CN101649386B - 中空管状热处理物的急速水冷装置 - Google Patents

中空管状热处理物的急速水冷装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种中空管状热处理物的急速水冷装置，用于冷却经过热处理的中空管状热处理物，其包括：冷却水供应单元，用于供应冷却水；喷射单元，用于将所供应的冷却水喷射到热处理物的内外周面；升降机构，用于为了使上述喷射单元的内部容纳热处理物而驱使该喷射单元在热处理物上侧进行升降运动；以及控制单元，用于控制上述喷射单元喷射的冷却水的喷射量及喷射时间。由于本发明对中空管状大型锻造品的内外周面均匀地喷射冷却水，因此可以整体均匀地急速冷却并提高冷却效率，并且，可以根据热处理物的表面温度控制冷却速度，以在低温下进行铁素体及珠光体的转变而形成微细结晶粒子，从而增强了拉伸强度或低温冲击特性之类的机械特性。

Description

中空管状热处理物的急速水冷装置
技术领域
本发明涉及一种中空管状热处理物的急速水冷装置，尤其涉及一种能够对中空管状大型锻造品的内外周面喷射冷却水急速冷却以进行正火处理的中空管状热处理物的急速水冷装置。
背景技术
热处理方法主要包括退火(annealing)、正火(normalizing)、淬火(quenching)及回火(tempering)。退火可以消除铸造或锻造后的偏析及残应力等并使组织均匀化或软化，正火可以使结晶粒细微化而提高机械性质或切削性，淬火可以形成硬化，回火可以提高强度和韧性。
其中，正火可以细化结晶粒而增加强度，可以在为了淬火或退火而重新加热时形成均匀的奥氏体状态，消除铸造品或锻造品里的偏析而形成均匀的组织，正火处理时通常加热到奥氏体范围(比A3或Acm高出30～50℃左右的温度)后在空气中缓慢冷却或通过送风方式冷却。
用于风力塔的凸缘等用途的中空管状大型环(ring)产品需要经过锻造处理，通常先把板材(slab)或钢锭(ingot)按照产品的尺寸切断并加热后，利用冲压机进行第一次锻造后制成粗锻品(rough shaping)。然后对粗锻品重新加热后进行第二次锻造以形成其尺寸与形状，进而进行正火、淬火及回火等热处理以使其组织均匀化而得到所需要的机械特性。
但上述大型环状锻造品在正火热处理后进行冷却时，因为采取了在空气中冷却的空冷方式而出现若干问题。
图1是现有正火热处理时的冷却状态的连续冷却转变图。
如图所示，温度将随着时间而缓慢地下降，从奥氏体(austenite)到铁素体(ferrite)及珠光体(pearlite)等二次组织的转变需要在非常高的温度(800℃以上)下进行，因此组织的结晶粒子会变大。这样就会使正火完毕的产品的拉伸强度或低温冲击特性等机械性质受到影响。
为了解决上述问题，可以利用送风装置进行一定程度的急速冷却后在较低温度进行铁素体及珠光体的转变，但上述方法仅适用于零件、钢板及工具之类的小型锻造品，大型环锻造品由于直径通常大于5m～6m而且厚度较厚，单位质量的表面积则比板材相对较小，因此很难通过送风装置实现急速冷却。其表面虽然可以急速冷却，但其中心部却会缓慢冷却，因此很难使表面与内部同时冷却到低温并且在低温下进行转变。
针对上述问题，现有的冷却装置虽然可以对其表面喷水而使其急速冷却，但使用上述装置时仅能使表面急速冷却而在表面上形成马氏体(martensite)组织，这反而会影响到所需要的机械特性，而且很难精确地控制喷水量、喷射时间及冷却速度。
而且，由于喷射出来的水不能到达中空管状产品的内周面而降低了冷却效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种中空管状热处理物的急速水冷装置，在中空管状大型锻造品的内外周面喷水而实现急速冷却，从而提高冷却效率。
本发明的另一个目的是提供一种中空管状热处理物的急速水冷装置，根据正火热处理物的表面温度而控制冷却水的喷射量及喷射时间，从而能够在低温下进行铁素体及珠光体的转变以使得二次组织的结晶粒子微细化。
为了实现上述目的，本发明的中空管状热处理物的急速水冷装置用于冷却经过热处理的中空管状热处理物，该中空管状热处理物的急速水冷装置包括：冷却水供应单元，该冷却水供应单元用于供应冷却水；喷射单元，该喷射单元将上述冷却水供应单元所供应的冷却水喷射到所述热处理物的内外周面；升降机构，该升降机构为了使上述喷射单元的内部容纳热处理物，而驱使上述喷射单元在热处理物上侧进行升降运动；以及控制单元，该控制单元用于控制上述喷射单元喷射的冷却水的喷射量及喷射时间。
优选地，上述喷射单元包括：外部喷射体，该外部喷射体围绕热处理物的外侧，并且向热处理物的外周面喷射冷却水；内部喷射体，该内部喷射体设置于热处理物的内部，并且向热处理物的内周面喷射冷却水；以及连接体，该连接体将上述外部喷射体与内部喷射体互相连接。
优选地，上述外部喷射体与内部喷射体包括：多个水平喷射管，该多个水平喷射管为允许冷却水流动的多环形管，并沿着上下方向配置；多个垂直喷射管，该多个垂直喷射管分别垂直于上述水平喷射管并与上述水平喷射管结合；以及喷嘴，该喷嘴位于上述水平喷射管与垂直喷射管上以喷射冷却水。
优选地，上述内部喷射体包括：中心喷射管，该中心喷射管配置于热处理物的中心，并呈中空管状；喷嘴，该喷嘴位于上述中心喷射管的外周面上以喷射冷却水。
优选地，位于上述中心喷射管上的喷嘴以可拆卸的方式安装，为了延长上述中心喷射管所喷射的冷却水的喷射距离，在上述中心喷射管与喷嘴之间还结合有延伸喷射管。
优选地，上述升降机构包括：引导件，该引导件直立安装在上述喷射单元的两侧；升降支撑件，该升降支撑件插入到上述引导件上，并结合在上述喷射单元的外侧；电机，该电机安装在上述喷射单元的上方；链条，该链条的一侧结合在上述喷射单元的上部，另一侧缠绕在上述电机上；以及重量平衡器，该重量平衡器结合在从上述电机延伸出来的链条端部上；从而，上述喷射单元由上述电机驱动而进行升降运动。
优选地，上述电机由控制单元控制而进行正转或反转运动，以使上述喷射单元沿着上述引导件进行往复升降(oscillation)运动。
优选地，上述喷射单元外侧还设置有有吹风器，该吹风器包括能够喷射空气的喷嘴，以清除汇聚到热处理物的上端面的冷却水。
优选地，上述控制单元包括：光学温度传感器，该光学温度传感器用于检测热处理物表面的温度；以及电脑，该电脑接受上述光学温度传感器所输入的测定值后，通过程序化的方式决定冷却水的喷射量与喷射时间，从而控制上述喷射单元。
优选地，上述喷射单元的一侧具有调心机构，该调心机构用于调整热处理物的位置而使热处理物的中心与上述喷射单元的中心一致，上述调心机构包括紧密接触热处理物的侧面的“v”字形固定架与驱使上述固定架进行前进后退运动的驱动缸。
具有上述结构的本发明可以对中空管状大型锻造品的内外周面均匀地喷射冷却水，从而在整体上形成均匀的急速冷却而大幅提高冷却效率。
本发明可以根据热处理物的表面温度而控制冷却速度，因此可以在低温下进行铁素体及珠光体的转变而形成微细结晶粒子，从而增强了拉伸强度或低温冲击特性之类的机械特性。
附图说明
图1是现有技术正火热处理时的冷却状态的连续冷却转变图；
图2是本发明优选实施例的中空管状热处理物的急速水冷装置的正视图；
图3是图2所示喷射单元的立体图；
图4是本发明的另一喷射单元实施例的立体图；
图5是本发明的调心机构的俯视图；
图6是使用本发明进行热处理时的冷却状态的连续冷却转变图；
图7是现有技术热处理物的表面组织的放大照片；
图8是现有技术热处理物的内部组织的放大照片；
图9是使用本发明时的热处理物的表面组织的放大照片；
图10是使用本发明时的热处理物的内部组织的放大照片。
<主要附图标记的说明>
10：冷却水供应单元     12：冷却水箱
14：软管(Hose)         16：阀门
20：喷射单元           22：外部喷射体
22a：水平喷射管        22b：垂直喷射管
22c：喷嘴              24：内部喷射体
24a：水平喷射管        24b：垂直喷射管
24c：喷嘴              24d：中心喷射管
26：连接体             28：延伸喷射管
30：升降机构           32：引导件
34：升降支撑件         36：电机
38：链条               39：重量平衡器
40：控制单元           42：光学温度传感器
44：电脑               50：吹风器
60：调心机构           62：固定架
64：驱动缸             70：水蒸气排放口
w：热处理物            A：奥氏体
F：铁素体              P：珠光体
M：马氏体              Ms：马氏体初始生成温度
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例作进一步说明。
图2是本发明优选实施例的中空管状热处理物的急速水冷装置的正视图。
本发明主要包括冷却水供应单元10、喷射单元20、升降机构30及控制单元40。
如图所示，上述冷却水供应单元10可以包括：冷却水箱12，该冷却水箱12用于储存冷却水；软管14，该软管14连接上述冷却水箱12与后述的喷射单元20；泵(未图示)，该泵用于从上述冷却水箱12泵送冷却水；以及阀门16，该阀门16用于对通过上述软管14流动的冷却水进行开闭控制或流量调节。也就是说，上述泵通过上述软管14把储存在上述冷却水箱12里的冷却水供应到后述的喷射单元20，上述阀门16则控制开闭状态并调节供应量。
下面结合图2与图3说明上述喷射单元20。
图3是图2所示喷射单元的立体图。
上述喷射单元20可以对经过热处理的中空管状大型锻造品(以下简称“热处理物”)喷水以使其冷却，该喷射单元20包括：外部喷射体22，该外部喷射体22用于向热处理物w的外周面喷射；以及内部喷射体24，该内部喷射体24用于向热处理物w的内周面喷射。上述外部喷射体22与内部喷射体24通过连接体26互相连通。
如图3所示，上述外部喷射体22与内部喷射体24具有同一形状，上述外部喷射体22围绕热处理物w的外周面，上述内部喷射体24置于热处理物w的内部空间内。
更详细地说，上述外部喷射体22的结构包括：多个水平喷射管22a，该多个水平喷射管22a各自呈环形并围绕热处理物w的外周面，并在上下方向上按照一定的间隔排列；垂直喷射管22b，该垂直喷射管22b呈直管状并垂直结合到上述水平喷射管22a上，以在上下方向上按照一定的间隔固定住上述水平喷射管22a并使上述水平喷射管22a互相连通；以及多个喷嘴22c，该多个喷嘴22c在上述水平喷射管22a与垂直喷射管22b上按照等间隔方式形成。
上述形状有助于对中空管状热处理物w的表面均匀地喷射冷却水以得到均匀的冷却速度，上述喷嘴22c分别安装在上述水平喷射管22a及垂直喷射管22b的内侧以便朝向热处理物w的外周面。
优选地，上述喷嘴22c可以是各种类型，可以采取能够更换喷射型式的可更换式结构。这是因为有时候为了精密地控制冷却速度而需要能够喷射出雾状水气的喷嘴。
因此，在一般的冷却用途下，可以安装像喷水器(Sprayer)那样喷水的喷嘴，但在需要精密冷却的时候，则应该更换可喷雾的喷嘴以提高冷却效果。
一般来说，为了方便上述喷嘴22c的更换作业而在上述水平喷射管22a及垂直喷射管22b上形成孔，在各个孔内分别以螺纹结合方式固定上述喷嘴22c，但本发明不限于此。
上述内部喷射体24也具有相同的结构，但由于容纳在热处理物w的内部，因此水平喷射管24a的直径应该小于热处理物w的内径。
此时，上述内部喷射体24上的喷嘴24c为了朝向热处理物w的内周面而被安装在上述水平喷射管24a及垂直喷射管24b的外侧，其结合方式采取可更换的方式。
上述外部喷射体22与内部喷射体24通过连接体26互相连通，上述连接体26使用管较好，其形状可以如图所示呈“∩”形，并且可以使最上侧的上述水平喷射管22a、24a互相连接。优选地，多个连接体26按照一定的间隔形成圆状排列。
上述多个连接体26中的一个在上侧连接上述软管14后，从上述冷却水供应单元10供应冷却水。
由于上述外部喷射体22、内部喷射体24及连接体26的上述结构，中空管状热处理物w被放进上述喷射单元20内后将位于上述外部喷射体22与内部喷射体24之间，然后通过冷却水的喷射而使其均匀地冷却。
下面结合图4说明上述喷射单元的另一实施例。
图4是本发明的另一喷射单元实施例的立体图。
上述内部喷射体24也可以采取其它形式，如图所示，多个喷嘴24c结合在两端侧密封的管状中心喷射管24d的外周面上。
上述中心喷射管24d与上述外部喷射体22的水平喷射管22a通过连接体26连接并且可以采取直线形的管状。
上述软管14连接到上述中心喷射管24d的上端侧后为上述中心喷射管24d供水。
此时如果热处理物w的内径较大，由于上述中心喷射管24d与热处理物w的内周面之间的距离较远，上述中心喷射管24d的喷嘴24c所喷射的冷却水不能有效地到达热处理物w的内周面。因此可以如图4所示的放大图那样，拆下上述中心喷射管24d的喷嘴24c后安装管状延伸喷射管28，再把拆下来的喷嘴24c结合在上述延伸喷射管28的端部，从而加长冷却水的喷射距离。采取上述措施后，就能邻近热处理物w的内周面喷射冷却水，从而进一步提高了冷却效率。
如图2所示，本发明可以在上述喷射单元20的外侧配备吹风器50。上述吹风器50可以把压缩空气吹向热处理物w的外周面，尤其是吹向热处理物w的上端部位而清除残留的冷却水。
如果中空管状热处理物w的厚度较大(约50mm)，喷射冷却水进行冷却作业时会在上端部残留水分，上述水分很有可能妨碍均匀地冷却。因此需要使用上述吹风器50清除水分。
上述吹风器50可以具有各种形状，优选地，其形状类似于上述外部喷射体22，并且可以喷射压缩空气，如图所示，为了适应各种热处理物w高度而沿着上、下方向形成有多个空气喷嘴。
下面结合图2说明升降机构30。上述升降机构30可以在将上述喷射单元20置于热处理物w的上侧后，驱使该喷射单元20上下移动，如图所示，该升降机构30包括：引导件32，该引导件32分别直立安装在上述喷射单元20的两侧；升降支撑件34，该升降支撑件34固定在上述喷射单元20的一侧，并能够在插入到上述引导件32上后进行上下移动；电机36，该电机36安装在上述喷射单元20的上侧；链条38，该链条38结合在上述喷射单元20的上部；以及重量平衡器39。
上述喷射单元20沿着上述引导件32进行升降运动，上述引导件32则以导轨方式引导升降运动，升降所用的驱动源是电机36，上述电机36可以在后述控制单元40的控制下进行正反向旋转，其上卷绕着链条38。上述链条38的一端固定结合在上述喷射单元20的连接体26的上部，另一端则经过上述电机36后结合到相当于砝码的重量平衡器39上。
因此上述电机36可以驱动整个上述喷射单元20进行上下移动，此时，作为砝码的上述重量平衡器39下降时，上述喷射单元20则上升，上述重量平衡器39上升时，上述喷射单元20则下降。
上述电机36在控制单元40的控制下进行旋转运动，并驱使上述喷射单元20往复升降。也就是说，可以使上述喷射单元20按照一定间隔反复地进行上下往复运动。由于喷嘴喷射的冷却水以辐射方式喷射，因此喷射到热处理物w的表面上的冷却水量会随着各位置而不同。因此进行上述往复升降运动时，可以在热处理物w的表面均匀地喷射冷却水。
下面说明控制单元40。
上述控制单元40能够控制上述冷却水供应单元10通过上述软管14供水的供应量，从而能够控制通过上述喷嘴22c、24c喷射的冷却水喷射量及喷射时间，上述控制单元40包括光学温度传感器42与内置有程序的电脑44。
上述光学温度传感器42能够测量物体表面温度，并在以不接触测量物体的方式安装后测量温度，光学温度传感器42是一种公知的传感器。如图所示，该光学温度传感器42安装在距离上述热处理物w一定间隔的位置上后测量温度。
上述电脑44里的程序可以根据上述光学温度传感器42所测量的热处理物w的温度测定值来控制冷却水的喷射量与喷射时间。
更详细地说，在根据时间控制冷却速度的过程中，需要进行急速冷却时可以增加冷却水喷射量与喷射时间，需要缓慢冷却时则酌量减少喷射量与喷射时间。此外，通过该程序，还可以根据热处理物w的形状、尺寸及种类来决定喷射量与喷射时间。
上述控制功能可以通过调整上述冷却水供应单元10的阀门16的开闭状态或调整供应量而实现，由于其为公知方法，因此本说明书不予以详细说明。
图5是本发明的调心机构俯视图。本发明还可以在上述喷射单元20的一侧配置调心机构60，从而可以调整热处理物w的位置而使热处理物w的中心与喷射单元20的中心一致。
在现场利用叉车之类的设备将大型热处理物w移送到上述喷射单元20的下侧时，很难让热处理物w的中心与喷射单元20的中心一致。在中心相互不一致时，将使冷却作业中喷射到热处理物w表面的冷却水的量或强度出现差异，从而无法均匀地冷却。
因此，如图所示，在用于放置热处理物w的位置的一侧还设置有调心机构60，上述调心机构60包括“v”字型的固定架62及驱使上述固定架62前后移动的驱动缸64。
也就是说，根据热处理物w的外径确定固定架62位置后，利用上述驱动缸64前后驱动，而使上述固定架62停在所确定的位置。然后使上述热处理物w的外周面紧靠在上述固定架62上即可准确地对齐中心。
顺便说明，上述喷射单元20的内部向热处理物w喷射冷却水时，上述喷射单元20的上侧将出现大量水蒸气，为了吸出或排放上述水蒸气或者把上述水蒸气应用到其它热交换器，本发明可以另外设置有水蒸气排放口70。
下面结合图5详细说明使用本发明时的热处理物冷却方法及热处理物的机械特性试验结果。
图6是使用本发明进行热处理时的冷却状态的连续冷却转变图。该连续冷却转变图是一种与温度与时间相关的热处理物冷却状态图，通过该转变图，可以根据冷却路径得知转变的时间点。
首先，将热处理物w加热到900℃以上的温度并进行奥氏体化后置于上述喷射单元20的下侧。此时，根据热处理物w的外径确定上述固定架62的位置并加以固定后，使热处理物w紧靠在上述固定架62而使热处理物w的中心与上述喷射单元20的中心保持一致。然后启动上述升降机构30，驱使上述喷射单元20下降以使热处理物w容纳在上述喷射单元20内。
上述光学温度传感器42检测热处理物w的温度后，上述电脑44通过程序确定冷却水的喷射量与喷射时间并输出电信号，然后通过上述阀门16使冷却水通过上述软管14以高压状态供应到上述喷射单元20的连接体26。
流入上述连接体26的冷却水分别供应到上述外部喷射体22及内部喷射体24，然后通过上述喷嘴22c、24c喷射到热处理物w。
如图6所示，在初始时间(约10s)内以较少的冷却水喷射量使热处理物w缓慢冷却，如果此时喷射大量冷却水而进行急速冷却的话，则奥氏体会直接转变为马氏体组织，这是需要避免的现象。
然后，在10s左右的时间内喷射大量冷却水而使热处理物w急速冷却到550℃～600℃的温度。如图所示，冷却曲线通过上述急速冷却过程而在低温下转变成铁素体(723℃以下)及珠光体(600℃以下)。低温转变可以延迟二次组织的结晶粒子成长，增加成核位点而使结晶粒度变细。因此上述微细组织大幅增强了机械强度与韧性。
短时间内进行急速冷却后，持续缓慢地喷射冷却水1000s左右以维持恒温。这是因为，大型锻造品较厚度时其内部不会像表面一样快速冷却，因此其内部温度高于表面，不喷射冷却水时会让表面温度重新回升，因此为了在550℃～600℃的区段维持恒温而需要按照上述电脑44的程序化步骤适当地喷射冷却水。从而在上述恒温区段完成表面与内部的转变。
经过了上述恒温区段后，急需喷射冷却水以完成冷却作业。
经过了上述冷却路径后，可以在低温发生转变而得到具有微细粒子的钢，其拉伸强度或韧性远优于放在大气环境下缓慢冷却而在高温发生转变的现有产品。
上述结果可以通过拉伸强度实验及低温冲击实验进行比较，其结果如下。
Figure G2009101467871D00121
此时，低温冲击试验指的是一种把“v”凹口试片冷却到-50℃后施加冲击的试验，可以看出其拉伸特性显著地优于现有技术。
图7是现有技术热处理物的表面组织的放大照片，图8是现有技术热处理物的内部组织的放大照片，图9是使用本发明时的热处理物的表面组织的放大照片，图10是使用本发明时的热处理物的内部组织的放大照片。
如图7与图8所示，利用现有技术得到的组织比较粗大，表面与内部的组织也在结晶粒子的大小方面具有较大差异。也就是说，热处理物的内部因为没有快速冷却而使其组织更加粗大。
当本发明与现有技术比较时，不仅如图9与图10所示组织非常细小，其表面与内部的组织的大小也没有多少差异。也就是说，表面与内部经过均匀地冷却过程后大幅增强了机械特性。
如前所述，本发明中空管状热处理物的急速水冷装置可以在中空管状大型锻造品的热处理(正火)过程中对其内外周面喷射冷却水予以冷却，可以通过电脑控制冷却速度，从而增强了热处理物的机械特性。前文结合优选实施例对本发明作了详细说明，但在本发明的技术思想范畴内，可以根据本发明的详细说明而实现各种变形及修改，这对于本领域技术人员来说是非常明显的，因此上述实施例不是对本发明的限制，本发明真正的权利范围应根据权利要求书及其等值范围的技术思想来确定。

Claims (8)

1.一种中空管状热处理物的急速水冷装置，用于冷却经过热处理的中空管状热处理物(w)，该中空管状热处理物的急速水冷装置包括：
冷却水供应单元(10)，该冷却水供应单元(10)用于供应冷却水；
喷射单元(20)，该喷射单元(20)用于将所述冷却水供应单元(10)所供应的冷却水喷射到所述热处理物(w)的内、外周面上；
升降机构(30)，该升降机构(30)为了使所述喷射单元(20)的内部容纳所述热处理物(w)而驱使所述喷射单元(20)在所述热处理物上侧进行升降运动；以及
控制单元(40)，该控制单元(40)控制所述喷射单元(20)喷射冷却水的喷射量与喷射时间；
其中，所述喷射单元(20)包括：外部喷射体(22)，该外部喷射体(22)围绕所述热处理物(w)的外侧，并且向所述热处理物(w)的外周面喷射冷却水；内部喷射体(24)，该内部喷射体(24)配置于所述热处理物(w)的内部，并且向所述热处理物(w)的内周面喷射冷却水；以及连接体(26)，该连接体(26)将所述外部喷射体(22)与内部喷射体(24)互相连接；并且
所述外部喷射体(22)与内部喷射体(24)包括：多个水平喷射管(22a、24a)，该多个水平喷射管(22a、24a)为允许冷却水流动的多个环形管，并沿着上下方向配置；多个垂直喷射管(22b、24b)，该多个垂直喷射管(22b、24b)分别垂直于所述水平喷射管(22a、24a)并与所述水平喷射管(22a、24a)结合；以及喷嘴(22c、24c)，该喷嘴(22c、24c)位于所述水平喷射管(22a、24a)与垂直喷射管(22b、24b)上，以喷射冷却水。
2.根据权利要求1所述的中空管状热处理物的急速水冷装置，其特征在于：
所述内部喷射体(24)包括：中心喷射管(24d)，该中心喷射管(24d)配置于所述热处理物的中心，并呈中空管状；以及喷嘴(22c、24c)，该喷嘴(22c、24c)位于所述中心喷射管(24d)的外周面上，以喷射冷却水。
3.根据权利要求2所述的中空管状热处理物的急速水冷装置，其特征在于：
位于所述中心喷射管(24d)外周面上的喷嘴(24c)以可拆卸的方式安装，为了延长所述中心喷射管(24d)所喷射的冷却水的喷射距离，在所述中心喷射管(24d)与所述喷嘴(24c)之间另外结合有延伸喷射管(28)。
4.根据权利要求1所述的中空管状热处理物的急速水冷装置，其特征在于：
所述升降机构(30)包括：引导件(32)，该引导件(32)直立安装在所述喷射单元(20)的两侧；升降支撑件(34)，该升降支撑件(34)插入到所述引导件(32)上，并结合在所述喷射单元(20)的外侧；电机(36)，该电机(36)安装在所述喷射单元(20)的上侧；链条(38)，该链条(38)的一侧结合在所述喷射单元(20)的上方，另一侧缠绕在所述电机(36)上；以及重量平衡器(39)，该重量平衡器(39)结合在从所述电机(36)延伸出来的所述链条(38)的端部；
所述喷射单元(20)由所述电机(36)驱动而进行升降运动。
5.根据权利要求4所述的中空管状热处理物的急速水冷装置，其特征在于：
所述电机(36)由所述控制单元(40)控制而进行正转或反转运动，以使所述喷射单元(20)沿着所述引导件(32)进行往复升降运动。
6.根据权利要求1所述的中空管状热处理物的急速水冷装置，其特征在于：
所述喷射单元(20)外侧的还设置有吹风器(50)，该吹风器(50)用于喷射空气以清除汇聚到所述热处理物(w)的上端面的冷却水。
7.根据权利要求1所述的中空管状热处理物的急速水冷装置，其特征在于：
所述控制单元(40)包括：光学温度传感器(42)，该光学温度传感器(42)用于检测所述热处理物(w)表面的温度；以及电脑(44)，该电脑(44)接收所述光学温度传感器(42)所输入的测定值后，通过程序化的方式决定冷却水的喷射量与喷射时间，从而控制所述喷射单元(20)。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的中空管状热处理物的急速水冷装置，其特征在于：
所述喷射单元(20)的一侧具有调心机构(60)，该调心机构(60)用于调整所述热处理物(w)的位置而使所述热处理物(w)的中心与所述喷射单元(20)的中心一致；
所述调心机构(60)包括紧密接触所述热处理物(w)的侧面的“v”形固定架(62)与驱使该固定架(62)进行前进后退运动的驱动缸(64)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102573385A (zh) * 2010-12-08 2012-07-11 中国科学院电工研究所 发热装置喷淋式蒸发冷却循环系统
KR101584982B1 (ko) * 2015-07-21 2016-01-13 코리아훠니스이엔지 주식회사 열처리 장치 및 열처리 방법
CN109880984B (zh) * 2019-03-04 2023-06-09 山西中电科新能源技术有限公司 容积可变式冷却装置
KR20230038831A (ko) 2021-09-13 2023-03-21 이승원 열처리장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1516745A (zh) * 2001-06-07 2004-07-28 株式会社小松制作所 履带轴套及其制造方法和制造装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5531102A (en) * 1978-05-04 1980-03-05 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Partially hardening method
JPS5565318A (en) 1978-11-09 1980-05-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Water hardening method
JPS5585621A (en) 1978-12-25 1980-06-27 Toshiba Corp Cooling apparatus for hardening unit
KR100749314B1 (ko) * 2006-04-28 2007-08-14 성보공업주식회사 링기어용 고주파 열처리 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1516745A (zh) * 2001-06-07 2004-07-28 株式会社小松制作所 履带轴套及其制造方法和制造装置

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