專利名稱：一種涂層超導(dǎo)基帶用的立式退火爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于退火爐技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種立式退火爐，主要用于二代涂層超導(dǎo)基帶的退火處理。
背景技術(shù)：
隨著YBa2Cu3CVx (YBCO)高溫涂層超導(dǎo)材料在諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，作為外延生長(zhǎng) YBCO的韌性Ni5W合金基帶，應(yīng)具有高的織構(gòu)度、淺晶界和良好的機(jī)械性能?；鶐У耐嘶鹂梢蕴岣吡⒎娇棙?gòu)的含量且消除形變強(qiáng)化和殘余應(yīng)力。連續(xù)退火爐分為臥式退火爐和立式退火爐，其中前者在退火過(guò)程中基帶兩支點(diǎn)的跨距比較大，很容易因其自重而產(chǎn)生下沉且?guī)Р脑诟邷叵碌匿撔宰儾?，不容易控制退火質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了滿足涂層超導(dǎo)基帶退火使用的要求，提供一種易于操作且質(zhì)量更加穩(wěn)定的立式退火爐。為了達(dá)到以上的目的，本發(fā)明采用的方案是一種立式退火爐，包括收放帶系統(tǒng)、退火爐爐體、熱工系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和工控機(jī)系統(tǒng)。收放帶系統(tǒng)用于帶材的導(dǎo)入和導(dǎo)出；熱工系統(tǒng)為退火爐提供性能穩(wěn)定的加熱和保溫功能；溫度控制系統(tǒng)提供了高精度的控制元件，且具有超溫、欠溫、斷偶報(bào)警保護(hù)功能； 工控機(jī)系統(tǒng)提供了產(chǎn)品工藝的設(shè)定溫度曲線和過(guò)程中當(dāng)前各個(gè)溫區(qū)的溫度曲線。收放帶系統(tǒng)包括放帶箱、收帶箱、放帶輪、收帶輪、卷紙輪、導(dǎo)向輪；熱工系統(tǒng)包括保護(hù)退火爐爐體的保溫材料、加熱控制元件；溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制元件；工控機(jī)系統(tǒng)包括工控機(jī)。放帶輪置于放帶箱內(nèi)，放帶箱上設(shè)有進(jìn)氣口，放帶箱通過(guò)入口密封裝置與正下方退火爐爐體的一端連接并相通，放帶輪位于入口密封裝置與退火爐爐體接口的正上方，退火爐爐體的另一端通過(guò)出口密封裝置與收帶箱連接并相通，收帶箱內(nèi)放有收帶輪、卷紙輪、 導(dǎo)向輪和變頻電機(jī)，導(dǎo)向輪位于出口密封裝置與收帶箱接口的正下方，收帶箱上設(shè)有出氣口 ；退火爐爐體的外圍設(shè)有保護(hù)退火爐爐體的保溫材料和加熱控制元件，對(duì)退火爐爐體進(jìn)行加熱，溫度控制元件與加熱控制元件連接來(lái)控制其加熱的溫度，工況機(jī)與溫度控制元件及加熱控制元件連接，工控機(jī)系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)產(chǎn)品工藝的設(shè)定溫度曲線和過(guò)程中當(dāng)前各個(gè)溫區(qū)的溫度曲線，此外還可以選擇保存曲線的路徑、導(dǎo)出曲線、打印曲線、是否顯示曲線等操作，實(shí)現(xiàn)可視化操作。退火爐爐體與機(jī)械泵連接，可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)抽真空。入口密封設(shè)置和出口密封設(shè)置均有密封糾偏裝置。上述采用3-6個(gè)溫度控制元件、加熱控制元件形成3-6個(gè)獨(dú)立控溫區(qū)。工作時(shí)收放帶系統(tǒng)和退火爐爐體的內(nèi)腔在保護(hù)氣氛中，氣體流量計(jì)與退火爐連接用于控制保護(hù)氣氛的流量，收帶部分采用變頻電機(jī)，減速后驅(qū)動(dòng)收帶動(dòng)作，卷繞速度由收帶控制結(jié)構(gòu)(導(dǎo)向輪、卷紙輪、收帶輪)及電控系統(tǒng)(變頻電機(jī))實(shí)時(shí)控制；放帶部分采用被動(dòng)放帶方式。
熱工系統(tǒng)采用KTL電阻絲作為加熱控制元件、輕質(zhì)氧化鋁纖維作為爐膛保溫材料和(99)剛玉管作為爐管。采用上述元器件，爐體性能穩(wěn)定且節(jié)能效果非常明顯。溫度控制系統(tǒng)采用經(jīng)典的閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)控制，該系統(tǒng)設(shè)置了超溫、欠溫、斷偶報(bào)警保護(hù)功能，大大降低了對(duì)操作人員經(jīng)驗(yàn)的要求。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)基帶提供預(yù)訂的退火環(huán)境溫度、環(huán)境氣氛和走帶速度等條件的控制，實(shí)現(xiàn)走帶過(guò)程無(wú)氧化和磨損，及生產(chǎn)效率最大化。采用立式退火爐使水平輸送轉(zhuǎn)化為豎直輸送，防止了帶材的過(guò)度拉伸和下墜現(xiàn)象。涂層超導(dǎo)基帶需要在氣氛的保護(hù)環(huán)境下進(jìn)行退火，且走帶速度(l-100mm/min)可控和控溫精度在3度以內(nèi)。本發(fā)明的立式退火爐收帶系統(tǒng)中變頻電機(jī)控制的導(dǎo)輪和卷紙輪可以實(shí)現(xiàn)基帶在收帶過(guò)程無(wú)磨損。采用本發(fā)明生產(chǎn)的Ni5W金屬基帶具有高的織構(gòu)度和表面質(zhì)量，能夠滿足商業(yè)化二代涂層超導(dǎo)材料使用的要求。


圖1是立式退火爐主體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、放帶箱；2、進(jìn)氣口 ；3放帶輪；4、基帶；5、入口密封；6、爐體；7、機(jī)械泵；8、 加熱控制元件；9、溫度控制元件；10、收帶箱；11、卷紙輪；12、收帶輪；13、導(dǎo)向輪；14、變頻電機(jī)；15、出氣口 ；16、工控機(jī)；17、流量計(jì)；18出口密封。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1:一種立式退火爐，其結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括收放帶系統(tǒng)、退火爐爐體、熱工系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和工控機(jī)系統(tǒng)。收放帶系統(tǒng)包括放帶箱I、收帶箱10、放帶輪3、收帶輪12、卷紙輪11、導(dǎo)向輪13 ;熱工系統(tǒng)包括保護(hù)退火爐爐體的保溫材料、加熱控制元件8 ;溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制元件9 ;工控機(jī)系統(tǒng)包括工控機(jī)16。放帶輪置于放帶箱內(nèi)，放帶箱上設(shè)有進(jìn)氣口 2，放帶箱通過(guò)入口密封裝置5與退火爐爐體6的一端連接并相通，放帶輪位于入口密封裝置與退火爐爐體接口的正上方，退火爐爐體的另一端通過(guò)出口密封裝置18與收帶箱連接并相通，收帶箱內(nèi)放有收帶輪、卷紙輪、導(dǎo)向輪和變頻電機(jī)14，導(dǎo)向輪位于出口密封裝置與收帶箱接口的正下方，收帶箱上設(shè)有出氣口 15 ;退火爐爐體的外圍設(shè)有保護(hù)退火爐爐體的保溫材料和加熱控制元件，對(duì)退火爐爐體進(jìn)行加熱，溫度控制元件與加熱控制元件連接來(lái)控制其加熱的溫度，工況機(jī)16與溫度控制元件及加熱控制元件連接，退火爐爐體與機(jī)械泵7連接，入口密封設(shè)置和出口密封設(shè)置均有密封糾偏裝置。熱工系統(tǒng)采用KTL電阻絲作為加熱控制元件、輕質(zhì)氧化招纖維作為爐膛保溫材料和(99)剛玉管作為爐管。工作原理基帶在Ar2+4% H2保護(hù)氣氛下由送帶箱進(jìn)入爐體，氣體流量計(jì)17與退火爐連接用于控制保護(hù)氣氛的流量，在爐體的均溫區(qū)進(jìn)行再結(jié)晶退火，退火后的基帶冷卻到200°C以下進(jìn)入收帶箱，經(jīng)導(dǎo)輪導(dǎo)向后，同時(shí)收帶和卷紙。放帶輪可以纏繞百米級(jí)的基帶，基帶4經(jīng)過(guò)調(diào)整，垂直進(jìn)入口密封，然后經(jīng)過(guò)退火爐爐體和出口密封，進(jìn)入收帶箱，經(jīng)由導(dǎo)向輪纏繞在收帶輪和卷紙輪上，在卷帶時(shí)同時(shí)卷紙。
工作時(shí)，首先用機(jī)械泵將系統(tǒng)抽真空，然后從放帶箱的進(jìn)氣口通入Ar2+4% H2保護(hù)氣，通過(guò)流量計(jì)控17制流量。出氣口產(chǎn)生的氣體引導(dǎo)到外管燃燒裝置。收帶部分采用變頻電機(jī)，減速后驅(qū)動(dòng)收帶動(dòng)作，卷繞速度由收帶控制結(jié)構(gòu)(導(dǎo)向輪、卷紙輪、收帶輪)及電控系統(tǒng)(變頻電機(jī))實(shí)時(shí)控制；放帶部分采用被動(dòng)放帶方式。走帶速度可控(l-100mm/min),采用3-6個(gè)獨(dú)立控溫區(qū)，控溫精度達(dá)到±1. 5°C。退火后的基帶表面光潔度為5-20nm，厚度為 60-80 μ m。工控機(jī)系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)產(chǎn)品工藝的設(shè)定溫度曲線和過(guò)程中當(dāng)前各個(gè)溫區(qū)的溫度曲線，此外還可以選擇保存曲線的路徑、導(dǎo)出曲線、打印曲線、是否顯示曲線等操作，實(shí)現(xiàn)可視化操作。
權(quán)利要求
1.一種立式退火爐，其特征在于，包括收放帶系統(tǒng)、退火爐爐體、熱工系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和工控機(jī)系統(tǒng)；收放帶系統(tǒng)包括放帶箱、收帶箱、放帶輪、收帶輪、卷紙輪、導(dǎo)向輪；熱工系統(tǒng)包括保護(hù)退火爐爐體的保溫材料、加熱控制元件；溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制元件； 工控機(jī)系統(tǒng)包括工控機(jī)；放帶輪置于放帶箱內(nèi)，放帶箱上設(shè)有進(jìn)氣口，放帶箱通過(guò)入口密封裝置與正下方退火爐爐體的一端連接并相通，放帶輪位于入口密封裝置與退火爐爐體接口的正上方，退火爐爐體的另一端通過(guò)出口密封裝置與收帶箱連接并相通，收帶箱內(nèi)放有收帶輪、卷紙輪、導(dǎo)向輪和變頻電機(jī)，導(dǎo)向輪位于出口密封裝置與收帶箱接口的正下方，收帶箱上設(shè)有出氣口 ；退火爐爐體的外圍設(shè)有保護(hù)退火爐爐體的保溫材料和加熱控制元件，溫度控制元件與加熱控制元件連接來(lái)控制其加熱的溫度，工況機(jī)與溫度控制元件及加熱控制元件連接，退火爐爐體與機(jī)械泵連接。
2.按照權(quán)利要求I的一種立式退火爐，其特征在于，入口密封設(shè)置和出口密封設(shè)置均有密封糾偏裝置。
3.按照權(quán)利要求I的一種立式退火爐，其特征在于，采用3-6個(gè)溫度控制元件、加熱控制元件形成3-6個(gè)獨(dú)立控溫區(qū)。
4.按照權(quán)利要求I的一種立式退火爐，其特征在于，采用KTL電阻絲作為加熱控制元件、輕質(zhì)氧化鋁纖維作為爐膛保溫材料和剛玉管作為爐管。
5.按照權(quán)利要求I的一種立式退火爐，其特征在于，溫度控制系統(tǒng)采用閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)控制，該系統(tǒng)設(shè)置了超溫、欠溫、斷偶報(bào)警保護(hù)功能。
6.按照權(quán)利要求I的一種立式退火爐，其特征在于，氣體流量計(jì)與退火爐連接用于控制保護(hù)氣氛的流量。
全文摘要
一種涂層超導(dǎo)基帶用的立式退火爐，屬于退火爐技術(shù)領(lǐng)域。放帶輪置于放帶箱內(nèi)，放帶箱上設(shè)有進(jìn)氣口，放帶箱通過(guò)入口密封裝置與退火爐爐體的一端連接并相通，爐體的另一端通過(guò)出口密封裝置與收帶箱連接并相通，收帶箱內(nèi)放有收帶輪、卷紙輪、導(dǎo)向輪和變頻電機(jī)，收帶箱上設(shè)有出氣口；退火爐爐體的外圍設(shè)有保護(hù)退火爐爐體的保溫材料和加熱控制元件，溫度控制元件與加熱控制元件連接來(lái)控制其加熱的溫度，工況機(jī)與溫度控制元件及加熱控制元件連接，退火爐爐體與機(jī)械泵連接。本發(fā)明滿足涂層超導(dǎo)基帶退火使用的要求，易于操作且使涂層超導(dǎo)基帶質(zhì)量更加穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C21D1/26GK102586576SQ20121004606
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者劉敏, 葉帥, 李孟曉, 王毅, 王營(yíng)霞, 索紅莉, 趙躍, 馬麟, 高忙忙 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)