[發明專利]一種用于鍍層研究的多功能裝置

有效

• 申請號: 200910081754.3
• 申請日: 2009-04-10
• 公開（公告）號: CN101538695A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 張啟富;江社明;郝曉東;李更新;李敏;袁訓華;陳斌鍇;仲海峰;李遠鵬;辛農;鞏養寧;俞鋼強;周俊麒;劉燦樓;周衛東;于武剛
• 申請（專利權）人: 中國鋼研科技集團公司;新冶高科技集團有限公司
• 主分類號: C23C2/14
• 分類號: C23C2/14;C21D1/26;C21D1/34;C21D1/42
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于材料退火(常壓退火、真空退火、鍍層退火)技術領域，特別是提供了一種用于鍍層研究的多功能裝置，適用于不同品種如硅鋼退火、不銹鋼退火的裝置，涉及熱鍍鋅、熱鍍鋁鋅、熱鍍鋅鋁鎂等熱浸鍍的裝置，是一種以鍍層研究為主的多功能實驗用裝置。

背景技術

近年來，帶鋼連續熱鍍鋅、高耐蝕鍍層、合金化鍍層等工業化產品生產的工藝與設備取得了較大進步，單一生產線的多功能化成為了趨勢。隨著我國汽車工業、家電工業、建筑工業等對鍍層質量提出越來越高的要求，促使工業生產中的退火、鍍鋅和合金化等工藝段參數控制必須更加準確。同時，大型企業對于新產品進行工業化試制，不僅造成了巨大的能源與資源的浪費，也對環境產生了一些污染。充分地利用現代材料物理模擬的手段，進行連續退火、鍍鋅、高耐蝕鍍層、合金化等工業生產過程的優化、控制和診斷就成為了我國現代鋼鐵企業面臨的重要課題。

因此，與生產相關的研究裝置成為了進行鍍層實驗室科研工作的必須。國內外現有研究用的裝置，主要有單一功能的連續退火模擬機和以鍍鋅為主的熱浸鍍模擬機。設備大多數都是單一功能，實驗用途僅是針對某一種類型的實驗，設備的效率偏低，利用率偏低，集成性較差。

上述機構一般可分為臥式和立式兩種類型。臥式設備，結構復雜，設備相對龐大，實驗線的長度約為30米，需要十余人員進行操作。臥室設備的加熱多采用直接燃氣加熱方式或電阻加熱方式，對于實驗室試樣熱處理而言，直接燃氣加熱方式存在設備復雜、加熱可控性差、設備安全性低等缺點，尤其是有大量的CO₂和Co等有害氣體排出；電阻加熱方式存在升溫速度緩慢、整體維修復雜、溫度調節滯后等問題。立式機構一般采用電阻加熱方式、電磁感應加熱方式。由于大工業生產線的加熱速度一般在25℃/s以上，對于碳棒電阻加熱方式達到比較困難。電磁感應加熱能夠進行退火急速加熱，但是受到線圈磁場動態分布的影響，其溫度波動較大，一般在20度左右，加熱區域均勻性相對較差。同時，電磁感應發生設備能耗較高，耗電量一般達到70千瓦，附屬控制裝置復雜，設備投資較高。

發明內容

本發明的目的提供一種用于鍍層研究的多功能裝置，其可以實現連續退火、熱浸鍍、鍍層合金化，真空退火等多項功能，從而在實驗室條件下，實現金屬材料或非金屬材料的連續常壓退火、真空退火、硅鋼退火、鍍鋅、浸鍍高耐蝕合金、鍍層合金化處理等方面的實驗研究。

本發明包括：驅動系統、常壓和真空兩用紅外輻射爐、電磁感應加熱爐、耐高溫的高真空隔離間、氣刀、試樣夾持機構、熱浸鍍金屬熔化爐、液壓傳動和密封系統。驅動系統下面為常壓和真空兩用紅外輻射爐，紅外輻射爐下面為電磁感應加熱爐，電磁感應加熱爐下面為一套耐高溫高真空隔離間。耐高溫高真空隔離間下面為氣刀，其下安裝試樣夾持機構；試樣夾持機構下面安裝了熱浸鍍金屬熔化爐及其相應的液壓傳動和密封系統。

紅外輻射爐采用了低慣性孿管紅外輻射加熱裝置，低慣性孿管紅外輻射加熱裝置由低慣性紅外加熱孿管，耐高溫高透過率厚壁石英法蘭管、水冷卻模塊腔體組成；低慣性孿管紅外輻射加熱裝置可以對折打開，并可在水平面上向任意方向移動。

所述的驅動系統包括伺服電機、軸承、直線導軌、滾珠絲杠、光桿、絲杠、卡具、進給桿、側板、筋板等，側板通過螺栓連接在系統的外部框架上，光桿要求在冷卻間上蓋滑動時，不能發生漏氣現象。

電磁感應加熱爐采用銅管繞組式的加熱方式。

耐高溫的高真空隔離間由氣壓驅動裝置、高真空凹型密封閥、水冷腔體組成。

常壓和真空兩用紅外輻射爐由法蘭盤、石英罩、紅外加熱模塊、水冷管、旋轉門、螺栓組成；采用雙層結構設計，內層為上下法蘭盤，中間為石英罩；外層為鑲嵌紅外加熱模塊，加熱模塊內部設計水冷管以便降低外層溫度；模塊連接在外部支撐平臺上。

對比國內外其它實驗室用的裝置，本發明的優點主要有以下幾個方面：

1.該裝置主體結構緊湊，設備總高僅為3米，包括紅外加熱系統、快速冷卻系統、高精度驅動系統、合金化系統、氣刀系統、移動式耐低壓鋅鍋、氣氛系統等部分，基本涵蓋了現代鋼帶鍍鋅工業生產的主要設備功能，整體布局簡潔，方便了該裝置的實驗操作與日常維護。

2.紅外輻射爐作為整個裝置的核心之一，是實現鍍層鋼板機械性能、浸鍍性能的關鍵。本裝置的紅外加熱模塊輻射熱量與試樣熱量的系數比，近似與溫升速度成反比，試樣標準升溫速度為40℃/s，可在0～60℃/s之間任意調解，滿足本套該裝置的設計需要，滿足現代鋼帶連續鍍層生產的需要，其熱處理制度符合國內外相關的實驗參數。