热冲压成型板料加热炉.pdf

本发明公开了一种热冲压成型板料加热炉，包括炉壁、用于输送被加热板料的传送辊。炉壁前后两端分别设置有板料输入口和板料输出口。传送辊由外部驱动系统带动旋转以输送板料。炉壁及由其围成的炉内空间沿板料输送方向依次分为感应区和辐射区。感应区和辐射区之间设置有隔板，隔板中部设置有隔板通道，感应区设置有支撑件、感应线圈和加热控制器；辐射区设置有辐射管；炉壁上设置有保护气体接管。本发明的有益效果是：可实现在热冲压成型生产线中板料充分奥氏体化的同时，满足连续生产节拍及节能要求，保证热成形产品质量及质量稳定性，提高了加热效率，缩短了加热周期，降低了热能损耗。

权利要求书
1.  一种热冲压成型板料加热炉，包括炉壁(1)和用于输送被加 热板料(2)的传送辊(3)，所述炉壁(1)前后两端分别设置有狭长 形的板料输入口(11)和板料输出口(12)，其特征在于：
所述炉壁(1)及由炉壁(1)围成的炉内空间沿板料输送方向依 次分为感应区(4)和辐射区(5)；所述感应区(4)和所述辐射区(5) 之间设置有用于分隔炉内空间的隔板(13)，所述隔板(13)中部设 置有输送被加热板料(2)的隔板通道(14)；
所述感应区(4)设置有支撑件(41)、感应线圈(43)和加热控 制器(44)，所述支撑件(41)为两端开口的筒状结构，其开口的两 端分别固定在所述炉壁(1)和所述隔板(13)上，内部空间形成与 所述板料输入口(11)和所述隔板通道(14)连通的被加热板料(2) 输送通道，左右两壁上设置有传送辊安装孔(42)，所述感应线圈(43) 表面覆盖有耐火绝缘材料并环绕在支撑件(41)上，所述加热控制器 (44)位于炉壁(1)的外侧并与感应线圈(43)相连；
所述辐射区(5)设置有分布于炉内的辐射管(51)，所述辐射管 (51)为电热辐射管或燃气辐射管；
所述炉壁(1)上设置有用于向炉内空间输送保护气体的保护气 体接管(6)，所述保护气体接管(6)分布于炉壁(1)上并贯穿炉壁 (1)。

2.  根据权利要求1所述的热冲压成型板料加热炉，其特征在于： 所述感应线圈(43)为铜管，其内部为冷却水通道以避免铜管过热， 其外壁上包扎有云母带并绝浸有缘漆。

3.  根据权利要求1或2所述的热冲压成型板料加热炉，其特征 在于：所述保护气体接管(6)位于炉壁(1)外的部分设置有流量调 节阀(61)和流量计(62)。

4.  根据权利要求1或2所述的热冲压成型板料加热炉，其特征 在于：所述炉壁(1)为三层结构，外层为钢板层(15)，中层为石英 砂密封层(16)，内层为陶瓷纤维保温层(17)。

5.  根据权利要求1或2所述的热冲压成型板料加热炉，其特征 在于：所述辐射区(5)沿板料输送方向依次分为辐射加热区(52) 和辐射保温区(53)，所述辐射加热区(52)和辐射保温区(53)之 间设置有用于分隔辐射区(5)炉内空间的辐射区隔板(54)，所述辐 射区隔板(54)中部设置有输送被加热板料(2)的通道，所述辐射 保温区(53)内辐射管(51)的数量比辐射加热区(52)少。

6.  根据权利要求1或2所述的热冲压成型板料加热炉，其特征 在于：所述炉壁(1)上安装有用于温度控制和过热保护的温度传感 器(7)，所述温度传感器(7)的感温部分伸入炉内空间。

说明书热冲压成型板料加热炉
技术领域
本发明涉及一种加热炉，特别是一种热冲压成型板料加热炉。
背景技术
随着汽车安全性和节能减排要求的不断提高，汽车轻量化已成为 当今汽车工业的重要研究领域。汽车零部件热冲压成形技术可以成形 强度高达1500MPa以上的冲压件，而且高温下成形几乎没有回弹， 具有成形精度高、成形性能好等优点，因此引起业界的普遍关注并迅 速成为汽车制造领域的热门技术。
高强热成形钢在热冲压成形过程中，材料组织从加热状态的奥氏 体组织,通过低温模具内部的快速成形与淬火，转变为超高强度的马 氏体组织，使其强度大大提高。热成形板料加热分为两个阶段：板料 由室温加热至奥氏体化的温度提升加热阶段、促进材料组织充分奥氏 体化生长的保温阶段。因此，高强钢的加热——保温方法直接影响材 料的奥氏体化程度与均匀性，是热成形技术的核心内容之一。
对于当前批量热成形零件的生产，一般采用辊底式连续加热炉或 者多层箱式加热炉进行板料加热处理。在实际应用过程中，上述两种 加热炉通常采用以下三种非接触式加热方式：①以电为能源介质，通 过电阻加热管加热产生热量，辐射至板料进行加热；②以可燃气体为 能源介质，通过可燃气体在辐射管内的燃烧产生热量，再辐射至板料 进行加热；③上述两者复合加热方式，采用现有加热方式进行热成形 板料加热，具有良好的加热均匀性。由于上述方式都是通过热辐射方 式将热量传导至板料进行加热，板料由室温(20℃左右)上升至材料 奥氏体化温度(850℃以上)所需加热周期较长、加热效率低，且该 周期内热散失产生的热能损耗加大。
如上所述，现有技术存在以下缺点：1、辐射传热加热效率低， 加热到奥氏体化温度所需的加热周期较长；2、能量损耗较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加热效率高、周期短、能量损耗低的 热冲压成型板料加热炉。
为实现上述目的，本发明所设计的热冲压成型板料加热炉，包括 炉壁、用于输送被加热板料的传送辊。炉壁前后两端分别设置有狭长 形的板料输入口和板料输出口。传送辊由外部驱动系统带动旋转以输 送被加热板料。炉壁及由炉壁围成的炉内空间沿板料输送方向依次分 为感应区和辐射区。感应区和辐射区之间设置有用于分隔炉内空间的 隔板，隔板中部设置有输送被加热板料的隔板通道。感应区设置有支 撑件、感应线圈和加热控制器。支撑件为采用耐火陶瓷板或导磁性材 料(磁轭)制成的两端开口的筒状结构，其开口的两端分别固定在炉 壁和隔板上，内部空间形成与板料输入口和隔板通道连通的被加热板 料输送通道，左右两壁上设置有传送辊安装孔。感应线圈表面覆盖有 耐火绝缘材料并环绕在支撑件上。加热控制器位于炉壁的外侧并与感 应线圈相连，用于控制感应线圈中的电流，加热控制器与外部电源系 统相连，根据需要外部电源系统可提供工频、中频或高频交流电。辐 射区设置有分布于炉内的辐射管，辐射管为电热辐射管或燃气辐射 管，辐射管的具体数量根据工作负荷进行设置。炉壁上设置有保护气 体接管，用于通入不同成份的气体，控制炉内气氛，避免板料加热氧 化，保护气体接管分布于炉壁上并贯穿炉壁，保护气体接管可以位于 炉壁上部壁面上，也可以位于左右壁面上。本发明的工作原理是：感 应区利用金属板料的电磁导性特点，将被加热板料由室温快速加热至 材料奥氏体化温度附近(约700℃～800℃)；辐射区采用电热辐射管 或燃气辐射管进行加热，使被加热板料继续加热至材料奥实体化温度 以上(约850℃～1000℃)，同时有效保证板料温度的均匀性，消除 感应加热阶段的板料温度不均匀性。
进一步地，感应线圈为铜管，其内部为冷却水通道以避免铜管过 热，其外壁上包扎有云母带并浸有绝缘漆。
进一步地，为便于调整保护气体流量，可在保护气体接管位于炉 壁外的部分设置流量调节阀和流量计。
进一步地，为提高本发明的保温和密闭性能，降低热量和保护气 体散逸所带来的损耗，炉壁可设置为以下三层结构：外层为钢板层， 中层为石英砂密封层，内层为陶瓷纤维保温层。
为进一步地提高加热均匀性、提高被加热板料奥氏体转化率，可 将辐射区沿板料输送方向依次分为辐射加热区和辐射保温区，在辐射 加热区和辐射保温区之间设置有用于分隔辐射区炉内空间的辐射区 隔板，辐射区隔板中部设置有输送被加热板料的通道，辐射保温区内 辐射管的数量比辐射加热区少。
进一步地，为便于控制温度，避免过热，可在炉壁上安装用于温 度控制和过热保护的温度传感器，温度传感器的感温部分伸入炉内空 间。
本发明的有益效果是：可实现在热冲压成型生产线中板料充分奥 氏体化的同时，满足连续生产节拍及节能要求，保证热成形产品质量 及质量稳定性，一方面提高了加热效率，缩短了加热周期，另一方面 降低了加热周期内因热散失产生的热能损耗。此外设置于各区域之间 的隔板使各区域形成相对独立的空间，可单独控制各区域的温度和气 体成份。本发明也可采用PLC系统进行自动控制。
附图说明
图1为本发明热冲压成型板料加热炉的一种结构的外部示意图。
图2为图1中热冲压成型板料加热炉的内部剖面结构示意图。
图3为图1中热冲压成型板料加热炉的支撑体的具体结构示意 图。
其中：炉壁1、板料输入口11、板料输出口12、隔板13、隔板 通道14、钢板层15、石英砂密封层16、陶瓷纤维保温层17、被加热 板料2、传送辊3、感应区4、支撑件41、传送辊安装孔42、感应线 圈43、加热控制器44、辐射区5、辐射管51、辐射加热区52、辐射 保温区53、辐射区隔板54、保护气体接管6、流量调节阀61、流量 计62、温度传感器7
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1～3所示，本发明所设计的热冲压成型板料加热炉，包括炉 壁1、用于输送被加热板料2的传送辊3。炉壁1为三层结构，外层 为钢板层15，中层为石英砂密封层16，内层为陶瓷纤维保温层17， 炉壁1前后两端分别设置有狭长形的板料输入口11和板料输出口12。 传送辊3由外部驱动系统带动旋转以输送被加热板料2。
炉壁1及由炉壁1围成的炉内空间沿板料输送方向依次分为感应 区4和辐射区5。感应区4和辐射区5之间设置有用于分隔炉内空间 的隔板13，隔板13中部设置有输送被加热板料2的隔板通道14。感 应区4设置有支撑件41、感应线圈43和加热控制器44，支撑件41 为采用耐火陶瓷板材料制成如图3所示的两端开口的筒状结构，其开 口的两端分别固定在炉壁1和隔板13上，内部空间形成与板料输入 口11和隔板通道14连通的被加热板料2输送通道，左右两壁上设置 有传送辊安装孔42；感应线圈43为铜管，其内部为冷却水通道以避 免铜管过热，其外壁上包扎有云母带并浸有绝缘漆。加热控制器44 位于炉壁1的外侧并与感应线圈43相连，用于控制感应线圈中的电 流，加热控制器与外部380V工频交流电相连。辐射区5设置有分布 于炉内的辐射管51，辐射管51为电热辐射管。
辐射区5沿板料输送方向依次分为辐射加热区52和辐射保温区 53，在辐射加热区52和辐射保温区53之间设置有用于分隔辐射区5 炉内空间的辐射区隔板54，辐射区隔板54中部设置有输送被加热板 料2的通道，辐射加热区52内辐射管51同时安装在传送辊3上方和 下方，上下各12根额定功率4KW的电热辐射管；辐射保温区53内 辐射管51只安装在传送辊3的上方，为14根额定功率4KW的电热 辐射管。炉壁1上设置有用于向炉内空间输送保护气体的保护气体接 管6，保护气体接管6分布于炉壁1上部壁面上并贯穿炉壁1，其位 于炉壁1外的部分设置有流量调节阀61和流量计62。
炉壁1在每个加热区域内部侧面上各安装有两个温度传感器7： 一个控制型热电偶，一个监测型热电偶，控制型热电偶的信号用于温 度控制，监测型热电偶提供过热保护。如果达到最高允许温度，将切 断所有加热，以保护炉子免受损害，当温度重新回到最高允许温度以 下，错误警报重置后，加热系统才能重新启动。
采用上述热冲压成型板料加热炉的具体加热过程如下：传送辊3 将被加热板料2输送至感应区4内部进行一次快速加热。一次加热完 成的被加热板料2，通过传送辊3输送至辐射加热区52内，进行二 次加热处理。二次加热完成的被加热板料2，通过传送辊3输送至辐 射保温区53内部，进行保温处理。加热完成的板料，最终通过传送 辊3输送至加热炉外进行下料处理。
图1～图2所示的本发明热冲压成型板料加热炉与传统加热方案 的对比如表1所示：
表1 板料加热效果对比表

从上表可知本发明显著提高了加热效率、缩短了加热周期，同时 缩短了炉体长度，节省了安装空间。