斜底自动出料炉

摘要:本文介绍了用于钛棒斜轧穿孔的斜底自动出料炉的设计和使用情况
关键词:斜轧穿孔;斜底;自动出料

1.前言
  随着钛工业生产的不断发展,对相应的加热设备要求也越来越高。传统箱式炉的应用已非常广泛,但对箱式炉的生产效率、热处理工艺水平以及能耗等方面提出了更高的要求。
  传统的箱式炉由于炉体结构方面的特点,坯料的进、出炉只能通过人工或机械手装卸,炉子的生产效率低;同时,坯料的炉内放置及热处理效果产生随机性,炉子的热处理工艺水平不能得到根本的保证。
  斜底自动出料炉通过对炉体结构改进并增加自动出料系统,实现钛棒坯料自动化进、出炉,提高了生产效率,可靠地保证了坯料的热处理工艺,降低了能耗。
  本产品与感应炉配套,用于钛棒斜轧穿孔前均热用。由于钛棒经感应炉加热后存在芯表温差,穿孔后存在质量问题,通过均热后可保证材质均匀。
  我公司生产的斜底自动出料炉已获得国家实用新型专利。

2.主要技术参数
  炉子形式:两个炉门的斜底箱式炉;
  最大加热功率:145Kw
  最高温度:1050℃;
  工作温度:960℃;
  炉温均匀性:±10℃;
  炉膛有效尺寸(长×宽×高):1200×1000×230mm;
  钛棒规格(直径×长):φ(70~100)×(700~1000)mm
  装炉量:18~25根;
  外形尺寸(长×宽×高):3100×1900×2000mm;

3.工作原理
     
         斜底自动出料箱式炉
(1)入料炉门   (2)炉体    (3)出料炉门
(4)挡块     (5)机械手   (6)钛棒

  先打开入料炉门(1),钛棒(6)不断从感应炉出口滚入炉体(2)内,被挡块(4)挡住并沿炉底排列;完成匀热后,打开出料炉门(3),顶杆机械手(5)由炉底向上顶紧挨挡板(4)的钛棒(6),在脱离挡板(4)的约束后受其重力作用自动滚到穿孔机工位,所有工件前移一个直径距离,然后向炉内补充工件,连续工作,保证每根工件在炉内加热时间相同。

4.主要特点
  (1)炉体
  斜底自动出料炉的炉体为双层结构,由内箱和外罩组成。
  内箱为碳钢板折弯而成,箱体侧面开有加热电阻丝的安装孔,内箱底沿出料方向向下倾斜,整体焊接于外箱骨架之中。依靠斜面,利用工件自重实现工件的自动进、出炉是本设计的突出特点。内箱的倾斜设计使箱体的坯料入口处高于坯料的出口处。进料时,棒材坯料就能够依靠自重沿坯料导入板顺利地进入炉内并排列;出料时,炉内的所有坯料都是从炉体的相同位置被推料杆逐一推到炉底部件的止动板上斜面,然后依靠自重沿止动板上斜面滚出炉膛,经坯料导出板进入到下工位。同箱式炉的传统进、出料方式(人工或机械手装卸)相比,这种出料方式不但大大降低了工人的劳动强度,缩短了坯料装卸的时间,显著地提高了生产效率,而且所有坯料都是从相同位置进、出炉,经过相同的热处理过程,从根本上消除了坯料之间的热处理差异,保证了坯料的热处理工艺水平。
  外箱为框架结构。框架主要由方管钢、角钢等型钢焊接而成,框架的左右两侧及顶部装有由冷轧碳钢板制作的防护罩板。罩板装卸简单,易于内箱加热线路的安装维护。框架的底端安装有炉体倾斜调整装置。炉体的整个表面采用耐高温银粉漆喷烤处理,美观大方,经久耐用。
  (2)炉门
  进、出料炉门的结构相同。均为型钢及碳钢板作骨架,外敷不锈钢薄板,整齐美观。两炉门采用电动升降方式,由人工控制。其传动系统主要由制动电极、摆线针轮行星减速机、链条传动装置及卷绳装置等组成。通过调整传动系统中行程开关的安装位置可以调节进、出炉门的开启高度,不但能够满足不同直径坯料对炉门开启高度的要求,而且可以减少炉门开启后的热量损失。
  (3)炉体耐火材料
  考虑到斜底炉在整个轧制生产的地位和作用以及自身工作特性的要求,斜底炉在耐火材料的选择上非常慎重。从耐高温、耐腐蚀、耐抗压、密封性、绝热性等诸多方面综合考虑,保温层采用硅酸铝纤维毡,具有重量轻、蓄热少、保温性能好等优点。炉膛采用SiC材料非标制作,耐用温度高、导热性能好、能耗低、使用寿命长。
  (4)炉底板
  由于斜底炉要自动出料,炉膛底部的炉底板必须非标设计。炉底板采用耐热钢棒焊接成梯子形,平铺于炉膛内的SiC底板上,作为坯料的滚动及放置支撑件。在炉底板的出口端装有工件止动板。沿炉底板滚下的棒料在止动板的作用下停止滚动并连续排列。当坯料达到热处理的工艺要求后,启动顶料装置,将坯料推到止动板的上斜面,坯料沿炉底板斜面滚出。
  (5)出料装置
  斜底炉的出料装置为人工控制,由一个固定的钢架和安装在钢架上的气动控制系统组成。气动系统主要包括汽缸、气路元件及装于汽缸顶端的三推杆式推料机构。
  需要出料时,打开出料炉门,操作电磁阀,炉体下部的顶料汽缸动作,带动汽缸轴顶部的三推杆式推料机构一起推进,三推杆穿过炉体保温层及炉膛底的推料杆导向孔,伸到炉膛内部,将工件推到炉底部件的止动板台阶上,坯料沿斜面在自重的作用下滚出炉门到下一工位,同时顶料汽缸在自身磁性开关的作用下自动复位,后续坯料自动前移到止动板台阶处。至此完成一个顶料循环。反复操作电磁阀可以连续出料。当出料间隔时间长时可先关闭出料炉门。
  (6)箱式炉的电器控制
  斜底箱式炉的控制采用自动和手动相结合的方式。需要进料时,操作入料炉门升按钮,入料炉门升起到预定位置受行程开关信号的作用自动停止,坯料进炉后操作炉门降按钮,炉门即可关闭并触发形成开关切断制动电机电源。需要出料时,操作出料路门控制按钮,炉门提升到位并在行程开关的作用下自动停止,操作电磁阀按钮,汽缸动作,推动顶料杆作用坯料后在磁性开关的作用下自动复位,坯料出炉后操作炉门降按钮,炉门即可关闭并触发形成开关切断制动电机电源。
  当炉膛内部需要清渣、维护时,可以通过炉门开启按钮完全打开炉门,而不受行程开关的限制。

5.结束语
  经过两年多的生产实践证实,斜底自动出料箱式炉无论在自动化控制水平上,还是在炉子热处理工艺水平上都充分体现了自身的先进性。与传统箱式炉相比主要优点如下:
  a.自动化程度高,操作简便
  对于圆棒工件只需从底部顶一下,工件就可在重力作用下自动滚出,克服了人工和机械装卸料需伸进炉门操作的缺点,与传统工业箱式炉相比,生产效率比机械装卸料提高一倍,比人工装卸料提高两倍。
  b.加热工艺稳定,质量可靠
  由于每一根工件经过相同的加热温度场,连续作业时每一根工件在加热温度场停留的时间也相同,所以每一根工件经过了完全相同的加热工艺,质量稳定可靠。
  c.社会、经济效益好
  斜底自动出料炉出料时出口炉门只需打开圆棒工件直径的高度,工件就可滚出,与传统工业箱式炉的出料方式相比,炉门热损失可降低50%,大大降低了能源消耗,减少了厂房内的热污染,改善了工作环境。

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