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1. CN109402347 - Special continuous production line and process for rolling and quenching heat treatment of nuclear grade zirconium plate

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ ZH ]
核级锆板轧制、淬火热处理专用的连续生产线及工艺


技术领域
本发明属于热处理领域,具体涉及一种核级锆板轧制、淬火热处理专用的连续生产线,同时还涉及一种核级锆板轧制、淬火热处理工艺。
背景技术
众所周知,热处理过程用来改变工件的内部组织结构,提高工件的强度和使用寿命,因此,热处理步骤是工件成型必不可少的步骤。
目前,核级锆板的轧制过程和淬火处理过程是完全两个独立的过程,也就是说,当锆板完成轧制,经过收集和转运后,再将锆板送入淬火设备中进行淬火处理,因此,存在以下缺陷:
1、无法连续性完成锆板的热处理过程,不仅造成设备结构复杂,而且热处理的成本也较高;
2、轧制加热炉和淬火加热炉的加热区要很长,因此,这样势必造成炉体较长且占用面积很大,同时热处理炉的结构更复杂,且使用成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种改进的核级锆板轧制、淬火热处理专用的连续生产线。
同时,本发明还提供一种核级锆板轧制、淬火热处理工艺。
为解决以上技术问题,本发明采取如下技术方案:
一种核级锆板轧制、淬火热处理专用的连续生产线,其包括
轧制系统,其包括轧制加热炉、轧机,其中轧制加热炉包括炉体、设置在炉体内的炉辊组件,炉体包括自炉体的进口向出口依次设置的进料区、加热区、出料区,炉辊组件包括分别对应设置在进料区、加热区、及出料区内的第一炉辊组、第二炉辊组和第三炉辊组;
淬火系统,其包括加热炉、设置在加热炉出口处的快速淬火装置,其中加热炉与轧制加热炉的结构相同;
特别是,炉辊组件还包括分别驱动第一炉辊组、第二炉辊组和第三炉辊组以传送锆板在炉体内移动的第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件;以及分别向第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件下达运动指令以控制各个炉辊组传送速度和传递方向的PLC控制系统,当锆板位于加热区时,第二驱动件驱动第二炉辊组传动锆板在所述加热区内进行来回移动,直接加热完成后所述第二炉辊组再将锆板传向第三炉辊组,并由第三炉辊组将加热完成锆板传出炉体;
淬火系统还包括设置在加热炉的进口、且与轧制加热炉通向轧机的传送辊道相连通的横移辊道。
优选地,PLC控制系统包括分别设置在进料区、加热区和出料区中用于监控锆板所处具体区间位置的监控单元;接收监控单元所反馈的信息向第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件下达传送速度和传送方向指令的处理器。
优选地,监控单元包括分别对应设置在进料区、加热区和出料区的区间界点处的多个传感器。
根据本发明的一个具体实施和优选方面,传感器有六个,其中每两个传感器之间分别对应进料区、加热区和出料区,且位于每相邻两个温区的之间两个传感器之间隔开设置。当然,相邻两个温区也可以采用一个传感器,这样一来三个传感器也是可行的,但是,本申请这样设置的好处是,一旦位于相邻两个温区之间的一个传感器出现故障后,也不会造成驱动指令的混乱,确保锆板只能在加热区来回移动加热。
优选地,传感器并排设置在多根炉辊形成传送通道的相对侧边。
优选地,第一炉辊组、第二炉辊组、及第三炉辊组分别独立的传动。这样便于进出料、以及在加热区来回移动速度的掌握,更有利于物料的热处理。
具体的,当进料时,第一炉辊组和第二炉辊组传动度相等,第三炉辊组空转;当物料进入加热区后,由第二炉辊组改变传动方向,物料在加热区来回移动,第一炉辊组和第三炉辊组以相同的速度空转;当出料时,第二炉辊组和第三炉辊组传动度相等,第一炉辊组空转。这样一来,实现物料的快速进料和快速出料,而且当其中两组炉辊组处于运料状态时,另一组炉辊组依然处于空转状态,这样才能延长炉辊组在高温环境下使用寿命,降低变形概率。
因此,在三个炉辊组的传动下,实现核级锆板或锆管快速进出炉,在加热区慢速的来回摆动。
此外,加热区沿着自身长度方向划分为多个分区,监控单元还包括位于相邻分区的界点处的感应器,其中在多个感应器的监控下更准确的判断锆板的位置。因此,在多个感应器的辅助下,更能够准确地实现锆板在加热区平稳的来回移动。
优选地,第一炉辊组、第二炉辊组和第三炉辊组的结构相同,均包括多根并排且均匀间隔设置的炉辊。
进一步的,第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件的结构相同,均包括驱动电机、用于将驱动电机与所对应位置的多根炉辊中全部或部分炉辊相传动连接的传动件。申请人在此解释一下部分炉辊传动连接,其可以选择相邻的几根炉辊,也可以选择相间隔的几根炉辊,但最终的结果是:必须保证锆板在加热区平稳的来回移动。
本发明的另一技术方案是:一种核级锆板轧制、淬火热处理工艺,其采用了上述的核级锆板轧制、淬火热处理专用的连续生产线,具体步骤如下:
1)锆板通过进料辊道和第一炉辊组进入轧制加热炉内进行加热、其中当锆板位于所述加热区时,通过第二炉辊组的传送速度和方向,使得锆板在加热区来回移动,直到加热完成后,通过第三炉辊组传出炉体外;
2)、传出所述轧制加热炉的锆板通过传送辊道送入所述轧机进行轧制处理;
3)、轧制完成后的锆板整体先返回到横向输送辊道,再横移至淬火工位,并进入加热炉,同时,根据上述加热炉中所采用相同的炉辊组件,使得轧制后的锆板在加热炉加热区来回移动进行加热,待加热完成后,快速进入淬火水槽中进行淬火,淬火完成后,出料,即完成所有热处理工序。
优选地,在轧制过程中,当锆板温度过低无法继续轧制时,锆板通过传送辊道返回轧制加热炉继续加热,待加热完成后继续轧制,直至轧制工艺完成,同时,在加热炉中也采用的相同的炉辊组件,使得轧制后的锆板在加热炉加热区来回移动进行加热。
由于以上技术方案的实施,本发明与现有技术相比具有如下优点:
本发明一方面将轧制和淬火过程直接对接,实现连续加工;另一方面结合加热炉的炉辊组件的温区的设置,缩短整个炉体的长度,简化设备结构,大大降低热处理成本,同时每个炉辊组独立驱动,进而降低能耗。
附图说明
下面结合附图和具体的实施例,对本发明做进一步详细的说明:
图1为本发明连续生产线的结构示意图;
图2为图1中轧制加热炉的结构剖视示意图;
图3为图1中淬火系统的结构剖视示意图;
其中:A、轧制系统;A1、轧制加热炉;A10、进料辊道;A11、传送辊道;1、炉体;1a、进料区;1b、加热区;b1、分区;1c、出料区;2、炉辊组件;2a、第一炉辊组;2b、第二炉辊组;2c、第三炉辊组;2d、PLC控制系统;d1、监控单元;d10、传感器;d11、感应器;A2、轧机;B、淬火系统;B1、加热炉;B2、快速淬火装置;B3、横移辊道。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图与具体实施方式对本发明做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
如图1所示,本实施例涉及核级锆板轧制、淬火热处理专用的连续生产线,其包括轧制系统A和淬火系统B,
具体的,轧制系统A包括轧制加热炉A1、轧机A2,其中轧制加热炉A1进料端部设有进料辊道A10,出料端部通过传送辊道A11与轧机A2相连通,也就是说,轧制加热炉A1加热后的锆板通过传送辊道A11进入轧机A2进行轧制。
淬火系统B,其包括加热炉B1、设置在加热炉B1出口处的快速淬火装置B2、设置在加热炉B1的进口且与轧制加热炉通向轧机的传送辊道A11相连通的横移辊道B3,其中加热炉B1与轧制加热炉A1的结构相同,因此,只要对其中一个进行描述,另一个也是清楚的。
本例中,先对轧制加热炉A1进行详细阐述。
轧制加热炉A1包括炉体1、设置在炉体1内的炉辊组件2。
炉体1包括自炉体1的进口向出口依次设置的进料区1a、加热区1b、出料区1c。
炉辊组件2包括分别对应设置在进料区1a、加热区1b、及出料区1c内的第一炉辊组2a、第二炉辊组2b和第三炉辊组2c;分别驱动第一炉辊组2a、第二炉辊组2b和第三炉辊组2c以传送锆板在炉体内移动的第一驱动件(图中未显示,但不难想到)、第二驱动件(图中未显示,但不难想到)和第三驱动件(图中未显示,但不难想到);以及分别向第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件下达运动指令以控制各个炉辊组传送速度和传递方向的PLC控制系统2d,其中当锆板位于加热区时,第二驱动件驱动第二炉辊组2b传动锆板在加热区内进行来回移动,直接加热完成后第二炉辊组2b再将锆板传向第三炉辊组2c,并由第三炉辊组2c将加热完成锆板传出炉体1。
具体的,PLC控制系统2d包括分别设置在进料区1a、加热区1b和出料区1c中用于监控锆板所处具体区间位置的监控单元d1;接收监控单元d1所反馈的信息向第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件下达传送速度和传送方向指令的处理器。
监控单元d1包括分别对应设置在进料区1a、加热区1b和出料区1c的区间界点处的多个传感器d10。
本例中,传感器d10有六个,其中每两个传感器d10之间分别对应进料区1a、加热区1b和出料区1c,且位于每相邻两个温区的之间两个传感器之间隔开设置。当然,相邻两个温区也可以采用一个传感器d1,这样一来四个传感器也是可行的,但是,本申请这样设置的好处是,一旦位于相邻两个温区之间的一个传感器出现故障后,也不会造成驱动指令的混乱,确保锆板只能在加热区来回移动加热。
传感器d10并排设置在多根炉辊形成传送通道的相对侧边。
本例中,第一炉辊组2a、第二炉辊组2b、及第三炉辊组2c分别独立的传动。这样便于进出料、以及在加热区来回移动速度的掌握,更有利于物料的热处理。
具体的,当进料时,第一炉辊组2a和第二炉辊组2b传动度相等,第三炉辊组2c空转;当物料进入加热区后,由第二炉辊组2b改变传动方向,物料在加热区来回移动,第一炉辊组2a和第三炉辊组2c以相同的速度空转;当出料时,第二炉辊组2b和第三炉辊组2c传动度相等,第一炉辊组2a空转。这样一来,实现物料的快速进料和快速出料,而且当其中两组炉辊组处于运料状态时,另一组炉辊组依然处于空转状态,这样才能延长炉辊组在高温环境下使用寿命,降低变形概率。
因此,在三个炉辊组的传动下,实现核级锆板或锆管快速进出炉,同时也使得核级锆板或锆管在加热区慢速的来回摆动。
此外,加热区1b沿着自身长度方向划分为两个分区b1,监控单元d1还包括位于相邻分区的界点处的感应器d11,其中在感应器d11的监控下更准确的判断锆板的位置。因此,在感应器d11的辅助下,更能够准确地实现锆板在加热区平稳的来回移动。
本例中,两个分区b1的界点处设有两个感应器d11,该两个感应器d11分布在两个分区b1交界处炉辊的相对两侧。
然后,第一炉辊组2a、第二炉辊组2b和第三炉辊组2c的结构相同,均包括多根并排且均匀间隔设置的炉辊。
第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件的结构相同,均包括驱动电机、用于将驱动电机与所对应位置的多根炉辊中全部或部分炉辊相传动连接的传动件。申请人在此解释一下部分炉辊传动连接,其可以选择相邻的几根炉辊,也可以选择相间隔的几根炉辊,但最终的结果是:必须保证锆板在加热区平稳的来回移动。
然后,针对加热炉B1,其内部设置的温区和炉辊组件和轧制加热炉的结构相同,也就是说,当轧制完的锆板进入加热炉加热时,可以采用来回移动的方式在高温进行加热。
针对快速淬火装置B2,本申请人 2017-12-14已经提出一种锆板热处理专用的快速入水的淬火系统,专利号:201721741171.5,在此,不对其进行详细阐述。
同时,在本例中,轧制加热炉与加热炉相互平行设置,且轧制加热炉的出口与加热炉的入口对齐设置。
然后,本实施热处理工艺如下:
1)锆板通过进料辊道和第一炉辊组快速的送入轧制加热炉(1000℃)内进行加热、其中当锆板移动至加热区时,通过第二炉辊组的传送速度和方向,使得锆板在加热区来回移动,直到加热完成后,通过第三炉辊组传出炉体外;
2)、传出轧制加热炉的锆板通过传送辊道送入轧机进行轧制处理,同时在在轧制过程中,当锆板温度过低无法继续轧制时,锆板通过传送辊道返回轧制加热炉继续加热,待加热完成后继续轧制,直至轧制工艺完成;
3)、轧制完成后的锆板整体先返回到横向输送辊道,再横移至淬火工位,并进入加热炉(1200℃),同时,根据加热炉中所采用相同的炉辊组件,使得轧制后的锆板在加热炉加热区来回移动进行加热,待加热完成后,快速进入淬火水槽中进行淬火,淬火完成后,出料,即完成所有热处理工序。
以上对本发明做了详尽的描述,其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。