一种连续多室热处理炉及其处理工艺

技术领域

本发明属于热处理炉技术领域，具体涉及一种多室热处理炉及其处理工艺。

背景技术

现有技术的热处理设备如图1所示， 由炉体、炉门、回风管、风机、空冷器、真空泵、控制柜等主要部分组成。坯料热处理的流程为：1.坯料（约200Kg）放入炉体内摆放整齐，关闭炉门；2.真空泵将炉体内的空气抽走至真空，然后注入惰性保护气体。目的是防止坯料在加热过程中接触到氧气或其他易于坯料发生化学反应的气体；3.加热到设定时间后，对坯料进行风冷降温。风机将回风管抽来的热风加压，经过空冷器冷却，最终将冷风吹到坯料表面，实现坯料快速降温；4.打开炉门，取走坯料，进行下一批坯料的热处理。

现有热处理炉的缺陷是：1.风冷阶段，不只冷却了坯料，也冷却了炉体，下一批坯料热处理加热又需要将炉体和坯料从室温升高到设定温度，能耗高，温升耗时长。2.风冷时，外部的坯料被冷风吹的面积大，散热速度快，冷却迅速，而内部的坯料极难被冷风吹到，冷却速度慢。由于同一炉坯料内外冷却速度不同，造成热处理性能有差异，一致性差。3.坯料只能一炉一炉的进行热处理，效率低。

因此亟需设计一种新型的热处理炉，来克服上述缺陷。

发明内容

针对上述问题情况，本发明提供一种多室热处理炉及其处理工艺，解决现有热处理工艺中的如下问题：1.解决坯料热处理温升时间长，能耗高的问题；2.解决坯料内外冷却速度不一致的问题。3.解决坯料不能连续热处理效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种多室热处理炉，包括由多个并联布置的加热炉单元组成的加热炉组件，加热炉组件的进料端连接有进口排气仓，进口排气仓与进口输送机相连，加热炉组件的出料端依次连接有风冷单元和出口排气仓，出口排气仓与出口输送机相连，所述进口排气仓和出口排气仓分别管道连接有真空泵，加热炉组件与真空泵组件相连，所述多室热处理炉还包括控制系统。

作为进一步的技术方案，进口输送机和进口排气仓之间法兰密封连接有第一插板阀，进口排气仓和加热炉组件之间法兰密封连接有第二插板阀，加热炉单元之间以及最后一个加热炉单元和风冷单元之间均通过法兰密封，风冷单元与出口排气仓之间法兰密封并连接有第三插板阀，出口排气仓和出口输送机之间法兰密封并连接有第四插板阀。

作为进一步的技术方案，在进口排气仓、加热炉单元、出口排气仓以及风冷单元的主仓内设置有输送机，用于对坯料进行输送，在加热炉单元内还设置有移载单元，用于将输送机上的坯料进行移载到加热炉单元的炉管内。

作为进一步的技术方案，加热炉单元包括加热体、炉管、炉插板阀、炉门、移载单元以及单元仓体，炉管设置在加热体内，炉管的一侧封闭，另一侧与炉插板阀法兰密封连接，炉插板阀的另一侧与单元仓体法兰密封连接，在单元仓体内设置有输送机和移载单元，炉门设置在单元仓体内靠近加热体的一侧，每个加热炉单元之间通过单元仓体进行固定连通。

作为进一步的技术方案，所述移载单元包括叉臂、水平移动组件、升降移动组件，叉臂上连接有叉子，用于对承载产品的托盘进行移动，水平移动组件和升降移动组件用于控制叉臂在水平和竖直方向上的移动。

作为进一步的技术方案，所述水平移动组件包括水平齿条、水平驱动齿轮、导向轮以及水平驱动电机，水平齿条固定在叉臂的上方，水平驱动齿轮与水平齿条啮合，水平驱动电机与水平驱动齿轮连接，控制叉臂的水平伸出和缩回；叉臂的上下和左右设置有导向轮，用于导向，确保叉臂沿水平移动，所述导向轮固定在升降活动底座上。

作为进一步的技术方案，所述升降移动组件包括升降驱动齿轮、升降齿条、升降活动底座、升降直线导轨以及升降驱动电机，所述升降驱动齿轮与固定在升降活动底座上的升降齿条相啮合，所述升降活动底座两侧设置有升降直线导轨并固定有轴承座，驱动轴套装在轴承座上，升降驱动齿轮固定在驱动轴上，驱动轴与升降驱动电机相连接。

作为进一步的技术方案，所述风冷单元包括密封仓体、设置在密封仓体内的输送机、风机、空冷器以及送风管道，所述密封仓体、风机、空冷器以及送风管道依次连接形成不喝循环回路，所述真空泵组件与密封仓体管路连接。

本发明还提出了一种连续多室热处理炉的处理工艺，采用如上述的多室热处理炉进行，包括如下工艺步骤：

（1）启动设备，控制系统控制第二插板阀和第三插板阀关闭，将中间加热炉组件区域密封。并同步开启多个加热炉单元电源，开始加热升温，从进口开始，加热炉单元的温度设定从低到高；然后真空泵组件开启，将区域内的空气全部抽出至真空，然后注入惰性保护气体至设定气压，控制系统实时监测惰性气体压力，压力低于设定值时自动开启阀门，继续向内补充气体；

（2）将坯料摆放在专用托盘上，然后放置在进口输送机上，第一插板阀打开，进口输送机和进口排气仓内的输送机同时运转，坯料连同托盘被输送到进口排气仓内，控制系统关闭第一插板阀，此时进口排气仓两侧被第一插板阀和第二插板阀关闭，形成一个密闭空间，真空泵启动，将进口排气仓内的空气全部排出至真空，然后第二插板阀打开，输送机将坯料输送到第一台加热炉单元内，输送到设定位置后，第二插板阀关闭；

（3）移载单元将坯料从输送机上叉起上升，然后平移送入到炉管内，移载单元的叉臂下降，坯料底部的托盘被炉管内侧壁托住，叉臂继续下降直至叉子完全脱离坯料托盘，然后叉臂缩回至初始位置，关闭炉门，坯料在加热炉内被加热。到达设定的加热时间后，按照相反的步骤将坯料从炉管内取出并放置在输送机上，输送机将坯料输送至下一个加热炉单元；

（4）坯料从低温加热炉单元逐步向高温加热炉单元传送，完成整个坯料的升温过程；当第一托坯料进入第二组加热炉单元时，第二托坯料重复步骤（2）和（3），被输送进入第一个加热炉单元，后续坯料依次交替循环，整个过程全自动化，实现连续作业；

（5）第一托坯料加热完毕，被输送至风冷单元内，坯料在风冷单元内被来自正上方的冷风吹扫，均匀快速降温；

（6）降温完成后，第三插板阀开启，带托坯料被输送至已被提前抽完真空的出口排气仓内，然后关闭第三插板阀，等待第三插板阀完全关闭后，第四插板阀打开，出口排气仓内的输送机和出口输送机同时运转，坯料被输送出至出口，完成整个热处理过程；

（7）后续的坯料重复步骤（2）-（6），连续不断的完成整个热处理。

本发明的技术思路是： 使用多个加热炉并联布置，依次设置从低到高不同的温度，再通过输送机和移载机构将多个加热炉连接组成并行流水线。坯料依次进入不同的加热炉，逐步升温，最后风冷。

与现有技术相比，本发明技术方案具有如下有益效果：

（1）加热炉不需要反复冷却降温和升温，只需要保持炉温恒温，能耗大大降低；同时坯料逐步进入多个不同温度的加热炉内，由于不需要随炉升温，炉温已有，坯料升温更快，效率更高；

（2）小批量坯料（6~10Kg）单层摆放在托盘上，冷风从上向下吹，坯料冷却速度一致；不存在现有技术中一大批坯料多层摆放，内部冷却速度慢，外部冷却速度快的问题；

（3）使用自动控制技术，配合输送机和移载机构，实现连续热处理，不停机工作。

附图说明

图1为现有技术中热处理设备结构示意图；

图2为本发明的连续多室热处理炉结构主视图；

图3为本发明的连续多室热处理炉结构俯视图；

图4为本发明的连续多室热处理炉结构轴测图-1；

图5为本发明的连续多室热处理炉结构轴测图-2；

图6为本发明的加热炉单元结构主视图；

图7为本发明的加热炉单元结构俯视图；

图8为本发明的加热炉单元结构轴测图；

图9为本发明的移载单元结构主视图；

图10为本发明的移载单元结构俯视图；

图11为本发明的移载单元结构左视图；

图12为本发明的风冷单元结构主视图；

图13为本发明的风冷单元结构轴测图；

图中：1、进口输送机；2、第一插板阀；3、进口排气仓；4、真空泵；5、第二插板阀；6、加热炉单元；601、加热体；602、炉管；603、炉插板阀；604、炉门；605、移载单元；606、单元仓体；608、叉臂；609、水平齿条；610、水平驱动齿轮；611、导向轮；612、升降驱动齿轮；613、升降齿条；614、升降直线导轨；615、升降活动底座；616、叉子；617、水平驱动电机；618、升降驱动电机；7、真空泵组件；8、第三插板阀；9、出口排气仓；10、第四插板阀；11、出口输送机；12、风冷单元；1201、密封仓体；1202、送风管道；1203、风机；1204、空冷器；13、输送机。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2-5所示，本发明的一种连续多室热处理炉，主要有进口输送机1，进口排气仓3，真空泵4，多个加热炉单元6，真空泵组件7，出口排气仓9，出口输送机11，风冷单元12，以及控制系统组成。

多个加热炉单元6并联布置组成加热炉组件，进口输送机1与进口排气仓3之间法兰密封连接有第一插板阀2，进口排气仓3与加热炉单元6之间法兰密封连接有第二插板阀5。多个加热炉单元6之间同样使用法兰密封连接。风冷单元12法兰密封连接于最后一个加热炉单元6，真空泵组件7的管道连接在风冷单元12的主仓体侧面。出口排气仓9与风冷单元12之间法兰密封连接有第三插板阀8，出口输送机11与出口排气仓9之间法兰密封连接有第四插板阀10。两个真空泵4的管道分别连接在进口排气仓3和出口排气仓9的侧面。

进口排气仓3、加热炉单元6、出口排气仓9和风冷单元12的主仓内各有一台输送机13，可将坯料从一侧水平输送到另一侧。

如图6-8所示，加热炉单元6主要有加热体601，炉管602，炉插板阀603，炉门604，移载单元605，单元仓体606组成。炉管602插入并放置在加热体601内。炉管602一侧封闭，另一侧与炉插板阀603法兰密封连接，炉插板阀603另一侧与单元仓体606法兰密封连接。此处的炉插板阀603作用是：当加热体601或者炉管602损坏时，可将炉插板阀603关闭，切断炉管602与单元仓体606的连接通道，继续保持仓体的密封，防止系统内的惰性保护气体漏走，空气进入，造成坯料的氧化损坏。同时，可在系统不停机情况下立即拆除损坏的加热体或炉管进行更换，不至于影响其他加热炉单元的正常工作。单元仓体606内有输送机13，输送机13从前道单元将坯料输送至移载位，移载单元605的叉臂608将坯料叉起升高，平送入炉管602内，然后叉臂608下降，坯料底部的托盘被炉管602内侧壁托住，叉臂608继续下降，直至叉臂的叉子616完全脱离托盘，然后叉臂608缩回至初始位置，控制系统驱动电机将炉门关闭（炉门防止炉管内的热量泄露过多，起到保温隔热作用）。

如图9-11所示，移载单元605由叉臂608，水平齿条609，水平驱动齿轮610，导向轮611，升降驱动齿轮612，升降齿条613，升降直线导轨614，升降活动底座615，叉子616，水平驱动电机617，升降驱动电机618等部件组成。水平齿条609固定在叉臂608上方，水平驱动电机617旋转带动水平驱动齿轮610，水平驱动齿轮610与水平齿条609啮合，从而驱动叉臂608水平伸出和缩回。叉臂608由上下和左右两侧四个面的8个导向轮611，每个面2两个导向轮来导向，确保叉臂608只能水平移动。导向轮611固定在升降活动底座615上。升降活动底座615两侧固定有竖直方向的升降直线导轨614，同时还固定有轴承座620，驱动轴619套装在轴承座上。在轴承座两侧，两个升降驱动齿轮612固定在驱动轴619上，该驱动轴与升降驱动电机618通过联轴器直连，升降驱动电机618转动，可带动升降驱动齿轮612转动，升降驱动齿轮612与固定在升降活动底座615上的升降齿条613啮合，使得升降活动底座615和固定在其上的平移机构一起上升下降。

如图12-13所示，风冷单元12包括密封仓体1201、风机1203、空冷器1204以及送风管道1202，在密封仓体1201内设置有输送机13，所述密封仓体1201、风机1203、空冷器1204以及送风管道1202依次连接形成密封循环回路，所述真空泵组件7与密封仓体1201管路连接。

本发明的连续多室热处理炉，设备工作步骤如下：

（1）启动设备，控制系统控制第二插板阀5和第三插板阀8关闭，将中间加热炉组件区域密封，并同步开启多个加热炉单元6电源，开始加热升温，从进口开始，加热炉单元6的温度设定从低到高；然后真空泵组件7开启，将区域内的空气全部抽出至真空，然后注入惰性保护气体至设定气压，控制系统实时监测惰性气体压力，压力低于设定值时自动开启阀门，继续向内补充气体；

（2）将坯料摆放在专用托盘上，然后放置在进口输送机1上，第一插板阀2打开，进口输送机1和进口排气仓3内的输送机13同时运转，坯料连同托盘被输送到进口排气仓3内，控制系统关闭第一插板阀2，此时进口排气仓3两侧被第一插板阀2和第二插板阀5关闭，形成一个密闭空间，真空泵4启动，将进口排气仓3内的空气全部排出至真空，然后第二插板阀5打开，输送机13将坯料输送到第一台加热炉单元6内，输送到设定位置后，第二插板阀5关闭；

（3）移载单元605将坯料从输送机13上叉起上升，然后平移送入到炉管602内，移载单元605的叉臂608下降，坯料底部的托盘被炉管602内侧壁托住，叉臂608继续下降直至叉子616完全脱离坯料托盘，然后叉臂608缩回至初始位置，关闭炉门604，坯料在加热炉内被加热，到达设定的加热时间后，按照相反的步骤将坯料从炉管602内取出并放置在输送机13上，输送机将坯料输送至下一个加热炉单元6；

（4）坯料从低温加热炉单元6逐步向高温加热炉单元6传送，完成整个坯料的升温过程；当第一托坯料进入第二组加热炉单元6时，第二托坯料重复步骤（2）和（3），被输送进入第一个加热炉单元6，后续坯料依次交替循环，整个过程全自动化，实现连续作业；

（5）第一托坯料加热完毕，被输送至风冷单元12内，坯料在风冷单元12内被来自正上方的冷风吹扫，均匀快速降温；

（6）降温完成后，第三插板阀8开启，带托坯料被输送至已被提前抽完真空的出口排气仓9内，然后关闭第三插板阀8，等待第三插板阀8完全关闭后，第四插板阀10打开，出口排气仓内的输送机13和出口输送机11同时运转，坯料被输送出至出口，完成整个热处理过程；

（7）后续的坯料重复步骤（2）-（6），连续不断的完成整个热处理。