技术领域
[0001] 本
发明涉及
金属粉末碳化领域，具体说是一种用于生产超细碳化钨粉的全自动推舟式碳化炉。
背景技术
[0002] 碳化炉，非炭化炉，而是指低温碳化炉的加热元件多采用耐热电炉丝，而高温碳化炉多用
石墨发热体作为热源，将硬质
合金实施碳化，属直热式炉。在对金属钨粉进行碳化工艺时，需在碳化炉中进行通氢碳化。
[0003] 目前，市场上使用最大的炉型为加热区长度为2600mm的连续钼丝炉，然而，所述钼丝炉需要人工上料、下料等，自动化程度低，耗时长、效率低下。
[0004] 而且，现有的钼丝炉内
炉膛由刚玉制品砌成或由数根刚玉炉管拼接组成，在进行加热时，刚玉制品或炉管会受
热膨胀变长，在停止加热时，炉管会冷缩，多次循环后，会使炉膛使用寿命严重减低，行业内通常在10至12个月就需要更换炉体内炉膛材料，维护
费用高；同时这种热胀冷缩没有处理措施，炉膛加热区长度受到限制，最终导致设备产能受限，单位能耗不能降低。此外，出现两炉管间存在较大的间隙，这间隙可能达到100mm，且这种间隙不均匀，从而导致流经炉管的经器皿盛装的物料由于受热不均匀而碳化不够均匀彻底，效果不高；
温度均匀性差，
质量不稳定。一个碳化炉生产线的成本至少百万以上，若是长期受热不均，就必须更换整个炉体结构，作为碳化生产线的核心部件，其更换成本极其巨大。
[0005] 并且，现有的碳化炉经炉体加热后直接采取
水冷模式进行冷却，由于温度的急剧变化，会导致加工的物料强度和性能均受到一定影响。
[0006] 因此，为克服上述技术的不足而设计出一款自动化程度高、单产能耗低、温度均匀性好、产品质量好、使用周期长、生产成本低的一种用于生产超细碳化钨粉的全自动推舟式碳化炉，正是
发明人所要解决的问题。
发明内容
[0007] 针对上述问题，本发明提供一种高自动化程度,高控温
精度,高生产率，低能耗、温度均匀性好、产品质量好、使用周期长的用于生产超细碳化钨粉的全自动推舟式碳化炉。
[0008] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于生产超细碳化钨粉的全自动推舟式碳化炉，包括控制系统和分别与所述控制系统相连的装舟机构、
压实机构、叠合机构、合盖机构、进料机构、炉膛机构、出料机构和
输送机构，
[0009] 所述装舟机构用于将待加工物料装入舟皿，
[0010] 所述压实机构用于将舟皿内的待加工物料进行压平并插孔，
[0011] 所述叠合机构用于将压平后的舟皿进行叠合，叠合成上下舟皿组，[0012] 所述合盖机构用于将舟皿盖盖合于所述上下舟皿组，
[0013] 所述进料机构用于将已盖合的上下舟皿组送入炉膛机构，
[0014] 所述炉膛机构用于将炉膛机构内的上下舟皿组进行加工处理，
[0015] 所述出料机构用于将加工处理好的上下舟皿组出料，
[0016] 所述输送机构用于将舟皿或上下舟皿组移动至所述压实机构、叠合机构、合盖机构、进料机构、炉膛机构和出料机构。
[0017] 作为优选，所述进料机构包括第一推送机构、第二推送机构和第三推送机构，所述第一推送机构与第三推送机构的
中轴线位于同一平面，且所述中轴线与第二推送机构的轴向中心线相互垂直，所述第二推送机构包括第二
气缸、进料外炉
门装置和进料内炉门，所述进料外炉门装置与进料内炉门间形成一可充入氮气的进料缓冲室，所述第三推送机构包括第三电缸和与所述炉膛结构连通的进料内炉腔，
[0018] 所述第一推送机构将已盖合的所述上下舟皿组经进料外炉门装置送入进料缓冲室内，所述第二气缸将进料缓冲室内的上下舟皿组经进料内炉门送入进料内炉腔，所述第三电缸将进料内炉腔内的上下舟皿组送入炉膛机构内。
[0019] 作为优选，所述第一推送机构靠近上下舟皿组一端设有与控制系统通信的第一
位置传感器，所述第二气缸靠近上下舟皿组一端设有与控制系统通信的第二
位置传感器，所述第三电缸靠近上下舟皿组一端设有与控制系统通信的第三位置传感器；
[0020] 当所述第一位置传感器感应到上下舟皿组的来料
信号时，控制系统控制所述进料外炉门装置打开，并控制所述第一推送机构将所述上下舟皿组送入进料缓冲室内；当所述第二位置传感器感应到上下舟皿组的来料信号时，控制系统控制所述进料外炉门装置关闭，且打开所述进料内炉门，并控制所述第二气缸将所述上下舟皿组送入进料内炉腔内；当所述第三位置传感器感应到上下舟皿组的来料信号时，控制系统控制进料内炉门关闭，并控制所述第三电缸将所述上下舟皿组送入炉膛机构内。
[0021] 作为优选，所述进料外炉门装置包括与进料缓冲室连通的外炉腔和通过第四气缸装置带动沿外炉腔
侧壁进行纵向开合的进料外炉门，还包括一设于外炉腔顶端的
支撑架，所述第四气缸装置包括与所述支撑架顶端连接的第四气缸和一端与第四气缸连接的
活塞杆，所述
活塞杆另一端连接进料外炉门，所述外炉腔两侧壁分别对应设有导向轨，所述进料外炉门镶嵌有可沿所述导向轨
滑行的
齿轮。
[0022] 作为优选，所述进料外炉门顶端设有可卡紧所述外炉腔的
锁紧钩。
[0023] 作为优选，所述出料机构包括第一出料推送机构和第二出料推送机构，所述第一出料推送机构和第二出料推送机构的轴向中心线相互垂直，所述第一出料推送机构包括第一出料气缸和出料内炉腔，所述第二出料推送机构包括第二出料气缸、出料内炉门和出料外炉门，所述出料内炉门和出料外炉门间形成一可充入氮气的出料缓冲室，[0024] 所述第一出料气缸将加工处理好的上下舟皿组经出料内炉门送入出料缓冲室内，所述第二出料气缸将出料缓冲室内的上下舟皿组经出料外炉门送出。
[0025] 作为优选，所述第一出料气缸靠近上下舟皿组一端设有与控制系统通信的第一出料位置传感器，所述第二出料气缸靠近上下舟皿组一端设有与控制系统通信的第二出料位置传感器，
[0026] 当所述第一出料位置传感器感应到上下舟皿组的来料信号时，控制系统控制所述出料内炉门打开，并控制所述第一出料气缸将所述上下舟皿组送入出料缓冲室内，当所述第二出料位置传感器感应到上下舟皿组的来料信号时，控制系统控制所述出料内炉门关闭，且打开所述出料外炉门，并控制所述第二出料气缸将所述上下舟皿组送出。
[0027] 作为优选，所述炉膛机构包括
炉壳和设于炉壳内的炉体，所述炉体内沿所述进料内炉腔内的上下舟皿组推入方向设置的数根炉管，任意两相邻炉管间设有
定位块。
[0028] 作为优选，所述炉管的通道
外圈均设有保温材料，所述保温材料由炉壳向炉管处依次为高温
硅钙板、保温
棉、
莫来石轻质砖、
氧化
铝空心球砖、刚玉砖。
[0029] 作为优选，所述炉膛机构还设有一与炉体尾部连接的用于将所述上下舟皿组进行冷却的冷却区，所述冷却区分为
风冷区和水冷区，经所述炉管加热后的上下舟皿组流向风冷区进行一次冷却后，再经水冷区进行二次冷却。
[0030] 与
现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0031] 1、所述发明自动化程度高，耗时短、效率高，实现了碳化炉的全自动化；
[0032] 2、所述发明适用于金属粉末的碳化和复式碳化及还原，碳化炉采用自动进出料，所有动作由PLC控制执行，进出料端炉门为双炉门，采用导向槽密封、气帘保护，
密封性好，耗气量少，无炉管
渗碳现象，利于控制金属粉末碳含量；
[0033] 3、所述发明设置的进料缓冲室和出料缓冲室可在内充入氮气，可将进料缓冲室和出料缓冲室内的空气排尽，且其氮气与炉膛机构内充入的氢气充分反应，以此实现上下舟皿组内代加工物料的加工处理；
[0034] 4、所述第三电缸的设置采用电控制，可以进行速度的调控，可实时根据上下舟皿组的运行速度再确定第三电缸的推进；
[0035] 5、所述发明设置的定位块可将每根炉管的伸缩浮动控制在一个区间范围内，分散炉管的
变形间隙，不会留出较大间隙，从而使物料受热均匀，质量稳定；
[0036] 6、所述发明的炉管结构突破了炉膛加热区长度的限制，使加热区的长度增加不受限制，最终突破了设备的产能，减低设备的单位能耗，经济效益明显；解决了现有技术加热区的长度不能增加的技术问题；
[0037] 7、所述发明的炉管使用周期长、生产成本低；可更换；
[0038] 8、所述发明设有风冷和水冷两种冷却模式，使高温物料逐层进行冷却，解决温度骤冷导致的质量欠缺的问题。
附图说明
[0039] 图1是本发明立体结构示意图；
[0041] 图3是本发明中进料机构的结构示意图(示出部分)；
[0042] 图4是图3的主视图；
[0043] 图5是图4中沿A-A的剖视图；
[0044] 图6是图3的俯视图；
[0045] 图7是本发明中出料机构的结构示意图；
[0046] 图8是图7的主视图；
[0047] 图9是图8中沿A-A的剖视图；
[0048] 图10是图7的俯视图；
[0049] 图11是本发明剖去炉盖后的部分结构示意图。
具体实施方式
[0050] 下面将结合图1-图11详细说明本发明，在此本发明的示意性
实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0051] 一种用于生产超细碳化钨粉的全自动推舟式碳化炉，包括控制系统和分别与所述控制系统相连的装舟机构1、压实机构2、叠合机构3、合盖机构4、进料机构5、炉膛机构6、出料机构7和输送机构8，
[0052] 所述装舟机构用于将待加工物料装入舟皿，而且还可实现称重动作，舟皿进去到装舟机构后，装舟机构设置的提升机构将舟皿抬起，并设置一螺旋送料机构进行加料，同时进行称重，到达
指定重量后停止加料，提升机构放下，舟皿运送至压实机构。所述装舟机构的送料
电机采用
变频器控制，加料过程平稳、高效。
[0053] 所述压实机构用于将舟皿内的待加工物料进行压平并插孔，由于舟皿经装舟机构后会在上端出现小山峰，该压实机构负责将小山峰压平，以便顺利进行下一叠合、合盖工序；
[0054] 所述叠合机构用于将压平后的舟皿进行叠合，即将上舟皿与下舟皿合在一起，叠合成上下舟皿组，
[0055] 所述合盖机构用于将舟皿盖盖合于所述上下舟皿组，所述合盖机构可采用单轴
机器人加
真空发生机构，保证传送精度的同时又可以保证舟皿盖的磨损，
[0056] 所述进料机构用于将已盖合的上下舟皿组送入炉膛机构，
[0057] 所述炉膛机构用于将炉膛机构内的上下舟皿组进行加工处理，
[0058] 所述出料机构用于将加工处理好的上下舟皿组出料，
[0059] 所述输送机构用于将舟皿或上下舟皿组移动至所述压实机构、叠合机构、合盖机构、进料机构、炉膛机构和出料机构的制定位置，输送机构可采用滚轮式，滚轮采用包胶结构，可以减少舟皿在输送机上的磨损，且进入各个机构前都有导向机构，保证舟皿精确到位。
[0060] 所述进料机构包括第一推送机构16、第二推送机构17和第三推送机构18，所述第一推送机构与第三推送机构的中轴线位于同一平面，且所述中轴线与第二推送机构的轴向中心线相互垂直，所述第二推送机构包括第二气缸171、进料外炉门装置172和进料内炉门173，所述进料外炉门装置与进料内炉门间形成一可充入氮气的进料缓冲室174，所述第三推送机构包括第三电缸181和与所述炉膛机构连通的进料内炉腔182。所述发明采用进料外炉门装置和进料内炉门的双炉门结构，安全可靠，可保证炉膛安全。
[0061] 所述第一推送机构将已盖合的所述上下舟皿组经进料外炉门装置172送入进料缓冲室174内，所述第二气缸171将进料缓冲室内的上下舟皿组经进料内炉门173送入进料内炉腔182，所述第三电缸181将进料内炉腔182内的上下舟皿组送入炉膛机构6内。
[0062] 所述第一推送机构靠近上下舟皿组一端设有与控制系统通信的第一位置传感器19，所述第二气缸靠近上下舟皿组一端设有与控制系统通信的第二位置传感器20，所述第三电缸靠近上下舟皿组一端设有与控制系统通信的第三位置传感器21；
[0063] 当所述第一位置传感器感应到上下舟皿组的来料信号时，控制系统控制所述进料外炉门装置打开，并控制所述第一推送机构将所述上下舟皿组送入进料缓冲室内；当所述第二位置传感器感应到上下舟皿组的来料信号时，控制系统控制所述进料外炉门装置关闭，且打开所述进料内炉门，并控制所述第二气缸将所述上下舟皿组送入进料内炉腔内；当所述第三位置传感器感应到上下舟皿组的来料信号时，控制系统控制进料内炉门关闭，并控制所述第三电缸将所述上下舟皿组送入炉膛机构内。
[0064] 所述进料外炉门装置包括与进料缓冲室174连通的外炉腔175和通过第四气缸装置178带动沿外炉175腔侧壁进行纵向开合的进料外炉门176，还包括一设于外炉腔顶端的支撑架177，所述第四气缸装置包括与所述支撑架顶端连接的第四气缸和一端与第四气缸连接的活塞杆，所述活塞杆另一端连接进料外炉门176，所述外炉腔175两侧壁分别对应设有导向轨179，所述进料外炉门镶嵌有可沿所述导向轨滑行的齿轮1711。
[0065] 所述进料外炉门顶端设有可卡紧所述外炉腔的锁紧钩1712。
[0066] 所述出料机构包括第一出料推送机构22和第二出料推送机构23，所述第一出料推送机构和第二出料推送机构的轴向中心线相互垂直，所述第一出料推送机构包括第一出料气缸222和出料内炉腔221，所述第二出料推送机构包括第二出料气缸231、出料内炉门232和出料外炉门233，所述出料内炉门和出料外炉门间形成一可充入氮气的出料缓冲室234，[0067] 所述第一出料气缸222将加工处理好的上下舟皿组经出料内炉门232送入出料缓冲室234内，所述第二出料气缸231将出料缓冲室内的上下舟皿组经出料外炉门233送出。
[0068] 所述第一出料气缸靠近上下舟皿组一端设有与控制系统通信的第一出料位置传感器24，所述第二出料气缸靠近上下舟皿组一端设有与控制系统通信的第二出料位置传感器25，
[0069] 当所述第一出料位置传感器感应到上下舟皿组的来料信号时，控制系统控制所述出料内炉门打开，并控制所述第一出料气缸将所述上下舟皿组送入出料缓冲室内，当所述第二出料位置传感器感应到上下舟皿组的来料信号时，控制系统控制所述出料内炉门关闭，且打开所述出料外炉门，并控制所述第二出料气缸将所述上下舟皿组送出。
[0070] 所述炉膛机构包括炉壳26和设于炉壳内的炉体15，所述炉壳顶端设置为炉盖。所述炉体内沿所述进料内炉腔内的上下舟皿组推入方向设置的数根炉管12，任意两相邻炉管间设有定位块10。所述炉管采用电熔刚玉材质，可采用砌筑结构，炉壳为致密性
焊接结构，保证炉壳的密封，材质为Q235A，炉体内还设有数个发热体，发热体采用一束直径φ2的高温掺杂镧钼丝，悬挂于炉膛的左右两侧。加热带长约2700mm,共3个温区，每区功率45KW，每区采用三相星型连接方式，钼丝与
电极之间采用钼棒引出，电极上下采用
冷却水冷却。
[0071] 所述炉管的通道外圈均设有保温材料11，所述保温材料由炉壳向炉管处依次为高温硅钙板、保温棉、莫来石轻质砖、氧化铝空心球砖、刚玉砖。
[0072] 所述炉膛机构还设有一与炉体尾部连接的用于将所述上下舟皿组进行冷却的冷却区，所述冷却区分为风冷区13和水冷区14，经所述炉管加热后的上下舟皿组流向风冷区进行一次冷却后，再经水冷区进行二次冷却。风冷区采用阶梯状的结构，保温材料依次减薄，外面加风冷套，保证物料缓慢降温进入水冷区，减少因温差大导致
焊缝开裂问题；水冷区长3000mm,水冷炉管材质为不锈
钢，水冷段采用开放式结构，逆流进水，在水套底部设有排污口。
[0073] 在实施过程中，需要利用到管网系统提供碳化炉运行所需的两种气体： H2和N2。H2用作物料碳化时的保护气体，同时保护高温钼丝，使发热体工作时不被氧化,延长发热体的使用寿命；N2用于吹炉，同时，在送料、出料时，炉门开启的这段时间里，在炉门口形成气幕，防止H2和空气在炉门口混合而引起爆燃。
[0074] 在实施过程中，若是采用新炉或长期未使用的碳化炉，需在投产前进行烘炉，按一定升温曲线缓慢加热炉膛使炉膛耐火材料所含水分逐渐析出，直至加热到使用温度达到完全干燥为止，当炉内温度超过200℃时必须通入氮气进行洗炉；在通入氢气前必须通入氮气进行洗炉，并做爆鸣试验，升温速率低于1℃/min。烘炉完成后，可正式进行超细碳化钨粉的生产，装舟机构、压实机构、叠合机构、合盖机构、进料机构、炉膛机构、出料机构均开始动作，所述装舟机构用于将待加工物料装入舟皿，所述压实机构用于将舟皿内的待加工物料进行压平并插孔，所述叠合机构用于将压平后的舟皿进行叠合，叠合成上下舟皿组，所述合盖机构用于将舟皿盖盖合于所述上下舟皿组，所述进料机构用于将已盖合的上下舟皿组送入炉膛机构，所述炉膛机构用于将炉膛机构内的上下舟皿组进行加工处理，所述出料机构用于将加工处理好的上下舟皿组出料，所述输送机构用于将舟皿或上下舟皿组移动至所述压实机构、叠合机构、合盖机构、进料机构、炉膛机构和出料机构。在将将炉膛机构内的上下舟皿组进行加工处理时，炉管开始加热，并将热量传导至上下舟皿组使上下舟皿组内的物料如钨粉等进行碳化，在碳化过程中，所述炉体内始终通过进氢装置通入氢气进行反应，多个上下舟皿组持续往炉管轴向方向运行并持续性受热，经多根所述炉管加热后的上下舟皿组流向风冷区进行一次冷却后，再经水冷区进行二次冷却，再流出。当加热完成后，所述碳化炉会停止加热，因为炉体内的多个炉管均会冷缩，由于任意两相邻炉管间均设有定位块，因而炉管只能在两相邻定位块间形成的区域内活动，从而避免由于多根炉管冷缩一起导致的形成一个较大无炉管的范围而使温度均匀性差的问题。碳化完成后，经出料机构进行出料即可。
[0075] 值得说明的是，所述用于生产超细碳化钨粉的全自动推舟式碳化炉的结构不仅仅应用于生产超细碳化钨粉的推舟式碳化炉，还可应用于
烧结炉、
热处理炉、高温炉等。
[0076] 以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。
