專利名稱：上下層換熱型連續退火爐的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于金屬材料熱處理的連續式球化退火爐設備領域，尤其是一種上下層換熱 型連續退火爐，適用于軸承鋼、合金工具鋼制零件各種退火的節能降耗。
背景技術：
現有技術中，退火分為周期式和連續式退火二大類。周期式退火采用臺車爐、鐘罩爐等， 不僅質量不穩定，而且能耗也較高；連續式退火通常采用推桿爐和輥底爐，退火質量較穩定; 可滿足國家和行業制定標準規定的技術要求，但仍存在能耗較高的問題。
1998年杭州金舟電爐有限公司研發了多種加熱方式、精確控溫的輥底式連續退火爐，將 工藝技術創新與爐型結構創新協調結合，使退火技術達到國內領先水平，退火能耗也有所降 低。
不論是推桿爐還是輥底爐，爐膛結構為前后貫通式，俗稱"隧道爐"，進、出爐門口的 熱量損失大，雖加裝爐門或掛垂簾阻隔，由于故障率較高，仍有大量熱量流失；以球化退火 為例通常，完成退火工藝過程的工件，出爐溫度大致在600 64(TC，退火件余熱沒有利用， 這是退火能耗較高的主要原因之一。針對這一現象，杭州金舟電爐有限公司在2006創新開 發了雙層輥底式連續球化退火爐，并成功申請實用新型專利專利號ZL 2006 2 0106960.7， 利用退火件余熱加熱待退火的冷態工件，節能效果明顯。
但是在整個退火過程中，我們只利用了 65(TC后的溫度來實現余熱利用，退火能耗達到 每噸170度左右，尚未達到最佳的節能效果。

實用新型內容
本實用新型的目的是克服上述結構的不足，而提供一種上下層換熱型連續退火爐，整個 退火過程、余熱利用全部在同一爐膛內完成，解決了原雙層輥底式連續退火爐只利用了 650
C后的溫度來實現余熱利用的不足。該結構的創新是采用工件同層進出上層左進右出，下
層左出右進的結構設計，上、下層之間無爐膛隔熱板，兩層工件之間只有支撐上層工件的傳 動托輥，采用同一爐膛內，雙層逆向排列，并且爐膛在垂直方向上溫度一致。經過上下層熱量的相互交換， 一層加熱， 一層降溫，在保溫區第二級達到同一溫度，實現高效節能的退火 工藝。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案。這種上下層換熱型連續退火爐，主要包 括爐體，在爐體內設有一個爐膛，同一個爐膛內設有上層傳動輥和下層傳動輥，上層傳動輥 傳動上層工件的方向和下層傳動輥的傳動下層工件的方向相反；在靠近左進出爐口的爐膛內 設有左余熱交換室，用于將下層退火后的工件的大量余熱交換給上層的冷料；在靠近右進出 爐口的爐膛內設有右余熱交換室，用于將上層退火后的工件的大量余熱交換給下層的冷料； 在左余熱交換室和右余熱交換室之間的爐膛內，上下兩層按工藝流程逆向排列，在爐膛內設 有一組用于輔助加熱的加熱體，使得爐膛在垂直方向溫度保證一致。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案還可以進一步完善。
所述爐膛的上層在左余熱交換室和右余熱交換室之間按工藝流程分別為上層第一加熱 段、上層第一保溫段、上層第二加熱段、上層第二保溫段、上層快冷段、上層等溫段和上層 緩冷段；爐膛的下層在左余熱交換室和右余熱交換室之間分別為與上層第一加熱段相對應的 下層緩冷，與上層第一保溫段相對應的下層等溫段，與上層第二加熱段相對應的下層快冷段， 與上層第二保溫段相對應的下層第二保溫段，與上層快冷段相對應的上層快冷段，與上層等 溫段相對應的下層第一保溫段，與上層緩冷段相對應的下層第一加熱段；其中在上層第二保
溫段和下層第二保溫段達到同一保溫溫度。
在左進出爐口處設有左進出爐門，在右進出爐口處設有右進出爐門，由爐膛、左進出爐 門和右進出爐口形成一封閉的腔體。
在爐膛設有用于加速對流換熱的風機。
在靠近左進出爐口的外側設有用于負責工件上料及卸料的上進升降式進出料臺，在靠近 右進出爐口的外側設有用于負責工件上料及卸料的下進升降式進出料臺。采用升降式密封爐 門，也可裝上前后預抽真空室，新爐型成為全密封爐型，克服了貫通爐的弊端，爐口熱損失 減少，并且能保證工件無氧化脫碳，提高成材率。
本實用新型有益的效果是將雙層退火爐中間隔熱層的爐膛隔板取消，經過傳動及工藝 設計，可以使得上、下層爐膛在垂直方向上，溫度一致，節省了隔熱材料，更重要的是將退火件冷卻時多余的熱量經過風機在爐內利用，通過熱對流及交換加熱冷態工件。上、下層換 熱的結果是以球化退火為例，退火件由800'C冷卻到出爐時的100'C左右，可以回收85% 左右的能耗。整個退火工藝完成所損耗的能量，大多由爐殼散熱造成，其它熱量基本被利用 起來，大大降低了熱損失，提高了能源的利用率。并且在退火爐制造方面節約了大量的材料， 也降低了制造能源的消耗；另外，退火件出爐溫度的降低，工作環境條件改善，夏天防暑降 溫措施簡化，有利于操作工身體健康。由于優化了爐型結構，退火爐工作場地利用率提高了 一倍。


圖1是本實用新型的主視結構示意附圖標記說明1-上進升降式進出料臺、2-下層傳動輥、3-下層工件、4-左進出爐門、5-爐 體、6-風機、7-右進出爐門、8-下進升降式進出料臺、9-爐膛、10-上層傳動輥、11-上層工 件、12-加熱體、13-左進出爐口、 14-右進出爐口、 15-左余熱交換室、16-右余熱交換室， 17-上層第一加熱段，18-上層第一保溫段、19-上層第二加熱段，20-上層第二保溫段，2卜 上層快冷段、22-上層等溫段，23-上層緩冷段，24-下層第一加熱段，25-下層第一保溫段、 26-下層第二加熱段，27-下層第二保溫段，28-下層快冷段、29-下層等溫段，30-下層緩冷 段，31-導風板。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。
如圖1所示，這種上下層換熱型連續退火爐，主要包括爐體5，在爐體5內設有一個爐 膛9,在左進出爐口 13處設有左進出爐門4，在右進出爐口 14處設有右進出爐門7，由爐膛 9、左進出爐門4和右進出爐口 14形成一封閉的腔體。在靠近左進出爐口 13的外側設有用 于負責工件上料及卸料的上進升降式進出料臺1，在靠近右進出爐口 14的外側設有用于負責 工件上料及卸料的下進升降式進出料臺8。同一個爐膛9內設有上層傳動輥10和下層傳動輥 2，上層傳動輥10傳動上層工件11的方向和下層傳動輥2的傳動下層工件的方向相反(采 用工件同層進出，本實施例中上層左進右出，下層左出右進)；在靠近左進出爐口 13的爐膛 內設有左余熱交換室15，用于將下層退火后的工件的大量余熱交換給上層的冷料；在靠近右進出爐口 14的爐膛內設有右余熱交換室16，用于將上層退火后的工件的大量余熱交換給下 層的冷料；在左余熱交換室15和右余熱交換室16之間的爐膛5內，上下兩層按工藝流程逆 向排列，在爐膛5內設有一組用于輔助加熱的加熱體12,使得爐膛5在垂直方向溫度保證一 致。
所述爐膛5的上層在左余熱交換室15和右余熱交換室16之間按工藝流程分別為上層第 一加熱段17、上層第一保溫段18、上層第二加熱段19、上層第二保溫段20、上層快冷段21、 上層等溫段22和上層緩冷段23;爐膛5的下層在左余熱交換室15和右余熱交換室16之間 分別為與上層第一加熱段17相對應的下層緩冷段30,與上層第一保溫段18相對應的下層等 溫段29，與上層第二加熱段19相對應的下層快冷段28，與上層第二保溫段20相對應的下 層第二保溫段27，與上層快冷段21相對應的上層快冷段26，與上層等溫段22相對應的下 層第一保溫段25，與上層緩冷段23相對應的下層第一加熱段24;同一爐膛內，經過上下層 熱量的相互交換， 一層加熱， 一層降溫，在上層第二保溫段20和下層第二保溫段27達到同 一保溫溫度，實現高效節能的退火工藝。
工件在傳動輥上，以設定速度依次走完爐體5的各個區段，在爐膛5設有用于加速^j"流 換熱的風機6，上層爐膛與下層爐膛之間沒有隔熱層，僅靠傳動輥支撐上層爐膛里的退火工 件。當僅靠熱的對流及傳導，滿足不了冷態工件到達工藝溫度所需的熱量時，布置在爐膛的 各個加熱、保溫區段的加熱體12會自動控制開啟，加熱冷態工件。余熱利用勻熱風機均有 爐膛內部導風板31,以提供所需要的熱對流風向。
工作原理本實用新型還優化了退火的工藝流程，如圖l所示，將要退火的工件及料筐， 用電動葫蘆吊至前端的上層進出料臺的上層進料位置，并且卸掉下層出料位置的己退火件， 進出爐門受光電開關作用，自動開啟。此時上層進料段的工件被傳送至爐內左余熱交換室15， 下層出料位置，也有一筐退火完成的工件走出左余熱交換室15。當進料、出料的動作同時完 成，加熱爐前門關閉。而且同時在下進升降式進出料臺也完成同樣的動作。這樣，總共有兩 筐冷態工件進入到兩端的左余熱交換室15和右余熱交換室16 (余熱利用段)，受到待出爐熱 料的烘烤及余熱利用勻熱風機的攪拌對流，吸收大量的余熱，溫度升高，待出爐熱料則溫度 下降。然后，當上層待退火工件走完余熱利用段，進入到加熱升溫段時，進一步吸收另一層爐膛同一位置緩冷工件的熱量，此段設加熱體(輻射管)不設余熱利用勻熱風機，上層工件 僅靠熱傳導吸收下層緩冷段工件的熱量。接著，工件進入第一保溫段，此時對應著下層等溫 段工件，依然主要依靠輻射管在無風機的作用下保溫，而且此時在金屬內部未發生相變，能 使工件內外溫度均勻一致。這樣也能讓隨后的加熱保溫更均勻，有利于產品的質量。然后， 上層工件進入加熱段，對應的下層爐膛是快冷段。此處，因下層工件快速冷卻所產生的大量 熱量，由風機所產生的爐內氣氛對流帶動，被用于加熱上層工件。在隨后的上層第二保溫段 中，上層工件很快的達到工藝溫度并保溫，恰好對應的下層第二保溫段，此處上下層均只設 輻射管。保溫結束后，上層工件按此前下層工件的工藝流程依次經過快冷段、等溫段、緩冷 段和上下熱交換余熱利用段。而另一端下層所進的工件也按此順序逆向完成整個退火過程。
在整個退火過程中，退火工件在同一爐膛，上下層內完成加熱、冷卻。所需的大多數熱 量，由爐內降溫過程中的內循環提供。工件由室溫進爐到100 150'C出爐，除爐體散熱外， 熱量基本由冷態工件吸收，能量節省極為可觀。
除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成 的技術方案，均落在本實用新型要求的保護范圍。
權利要求1、一種上下層換熱型連續退火爐，主要包括爐體(5)，其特征在于1. 1)、在爐體(5)內設有一個爐膛(9)，同一個爐膛(9)內設有上層傳動輥(10)和下層傳動輥(2)，上層傳動輥(10)傳動上層工件(11)的方向和下層傳動輥(2)的傳動下層工件的方向相反；1. 2)、在靠近左進出爐口(13)的爐膛內設有左余熱交換室(15)，用于將下層退火后的工件的大量余熱交換給上層的冷料；在靠近右進出爐口(14)的爐膛內設有右余熱交換室(16)，用于將上層退火后的工件的大量余熱交換給下層的冷料；1. 3)、在左余熱交換室(15)和右余熱交換室(16)之間的爐膛(5)內，上下兩層按工藝流程逆向排列，在爐膛(5)內設有一組用于輔助加熱的加熱體(12)，使得爐膛(5)在垂直方向溫度保證一致。
2、 根據權利要求l所述的上下層換熱型連續退火爐，其特征在于所述爐膛(5)的上 層在左余熱交換室(15)和右余熱交換室(16)之間按工藝流程分別為上層第一加熱段(17)、 上層第一保溫段(18)、上層第二加熱段(19)、上層第二保溫段(20)、上層快冷段(21)、 上層等溫段(22)和上層緩冷段(23);爐膛(5)的下層在左余熱交換室(15)和右余熱交 換室(16)之間分別為與上層第一加熱段(17)相對應的下層緩冷段(30)，與上層第一保 溫段(18)相對應的下層等溫段(29)，與上層第二加熱段(19)相對應的下層快冷段(28)， 與上層第二保溫段(20)相對應的下層第二保溫段(27)，與上層快冷段(21)相對應的上 層快冷段(26)，與上層等溫段(22)相對應的下層第一保溫段(25)，與上層緩冷段(23) 相對應的下層第一加熱段(24);其中在上層第二保溫段(20)和下層第二保溫段(27)達 到同一保溫溫度。
3、 根據權利要求1或2所述的上下層換熱型連續退火爐，其特征在于在左進出爐口 (13)處設有左進出爐門(4)，在右進出爐口 (14)處設有右進出爐門(7)，由爐膛(9)、左 進出爐門(4)和右進出爐口 (14)形成一封閉的腔體。
4、 根據權利要求3所述的上下層換熱型連續退火爐，其特征在于在靠近左進出爐口(13) 的外側設有用于負責工件上料及卸料的上進升降式進出料臺(1)，在靠近右進出爐口(14) 的外側設有用于負責工件上料及卸料的下進升降式進出料臺(8)。
5、 根據權利要求1或2所述的上下層換熱型連續退火爐，其特征在于在爐膛(5)設 有用于加速對流換熱的風機(6)。
6、 根據權利要求3所述的上下層換熱型連續退火爐，其特征在于在爐膛(5)設有用 于加速對流換熱的風機(6)。
7、 根據權利要求4所述的上下層換熱型連續退火爐，其特征在于在爐膛(5)設有用 于加速對流換熱的風機(6)。
專利摘要本實用新型涉及一種上下層換熱型連續退火爐，主要包括爐體，在爐體內設有一個爐膛，同一個爐膛內設有運動方向相反的上層傳動輥和下層傳動輥，在靠近左進出爐口的爐膛內設有左余熱交換室，在靠近右進出爐口的爐膛內設有右余熱交換室，在左余熱交換室和右余熱交換室之間的爐膛內，上下兩層按工藝流程逆向排列，在爐膛內設有一組用于輔助加熱的加熱體，使得爐膛在垂直方向溫度保證一致。本實用新型有益的效果是將雙層退火爐中間隔熱層的爐膛隔板取消，可以使得上、下層爐膛在垂直方向上，溫度一致，節省了隔熱材料，更重要的是將退火件冷卻時多余的熱量經過風機在爐內利用，通過熱對流及交換加熱冷態工件，大大降低了熱損失，提高了能源的利用率。
文檔編號C21D1/26GK201245685SQ200820163938
公開日2009年5月27日 申請日期2008年9月3日 優先權日2008年9月3日
發明者華新發, 吳偉才, 於文德, 韓志根, 顧傳錦, 駱陳四郎 申請人:杭州金舟電爐有限公司