專利名稱：一種涂層超導基帶用的立式退火爐的制作方法
技術領域：
本發明屬于退火爐技術領域，涉及一種立式退火爐，主要用于二代涂層超導基帶的退火處理。
背景技術：
隨著YBa2Cu3CVx (YBCO)高溫涂層超導材料在諸多領域的廣泛應用，作為外延生長 YBCO的韌性Ni5W合金基帶，應具有高的織構度、淺晶界和良好的機械性能。基帶的退火可以提高立方織構的含量且消除形變強化和殘余應力。連續退火爐分為臥式退火爐和立式退火爐，其中前者在退火過程中基帶兩支點的跨距比較大，很容易因其自重而產生下沉且帶材在高溫下的鋼性變差，不容易控制退火質量。
發明內容
本發明是為了滿足涂層超導基帶退火使用的要求，提供一種易于操作且質量更加穩定的立式退火爐。為了達到以上的目的，本發明采用的方案是一種立式退火爐，包括收放帶系統、退火爐爐體、熱工系統、溫度控制系統和工控機系統。收放帶系統用于帶材的導入和導出；熱工系統為退火爐提供性能穩定的加熱和保溫功能；溫度控制系統提供了高精度的控制元件，且具有超溫、欠溫、斷偶報警保護功能； 工控機系統提供了產品工藝的設定溫度曲線和過程中當前各個溫區的溫度曲線。收放帶系統包括放帶箱、收帶箱、放帶輪、收帶輪、卷紙輪、導向輪；熱工系統包括保護退火爐爐體的保溫材料、加熱控制元件；溫度控制系統包括溫度控制元件；工控機系統包括工控機。放帶輪置于放帶箱內，放帶箱上設有進氣口，放帶箱通過入口密封裝置與正下方退火爐爐體的一端連接并相通，放帶輪位于入口密封裝置與退火爐爐體接口的正上方，退火爐爐體的另一端通過出口密封裝置與收帶箱連接并相通，收帶箱內放有收帶輪、卷紙輪、 導向輪和變頻電機，導向輪位于出口密封裝置與收帶箱接口的正下方，收帶箱上設有出氣口 ；退火爐爐體的外圍設有保護退火爐爐體的保溫材料和加熱控制元件，對退火爐爐體進行加熱，溫度控制元件與加熱控制元件連接來控制其加熱的溫度，工況機與溫度控制元件及加熱控制元件連接，工控機系統可以調節產品工藝的設定溫度曲線和過程中當前各個溫區的溫度曲線，此外還可以選擇保存曲線的路徑、導出曲線、打印曲線、是否顯示曲線等操作，實現可視化操作。退火爐爐體與機械泵連接，可實現對系統抽真空。入口密封設置和出口密封設置均有密封糾偏裝置。上述采用3-6個溫度控制元件、加熱控制元件形成3-6個獨立控溫區。工作時收放帶系統和退火爐爐體的內腔在保護氣氛中，氣體流量計與退火爐連接用于控制保護氣氛的流量，收帶部分采用變頻電機，減速后驅動收帶動作，卷繞速度由收帶控制結構(導向輪、卷紙輪、收帶輪)及電控系統(變頻電機)實時控制；放帶部分采用被動放帶方式。
熱工系統采用KTL電阻絲作為加熱控制元件、輕質氧化鋁纖維作為爐膛保溫材料和(99)剛玉管作為爐管。采用上述元器件，爐體性能穩定且節能效果非常明顯。溫度控制系統采用經典的閉環負反饋控制系統控制，該系統設置了超溫、欠溫、斷偶報警保護功能，大大降低了對操作人員經驗的要求。本發明能夠實現對基帶提供預訂的退火環境溫度、環境氣氛和走帶速度等條件的控制，實現走帶過程無氧化和磨損，及生產效率最大化。采用立式退火爐使水平輸送轉化為豎直輸送，防止了帶材的過度拉伸和下墜現象。涂層超導基帶需要在氣氛的保護環境下進行退火，且走帶速度(l-100mm/min)可控和控溫精度在3度以內。本發明的立式退火爐收帶系統中變頻電機控制的導輪和卷紙輪可以實現基帶在收帶過程無磨損。采用本發明生產的Ni5W金屬基帶具有高的織構度和表面質量，能夠滿足商業化二代涂層超導材料使用的要求。
圖1是立式退火爐主體的結構示意圖；圖中1、放帶箱；2、進氣口 ；3放帶輪；4、基帶；5、入口密封；6、爐體；7、機械泵；8、 加熱控制元件；9、溫度控制元件；10、收帶箱；11、卷紙輪；12、收帶輪；13、導向輪；14、變頻電機；15、出氣口 ；16、工控機；17、流量計；18出口密封。
具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步的詳細說明。實施例1:一種立式退火爐，其結構如圖I所示，包括收放帶系統、退火爐爐體、熱工系統、溫度控制系統和工控機系統。收放帶系統包括放帶箱I、收帶箱10、放帶輪3、收帶輪12、卷紙輪11、導向輪13 ;熱工系統包括保護退火爐爐體的保溫材料、加熱控制元件8 ;溫度控制系統包括溫度控制元件9 ;工控機系統包括工控機16。放帶輪置于放帶箱內，放帶箱上設有進氣口 2，放帶箱通過入口密封裝置5與退火爐爐體6的一端連接并相通，放帶輪位于入口密封裝置與退火爐爐體接口的正上方，退火爐爐體的另一端通過出口密封裝置18與收帶箱連接并相通，收帶箱內放有收帶輪、卷紙輪、導向輪和變頻電機14，導向輪位于出口密封裝置與收帶箱接口的正下方，收帶箱上設有出氣口 15 ;退火爐爐體的外圍設有保護退火爐爐體的保溫材料和加熱控制元件，對退火爐爐體進行加熱，溫度控制元件與加熱控制元件連接來控制其加熱的溫度，工況機16與溫度控制元件及加熱控制元件連接，退火爐爐體與機械泵7連接，入口密封設置和出口密封設置均有密封糾偏裝置。熱工系統采用KTL電阻絲作為加熱控制元件、輕質氧化招纖維作為爐膛保溫材料和(99)剛玉管作為爐管。工作原理基帶在Ar2+4% H2保護氣氛下由送帶箱進入爐體，氣體流量計17與退火爐連接用于控制保護氣氛的流量，在爐體的均溫區進行再結晶退火，退火后的基帶冷卻到200°C以下進入收帶箱，經導輪導向后，同時收帶和卷紙。放帶輪可以纏繞百米級的基帶，基帶4經過調整，垂直進入口密封，然后經過退火爐爐體和出口密封，進入收帶箱，經由導向輪纏繞在收帶輪和卷紙輪上，在卷帶時同時卷紙。
工作時，首先用機械泵將系統抽真空，然后從放帶箱的進氣口通入Ar2+4% H2保護氣，通過流量計控17制流量。出氣口產生的氣體引導到外管燃燒裝置。收帶部分采用變頻電機，減速后驅動收帶動作，卷繞速度由收帶控制結構(導向輪、卷紙輪、收帶輪)及電控系統(變頻電機)實時控制；放帶部分采用被動放帶方式。走帶速度可控(l-100mm/min),采用3-6個獨立控溫區，控溫精度達到±1. 5°C。退火后的基帶表面光潔度為5-20nm，厚度為 60-80 μ m。工控機系統可以調節產品工藝的設定溫度曲線和過程中當前各個溫區的溫度曲線，此外還可以選擇保存曲線的路徑、導出曲線、打印曲線、是否顯示曲線等操作，實現可視化操作。
權利要求
1.一種立式退火爐，其特征在于，包括收放帶系統、退火爐爐體、熱工系統、溫度控制系統和工控機系統；收放帶系統包括放帶箱、收帶箱、放帶輪、收帶輪、卷紙輪、導向輪；熱工系統包括保護退火爐爐體的保溫材料、加熱控制元件；溫度控制系統包括溫度控制元件； 工控機系統包括工控機；放帶輪置于放帶箱內，放帶箱上設有進氣口，放帶箱通過入口密封裝置與正下方退火爐爐體的一端連接并相通，放帶輪位于入口密封裝置與退火爐爐體接口的正上方，退火爐爐體的另一端通過出口密封裝置與收帶箱連接并相通，收帶箱內放有收帶輪、卷紙輪、導向輪和變頻電機，導向輪位于出口密封裝置與收帶箱接口的正下方，收帶箱上設有出氣口 ；退火爐爐體的外圍設有保護退火爐爐體的保溫材料和加熱控制元件，溫度控制元件與加熱控制元件連接來控制其加熱的溫度，工況機與溫度控制元件及加熱控制元件連接，退火爐爐體與機械泵連接。
2.按照權利要求I的一種立式退火爐，其特征在于，入口密封設置和出口密封設置均有密封糾偏裝置。
3.按照權利要求I的一種立式退火爐，其特征在于，采用3-6個溫度控制元件、加熱控制元件形成3-6個獨立控溫區。
4.按照權利要求I的一種立式退火爐，其特征在于，采用KTL電阻絲作為加熱控制元件、輕質氧化鋁纖維作為爐膛保溫材料和剛玉管作為爐管。
5.按照權利要求I的一種立式退火爐，其特征在于，溫度控制系統采用閉環負反饋控制系統控制，該系統設置了超溫、欠溫、斷偶報警保護功能。
6.按照權利要求I的一種立式退火爐，其特征在于，氣體流量計與退火爐連接用于控制保護氣氛的流量。
全文摘要
一種涂層超導基帶用的立式退火爐，屬于退火爐技術領域。放帶輪置于放帶箱內，放帶箱上設有進氣口，放帶箱通過入口密封裝置與退火爐爐體的一端連接并相通，爐體的另一端通過出口密封裝置與收帶箱連接并相通，收帶箱內放有收帶輪、卷紙輪、導向輪和變頻電機，收帶箱上設有出氣口；退火爐爐體的外圍設有保護退火爐爐體的保溫材料和加熱控制元件，溫度控制元件與加熱控制元件連接來控制其加熱的溫度，工況機與溫度控制元件及加熱控制元件連接，退火爐爐體與機械泵連接。本發明滿足涂層超導基帶退火使用的要求，易于操作且使涂層超導基帶質量更加穩定。
文檔編號C21D1/26GK102586576SQ20121004606
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者劉敏, 葉帥, 李孟曉, 王毅, 王營霞, 索紅莉, 趙躍, 馬麟, 高忙忙 申請人:北京工業大學