專利名稱：熱處理用感應(yīng)加熱鹽浴爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于金屬熱處理用的一般加熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種熱處理用的感應(yīng)加熱爐，特別是用于工件熱處理(含化學(xué)熱處理)用感應(yīng)加熱鹽浴爐。
背景技術(shù)：
為了提高各種金屬工件的機(jī)械性能，要求對工件進(jìn)行強(qiáng)化熱處理。在此類熱處理中，采用浴爐加熱的較多。因?yàn)樵t熱處理具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)綜合換熱系數(shù)大，工件加熱速度快；(2)工件與溶液密切接觸，加熱均勻，變形?。?3)浴爐的熱容量較大，加熱溫度波動(dòng)小，容易實(shí)現(xiàn)恒溫加熱；(4)鹽液容易保持中性狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)無氧化、無脫碳加熱。另外，在鹽液中加入含碳、氮、硼或某種金屬等物質(zhì)，容易實(shí)現(xiàn)化學(xué)熱處理；(5)浴爐容易實(shí)現(xiàn)工件局部加熱操作?，F(xiàn)有的浴爐已廣泛地應(yīng)用于熱處理。這類加熱浴爐用熔融的液體加熱工件，如鹽、堿、低熔點(diǎn)金屬的熔融液體以及油浴等。按浴液分類的浴爐，可為(1)鹽浴爐；(2)熔融金屬浴爐；(3)油浴爐。其中，鹽浴爐應(yīng)用最廣泛。若按加熱方式分類的浴爐，可分為(1)電加熱浴爐；(2)燃料加熱浴爐。其中，又以電加熱浴爐應(yīng)用最多。
在電加熱浴爐中，又分為外部電加熱浴爐、電極加熱浴爐和管狀加熱元件加熱浴爐。其中，外部電加熱浴爐是利用電熱元件在浴槽外進(jìn)行加熱的浴爐，加熱介質(zhì)可以根據(jù)工藝要求選擇與配制。因電熱元件與加熱介質(zhì)不接觸，故溶液成分容易保持穩(wěn)定。但此類浴爐的主要缺點(diǎn)是金屬浴槽壽命較短，熱惰性較大，浴液內(nèi)溫度梯度較大；重新啟動(dòng)時(shí)，浴槽的側(cè)壁和底部容易過熱，有造成噴鹽的危險(xiǎn)。而內(nèi)部電極加熱浴爐是將電極布置在熔鹽液內(nèi)，直接通電，以熔鹽為發(fā)熱體而產(chǎn)生熱量。由于熔鹽的電阻遠(yuǎn)大于金屬電極，因此熱量主要發(fā)生在熔鹽中。電極浴爐工作時(shí)，絕大部分電流從電極間或鄰近的熔鹽流過，轉(zhuǎn)化為熱能并在該處形成高溫，再向外傳遞。因此電極浴爐的溫度場與電極布置有很大關(guān)系。電極間的熔鹽易因溫度過高而分解，而在電極間的鹽浴易從大氣中溶入氧氣，使電極和鹽浴氧化。電極加熱浴爐的優(yōu)點(diǎn)是爐子升溫快，可用非金屬浴槽，且可進(jìn)行高、中、低溫加熱，故應(yīng)用較廣泛。但現(xiàn)有的各種電加熱浴爐，它們對工件加熱來說，都屬于間接的外部加熱，故這類電加熱浴爐的加熱效率仍較低。而它與直接內(nèi)部加熱的電感應(yīng)加熱相比，還存在較大差距。
眾所周知，金屬熱處理(或化學(xué)熱處理)的加熱方式，采用電感應(yīng)加熱的較多。因?yàn)樗訜峥?、效率高、脫碳少、質(zhì)量好、且無污染，而具有高效、節(jié)能、質(zhì)優(yōu)、清潔、靈活性等優(yōu)點(diǎn)。因此，十多年來，在通常的電加熱浴爐中，也開始采用了電感應(yīng)加熱。其中，例如采用電感應(yīng)加熱的滲硼化學(xué)熱處理鹽浴爐，其使用效果十分顯著。不過，現(xiàn)有的上述感應(yīng)加熱鹽浴爐，雖然采用了電感應(yīng)加熱，但由于受設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式所限，而對于所加熱的工件來說，仍基本屬于間接的外部加熱方式。另外，現(xiàn)有感應(yīng)加熱鹽浴爐僅能進(jìn)行的爐子側(cè)壁面的單面加熱。這樣一來，它的加熱效率與直接內(nèi)部加熱的電感應(yīng)加熱相比，也有一定差距，這就是現(xiàn)有的感應(yīng)加熱鹽浴爐的主要不足之處。因?yàn)檫@類鹽浴爐為圓筒形，加熱線圈呈螺旋狀，而沿圓筒縱向繞制而成，所以這類感應(yīng)加熱所需的磁力線平行于鹽浴爐圓筒的縱向，屬于感應(yīng)加熱的“縱向磁場”加熱方式。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于，提供一種熱處理用的感應(yīng)加熱鹽浴爐，它可以克服現(xiàn)有感應(yīng)加熱鹽浴爐和電加熱浴爐的上述不足或缺點(diǎn)，充分發(fā)揮感應(yīng)加熱的優(yōu)勢，提高加熱效率等，以及克服了現(xiàn)有各種鹽浴爐效率低、啟動(dòng)慢、能耗大和加熱時(shí)間長等缺點(diǎn)，使其加熱效率大大提高，有利于工件的直接內(nèi)部加熱。
本實(shí)用新型的目的，以如下方式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的感應(yīng)加熱鹽浴爐是一種雙組“半鞍型”線圈的感應(yīng)加熱鹽浴爐，它采用的是“橫向磁場”加熱方式。它由浴槽、線圈、導(dǎo)磁體、冷卻水套、隔熱層、接線板等組成。其中，浴槽為盛裝鹽質(zhì)的耐熱容器，以便工件在其內(nèi)進(jìn)行加熱用，而浴槽材質(zhì)可為非金屬或金屬的石墨、碳素材料、耐熱鋼或其他耐熱材料等；線圈為雙組“半鞍型”多匝銅管；上述多匝銅管，它是由雙組分別按特定方式對稱繞制的“半鞍型”多匝銅管，再相互并聯(lián)組合而成，并實(shí)現(xiàn)了熱處理用鹽浴爐的“橫向磁場”感應(yīng)加熱。應(yīng)該指出，上述線圈的匝數(shù)不受限制，匝數(shù)從單匝開始至數(shù)十匝皆可，但這需要視具體情況而定。由于上述雙組多匝銅管，所分別對稱繞制的特定形狀都為“半鞍型”，故特將本感應(yīng)加熱鹽浴爐或線圈統(tǒng)稱為“半鞍型”感應(yīng)加熱鹽浴爐或線圈。這樣，本感應(yīng)加熱鹽浴爐即可進(jìn)行多面加熱，它包括現(xiàn)有感應(yīng)加熱鹽浴爐僅能進(jìn)行的爐子側(cè)壁面加熱和爐子底面加熱。另外，在繞制“半鞍型”線圈時(shí)，必需注意繞制方向，而使其雙組相互靠近又并排的銅管段內(nèi)，所通過的電流方向都應(yīng)保持一致，以避免其產(chǎn)生的磁力線相互抵消，而導(dǎo)致無法進(jìn)行感應(yīng)加熱。此外，線圈的多匝銅管，通常采用一定壁厚的中空方銅管(或矩形銅管)作成。銅管材質(zhì)為純銅。使用時(shí)，該方銅管內(nèi)部需通水冷卻。導(dǎo)磁體通常是采用特定形狀的成組硅鋼片疊加而成；本導(dǎo)磁體—硅鋼片(組)的布置方式和部位，以及每個(gè)硅鋼片的特定形狀，都是為了使其需加熱部位處的磁力線更為密集，并以“橫向磁場”方式穿透該處表面層，進(jìn)而達(dá)到加強(qiáng)相關(guān)部位處的加熱之目的。但是，在某些情況下，也可根據(jù)加熱工件材質(zhì)和加熱溫度的不同，而將本導(dǎo)磁體—硅鋼片(組)取消。為了有利于導(dǎo)磁體—硅鋼片(組)的冷卻，在其外部設(shè)置了多組、用薄銅板加工而成的冷卻水套(若本導(dǎo)磁體取消的話，則本冷卻水套也可取消)；在線圈與浴槽之間加有耐火材料作成的隔熱層，它主要為浴槽鹽液保溫用，以及可防止浴槽的熱量傳給線圈等；還有，用特定尺寸的純銅板制作的兩個(gè)接線板，而用它將本感應(yīng)加熱鹽浴爐與不同頻率的電源相連，以便供給相應(yīng)的工頻、中頻或高頻電源。有時(shí)，還需在本感應(yīng)加熱鹽浴爐與電源之間增設(shè)相應(yīng)的變壓器。除此以外，本鹽浴爐的組成構(gòu)件還應(yīng)包括通常的爐殼、爐蓋、耐火材料等。
由于本感應(yīng)加熱鹽浴爐，它采用了不同于現(xiàn)有感應(yīng)加熱鹽浴爐的加熱方式，即采用“橫向磁場”感應(yīng)加熱方式，并在加熱鹽浴和浴槽的同時(shí)，還直接從內(nèi)部加熱了工件本身。這種“橫向磁場”感應(yīng)加熱方式的應(yīng)用，使得本感應(yīng)加熱鹽浴爐具有如下特點(diǎn)(1)可進(jìn)行爐子的多面加熱；(2)爐子的啟動(dòng)快速，操作方便；(3)使其多方向磁力線所產(chǎn)生的電磁攪拌作用，更加強(qiáng)烈；(4)感應(yīng)加熱對加熱工件而言，它可直接參與其內(nèi)部加熱，進(jìn)而發(fā)揮感應(yīng)加熱的優(yōu)勢。因此，這十分有利于工件無氧化的快速加熱，并能大大提高其加熱效率。這樣，本感應(yīng)加熱鹽浴爐，不但克服了現(xiàn)有各種鹽浴爐效率低、能耗大、啟動(dòng)慢和加熱時(shí)間長等缺點(diǎn)，還因采用了“橫向磁場”感應(yīng)加熱方式，而具有效率高，加熱快，質(zhì)量好，能耗少，無氧化，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
本感應(yīng)加熱鹽浴爐的爐形不受限制，可適用于不同高度的矩形、方形、圓形、橢圓形等各種爐形的鹽浴爐。但更適用于矩形或方形鹽浴爐，其中特別是矩形感應(yīng)加熱鹽浴爐，這最適用于長條刀、刃具的局部加熱；它既可用于各種材質(zhì)工件的熱處理，也可用于工件的化學(xué)熱處理；它還可根據(jù)加熱工件的不同材質(zhì)和所要求的不同加熱溫度，選擇不同頻率的電源(工頻、中頻或高頻電源)，而制作成各種工頻、中頻或高頻的高、中、低溫感應(yīng)加熱鹽浴爐。另外，本感應(yīng)加熱鹽浴爐的有關(guān)尺寸不受限制，可大可??；加熱工件的數(shù)量也不受限制，可多可少；既可進(jìn)行工件的整體加熱，也可進(jìn)行工件的局部加熱等。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本感應(yīng)加熱鹽浴爐圖；圖2是本感應(yīng)加熱鹽浴爐圖(俯視圖)；圖3是現(xiàn)有感應(yīng)加熱鹽浴爐圖；圖4、圖5是“橫向磁場”磁力線與“縱向磁場”磁力線的對比示意圖；圖6是本感應(yīng)加熱鹽浴爐的線圈繞制方式及其電流方向示意圖。
圖中1.工件；2.浴槽；3.線圈；4.導(dǎo)磁體；5.冷卻水套；6.隔熱層；7.接線板。
具體實(shí)施方式
如
圖1、圖2所示，本感應(yīng)加熱鹽浴爐是一種“半鞍型”感應(yīng)加熱鹽浴爐(矩形)，采用的是“橫向磁場”加熱方式。它由浴槽2、線圈3、導(dǎo)磁體4、冷卻水套5、隔熱層6、接線板7等組成。其中，浴槽2為盛裝鹽質(zhì)的耐熱容器，浴槽2材質(zhì)可為石墨、碳素材料、耐熱鋼或其他耐熱材料等；線圈3為雙組“半鞍型”多匝銅管(匝數(shù)各為3匝)，它是由雙組分別按特定方式對稱繞制的“半鞍型”多匝銅管，再相互并聯(lián)組合而成，并實(shí)現(xiàn)了熱處理用鹽浴爐的“橫向磁場”感應(yīng)加熱；在繞制“半鞍型”線圈3時(shí)，必需注意繞制方向，而使其雙組相互靠近又并排的銅管段內(nèi)，所通過的電流方向都應(yīng)保持一致，以避免其產(chǎn)生的磁力線相互抵消，而導(dǎo)致無法進(jìn)行感應(yīng)加熱。線圈3的多匝銅管，通常采用一定壁厚的中空方銅管(或矩形銅管)作成。銅管材質(zhì)為純銅。使用時(shí)，該方銅管內(nèi)部需通水冷卻。導(dǎo)磁體4通常是采用特定形狀的成組硅鋼片疊加而成；本導(dǎo)磁體4的布置方式和部位，以及每個(gè)硅鋼片的特定形狀，都是為了使其需加熱部位處的磁力線更為密集，并以“橫向磁場”方式穿透工件1的該處表面層，進(jìn)而達(dá)到加強(qiáng)相關(guān)部位處的加熱之目的。為了有利于導(dǎo)磁體4的冷卻，在其外部設(shè)置了多組、用薄銅板加工而成的冷卻水套5(若本導(dǎo)磁體4取消的話，則本冷卻水套5也可取消)；在線圈3與浴槽2之間加有耐火材料作成的隔熱層6，它主要為浴槽鹽液保溫用，以及可防止浴槽2的熱量傳給線圈3等；還有，用特定尺寸的純銅板制作的兩個(gè)接線板7，而用它將本感應(yīng)加熱鹽浴爐與不同頻率的電源相連，以便供給相應(yīng)的工頻、中頻或高頻電源。
如圖3所示，現(xiàn)有的感應(yīng)加熱鹽浴爐，雖然采用了電感應(yīng)加熱，但由于受設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式所限，而對于所加熱的工件1來說，仍基本屬于間接的外部加熱。另外，現(xiàn)有感應(yīng)加熱鹽浴爐僅能進(jìn)行的爐子側(cè)壁面的單面加熱。這樣一來，它的加熱效率與直接內(nèi)部加熱的電感應(yīng)加熱相比，也有一定差距，這就是現(xiàn)有的感應(yīng)加熱鹽浴爐的主要不足之處。因?yàn)檫@類鹽浴爐為圓筒形，加熱線圈3呈螺旋狀，而沿圓筒縱向繞制而成的多匝銅管，所以這類感應(yīng)加熱所需的磁力線平行于鹽浴爐圓筒的縱向，屬于感應(yīng)加熱的“縱向磁場”加熱方式。
如圖4、圖5所示，由本感應(yīng)加熱鹽浴爐與現(xiàn)有感應(yīng)加熱鹽浴爐所產(chǎn)生的磁力線可見，以“縱向磁場”加熱方式進(jìn)行感應(yīng)加熱的現(xiàn)有感應(yīng)加熱鹽浴爐(圖4)，其磁力線平行于鹽浴爐圓筒側(cè)壁的縱向；而以“橫向磁場”方式進(jìn)行感應(yīng)加熱的本感應(yīng)加熱鹽浴爐(圖5)，其磁力線垂直穿透鹽浴爐的側(cè)壁，即橫向穿透工件1的橫斷面。
如圖6所示，由本感應(yīng)加熱鹽浴爐可見，其線圈3為雙組“半鞍型”的多匝銅管，分別對稱繞制后，再并聯(lián)組合而成。而它的繞制方式，應(yīng)使其各組相互靠近又并排的銅管段內(nèi)，所通過的電流方向都保持一致。
由本感應(yīng)加熱鹽浴爐的實(shí)施可見，由于采用“橫向磁場”感應(yīng)加熱方式，并在加熱鹽浴和浴槽2的同時(shí)，還直接從內(nèi)部加熱了工件1本身，這樣就發(fā)揮了感應(yīng)加熱的優(yōu)勢；它還可進(jìn)行爐子側(cè)壁和爐子底面的多面加熱，并使其多方向磁力線所產(chǎn)生的電磁攪拌作用，更加強(qiáng)烈，且不易局部過熱和防止造成噴鹽危險(xiǎn)等；另外，爐子的開爐靈活，啟動(dòng)快速，操作方便。
實(shí)施例1.感應(yīng)加熱高溫鹽浴爐(矩形)1、供高速鋼及特殊合金鋼工件熱處理(含化學(xué)熱處理)用；2、額定功率160kw(采用中頻電源)；3、額定溫度1300℃；4、爐子工作區(qū)尺寸(長×寬×高)900×450×600mm；5、雙組“半鞍型”線圈2各為22匝(并聯(lián))；6、其他無導(dǎo)磁體4和冷卻水套5；實(shí)施例2.感應(yīng)加熱中溫鹽浴爐(矩形或方形)
1、供高速鋼及特殊合金鋼工件熱處理(含化學(xué)熱處理)用；2、額定功率100kw(采用中頻電源)；浴槽材質(zhì)為石墨。
3、額定溫度850℃；4、爐子工作區(qū)尺寸(長×寬×高)900×650×600mm；(長×寬×高)750×750×600mm；5、雙組“半鞍型”線圈2各為24匝(并聯(lián))；6、其他有導(dǎo)磁體4和冷卻水套5；浴槽材質(zhì)為耐熱鋼。
實(shí)施例3.感應(yīng)加熱低溫鹽浴爐(矩形)1、供高速鋼及特殊合金鋼工件熱處理用；2、額定功率100kw(采用中頻電源)；3、額定溫度650℃；4、爐子工作區(qū)尺寸(長×寬×高)800×400×600mm；5、雙組“半鞍型”線圈2各為20匝(并聯(lián))；6、其他有導(dǎo)磁體4和冷卻水套5；浴槽材質(zhì)為耐熱鋼。
權(quán)利要求1.熱處理用感應(yīng)加熱鹽浴爐，它由浴槽、線圈、導(dǎo)磁體、冷卻水套、隔熱層、接線板組成，其特征在于，浴槽(2)為特定形狀的耐熱容器；線圈(3)為按特定方式繞制成特定形狀的雙組“半鞍型”多匝銅管；導(dǎo)磁體(4)為特定形狀的硅鋼片(組)；冷卻水套(5)為冷卻導(dǎo)磁體(4)用的；隔熱層(6)為浴槽(2)鹽液保溫用的；用特定尺寸的純銅板制作的兩個(gè)接線板(7)，而用它將本感應(yīng)加熱鹽浴爐與不同頻率的電源相連，以便供給相應(yīng)的工頻、中頻或高頻電源。
專利摘要本實(shí)用新型屬于金屬熱處理用加熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于工件熱處理(含化學(xué)熱處理)的感應(yīng)加熱鹽浴爐。它由浴槽、線圈、導(dǎo)磁體、冷卻水套、隔熱層、接線板等組成。其中，浴槽2為特定形狀的耐熱容器；線圈3為按特定方式繞制成特定形狀的雙組“半鞍型”多匝銅管；導(dǎo)磁體4為特定形狀的硅鋼片(組)；冷卻水套5為冷卻導(dǎo)磁體4用的；隔熱層6為保溫用的。本裝置是一種在浴槽2內(nèi)，可形成“橫向磁場”感應(yīng)加熱方式的新型感應(yīng)加熱鹽浴爐。它克服了現(xiàn)有各種鹽浴爐效率低、啟動(dòng)慢、能耗大和加熱時(shí)間長等缺點(diǎn)，使其加熱效率較大提高，有利于工件的直接內(nèi)部加熱。因此，本感應(yīng)加熱鹽浴爐具有效率高，加熱快，質(zhì)量好，能耗少，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F27B14/00GK2633897SQ03234528
公開日2004年8月18日 申請日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者鄭體成 申請人:鄭體成