CN110468262A - 分段式连续热处理炉及物料热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分段式连续热处理炉及物料热处理工艺，分段式连续热处理炉包括炉体和输送装置；其中，所述炉体内设有依次设置的预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和降温区炉腔；所述预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔分别设有对相应炉腔进行加热的加热装置，所述降温区炉腔设有对降温区炉腔进行降温的降温装置；所述炉体上还设有适于单独对预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和降温区炉腔分别抽真空的抽真空装置以及供惰性气体装置。本发明可达到多台周期炉产能，还能够避免因各个炉温绝对温度差异而导致工件性能离散性过大的问题，从而保障工件，尤其是非晶或纳米纳米晶工件性能的一致性与稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种分段式连续热处理炉及物料热处理工艺。
背景技术
目前，用于非晶材料或纳米晶材料产品的真空与气氛热处理炉均为周期炉，生产中每一炉都需要经历漫长的升温、保温、降温过程，浪费了大量的时间在升降温阶段，周期炉单炉的热处理量有限产能低下，且时间长、效率低、浪费电能，若需要大批量生产只能采用多台炉同时生产，给电力和场地需求以及人工需求都带来极大的压力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种分段式连续热处理炉，它可达到多台周期炉产能，还能够避免因各个炉温绝对温度差异而导致工件性能离散性过大的问题，从而保障工件，尤其是非晶或纳米纳米晶工件性能的一致性与稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种分段式连续热处理炉，它包括炉体和输送装置；其中，
所述炉体内设有依次设置的预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和降温区炉腔；
所述预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔分别设有对相应炉腔进行加热的加热装置，所述降温区炉腔设有对降温区炉腔进行降温的降温装置；
所述炉体上还设有适于单独对预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和降温区炉腔分别抽真空的抽真空装置以及适于单独对预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和降温区炉腔分别通入惰性气体的供惰性气体装置；
所述炉体还设有与所述预热区炉腔相连通的料台进口，并且所述炉体还设有适于打开或关闭所述料台进口的进口炉门；
所述炉体还设有与所述降温区炉腔相连通的料台出口，并且所述炉体还设有适于打开或关闭所述料台出口的出口炉门；
所述输送装置包括容置物料的料台和与料台相连以将容置物料的料台依次运送至预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和降温区炉腔中并使料台在运送过程中在每个炉腔中停歇的料台驱动装置；
所述炉体在预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和降温区炉腔中的相邻两者之间分别设有适于被驱动以关闭相邻两者之间的通路或打开相邻两者之间的通路以在料台驱动装置的驱动下向前输送料台的隔离门装置。
进一步，所述料台驱动装置包括分别与预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和降温区炉腔对应设置的料台驱动组件；其中，
所述料台驱动组件包括：
设于相应炉腔内并适于承接所述料台的输送辊组，所述输送辊组旋转连接于所述炉体上在对应炉腔内设置的辊架上；
与所述输送辊组相连以驱动所述输送辊组旋转以向前输送料台的驱动机构。
进一步，所述驱动机构包括：
分别与输送辊组中的输送辊相连的链轮；
连接所有链轮的链条；
与其中一个链轮相连以驱动该链轮旋转或与其中一个输送辊相连以驱动该输送辊旋转的驱动源。
进一步，所述隔离门装置包括：
活动设于在预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和降温区炉腔中的相邻两者之间的隔离门；
与隔离门相连以驱动隔离门移动以关闭相邻两者之间的通路或打开相邻两者之间的通路的至少一隔离门驱动装置。
进一步，所述隔离门驱动装置包括：
设于隔离门侧壁上的齿条；
与齿条啮合连接并旋转连接于所述炉体上的齿轮；
与齿轮相连以驱动所述齿轮旋转的齿轮旋转驱动机构。
进一步，所述齿轮旋转驱动机构包括：
链轮副，所述链轮副包括主动链轮、从动链轮以及连接所述主动链轮和所述从动链轮的传动链条，所述从动链轮与所述齿轮通过传动副传动连接；
旋转驱动源，所述旋转驱动源与所述主动链轮相连以驱动所述主动链轮旋转。
又一方面，本发明还提供了一种物料热处理工艺，工艺的步骤中包括：
在物料的一次间歇式运送过程中，
先将物料置于预热区炉腔中，对预热区炉腔进行加热使其温度为200~400℃和对预热区炉腔先抽真空后通入惰性气体使其内压力保持在0.1~0.15MPa，将物料保持在预热区炉腔一段时间；
后将其置于温度为300~500℃和先抽真空后通入惰性气体使其内压力保持在0.1~0.15MPa的升温区炉腔一段时间；
接着将其置于温度为400~600℃和先抽真空后通入惰性气体使其内压力保持在0.08~0.15MPa的保温区炉腔一段时间；
再将其置于先抽真空后通入惰性气体使其内压力保持在0.1~0.15MPa的降温区炉腔，对降温区炉腔进行降温使其温度为20~200℃。
进一步，工艺的步骤由所述分段式连续热处理炉实施。
进一步，两批物料中，前一批物料置于前一炉腔的环境中，后一批物料置于与所述前一炉腔的环境对应的后一炉腔的环境中；其中，前后为物料的输送方向。
进一步，所述物料为由非晶材料或纳米晶材料制成的产品。
采用了上述技术方案后，本发明可以在物料的一次间歇式运送过程中，将物料分别经过相应条件处理后的预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和对降温区炉腔，实现对物料的预热、升温、保温和降温处理；在本发明中，通过隔离门装置、进口炉门和出口炉门的打开和关闭来使得物料可以在输送装置的作用下进入预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和对降温区炉腔；同时可以通过抽真空装置单独对预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和降温区炉腔分别抽真空和通过供惰性气体装置单独对预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔和降温区炉腔分别通入惰性气体；分别通过加热装置对所述预热区炉腔、升温区炉腔、保温区炉腔进行加温和保温，通过降温装置对所述降温区炉腔进行降温，通过本发明的分段式连续热处理炉达到多台周期炉产能，还能够避免因各个炉温绝对温度差异而导致工件性能离散性过大的问题，从而保障工件，尤其是非晶或纳米纳米晶工件性能的一致性与稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例的分段式连续热处理炉的结构图；
图2为图1的俯视内部示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1、2所示，一种分段式连续热处理炉，它包括炉体1和输送装置；其中，
所述炉体1内设有依次设置的预热区炉腔、升温区炉腔12、保温区炉腔13和降温区炉腔14；
所述预热区炉腔、升温区炉腔12、保温区炉腔13分别设有对相应炉腔进行加热的加热装置，所述降温区炉腔14设有对降温区炉腔14进行降温的降温装置；
所述炉体1上还设有适于单独对预热区炉腔、升温区炉腔12、保温区炉腔13和降温区炉腔14分别抽真空的抽真空装置以及适于单独对预热区炉腔、升温区炉腔12、保温区炉腔13和降温区炉腔14分别通入惰性气体的供惰性气体装置；
所述炉体1还设有与所述预热区炉腔相连通的料台进口，并且所述炉体1还设有适于打开或关闭所述料台进口的进口炉门15；
所述炉体1还设有与所述降温区炉腔13相连通的料台出口，并且所述炉体1还设有适于打开或关闭所述料台出口的出口炉门16；
所述输送装置包括容置物料10的料台21和与料台21相连以将容置物料的料台21依次运送至预热区炉腔、升温区炉腔12、保温区炉腔13和降温区炉腔14中并使料台21在运送过程中在每个炉腔中停歇的料台驱动装置；
所述炉体1在预热区炉腔、升温区炉腔12、保温区炉腔13和降温区炉腔14中的相邻两者之间分别设有适于被驱动以关闭相邻两者之间的通路或打开相邻两者之间的通路以在料台驱动装置的驱动下向前输送料台21的隔离门装置。
在本实施例中，加热装置、降温装置和抽真空装置为本领域技术人员的惯用装置，加热装置采用循环热风的方式，降温装置可以采用风冷或水淋冷却装置或其等同方式，降温装置可以通过抽真空泵+管路的方式来实现，关于其具体结构，本实施例不做具体的赘述；另外，供惰性气体装置也为本领域技术人员的惯用装置，其可以通过泵+管道的方式将惰性气体泵入相应的炉腔内，并且可以实现循环，关于其具体结构，本实施例不做具体的赘述。
如图1、2所示，所述料台驱动装置例如但不限于以下结构，包括分别与预热区炉腔、升温区炉腔12、保温区炉腔13和降温区炉腔14对应设置的料台驱动组件；其中，
所述料台驱动组件包括：
设于相应炉腔内并适于承接所述料台的输送辊组，所述输送辊组旋转连接于所述炉体1上在对应炉腔内设置的辊架3上；
与所述输送辊组相连以驱动所述输送辊组旋转以向前输送料台21的驱动机构。
通过对每个炉腔对应单独设置料台驱动组件，以满足其能够在运送过程中，单独在每个炉腔停歇一段时间的目的。
如图2所示，所述驱动机构例如但不限于以下结构，包括：
分别与输送辊组中的输送辊22相连的链轮23；
连接所有链轮23的链条24；
与其中一个链轮23相连以驱动该链轮23旋转或与其中一个输送辊22相连以驱动该输送辊22旋转的驱动源25。
在本实施例中，驱动源25可以为电机。
当驱动源25动作时，其中一个链轮23或其中一个输送辊22旋转，再通过链轮23与链条24的配合，带动其他输送辊22旋转，从而输送料台21，可以通过控制驱动源25的动作，从而控制料台21的停歇。
如图1、2所示，所述隔离门装置例如但不限于以下结构，包括：
活动设于在预热区炉腔、升温区炉腔12、保温区炉腔13和降温区炉腔14中的相邻两者之间的隔离门41；
与隔离门41相连以驱动隔离门41移动从而关闭相邻两者之间的通路或打开相邻两者之间的通路的至少一隔离门驱动装置。
如图1、2所示，所述隔离门驱动装置例如但不限于以下结构，包括：
设于隔离门41侧壁上的齿条42a；
与齿条42a啮合连接并旋转连接于所述炉体1上的齿轮42b；
与齿轮42b相连以驱动所述齿轮42b旋转的齿轮旋转驱动机构。
如图1所示，所述齿轮旋转驱动机构例如但不限于以下结构，包括：
链轮副，所述链轮副包括主动链轮43a、从动链轮43b以及连接所述主动链轮43a和所述从动链轮43b的传动链条43c，所述从动链轮43b与所述齿轮42b通过传动副传动连接；
旋转驱动源43d，所述旋转驱动源43d与所述主动链轮43a相连以驱动所述主动链轮43a旋转。
旋转驱动源43d可以为电机。
在本实施例中，一个隔离门41上的隔离门驱动装置设置有两个，分别对应的齿条42a对应设置于隔离门41的两个侧壁上。
旋转驱动源43d动作时，通过链轮副带动齿轮42b旋转，齿轮42b旋转带动齿条42上下移动，从而带动隔离门41上下移动，以关闭相邻两者之间的通路或打开相邻两者之间的通路，打开时，料台21可以进入下一个炉腔，关闭时，相应炉腔可以加温和抽真空以及通入惰性气体。
实施例二
一种物料热处理工艺，工艺的步骤中包括：
在物料10的一次间歇式运送过程中，
先将物料置于预热区炉腔中，对预热区炉腔进行加热使其温度为200~400℃和对预热区炉腔先抽真空后通入惰性气体使其内压力保持在0.1~0.15MPa，将物料保持在预热区炉腔一段时间；
后将其置于温度为300~500℃和先抽真空后通入惰性气体使其内压力保持在0.1~0.15MPa的升温区炉腔12一段时间；
接着将其置于温度为400~600℃和先抽真空后通入惰性气体使其内压力保持在0.08~0.15MPa的保温区炉腔13一段时间；
再将其置于先抽真空后通入惰性气体使其内压力保持在0.1~0.15MPa的降温区炉腔14，对降温区炉腔14进行降温使其温度为20~200℃。
工艺的步骤由实施例一中的分段式连续热处理炉实施。
两批物料中，前一批物料10置于前一炉腔的环境中，后一批物料10置于与所述前一炉腔的环境对应的后一炉腔的环境中；其中，前后为物料10的输送方向。
具体地，结合实施例一中的分段式连续热处理炉，对以上工艺进行具体阐述。
第一步：将物料摆放于料台21上，打开进口炉门15，将料台21推入预热区炉腔，关闭进口炉门15，同时确保预热区炉腔与升温区炉腔12之间的隔离门41处于关闭状态，对预热区炉腔抽真空直至预热区炉腔气压为-0.1MPa，同时设置预热区炉腔温度介于200-400℃之间开始加热，关闭抽真空并通入惰性气体使预热区炉腔内压力保持在0.1-0.15MPa，在设定温度与压力下保持一段时间（视工艺而定）。
第二步：确保预热区炉腔与升温区炉腔12之间的隔离门41和升温区炉腔12与保温区炉腔13之间的隔离门41都处于关闭状态，对升温区炉腔12抽真空后通入惰性气体，升温区炉腔12内的气压与预热区炉腔相当，设置升温区炉腔12内温介于300-500℃之间开始加热。
第三步：第一步与第二步完成后，直接开启隔离门41，利用输送装置将料台21运送至升温区炉腔12，然后关闭隔离门41，关闭后打开预热区炉腔的放气阀使预热区炉腔内气压为大气压，打开进口炉门15，重复第一步进行投料预热，当升温区炉腔12温度稳定后保持一段时间（视工艺而定）。
第四步：确保升温区炉腔12与保温区炉腔13之间的隔离门41以及保温区炉腔13与降温区炉腔14之间的隔离门41都处于关闭状态，对保温区炉腔13抽真空后通入惰性气体，气压与升温区炉腔12相当，设置保温区炉腔13炉温介于400-600℃之间开始加热。
第五步：第三步与第四步完成后，直接开启升温区炉腔12与保温区炉腔13之间的隔离门41，利用输送装置将升温区炉腔12的料台21运送至保温区炉腔13，然后关闭升温区炉腔12与保温区炉腔13之间的隔离门41，关闭后重复第三步，完成预热区炉腔的料台21转移至升温区炉腔12以及预热区炉腔的投料，升温区炉腔12温度稳定后保持一段时间（视工艺而定）。
第六步：确保保温区炉腔13与降温区炉腔14之间的隔离门41和出口炉门16都处于关闭状态，对降温区炉腔14抽真空后通入惰性气体，气压与保温区炉腔13相当。
第七步：第五步与第六步完成后，直接开启保温区炉腔13与降温区炉腔14之间的隔离门41，利用输送装置将保温区炉腔13的料台21运送至降温区炉腔14，然后关闭保温区炉腔13与降温区炉腔14之间的隔离门41，关闭后开启降温装置（风冷或水淋冷却装置）对降温区炉腔14进行冷却，然后重复第五步，完成升温区炉腔12、预热区炉腔的料台21分别转移至保温区炉腔13、升温区炉腔12以及预热区炉腔的投料。
第八步：当降温区炉腔14内的工件温度降至20-200℃时冷却结束，打开降温区炉腔14放气阀使炉腔气压降至大气压，打开出口炉门16将料台21取出，完成第一批物料的热处理。
第九步：第四段炉温恢复至室温后关闭出料炉门重复第六步，然后重复第七步完成完成第三、二、一段炉腔的料台分别转移至第四、三、二段炉腔以及预热区炉腔的投料。
本实施例的工艺特别适用于对由非晶材料或纳米晶材料制成的产品的热处理。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
Claims (10)
1.一种分段式连续热处理炉，其特征在于，它包括炉体（1）和输送装置；其中，
所述炉体（1）内设有依次设置的预热区炉腔、升温区炉腔（12）、保温区炉腔（13）和降温区炉腔（14）；
所述预热区炉腔、升温区炉腔（12）、保温区炉腔（13）分别设有对相应炉腔进行加热的加热装置，所述降温区炉腔（14）设有对降温区炉腔（14）进行降温的降温装置；
所述炉体（1）上还设有适于单独对预热区炉腔、升温区炉腔（12）、保温区炉腔（13）和降温区炉腔（14）分别抽真空的抽真空装置以及适于单独对预热区炉腔、升温区炉腔（12）、保温区炉腔（13）和降温区炉腔（14）分别通入惰性气体的供惰性气体装置；
所述炉体（1）还设有与所述预热区炉腔相连通的料台进口，并且所述炉体（1）还设有适于打开或关闭所述料台进口的进口炉门（15）；
所述炉体（1）还设有与所述降温区炉腔（13）相连通的料台出口，并且所述炉体（1）还设有适于打开或关闭所述料台出口的出口炉门（16）；
所述输送装置包括容置物料（10）的料台（21）和与料台（21）相连以将容置物料的料台（21）依次运送至预热区炉腔、升温区炉腔（12）、保温区炉腔（13）和降温区炉腔（14）中并使料台（21）在运送过程中在每个炉腔中停歇的料台驱动装置；
所述炉体（1）在预热区炉腔、升温区炉腔（12）、保温区炉腔（13）和降温区炉腔（14）中的相邻两者之间分别设有适于被驱动以关闭相邻两者之间的通路或打开相邻两者之间的通路以在料台驱动装置的驱动下向前输送料台（21）的隔离门装置。
2.根据权利要求1所述的分段式连续热处理炉，其特征在于，
所述料台驱动装置包括分别与预热区炉腔、升温区炉腔（12）、保温区炉腔（13）和降温区炉腔（14）对应设置的料台驱动组件；其中，
所述料台驱动组件包括：
设于相应炉腔内并适于承接所述料台的输送辊组，所述输送辊组旋转连接于所述炉体（1）上在对应炉腔内设置的辊架（3）上；
与所述输送辊组相连以驱动所述输送辊组旋转以向前输送料台（21）的驱动机构。
3.根据权利要求2所述的分段式连续热处理炉，其特征在于，
所述驱动机构包括：
分别与输送辊组中的输送辊（22）相连的链轮（23）；
连接所有链轮（23）的链条（24）；
与其中一个链轮（23）相连以驱动该链轮（23）旋转或与其中一个输送辊（22）相连以驱动该输送辊（22）旋转的驱动源（25）。
4.根据权利要求1所述的分段式连续热处理炉，其特征在于，
所述隔离门装置包括：
活动设于在预热区炉腔、升温区炉腔（12）、保温区炉腔（13）和降温区炉腔（14）中的相邻两者之间的隔离门（41）；
与隔离门（41）相连以驱动隔离门（41）移动从而关闭相邻两者之间的通路或打开相邻两者之间的通路的至少一隔离门驱动装置。
5.根据权利要求4所述的分段式连续热处理炉，其特征在于，
所述隔离门驱动装置包括：
设于隔离门（41）侧壁上的齿条（42a）；
与齿条（42a）啮合连接并旋转连接于所述炉体（1）上的齿轮（42b）；
与齿轮（42b）相连以驱动所述齿轮（42b）旋转的齿轮旋转驱动机构。
6.根据权利要求5所述的分段式连续热处理炉，其特征在于，
所述齿轮旋转驱动机构包括：
链轮副，所述链轮副包括主动链轮（43a）、从动链轮（43b）以及连接所述主动链轮（43a）和所述从动链轮（43b）的传动链条（43c），所述从动链轮（43b）与所述齿轮（42b）通过传动副传动连接；
旋转驱动源（43d），所述旋转驱动源（43d）与所述主动链轮（43b）相连以驱动所述主动链轮（43b）旋转。
7.一种物料热处理工艺，其特征在于工艺的步骤中包括：
在物料（10）的一次间歇式运送过程中，
先将物料置于预热区炉腔中，对预热区炉腔进行加热使其温度为200~400℃和对预热区炉腔先抽真空后通入惰性气体使其内压力保持在0.1~0.15MPa，将物料保持在预热区炉腔一段时间；
后将其置于温度为300~500℃和先抽真空后通入惰性气体使其内压力保持在0.1~0.15MPa的升温区炉腔（12）一段时间；
接着将其置于温度为400~600℃和先抽真空后通入惰性气体使其内压力保持在0.08~0.15MPa的保温区炉腔（13）一段时间；
再将其置于先抽真空后通入惰性气体使其内压力保持在0.1~0.15MPa的降温区炉腔（14），对降温区炉腔（14）进行降温使其温度为20~200℃。
8.根据权利要求7所述的物料热处理工艺，其特征在于，
工艺的步骤由如权利要求1至6中任一项所述的分段式连续热处理炉实施。
9.根据权利要求7所述的物料热处理工艺，其特征在于，
两批物料中，前一批物料（10）置于前一炉腔的环境中，后一批物料（10）置于与所述前一炉腔的环境对应的后一炉腔的环境中；其中，前后为物料（10）的输送方向。
10.根据权利要求7所述的物料热处理工艺，其特征在于，
所述物料（10）为由非晶材料或纳米晶材料制成的产品。
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