[发明专利]一种多功能热处理装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于金属热处理领域，特别涉及一种多功能热处理装置及其使用方法。

背景技术

热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。

为了使金属材料及其制品获得所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材质和各种成型工艺外，热处理工艺也是不可或缺的。钢铁材料是机械工业中应用最广泛的材料，其显微组织复杂，并与其机械性能和使用性能密切相关，合理的热处理工艺能够有效改善钢铁材料的显微组织，因此钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。此外，铝、铜、镁、钛等材料及其合金也都可以通过热处理来改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。

热处理工艺一般包括加热、保温和冷却这三个过程，某些工艺也可能仅包括加热和冷却这两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。而热处理工艺则需要借助于各种热处理炉来实现。目前国内除少量采用连续热处理炉外，而其他绝大部分热处理工艺都采用周期性工作的热处理炉，比如罩式炉或室状炉等。在周期性工作的热处理炉中，其加热方式一般采取燃烧气体或电加热。在加热阶段，物料升温的同时，炉体的温度也随之升高，进入冷却阶段后，物料和炉体的蓄热都随着温度的降低而被白白的释放到大气环境中，因此，周期性热处理炉的能量有效利用率很低，大部分在20～40％之间，有的甚至不足5％，这样便带来了能量的极大浪费，因此，有必要发明一种设备或技术，能将这部分浪费的能量重复利用，以达到节能、减排之效果。

发明专利CN200810054606提出了一种组合式罩式退火炉的方法及其退火炉装置，可使退火过程中的能量循环利用，达到节能30～40％的效果，这是一种较大的进步。但该发明提出的退火装置极其笨重和复杂，换热器也难以发挥有效的换热作用。以N₂-H₂混合气体为媒介，采用首先加热气体，然后靠气体流动来加热工件的方法，对处理同种产品，在装炉量一样的情况下，能够满足工艺的需要，但在生产中，产品的种类，需要处理产品的数量，升温速率，保温时间，以及降温速率随时都在变化，因而该发明在生产灵活性上存在不足，此外该发明也仅能用于退火，难以在同一个系统的实现淬火、回火、正火以及调质等其他热处理过程。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多功能热处理装置及其使用方法，是一种能量利用接近极限的多功能热处理装置及其使用方法。利用换热理论及节能技术，在同一个装置系统中就能实现退火、淬火、回火、正火以及调质等大部分热处理过程的，用于金属材料及其制品的热处理过程。

本发明的多功能热处理装置，包括4～10台的热处理炉、外环管道，内环管道、连通管道、循环风机、液氮储罐、放散阀和切断阀组成；热处理炉之间通过连通管道连接，串联成一个闭合的环路；闭合的环路的内侧设置有内环管道，各个热处理炉通过连通管道与内环管道相连通；闭合的环路的外侧设置有外环管道，各个热处理炉通过连通管道与外环管道相连通；以上每段连通管道上均设置有切断阀；循环风机的进风口与外环管道通过连通管道相连，循环风机的出风口与内环管道通过连通管道相连；循环风机的进风口与外环管道之间的连通管道，与放散阀通过连通管道相连；循环风机的出风口与内环管道之间的连通管道，与液氮储罐通过连通管道相连，连接液氮储罐的连通管道上设置有切断阀；循环风机、放散阀和液氮储罐均设置在内环管道的环内。

其中：

所述热处理炉为罩式炉或室状炉，电热体均布在热处理炉的炉墙和炉顶；所述的罩式炉，有外罩，内罩被取消，外罩与底座之间采用水封方式密封；所述的室状炉，进出料炉门采用水封方式密封；

所述热处理炉的数量为6台，但不仅限于6台，其数量可依生产条件而增减；所述的各热处理炉以环形或其他能围成一圈的方式排布，通过连通管道将热处理炉两两首尾相连，串联成一个闭合环路。

所述外环管道，内环管道和连通管道的外壁都敷设有绝热层，绝热层的厚度为50～100mm；

所述的多功能热处理装置的内部，充满着N₂气，N₂的纯度大于等于98％；N₂气的作用为作为换热媒介和保护介质。

本发明的多功能热处理装置的使用方法为：