操作外，其余動(dòng)作、過程用PLC程序控制，自動(dòng)化程度很高，完全能達(dá)到工件轉(zhuǎn)移過程中的7秒時(shí)間要求。
3.整套設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)合理、價(jià)格適中；經(jīng)本設(shè)備處理的鋁制品件質(zhì)量穩(wěn)定，內(nèi)部金相組織處于較佳狀態(tài)，完全能滿足航空、航天事業(yè)的特殊需要。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明


圖1是本實(shí)用新型循環(huán)爐主視圖(半剖)。
圖2是爐體(件5)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是移動(dòng)水槽(件4)主視圖。
圖4是移動(dòng)水槽(件4)俯視圖。
圖5是移動(dòng)水槽(件4)左視圖。
圖6是加熱器(件8)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是爐門裝置(件7)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
(參見
圖1)，
圖1是本實(shí)用新型循環(huán)爐主視圖。1-電機(jī)、2-鋼結(jié)構(gòu)架、3-通風(fēng)裝置、4-移動(dòng)水槽、5-爐體、6-提升機(jī)構(gòu)、7-爐門裝置、8-加熱器。
本實(shí)用新型的循環(huán)爐為高架式結(jié)構(gòu)，主要由電機(jī)1、鋼結(jié)構(gòu)架2、通風(fēng)裝置3、移動(dòng)水槽4、爐體5(包括爐殼和爐襯)、提升機(jī)構(gòu)6(主要由液壓裝置和倍速滑輪組組成)、爐門裝置7、加熱器8、電氣控制系統(tǒng)等重要部分組成。
本實(shí)用新型的鋼結(jié)構(gòu)架2采用高架式結(jié)構(gòu)，由型鋼、板材焊接而成，爐體5固置在鋼結(jié)構(gòu)架子上、爐口向下，移動(dòng)水槽4位于爐體5下，正對(duì)爐口處，移動(dòng)水槽4及料架可以自行往復(fù)移動(dòng)。
本實(shí)用新型的移動(dòng)水槽4、爐體5、爐門裝置7、加熱器8將在下面結(jié)合各自的附圖進(jìn)一步描述。在此先介紹通風(fēng)裝置3、提升機(jī)構(gòu)6和電氣控制系統(tǒng)。
通風(fēng)裝置3與現(xiàn)有技術(shù)中的通風(fēng)系統(tǒng)基本相同，主要包括電動(dòng)通風(fēng)機(jī)、導(dǎo)流板、風(fēng)循環(huán)涵道及控制元件等。其電動(dòng)通風(fēng)機(jī)采用的是變頻無(wú)級(jí)調(diào)速式，不僅滿足了對(duì)流循環(huán)需要的風(fēng)量，而且節(jié)能降噪。經(jīng)加強(qiáng)處理的多塊導(dǎo)流板分段設(shè)置、形成導(dǎo)流罩。整個(gè)導(dǎo)流罩上端懸掛在爐膛內(nèi)頂板上，下端固定在爐底側(cè)墻上。電動(dòng)通風(fēng)機(jī)置于爐頂，配以導(dǎo)流板形成強(qiáng)風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)。熱氣流通過導(dǎo)流板由底部吸回再吹上爐頂，強(qiáng)力攪拌使溫度均勻。變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)在加熱階段，風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)、保溫階段低速運(yùn)轉(zhuǎn)，防止空氣流強(qiáng)力摩擦使?fàn)t溫飄移而失控。在爐體5上設(shè)置溫度調(diào)節(jié)口30，由一電動(dòng)執(zhí)行器和空氣蝶閥組成。當(dāng)爐內(nèi)溫度發(fā)生飄升時(shí)，達(dá)到設(shè)定工藝參數(shù)時(shí)，電動(dòng)執(zhí)行器帶動(dòng)空氣蝶閥開啟，泄掉一部分熱量而降溫，當(dāng)爐溫恢復(fù)平衡后，蝶閥關(guān)閉。變頻無(wú)級(jí)調(diào)速式電動(dòng)通風(fēng)機(jī)、導(dǎo)流板、風(fēng)循環(huán)涵道等作為現(xiàn)有技術(shù)的一部分，在此不作進(jìn)一步的描述。
提升機(jī)構(gòu)6的主要作用是移動(dòng)、轉(zhuǎn)移工件，對(duì)于保證工件從爐門開啟至工件全部沒入淬火液中的時(shí)間在7秒鐘內(nèi)具有特別重要的作用。本提升機(jī)構(gòu)6由傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)配合現(xiàn)有技術(shù)中的倍速滑輪組的機(jī)械結(jié)構(gòu)，利用倍速滑輪組可增加速度的原理，實(shí)現(xiàn)工件快降、慢升，滿足本循環(huán)爐的需要。在本循環(huán)爐中，提升機(jī)構(gòu)6的升降、爐門裝置7的啟閉、承料小車的左右平移等都由液壓傳動(dòng)即液壓缸活塞的受控伸出或縮回所控制。在提升機(jī)構(gòu)6中，對(duì)于移動(dòng)部件，除采用機(jī)械限位外，均可再采用感應(yīng)式接近開關(guān)，以防止機(jī)械碰撞、開關(guān)失靈發(fā)生事故。
電氣控制系統(tǒng)分為溫度控制和機(jī)械動(dòng)作控制兩大部分，溫度控制部分采用PID連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)方式，執(zhí)行元件是可控硅過零觸發(fā)以溫度模糊控制理論為核心，對(duì)不同工況下的爐內(nèi)溫度均可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，按預(yù)定程序升溫?？販貎x表可選用日本產(chǎn)0.1級(jí)精度FP21智能數(shù)字顯示儀表，測(cè)溫報(bào)警儀選用日本產(chǎn)同型號(hào)0.5級(jí)精度SR73數(shù)顯示儀表作監(jiān)測(cè)報(bào)警用，記錄儀用μR180四點(diǎn)高精度記錄儀。機(jī)械動(dòng)作控制系統(tǒng)，主要控制爐體爐門開啟、溫度調(diào)節(jié)口30的電動(dòng)執(zhí)行器和空氣蝶閥的開啟、移動(dòng)水槽、料架升降、風(fēng)機(jī)變速運(yùn)行等機(jī)械動(dòng)作，可采用日本松下電氣公司的P.L.C編程控制器。電氣控制系統(tǒng)中的溫度控制和機(jī)械動(dòng)作控制都是現(xiàn)有技術(shù)，在此不作進(jìn)一步的描述。
(參見圖2)，圖2是爐體結(jié)構(gòu)示意圖。9-輕質(zhì)澆注料、10-硅酸鋁纖維氈、11-硅酸鋁纖維棉、12-硬質(zhì)纖維弧形板。爐體5內(nèi)裝入爐襯，爐襯主要由硅酸鋁纖維氈10、硅酸鋁纖維棉11、硬質(zhì)纖維弧形板12組成，采用真空成型整體制造而成，具有優(yōu)良的保溫性、絕熱性。
(參見圖3、4、5)，圖3、4、5是移動(dòng)水槽結(jié)構(gòu)圖。移動(dòng)水槽4主要包括13-小車架、14-水槽、15-加熱盤管、16-攪拌裝置、17-減速機(jī)。水槽14置于小車架13上，隨它往復(fù)移動(dòng)，小車架13上除水槽14外，還留有工件的工位，方便工件進(jìn)出料。水槽14上設(shè)有加熱盤管15、配有攪拌裝置16，加熱盤管15用于加熱淬火介質(zhì)，可選用蒸汽或電加熱等方式，攪拌裝置16在通往水槽中部的涵道中攪拌，由下向上形成四周翻滾流動(dòng)的浪涌，很均勻地進(jìn)行淬火介質(zhì)的熱交換，大大改善熱處理產(chǎn)品的品質(zhì)，減速機(jī)17用于帶動(dòng)整個(gè)裝置往復(fù)移動(dòng)。
(參見圖6)，圖6為加熱器8的電阻帶18結(jié)構(gòu)示意圖。電阻帶18呈波紋狀，用絕緣子19固定在爐體側(cè)壁的風(fēng)循環(huán)涵道上，加熱功率呈非均勻分布狀態(tài)，可保證爐體內(nèi)腔的對(duì)流傳熱和溫度的均勻。
(參見圖7)，圖7是爐門裝置結(jié)構(gòu)示意圖。爐門裝置主要包括軌道20、液壓傳動(dòng)裝置21、爐門22?？恳簤簜鲃?dòng)裝置21的液壓推缸雙向作用力，讓爐門22在軌道20上完成水平和升降運(yùn)動(dòng)。打開爐門時(shí)，推缸拉力作用，機(jī)構(gòu)下降，關(guān)閉爐門時(shí)，機(jī)構(gòu)在推缸推力下會(huì)上升，在推缸作用力下形成平面壓緊密封，確保爐內(nèi)熱氣不外泄。
(參見
圖1)，作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，可在爐體5的下部設(shè)置底部鼓風(fēng)進(jìn)口23，并配以相應(yīng)的鼓風(fēng)機(jī)。當(dāng)一種熱處理工序結(jié)束后，為了盡快降溫以進(jìn)入另一種熱處理工序，可打開底部鼓風(fēng)進(jìn)口23，向爐體5內(nèi)吹入冷風(fēng)，起到快速降溫的作用。
權(quán)利要求1.一種鋁合金空氣循環(huán)爐，包括電機(jī)(1)、鋼結(jié)構(gòu)架(2)、通風(fēng)裝置(3)、移動(dòng)水槽(4)、爐體(5)、提升機(jī)構(gòu)(6)、爐門裝置(7)、加熱器(8)和電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述移動(dòng)水槽(4)位于爐體(5)下部正對(duì)爐口處；爐體(5)上設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)器(30)，爐體(5)內(nèi)裝有由硅酸鈣纖維氈(10)、硅酸鋁纖維棉(11)和硬質(zhì)纖維弧形板(12)組成的爐襯；加熱器(8)的電阻帶(18)呈波紋狀，用絕緣子(19)固定在爐體側(cè)壁的風(fēng)循環(huán)涵道上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金空氣循環(huán)爐，其特征在于所述溫度調(diào)節(jié)器(30)由電動(dòng)執(zhí)行器和空氣碟閥組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金空氣循環(huán)爐，其特征在于所述移動(dòng)水槽(4)包括小車架(13)、設(shè)置在小車架(13)上的水槽(14)和減速機(jī)(17)；水槽(14)上設(shè)有加熱管(15)和攪拌裝置(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金空氣循環(huán)爐，其特征在于所述爐門裝置(7)包括軌道(20)、液壓傳動(dòng)裝置(21)和爐門(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的鋁合金空氣循環(huán)爐，其特征在于在爐體(5)下部設(shè)置有鼓風(fēng)進(jìn)口(23)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種鋁合金空氣循環(huán)爐包括鋼結(jié)構(gòu)架、通風(fēng)裝置、移動(dòng)水槽、爐體、提升機(jī)構(gòu)、爐門裝置、加熱器和電氣控制系統(tǒng)，移動(dòng)水槽位于爐體下部正對(duì)爐口處；爐體上設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)器，爐體內(nèi)裝有由硅酸鋁纖維氈、硅酸鋁纖維棉和硬質(zhì)纖維弧形板組成的爐襯；電阻帶呈波紋狀，用絕緣子固定在爐體側(cè)壁的風(fēng)循環(huán)涵道上。本裝置能有效抑制溫漂現(xiàn)象，保證了爐溫均勻度為±3℃的較高標(biāo)準(zhǔn)；自動(dòng)化程度很高，完全能達(dá)到工件轉(zhuǎn)移過程中的7秒時(shí)間要求；經(jīng)本設(shè)備處理的鋁制品件質(zhì)量穩(wěn)定，內(nèi)部金相組織處于較佳狀態(tài)，完全能滿足航空、航天事業(yè)的特殊需要。
文檔編號(hào)C22F1/04GK2669117SQ20032010440
公開日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2003年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月13日
發(fā)明者李大河 申請(qǐng)人:重慶飛達(dá)電爐有限公司