專利名稱：對金屬工件進行熱處理的熱處理爐及其工藝的制作方法
此項發明首先涉及到一種對金屬工件進行熱處理的熱處理爐。這種熱處理爐由以下部分組成一個用于高溫區的環狀圓隧道爐和/或者一個用于低溫區的環狀圓隧道爐;一個環繞著隧道爐轉動的回轉爐底，爐底被分成若干個與熱處理站相適應的退火件接收臺，隨著回轉爐底有節律的程序轉動，每個退火件接收臺均可以裝料。此外，熱處理爐裝有將回轉爐底分隔開的隔墻和一個可以關閉的用于裝、卸退火件的裝料口。
通過DE3427716C1號專利，人們已經熟悉了這樣的熱處理爐，例如用這種熱處理爐對可鍛鑄鐵進行熱處理。對此用于熱處理的工件要通過被移動的隔板分成若干個不同熱處理區的隧道爐。每一個熱處理區一種爐內氣氛。問題是在高溫情況下，仍然要使隔板移動，將造成很大的機械損耗。盡管需要這么大的損耗，仍然能夠觀察到較小的伴隨著溫度反饋的溫度躍變。而這種溫度躍變，比如說對白心可鍛鑄鐵的結構損害是相當嚴重的。
此項發明的任務是，研制本文開頭所描述的熱處理爐。這種熱處理爐一方面在建造時占地面積小，另一方面又能有效地避免溫度反饋。
解決這個問題的方法是，隔墻始終有敞開的有型開口，而開口基本上與用來熱處理的工件的外型一致;在承載著用來熱處理的工件的第一個終端站和承載著已經熱處理完的工件的最后一個裝料站之間規定有3個空站。
在一種有益的爐體結構上規定，高溫爐和低溫爐兩爐的裝料口相對排列安裝，在兩個爐子中間安裝一臺中央裝料機為兩個爐子不間斷地裝料;而另外一種爐體結構則規定，幾個高溫爐和幾個低溫爐相互排列安裝成一行，通過一個中央裝料機不間斷地為這些爐子裝料。通過以上措施，便創造了一種熱處理爐，它既省去了連續式爐篦，又省掉了卸料門。由于是圓體結構，因此爐子只需要一個共同的裝料口裝用來退火的工件和卸下已經退過火的工件。
為了使隧道爐中的惰性氣體氣氛在裝料和卸料時由于打開裝料口而不受干擾，做了如下規定在爐子的裝料口安裝有火焰幕噴管和氮氣噴嘴。
此項發明的另一項任務是，創造一種工藝。采用這種工藝，在裝退火件時可以采用簡單的方法而又不產生溫度躍變。同時在規定的熱處理時間內能夠保證溫度不變。
解決這個問題的方法是，在始端位的3個空站中的中間一個要直接位于裝料口。回轉爐底反向轉動一個退火件接收臺，此時第一個空站位于裝料口，新裝上的用于熱處理的工件放到第一個空站上。然后回轉爐底向前轉動3個接收臺，這時要卸料的接收臺中的第一個接收臺位于裝料口卸料。當第一個熱處理完的工件從隧道爐中取出后，回轉爐底再反向轉動一個接收臺。此時又有3個空站位于裝料口，它們中的中間一個緊挨在裝料口的后面。
通過以上措施創造了這樣一種工藝，采用這種工藝時，在裝退火料的低溫開始端和在同一個裝料口卸料的高溫終端之間形成了一個溫度橋(緩沖)。這個溫度橋(緩沖)保證了最后一個熱處理站能保持所要求的溫度，而在它的前面裝上了用來進行熱處理的冷料，但卻避免了溫度躍變。
也就是說本發明提出了一種對金屬工件進行熱處理的熱處理爐，它由以下部分組成一個用于高溫區的環狀隧道爐和/或一個用于低溫區的環狀隧道爐;一個在隧道爐內環繞其轉動的回轉爐底，回轉爐底被分成若干個與熱處理站相適應的退火件接收臺，隨著爐底有節律的程序轉動，每個退火件接收臺均可以裝料，此外，熱處理爐還裝有將回轉爐底分隔開的隔墻和一個可以關閉的用于裝、卸退火件的裝料口，這種熱處理爐的特點是隔墻始終有一個有型開口，開口的形狀與退火件的外形基本一致;在承載著熱處理件的第一個終端站和承載著已經熱處理過的工件的后面一個裝料站之間規定有3個空站。
位于裝料口處的回轉爐底退火件接收臺和與其相鄰的兩個接收臺構成空站。
圓隧道爐用燃氣射流加熱管或者用電間接加熱。
環狀圓隧道爐的裝料口裝有火焰幕噴管和惰性氣體噴管。
幾個環狀的圓隧道爐以及與其相配套的位于爐子外部的裝料臺、卸料臺和調質處理站均能由一個中央裝料機進行裝、卸料。
一個高溫爐和一個低溫爐相對排列安裝，即兩個爐子的裝料口相對。中央裝料機位于兩個爐子中間。因此兩個爐子均能不間斷地裝料，并且通過一個隔離室相互連接在一起。
若干個高溫爐和低溫爐相互排列在一起，并且能夠用一個在軌道裝置上行走的裝料機不間斷地裝料。
對金屬工件進行熱處理的工藝流程，特別是由一個環狀的高溫隧道爐和一個環狀的低溫隧道爐組成的熱處理爐的工藝流程。這種熱處理爐裝有環繞著隧道爐轉動的回轉爐底，回轉爐底被分成若干個接收臺用于承接裝有退火料的裝料筐。隨著回轉爐底有節律的行程轉動，回轉爐底上的每個接收臺均可裝料。此外，隧道爐中裝有將回轉爐底分隔開的隔墻和可以關閉的用于裝、卸退火件的裝料口。特別是按以上所述的工藝流程，其特點是位于始端位的3個空站中的中間一個直接位于裝料口。回轉爐底反向轉動一個接收臺，此時第一個空站位于裝料口。隨后將用來退火的工件放到第一個空站上，然后將回轉爐底順著轉動方向向前轉動3個接收臺，這時應該卸料的接收臺中的第一個位于裝料口卸料。當第一個退過火的工件從隧道爐中取出來后，回轉爐底向后轉動一個接收臺。此時又有3個空站位于裝料口。3個空站中的中間一個緊挨在裝料口的后面。
退火件在一個熱處理站的停留過程中，為了均衡退火溫度，可以向前或者向后轉動一個接收臺的寬度。
熱處理爐可以使用一種保護氣體退火。
這項發明將借助于附上的圖紙以實例加以闡述和說明。這些圖紙是

圖1是一個由一個高溫爐、一個低溫爐和一臺安裝在兩爐中間的裝料機組成的熱處理爐的正視圖。
圖2是圖1中所示的熱處理爐的頂視圖。
圖3是一種熱處理爐的頂視圖。這種熱處理爐由兩對各由一個高溫回轉爐底隧道爐和一個低溫回轉爐底隧道爐安裝排列在一起的熱處理裝置組成。隧道爐由一個在軌道裝置上行走的裝料機裝料。
圖4是圖3中所示的熱處理爐的前視圖，部分剖視。
圖5A至圖5D是根據發明的要求，為避免溫度躍變所進行裝料、卸料行程的圖表說明。在裝、卸料過程中，回轉爐底轉動4個不同的位置。
圖1和圖2中所示的熱處理爐10，首先由一個高溫爐(HT-爐)11和一個低溫爐(NT-爐)12組成。在兩個爐子之間裝有一個中央裝料機，即自動裝料機13。
如圖2所示，高溫爐11和低溫爐12各由一個圓形的隧道15組成，每個隧道均有一個裝料口36。兩個裝料口36相對排列，每個裝料口均由一個上下移動的門31關閉。
如圖1所示，高溫爐11和低溫爐12各裝有一個同心的旋轉連接裝置14，例如一個大型的滾珠軸承旋轉連接裝置。在旋轉連接裝置上，由轉動架16a支撐的旋轉托架16可以轉動。旋轉托架16上沿半徑向外的方向是一個環狀的回轉爐底28。在回轉爐底的上面是一個被封閉起來的固定的環狀退火室43。
退火室43是由圓隧道15，一個底部敞開的耐火粘土隔焰爐26和將耐火粘土隔焰爐26從底部封閉的回轉爐底28組成。為了使耐火粘土隔焰爐26與回轉爐底28之間密封，圓隧道15安裝2個同心的密封杯25和25a。徑向外的密封杯25由與環狀回轉爐底28同心的密封支座17固定，而徑向外的密封杯25a則由爐子外殼47固定。
圓隧道15和回轉爐底28是由耐火材料制做的。回轉爐底28被分成若干個回轉爐底退火件接收臺48。爐底退火件接收臺48與熱處理站37相吻合。在爐底退火件接收臺48上可以成對的擺放若干個柵格狀的裝有退火件23的筐式裝料集裝架35。旋轉托架16由安裝在爐子11和12下面的回轉爐底傳動站18驅動。
在高溫爐11和低溫爐12之間安裝中央自動裝料機13。中央自動裝料機13帶有一個裝料平臺21和一個電葫蘆20。電葫蘆在一個能夠轉動360°的吊車軌19上前進和后退。這個可以轉動的吊車軌19懸掛在轉動連接裝置46上，由一個裝有支座27的軌道架49固定。
在電葫蘆20上安裝一個裝料叉22，其大小與筐式裝料集裝架35和熱處理站37吻合。裝料叉22和電葫蘆20可以在裝料圓周34內自動到達一個裝料臺41、高溫爐11內的空站38、安裝在爐子11和12外部的調質處理站44和45、低溫爐12內的空站38和一個卸料臺42，并且將裝有退火件23的筐式裝料集裝架35裝爐。
為了使退火件23與含有氧氣的外部大氣環境隔離，安裝有火焰幕噴管32和惰性氣體噴嘴33。因此當爐門31打開的時候，在裝料口36的前面從底部向上形成了一個圖中沒有表示的火焰幕和一個圖中同樣沒有表示的惰性氣體幕。使用的惰性氣體主要是氮氣，火焰幕噴管32使用天然氣。
如圖1所示，火焰幕噴管32安裝在裝料口36的下面，而惰性氣體噴嘴33安裝在裝料口36的側面，以便使噴嘴將氮氣或另外一種惰性氣體在裝料口36前沿切線方向吹動。
關閉裝料口36的爐門31安裝在垂直的爐門導軌40內，并且可以在導軌內上下移動。如圖1所示，為了用裝料叉22給高溫爐11取下或放上筐式裝料集裝架35，爐門31在垂直的爐門導軌40內可以向上移動。與此同時，點燃火焰幕噴管32，打開惰性氣體噴嘴。這樣便在裝料口36的外面形成了一個屏障。此時，在圓隧道15內形成了一種超壓的惰性氣體氣氛。由于超壓，氧氣便不能進到隧道爐內。
當打開裝料口36放進裝著冷退火料23的筐式裝料集裝架35的時候，為了避免各熱處理站37的溫度損失，在圓隧道15內徑向安裝有若干個有型密封(隔墻)29。有型密封(隔墻)29帶有有型開口30，開口的外部尺寸與筐式裝料集裝架35的外部尺寸基本一致。當回轉爐底28按程序有節奏地轉動，各熱處理站37通過圓隧道15的退火室43的時候，筐式裝料集裝架35將做為隔板的密封(隔墻)29密封。
由有型密封(隔墻)29相互隔開的單個退火室43用燃氣射流加熱管24間接加熱。根據冶金處理的要求，各退火室43的溫度可以一樣，也可以不一樣。當退火件在一個熱處理站37停留的時候，為了使各自的退火溫度均衡，退火件可以向前或者向后轉動一個站。熱處理結束后，裝著熱處理過的金屬件23的筐式裝料集裝架35從最后一個終端站39上取下來，這個終端站此時正在爐門31后面的空站38的位置上。然后用中央自動裝料機13將這個筐式裝料集裝架放到低溫爐12的第1個空站38上。
在高溫爐11進行熱處理和隨后在低溫爐12內進行的回火并形成鐵素體的處理過程中間，熱處理過的退火件可以在調質站44和45進行調質處理。在調質站44和45可以用水，淬火油或者空氣流進行調質處理。
調質處理結束后，中央自動裝料機13在裝料圓周34內移動到卸料臺42中的一個，將熱處理完的退火件放到卸料臺上待運走。中央自動裝料機13可以繼續轉動到裝料臺41開始新的一輪裝料。
如圖2所示，為中央自動裝料機13配有兩個裝料臺41。在這兩個裝料臺上交替放上裝滿準備熱處理的工件23的筐式裝料集裝架35。隨后可以將集裝架分別裝進爐子11和爐子12中。為了將集裝架裝爐，固定在電葫蘆20上的裝料叉22徑向向里移動，然后在裝料圓周34上移向待裝料的爐子11和12的裝料口36。
圖3中是兩對縱向排列的爐子裝置10a和10b。每一對爐子裝置10a和10b均由一個高溫爐11和一個低溫爐12組成。在爐子11，11a，12和12a的爐門31前面有一個軌道裝置50。如圖4所示，裝料機51在車間52中的軌道裝置上縱向移動。
爐子裝置組10a和10b各有一個共同的加熱燃氣接點53和一個氮氣接點54。同樣還有一個共同的供電系統55。爐子11和12各有一個廢氣接點56。
熱處理站就設在爐門31處，例如空氣冷卻站57。為準備好要進行熱處理的退火件，設有緩沖站58。在緩沖站可以為筐式裝料集裝架35做裝料準備。
如圖4所示，在車間52中的吊車軌道19上縱向行走的吊車20a，通過一個電葫蘆20可以移向整個爐子裝置組10a和10b。
圖5A至圖5D所描述的，是按照此項發明給爐子11和12的裝料方法，即所謂三進一退往復式裝、卸料。以圖5A所示位開始，在箭頭所示的爐門31前是一個空站L3，空站L2和L4在它的兩側。對著旋轉方向59，緊靠著空站的是終端站E1和E0;而順著旋轉方向59，靠著空站的是裝料站B5和B6。每一個空站“L”(Leerstation)、終端站“E”(Endstation)和裝料站“B”(Beladestation)均與回轉爐底28的一個退火件接收臺48一致。
裝料如圖5B所示，回轉爐底28對著旋轉方向59向后退一個站，站“4”便直接到了爐門31的后面裝料。因此站“4”由一個空站L4變成了一個裝料站B4。在高溫的終端站E1和剛剛裝過料而溫度還很低的裝料站B4之間，此時有兩個空站L3和L2。
如圖5C所示，關閉爐門31后，回轉爐底28順著旋轉方向59向前轉動了3個站。因此E1位便到了爐門31的后面，打開爐門31后就可以卸料。這樣終端站E1又成了空站L1。
如圖5D所示，關閉爐門31后，回轉爐底28對著旋轉方向59向后退一個站。此時空站L2移到了關閉著的爐門31的后面。因此在剛才裝料而溫度還低的裝料站B4和新的空站L1之間又有3個空站，即L1、L2和L3。相對于開始位圖5A來說，整個回轉爐底28順著旋轉方向59向前轉動了一個站，重新裝料一個站，卸料一個站。以上借助于高溫爐11所描述的裝、卸料過程，在低溫爐12中也是如此。
在退火過程中，通過這種往復式裝、卸料方法，由3個空站“L”保證了在新裝在第1個熱處理站“B”上的低溫退火料23和在后面終端站“E”上的退好火的高溫退火料23之間，始終有一個足夠的溫度隔離區。因此不用耗很多的技術和設計費，例如設計隔板，便可以有效地避免冷橋和其它的各退火室43之間的相互影響。
10，10a，10b 爐子裝置組11，11a 高溫爐12，12a 低溫爐13 自動裝料機14 旋轉連接裝置15 圓隧道16 旋轉托架16a 轉動架17 密封支座18 回轉爐底傳動站19 吊車軌道20 電葫蘆20a 吊車21 裝料平臺22 裝料叉
23 退火料24 燃氣射流加熱管25，25a 密封杯26 耐火粘土隔焰爐27 吊車軌道支座28 回轉爐底29 密封(隔墻)30 有型開口31 爐門32 火焰幕噴射管33 惰性氣體噴嘴34 裝料圓周35 筐式裝料集裝架36 裝料口37 熱處理站38 空站39 終端站40 爐門導軌41 裝料臺42 卸料臺43 退火室44 調質處理站45 調質處理站46 旋轉連接裝置47 爐殼
48 回轉爐底退火料接收臺49 吊車軌道架50 軌道裝置51 裝料機52 車間53 燃氣加熱裝置54 氮氣接點55 供電系統56 廢氣接點57 空氣冷卻站58 緩沖站59 旋轉方向
權利要求
1.對金屬工件進行熱處理的熱處理爐由以下部分組成一個用于高溫區的環狀隧道爐和/或一個用于低溫區的環狀隧道爐；一個在隧道爐內環繞其轉動的回轉爐底，回轉爐底被分成若干個與熱處理站相適應的退火件接收臺，隨著爐底有節律的程序轉動，每個退火件接收臺均可以裝料，此外，熱處理爐還裝有將回轉爐底分隔開的隔墻和一個可以關閉的用于裝、卸退火件的裝料口，這種熱處理爐的特點是隔墻(29)始終有一個有型開口(30)，開口的形狀與退火件(23)的外形基本一致；在承載著熱處理件(23)的第一個終端站(39)和承載著已經熱處理過的工件(23)的后面一個裝料站(37)之間規定有3個空站(38)。
2.如權利要求1所述熱處理爐，其特點是位于裝料口(36)處的回轉爐底退火件接收臺(48)和與其相鄰的兩個接收臺(48)構成空站(38)。
3.如權利要求1或2所述熱處理爐，其特點是圓隧道爐(11，12)用燃氣射流加熱管(24)或者用電間接加熱。
4.如權利要求1至3之一所述熱處理爐，其特點是環狀圓隧道爐(11，12)的裝料口(36)裝有火焰幕噴管(32)和惰性氣體噴管(33)。
5.如權利要求1至4之一所述熱處理爐，其特點是幾個環狀的圓隧道爐(11，12)以及與其相配套的位于爐子外部的裝料臺(41)、卸料臺(42)和調質處理站(44，45)均能由一個中央裝料機(13)進行裝、卸料。
6.如權利要求1至5之一所述熱處理爐，其特點是一個高溫爐(11)和一個低溫爐(12)相對排列安裝，即兩個爐子的裝料口(36)相對，中央裝料機(13)位于兩個爐子中間，因此兩個爐子(11，12)均能不間斷地裝料，并且通過一個隔離室相互連接在一起。
7.如權利要求1至5之一所述熱處理爐，其特點是若干個高溫爐(11，11a)和低溫爐(12，12a)相互排列在一起，并且能夠用一個在軌道裝置(50)上行走的裝料機(51)不間斷地裝料。
8.對金屬工件進行熱處理的工藝流程，特別是由一個環狀的高溫隧道爐和一個環狀的低溫隧道爐組成的熱處理爐的工藝流程，這種熱處理爐裝有環繞著隧道爐轉動的回轉爐底，回轉爐底被分成若干個接收臺用于承接裝有退火料的裝料筐，隨著回轉爐底有節律的行程轉動，回轉爐底上的每個接收臺均可裝料，此外，隧道爐中裝有將回轉爐底分隔開的隔墻和可以關閉的用于裝、卸退火件的裝料口，特別是按第1項至第7項要求的工藝流程，其特點是位于始端位的3個空站中的中間一個直接位于裝料口，回轉爐底反向轉動一個接收臺，此時第一個空站位于裝料口，隨后將用來退火的工件放到第一個空站上，然后將回轉爐底順著轉動方向向前轉動3個接收臺，這時應該卸料的接收臺中的第一個位于裝料口卸料，當第一個退過火的工件從隧道爐中取出來后，回轉爐底向后轉動一個接收臺，此時又有3個空站位于裝料口，3個空站中的中間一個緊挨在裝料口的后面。
9.如權利要求8所述工藝，其特點是退火件在一個熱處理站的停留過程中，為了均衡退火溫度，可以向前或者向后轉動一個接收臺的寬度。
10.如權利要求8或9所述工藝，其特點是熱處理爐可以使用一種保護氣體退火。
全文摘要
對金屬工件進行熱處理的熱處理爐由下列部分組成一個高溫隧道爐，一個低溫隧道爐，可以在整個隧道爐中移動的熱處理件接收臺，用于裝、卸熱處理件的可以關閉的裝、卸料口。高溫爐和低溫爐的結構為環狀。每個爐子只有一個用一個爐門關閉的裝料口。熱處理件接收臺由坐落在一個旋轉連接裝置上的同心轉動的回轉爐底承載。接收臺環繞著爐子轉動。
文檔編號F27B9/02GK1091821SQ9410108
公開日1994年9月7日 申請日期1994年1月21日 優先權日1993年2月9日
發明者卡爾-漢斯·弗雷德利克 申請人:Iob工業爐建造有限公司