[发明专利]水平多层双循环风回转式多功能金属工件热处理炉构造

说明书

【技术领域】

本发明公开了一种“水平多层双循环风回转式多功能金属工件热处理炉构造”。属于金属工件加热和热处理领域、特别是高端铝合金工件的固溶和时效热处理领域。

【技术背景】

在金属工件加热和热处理领域，特别是铝合金工件固溶和时效热处理领域及空气淬火热处理领域，铝合金工件的快速均匀低能耗热处理一直是业界的追求目标。

金属工件热处理前，必须将工件加热到一定温度并均匀保温一定时间。铝合金工件固溶热处理之前需要将工件均匀地加热到550℃左右再进行固溶处理；时效热处理则需要将工件均匀加热到200℃左右进行时效处理；铝合金空气淬火热处理则要求将工件从550℃急速降低到200℃或更低温度。连续式的长方形直通式热处理炉长度一般在20米左右，加热空间大，炉材用量大、散热面积大，热量损失多。工件前进尾出连续循环进行，为满足加热工艺需求进料门和出料门必须足够大，且设备运行中必须随进出料开启炉门，导致炉气外冒和冷风吸入，使工件加热能耗增加，并增加工件氧化，增加工作环境温度。对于批量和品种变化较多的高端铝合金工件的热处理，连续式的长方形直通式热处理炉不是性价比最好的方案。因此从节能、节省材料、节省设备占居空间、高性价比地热处理高端铝合金部件，需要节能、节材、节省设备占居空间的紧凑型加热和热处理设备。

连续式的长方形直通式热处理炉是通过在加热区和均匀保温区配置多个燃烧器(烧嘴)或电加热器实现的，多点供热必然带来炉气温度分布的不均匀性，进而导致工件加热和保温过程中工件温度的不均匀性，特别是工件尺寸复杂和尺寸不均匀性较大的情况时，工件体表温差分布大且不均匀，表面温度过高造成过烧，心部温度不够，不能高效加热和均匀保温，影响热处理产品质量。

为了减小工件体表温差，为了保证加热和保温均匀性要求，连续式的长方形直通式热处理炉必须增加加热和保温时间，进而导致能耗增加，生产效率低下。为保证产能要求，必须增加炉体长度造成设备投资、运行和维护成本增加。

为了减小炉气温度分布的不均匀性，连续式的长方形直通式热处理炉在加热区和保温区必须增加燃烧器或加热器配置数量，进而导致加热设备制造、控制、运行和维护成本的增加。

现有连续式的长方形直通式有料筐空气淬火热处理炉中，工件周边冷却空气流动速度不够或流速分布不均匀是造成热处理工件机械性能不合格的主要原因。

连续式的长方形直通式热处理炉中的工件是线性放置，先进先出，不能选择性控制特定工件的进出。特别是处理不同材质、规格和批量的工件时，无法按工件材质、规格和批量的不同和加热工艺要求分别控制进出料过程和加热和均热及淬火冷却过程。

连续式的长方形直通式热处理炉的炉体长，设备占据场地大，增加场地使用成本、设备制造成本和维护成本，特别是随着土地使用成本、设备制造和维护原材料成本的不断上升，对设备紧凑性的要求在不断提高。

【发明内容】

本发明公开了一种适用于金属工件加热和热处理领域，特别是铝合金工件快速均匀低能耗热处理领域的“水平多层双循环风回转式多功能金属工件热处理炉构造”

解决的关键技术问题是循环风在炉内加热区和保温区或空气淬火区域内的均匀分布高速流动、金属工件的快速均匀加热或快速冷却、最大限度减小循环风流动阻力、高效利用循环风能量、有效控制炉门冒风和吸风，热处理金属工件、特别是高端复杂形状铝合金工件的低能耗加热和固溶和时效热处理。

本发明的详细技术特征如下：

设置双加热器加热循环风分别为加热区和均热区提供热风；

设置双循环风机循环加热区和均热区热风或供给淬火区冷风；

分别设置入口进风面积可调的进口分层热风或冷风导风板(1a，1b)，根据炉内加热区和均热区工件加热或冷却淬火需要分配热风或冷风；

在炉内设置炉内圆环形分层导风板(11)，形成加热空间热风或冷却空间冷风的分层均匀流动和有效分配的构造；

使用可调循环风入口分层导风板(1a，1b)，炉内分层圆环形导风板(11)，形成热风或冷风的分层均匀流动的构造，通过优化调整各层结构尺寸有效均匀分配加热区和保温区循环风或空气淬火区域循环风的构造；

设置炉内双圆弧内导风墙(3a，3b)及其可调弧形开口构造(4a，4b)；双圆弧内导风墙(3a，3b)可对称配置或不对称配置；

设置中心封闭导风圆筒(2)；