CN101678450B - 竖直热处理系统 - Google Patents

竖直热处理系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101678450B
CN101678450B CN200880016418.4A CN200880016418A CN101678450B CN 101678450 B CN101678450 B CN 101678450B CN 200880016418 A CN200880016418 A CN 200880016418A CN 101678450 B CN101678450 B CN 101678450B
Authority
CN
China
Prior art keywords
foundry goods
nozzle
chamber
heat
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200880016418.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101678450A (zh
Inventor
S·P·克拉夫顿
P·M·克拉夫顿
I·弗伦奇
V·诺布洛克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Consolidated Engineering Co Inc
Original Assignee
Consolidated Engineering Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Consolidated Engineering Co Inc filed Critical Consolidated Engineering Co Inc
Publication of CN101678450A publication Critical patent/CN101678450A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101678450B publication Critical patent/CN101678450B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D47/00—Casting plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D47/00—Casting plants
    • B22D47/02—Casting plants for both moulding and casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D45/00—Equipment for casting, not otherwise provided for
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/005—Furnaces in which the charge is moving up or down
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/16—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a circular or arcuate path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/20—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace
    • F27B9/24—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace being carried by a conveyor
    • F27B9/243—Endless-strand conveyor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Abstract

一种用于形成金属铸件并对金属铸件进行热处理的系统和方法设置有邻近浇注站并在浇注站的下游定位的竖直热处理单元，一系列模具在浇注站充满熔融金属以形成铸件。竖直热处理单元包括竖直定向的炉室，其中铸件接收在该炉室中，并且该炉室具有减小的占地面积以减小竖直热处理单元所需的制造地面空间，并且使得竖直热处理单元能够非常靠近浇注站定位。

Description

竖直热处理系统
相关申请的交叉引用
本专利申请根据管理临时专利申请的法规和条例，具体是USC§119(e)(1)以及37CFR§1.78(a)(4)和(a)(5)要求享有于2007年3月29日提交的美国临时专利申请No.60/908,743和2007年3月30日提交的美国临时专利申请No.60/909,048的提交日期的权益。这两个临时专利申请的说明书和附图特别地在此通过引用全部并入。
背景技术
传统上，在用于形成金属铸件的常规工艺中，模具(例如具有在其中限定期望的铸件的外部特征的内部室的金属模或砂模)被填满熔融金属。限定铸件内部特征的砂芯接纳和/或定位在模具内，以便当熔融金属围绕砂芯凝固时形成铸件的内部细部。铸件的熔融金属已经凝固之后，铸件一般被移到处理炉内以便对铸件进行热处理、从砂芯和/或模具移除砂并且根据需要进行其它处理。热处理工艺调节铸件的金属或金属合金，以获得给定应用期望的物理特性。
图1A示出了一种类型的常规热处理装置，其中一系列铸件可被放置在筐内并沿辊道炉床或类似输送机构穿过热处理装置的一个或多个加热室。当铸件穿过热处理装置的室时，铸件被加热到固溶热处理(solutionheatprocess)温度。另外，当铸件沿热处理炉的室运动时，铸件的砂芯或模具也可在它们的结合剂材料燃烧时破碎，使得铸件可被去芯，且它们的模具破碎并被移除，且砂掉落到辊道炉床下面以便收集。在铸件已经被进行热处理之后，它们可被从热处理单元或炉移除，并且被引向淬火站或淬火槽。
但是，在将铸件从浇注站转移到热处理站的过程中，且尤其是如果允许铸件停留任何可估计量的时间时，铸件可能被暴露到铸造厂或金属处理厂的周围环境中。结果，铸件往往从熔融或半熔融温度迅速冷却。尽管铸件一定程度的冷却是必要的以允许铸件凝固，但是铸件的温度降得越多且铸件保持在铸件的工艺临界温度(此处也称为“工艺控制温度”)以下的时间越长，将铸件加热达到期望的热处理温度并对铸件进行热处理需要的时间就越多。例如，如图1B所示，发现，对于某些类型的金属，对于铸件降低到其工艺控制温度以下的每分钟的时间，需要至少约四分钟或更多的额外的热处理时间来获得铸件中期望的固溶热处理结果。因此，即使降低到铸件金属的工艺控制温度以下少至10分钟，也可能需要至少约40分钟的额外热处理时间来达到期望的物理性能。因此，结果，铸件一般被热处理2-6小时，在某些情况下更长，以确保在一批或一系列的全部铸件中达到期望的热处理效果。这导致能量的利用更多，并且因此热处理成本越高。
因此，可看到，需要能解决前述问题以及本领域中其它相关和不相关问题的对铸件进行热处理的系统和方法。
发明内容
简要地描述，本发明总体包括用于以高速率和效率实现对由金属和/或金属合金形成的铸件进行浇注、成形、热处理和进一步处理的系统。铸件在浇注站形成，在浇注站，熔融金属(例如铝、铁或金属合金)被浇注到模具或模子内(例如永久性金属模具、半永久性模具或砂模)。之后，模具被从浇注或铸造位置移动到转送位置，在这里，铸件可被从其模具移出或直接转移到根据本发明的竖直热处理单元。转送机构通常包括机械臂、升降架、吊运装置或提升装置、推动机、输送机或类似的输送机构。也可使用相同机构从铸件的模具移出铸件，并将铸件转移到竖直热处理单元。在从浇注站到竖直热处理单元的该转移过程中，通常允许铸件的熔融金属冷却到足以形成铸件的程度，同时通常对铸件进行监控并根据需要施加热，以维持铸件在其金属的工艺控制温度或工艺控制温度之上。
根据本发明的竖直热处理单元包括具有减小的占地面积的竖直对齐热处理或“室单元”，使得其通常可被设置成邻近或非常靠近用于一个或多个浇注站的加载圆盘传送带，该圆盘传送带可定位成邻近其相关的浇注站。铸件还可以被从其浇注站接收在转送线或单轨上，并且随后被直接地转送到竖直热处理单元或转送到用于每个竖直热处理单元的加载圆盘传送带。每个竖直热处理单元或室单元通常可包括具有热源(例如鼓风机、风扇、辐射加热器、红外、感应、对流、传导或其它类型的加热元件)的竖直延伸的炉室。炉室的顶面和壁通常进一步包括辐射材料，当铸件运动通过炉室时，辐射材料射出热或将热朝铸件和/或其中具有铸件的模具引导。铸件被接收并保持在其室单元或竖直热处理系统的时间和温度足以根据需要对铸件进行热处理，以便达到其期望的机械性能。
热源可进一步包括各种加热系统，包括传导、对流和其它源。在一个实施方式中，热源可包括高速强制空气加热源，其以约2500-4000、最高达约40000英尺/分钟的速度流在距离铸件约21-26英寸或更短并且短至2-10英寸距离的位置处引导热空气或其它流体介质的湍流的高速流。热空气流的速度和施加器喷嘴距离铸件及其模具的距离一般可根据使用的喷嘴的直径和构型(即使用的一系列间隔开的大、中等或小直径的圆形喷嘴、槽式喷嘴或其它构型)以及当铸件被输送通过竖直热处理单元的炉室时喷嘴相对于铸件中心线的方位/位置来确定，其可根据铸件的尺寸以及火焰的体积和速度来调节。空气流进一步一般处于足以促进铸件的热处理的温度，并且另外地，当铸件移动通过其竖直热处理单元时可有助于模具破碎和芯移除。
竖直热处理单元可进一步包括输送机构例如旋转圆盘传送带，其向上延伸通过炉室，并包括一系列平台、托盘或架，一系列铸件，即1-4个或更多个铸件可接收在其上。铸件通常保留在其模具内，但是铸件也可以在被引入到竖直热处理单元内之前从其模具先移出。铸件通常通过操纵装置输送到炉室内，操纵装置可包括升降架、叉车或类似机构，或者可包括相关的加载圆盘传送带的搬运机器人。当铸件被输送到炉室内时，旋转圆盘传送带通常按上下步进运动操作，例如向上移动一步以接收铸件，并且然后向下移动两步以便确保新来的(较冷的)铸件和离开的(完全加热的)铸件之间的期望分离尽可能得大。竖直热处理单元可进一步包括有助于从铸件的模具移出和回收砂的部件，砂通常被收集和回收以便重新使用。
可选择地，铸件可在龙门架或升降机式输送机构上被接收在竖直热处理单元内，并且被放入栅格单元的一个或多个隔室或室内以便热处理。每个隔室沿其侧壁被隔热，以防止铸件之间穿过侧壁传热，而隔室的底面和顶面可具有槽或开口，以使从铸件的砂芯和/或模具移除的砂能够穿过其以用于在竖直热处理单元的底部收集。在另一可选实施方式中，竖直热处理单元可包括竖直堆叠布置的一系列输送机，其中热源(例如高速流体介质喷嘴)沿其安装以用于朝铸件引导加热的流体流。
因此，本发明的竖直热处理单元提供了在铸造厂内明显较小的占地面积，这使竖直热处理单元能够被放置得尽可能非常靠近浇注站。本发明的竖直热处理单元另外可利用现有的机器人转送机构、提升装置或升降架以用于基本直接地从浇注站或从加载圆盘传送带接收铸件，且铸件暴露到金属处理工厂的周围环境的时间因此被基本减到最小。因而，当铸件被从浇注站转送到本发明的竖直热处理单元时，铸件可维持在其工艺控制温度或工艺控制温度之上。此外，当铸件被从其浇注站移出并转送到其竖直热处理单元时，铸件可进一步被监控，并且根据需要例如通过额外的加热源(例如红外线灯、加热的流体流、感应加热器和/或其它热源)添加额外的热，以便基本阻止冷却和/或维持铸件的温度大致在铸件金属的工艺控制温度或工艺控制温度之上。因而，热处理铸件所需的时间可明显地从约2-6小时减小到低至约40分钟至1小时。
当结合附图评阅以下详细描述时，对本领域技术人员来说，本发明的各种目的、特征和优点将变得明显。
附图说明
图1A为示范性的常规热处理单元的示意图。
图1B为热处理周期的图示，示出了铸件温度低于其工艺控制温度期间的每分钟时间所需的热处理时间的增加。
图2A为根据本发明各方面的示范性的金属铸件处理系统的示意图。
图2B为示出了铸件从多个浇注站收集并转送到根据本发明各方面的竖直热处理单元的另一示范性的金属铸件处理系统的示意图。
图3为铸件和模具的透视图。
图4为根据本发明的竖直热处理单元的一个实施方式的竖直热处理的透视图。
图5A和图5B为图4竖直热处理单元的透视图，其中部分被拆开以展示单元的内部部分。
图6A为图4竖直热处理单元的顶部平面图。
图6B为示出了圆盘传送带的操作的图4竖直热处理单元的横截面图。
图6C为示出了穿过其的强制空气流的图4竖直热处理单元的侧视图。
图7A-7C为用于竖直热处理单元的喷嘴构型的示例性实施方式的透视图。
图8A和图8B为本发明的竖直热处理单元的又一实施方式的侧视图，其中铸件沿堆叠的、横向延伸的输送机机构输送。
图9A为根据本发明原理的竖直热处理单元的又一实施方式的顶部平面图。
图9B为图9A竖直热处理单元的实施方式的侧视图，其部分被拆开。
图9C为图9A竖直热处理单元的实施方式的侧视图，沿图9A截的线B-B截取的横截面。
图9D为示意性地示出图9A-9B竖直热处理单元的加载器的可选实施方式的侧视图。
图10A-10B为根据本发明原理的竖直热处理单元的进一步实施方式的顶部平面图。
图11A-11B为示出图10A-10B竖直热处理单元的侧视图。
图12为利用常规热处理工艺和系统与本发明的系统和工艺的铸件处理的图解比较。
具体实施方式
现更详细地参考附图，其中贯穿这几幅图相似的数字指相似的部件，图2A-2B示意性地示出了包括根据本发明的竖直热处理单元或“室单元”10的示范性的整体的金属处理设备或系统5以用于处理冶金铸件。金属铸造工艺对本领域技术人员通常是已知的，且为了参考，仅简要地描述传统铸造工艺。本领域技术人员应理解，本发明可用于任何类型的铸造工艺，包括用于成形铝、铁、钢和/或其他类型的金属和金属合金铸件的金属铸造工艺。因此，本发明不是且不应仅限于供特定铸造工艺或特定类型的金属或金属合金使用。
如图2A所示，熔融金属或金属合金M通常在浇注或铸造站12注入到模子或模具11内，以形成如图3所示的铸件13，例如气缸盖、发动机体、或类似铸件。由砂和结合剂(例如酚醛树脂或其它已知的结合剂材料)形成的铸造型芯14可接收或放置在模具11内，以在铸件内形成空腔和/或铸件细部或型芯座。每个模具可以可选择地为永久性模具或模子，一般由金属，例如钢、铸铁或本领域已知的其他材料形成。这种模具可具有蛤壳式设计以便于打开并从其移出铸件。仍可选择地，模具可以为“精密砂模(precisionsandmold)”类型的模具和/或“湿砂模(greensandmold)”，其通常由与结合剂(例如酚醛树脂或本领域已知的其它结合剂)混合的砂粒材料(例如硅砂或锆砂)形成，类似于砂型铸造型芯14。模具可进一步为半永久性砂模，其通常具有由砂和结合剂材料、例如钢的金属、或两种类型的材料的组合形成的模具外壁。
此外，模具可设置有一个或多个冒口开口(未显示)，以起到用于熔融金属的储器的作用。这些储器供给额外的金属，以填充由当金属冷却并从液态转变到固态时收缩形成的空隙。当铸造物品被从其模具移出时，开口中凝固的金属作为凸出部或“冒口”(未显示)而保持连到铸件。这些冒口通常不起作用，并且随后一般通过机械工具移除。
将理解，除非指出了特定类型的模具的地方，术语“模具”以下用于通常指所有类型的模具，包括但不限于上面讨论的那些模具，包括永久或金属模、半永久和精密砂模类型以及其它金属铸造模具。进一步将理解，在下面描述的各种实施方式中，除非指出特定类型的模具和/或热处理工艺，否则本发明可用于对已经从其永久模具移出的铸件，或者对保留在砂模内以用于组合的热处理以及砂模破碎、移除和型砂再生的铸件进行热处理。
加热源或元件，例如热空气鼓风机、燃气加热器机构、电加热器机构、流化床或其任意组合也可邻近浇注站设置，以便对模具进行预加热。通常，根据形成铸件所用的金属或合金，模具被预加热到期望的温度。例如，对于铝，模具可被预加热到从约400℃到约600℃的温度。预加热用于形成铸件的各种金属合金和其他金属所需要的不同的预加热温度对本领域技术人员是众所周知的，并且可包括高于和低于约400℃到约600℃的宽范围的温度。另外，一些模具类型需要较低的处理温度以防止在浇注和凝固过程中模具破坏。在这些情况下，并且在金属处理温度应当升高时，可利用合适的金属温度控制方法，例如感应加热。
可选择地，模具可设置有内部加热源或元件以便加热模具。例如，在铸件形成在永久型金属模子中时，模子可包括邻近铸件形成的一个或多个腔或通道，并且加热介质，例如热油或其它流体材料接收在腔或通道中和/或循环通过模子以加热模子。此后，热油或其它合适的介质可被引入或循环通过模子，其中油温度较低，例如从约250℃到约300℃，以便冷却铸件并使铸件凝固。然后例如被加热到约500℃到约550℃高温的热油可被引入和/或循环通过模子以阻止冷却并将铸件温度升回到均热处理温度(soaktemperature)以便热处理。对模子预加热和/或将加热的介质引入到模子内可用于开始铸件的热处理。而且，预加热有助于将铸件的金属保持在或接近热处理温度处，以最小化当将熔融金属浇注到模子内、凝固并转移到随后的处理站以进行热处理时的热损失。如果另外需要，也可将铸件移动通过辐射室或区以防止铸件冷却或使铸件的冷却最小。
如图3所示，每个模具11通常包括侧壁16、上壁或顶部17、下壁或底部18，它们共同限定内腔19，熔融金属被接纳在内腔19中并形成铸件13。浇注口21一般形成在每个模具的上壁或顶部17中，并且与内腔相通，以用于熔融金属在浇注站穿过22每个模具并进入其内腔19。如图2A所示，浇注站12通常包括用于将熔融金属M浇注到模具11内的钢包或类似机构23。浇注站12可进一步包括输送机、圆盘传送带或类似的输送机构，该机构将一个或多个模具从图2A以24所示的浇注或铸造位置运动到转送点或位置26(图2B)，熔融金属在浇注或铸造位置被浇注到模具内，在转送点或位置，铸件可被从其模具移出或当保留在其模具中时被从浇注站转送到竖直热处理单元10以进行热处理。在该转送之前和/或该转送过程中，允许熔融金属根据金属充分凝固成铸件的需要而在模具内冷却到期望的程度或温度。然后，铸件在期望的热处理温度下被热处理一段时间，以便足以达到其期望的机械性能。此后，铸件一般被移出并转送到淬火单元或站28，其可以为竖直热处理单元10的一部分，或者可以为邻近竖直热处理单元10定位或定位在竖直热处理单元10下游的分离站，如图2A所示。
如图2B所示，铸件可在其处于模具内或者在其被移出之后并放置在转送线31上的情况下从浇注站12转送到一个或多个加载圆盘传送带32，前述转送线31例如是按系列或按批次转移或输送铸件的单轨或类似的输送机构。圆盘传送带32一般可包括一系列接收斗或托盘33以及转送机构34，例如机器人、升降架、臂或其它类似装置。然后转送机构34将铸件或其中具有铸件的模具输送到一个或多个竖直热处理单元10内，以便对铸件进行固溶热处理(solutionheatprocess)。
已经发现，当铸件金属被冷却时，其达到在此被称为“工艺控制温度”或“工艺临界温度”的温度或温度范围。在该工艺控制温度以下，将铸件升高到热处理温度以及进行热处理所需要的时间明显增加。本领域技术人员应理解，由本发明处理的铸件的工艺控制温度将根据铸件所用的特定金属和/或金属合金、铸件的尺寸和形状以及多个其它因素而改变。
一方面，工艺控制温度可为约380℃-480℃且可低至约300℃-325℃，或者对于某些合金或金属更低。另一方面，工艺控制温度可为从约400℃至约600℃。另一方面，工艺控制温度可为从约800℃至约1100℃。又一方面，工艺控制温度可为从约1000℃至约1300℃或者对于某些合金或金属，例如铁更高。在一个特定例子中，铝/铜合金可以具有从约300℃至约480℃的工艺控制温度范围。在此例子中，工艺控制温度通常低于大部分铝/铜合金的固溶热处理温度，其通常从约427℃至约495℃。尽管此处提供了特定的例子，但是应理解，工艺控制温度将根据铸件所用的特定金属和/或金属合金、铸件的尺寸和形状以及其它多个因素而变化。
当铸件的金属在期望的工艺控制温度范围内时，铸件通常根据需要或期望而被冷却以便充分凝固。例如，根据铸件的合金结构或金属成分，由铝合金制成的铸件通常需要冷却到约460℃-425℃以便能够充分凝固，使得铸件可被抓取和操作，即从其模具/模子移出和/或根据需要转送到竖直热处理单元或线。可以理解此凝固温度为变化的，并且可如由本领域技术人员所理解的根据铸造的金属或金属合金的配比来确定。但是，已经发现，如果允许铸件金属冷却到其工艺控制温度以下，那么铸件的热处理时间将受到有意义的影响。例如，对于某些金属或金属合金而言，对于铸件金属温度被冷却到低于工艺控制温度(例如对于铝/铜合金从475℃至约495℃，或者对于铝/镁合金从510℃至约570℃)的每分钟，铸件可能需要被热处理额外的至少约1至4分钟的热处理时间，以达到铸件的期望的热处理性能。因此，即使铸件被冷却到低于其工艺控制温度很短的时间，正确且完全地热处理铸件所需的时间也会明显增加。
另外，应认识到，在若干铸件以单批形式处理通过热处理站的批处理系统中，整批铸件的热处理时间一般以批中具有最低温度的铸件所需的热处理时间为准。因此，如果正处理的成批铸件中的一个已经冷却到低于其工艺控制温度的温度例如约10分钟，那么整批通常需要例如差不多至少额外40分钟或更长时间的热处理来确保全部铸件被正确且完全热处理。
因此，本发明的各方面涉及处理金属铸件的整体的处理设备或系统5(图2A-2B)以及方法。各种系统设计成将铸件(在其模具内或与其模具分开)从浇注站12移动和/或转移到竖直热处理系统或室单元10，同时防止熔融金属的冷却从而达到金属工艺控制温度或金属工艺控制温度以上的温度，但低于或近似等于金属的期望的热处理温度以允许铸件凝固。因此，本发明的各种方面包括用于监控铸件温度以确保铸件基本保持在工艺控制温度或工艺控制温度以上的系统。
例如，热耦或其它类似温度感测装置36(图2A)或系统可设置在铸件上，或在沿从浇注站到竖直热处理单元或室单元10的铸件行进路径的间隔开的位置设置在铸件附近，以便提供基本连续的监控，如图2A所示。可选择地，可以沿铸件的行进路径在所确定的具有足够频率的选定时间间隔下对铸件进行周期性的监控。这些感测装置可与控制器37通信，控制器37可连接到定位在沿从浇注站11到竖直热处理单元10的铸件路径的期望或预定位置处的一个或多个热源38，并控制着该一个或多个热源38。例如，热源可定位在例如沿转送线31(图2B)的期望位置。热源还可定位在用于加载圆盘传送带32的机器人或其它转送机构34上或附近，以便在转送到竖直热处理单元的过程中对铸件进行加热。
温度测量或感测装置36和热源38的操作可控制或调节成基本防止铸件冷却，并根据需要加热以将铸件的温度基本保持在铸件金属的工艺控制温度或工艺控制温度之上。还应理解，铸件的温度可在铸件上或内的一个特定位置测量，可以是通过在铸件上或内的多个位置测量温度而计算的平均温度，或者可以针对特定的应用根据需要或期望以任何其它方式测量。因此，例如，铸件温度可在铸件和/或其模具上或内的多个位置测量，并且，整体温度值可被计算或确定为检测的最低温度、检测的最高温度、检测的中间温度、检测温度的平均，或其任意组合或变化形式。
用于处理穿过其的金属铸件的整体的设备5和竖直热处理系统或室单元10的第一实施方式在图1、图2A、图2B和图4-6C示出。图8A-11C分别示出了用于对铸件进行热处理的另外可选择实施方式的竖直热处理单元110、150和200。此外，图7A-7C示出了根据本发明的用于将热施加到竖直热处理单元中的铸件的流体介质喷嘴/施加器的各种喷嘴构型。本领域技术人员还应理解，本发明原理可同等地应用于用于铸件的批类型和连续处理类型的设备。因此，以下描述的实施方式不是且不应仅限于连续或批类型的处理设备。本发明还可用于其中铸件在热处理之前从其模子移出的设备，以及用于“2合1”、“3合1”和/或“6合1”或其它类似的处理，在这些处理中，铸件被放置在竖直热处理单元内，而且仍在其砂模内，以便结合铸件的热处理对模具和砂芯进行破碎、移出和/或再生。此外，本领域技术人员将进一步理解，下面描述和附图中示出的实施方式的各种特征可组合形成本发明的另外的实施方式。
在图2A和图2B示出的示范性系统中，铸件，或者保留在其模具内或者从模具移出之后，通过转送机构34被从其浇注站12的转送位置26(图2A)转送到转送线31，或者直接转送到相邻的竖直热处理单元10。转送系统或机构34通常包括机械臂39或升降架，但是本领域技术人员应理解，也可使用用于移动铸件和/或模具的各种其它系统和装置，例如吊臂或吊升机械、输送机、推杆或其它类似的材料运送机构。如图2A所示，机械臂39或其它转送机构通常包括接合或抓取部分或夹具41和底座42，接合或抓取部分或夹具41用于接合并保持模具或铸件，机械臂枢轴地安装在底座42上，以便可在浇注站的转送点26(图2B)和由31表示的转送线之间运动。另外，如图2B所示，也可使用转送线31将模具和/或铸件从多个浇注站12转送到多个竖直热处理单元10。
铸件可被从其浇注站12转送到加载圆盘传送带32，在加载圆盘传送带32中，额外的转送机构34(例如机械臂、升降架、臂或例如已经在设备中使用的类似机构)通常将捡起其中包含有铸件的模具，或者可以从其模具11移出铸件13(图3)并将铸件输送到相关的竖直热处理单元10。因此，可使用同一个操纵装置或转送机构来从浇注站移出铸件并将铸件引入到竖直热处理单元10内。另外，一个或多个热源或加热元件38(图2A)可邻近转送点(未显示)定位和/或沿铸件的转送路径定位以根据需要将热施加铸件，以便维持铸件处于其工艺控制温度或工艺控制温度之上。这些热源通常可包括任何类型的加热元件或源，例如传导、辐射、红外、对流和直接冲击(impingement)类型的热源。如图2A所示，还可以使用定位成以便在从浇注站到热处理线的转送操作过程中最有效地将热施加铸件的多个热源。
通常，在永久性或金属模子或模具的情况，模具将在转送点被打开且通过转送机构移出铸件。然后，同一转送机构可将铸件转送到转送线31或直接地转送到整体的处理设备5的一个或多个竖直热处理单元或系统10。因为模具被打开且铸件被移出，所以在铸件被转送到热处理单元时，热源可将热直接应用到铸件以防止或控制铸件在其暴露到铸造厂或车间的周围环境的过程中冷却，以维持铸件基本处于铸件金属的工艺控制温度或工艺控制温度之上。
对于形成在半永久性或砂模中的铸件的处理，在这种情况下，铸件在热处理过程中一般保持在其模具内，在该热处理过程中，模具通过使保持模具的型砂的结合剂材料的热降解而被破碎，转送机构可将其中包含铸件的整个模具从转送点转移到入口输送机。因此，热源可继续将热施加到模具自身，并控制所施加的热量，以将模具内铸件的温度基本保持在铸件金属的工艺控制温度或工艺控制温度之上的水平，而没有引起模具过度或提前破坏。
本发明的竖直热处理单元或室单元的第一实施方式大致在图4-6C示出。如所示，根据本发明，竖直热处理单元10一般可以为竖直定向的独立“室单元”，具有显著减小的占地面积，使得所需的工厂地面空间的量被减至最小，而同时仍能容纳期望量的待处理的铸件。因此，竖直热处理单元也可定位得非常靠近将铸件供应到其中的浇注站。在所示的本实施方式中，竖直热处理单元的高度可为约20-30英尺，但是每个竖直热处理单元也可被构造成更高或更低的高度，取决于所需的容量和/或正处理的铸件的尺寸。
竖直热处理单元10包括由周围框架51支撑的直立炉50。如先前提到的，炉可形成有不同的高度，并且通常可为约20-30英尺的高度，且炉室的高度和宽度可根据需要变化，并通常被设计成容纳期望数量的铸件，即通常在每排或每批中接纳1-5个铸件的10-20或更多排以进行批处理，但是铸件也可根据需要或期望被单独处理或以更大的批尺寸处理。因而，本发明的竖直热处理单元10的竖直定向和根据其使用的用途和/或设备/布置来改变炉室高度的能力可实现比许多常规热处理单元减小高达约75％的占地面积。
如图4-5A和图6B所示，炉50包括顶部部分52、基本平坦的侧壁53、内表面54(图5A和图6B-6C)，内表面54通常由辐射材料形成或者衬有或涂有辐射材料，以便直接向内朝铸件反射热。辐射内壁或表面54的辐射材料可以是金属、感应膜(telefilm)、陶瓷、复合材料或能够辐射热的其它类似的高温耐受材料。这些辐射涂层或材料通常形成炉的壁和顶面上的非粘着表面，并且当辐射室的壁和顶面被加热时，热往往向内朝铸件辐射，而同时，壁和顶面的表面通常可被加热到足以烧掉由于砂模和/或砂芯的结合剂的燃烧而引起的废气和残余物例如煤烟等的温度，以便防止其被收集和积累在辐射炉的壁和顶面上。炉50进一步包括具有向内倾斜的侧壁57的下部或底部部分56，侧壁57终止在基本平坦的底部58。如图6B所示，下部部分56还可包括沿其定位的流化装置59以及输送机构61(图6C)，流化装置59用于流化并辅助基本完成剩余结合剂材料与从铸件的砂芯和砂模收集的型砂的分离，输送机构61用于在此后将回收的砂输送走以便重新使用。
还是如图6B所示，炉50可进一步包括有助于限定辐射炉室64的上部部分和下部部分62和63，铸件13被输送穿过辐射炉室64以用于热处理和/或去芯和模具移除。如图6B进一步所示，上部部分和下部部分62和63向内成锥形或倾斜，且上部部分62限定狭窄的上部空气通路66以用于加热的空气流直接从其通过，而下部部分63限定狭窄的出口通路67，来自铸件的砂芯和/或砂模的砂通过狭窄的出口通路67被引导到炉50的底部或下部部分56内。更进一步，如图5A-5B和图6B所示，入口/出口端或开口69一般形成为穿过其中一个侧壁53(图6B)和辐射壁54以用于铸件进入炉室50并使铸件从炉室50出来。门或其它盖子机构71设置成控制进入炉的通道。
如图4、图6A和图6B另外表示的，操纵装置75沿竖直热处理单元10的一侧安装在某一位置，以便从其相关的加载圆盘传送带32(图2B)或直接从转送线31接收铸件。操纵装置75通常可根据需要水平和竖直运动，以便使铸件提升、运动、插入到炉内并从炉内取回。如图4和图6B表示的，操纵装置75通常包括安装到机动托架77的一个或多个提升板或叉76，机动托架77可在导轨78上运动，以用于拾取铸件并将铸件移动到炉室50的口或开口69(图6B)内。
如图5A-5B和图6B表示的，竖直定向的圆盘传送带或“费里斯转轮”式输送机构81位于竖直热处理单元10的炉50的辐射室64内，其具有安装在链83上的一系列平台、架或托盘82(下文统称为“托盘”)，链83围绕由可变速度的可逆电动机(未显示)驱动的大的驱动链轮84/84’旋转，该电动机用于以可变速度和步进方式驱动输送机构81。通常，对于加载/卸载操作，当铸件13被接收在炉50内，和/或在一组热处理的铸件移出之后，输送机构81通常将按受控的步进方式上下式运动操作，即在加载和卸载操作过程中，将输送机构的架向上移动一个位置(沿图6B的箭头86’的方向)以将下一铸件或一系列铸件加载到其中，并且在铸件被接收在其中之后，向下旋转输送机构以便将架或成组的架从刚加载的架向上移动两个位置到某一位置，以用于根据需要卸载其中的热处理铸件(沿图6B的箭头86的方向)。此后，在正常操作过程中，铸件被以大致椭圆的路径向下并围绕下部链轮84’并且向上且在上部链轮84之上输送，以便进行热处理。输送机构的向上步进一步、向下步进两步的运动有助于确保炉内新来的(“较冷的”)铸件和最热的铸件之间充分分离，以帮助显著减少或防止最热的铸件和“较冷的”铸件之间的热传递/损失，以便能够完成这种较热铸件的热处理。
如图4-6C进一步所示，炉50通常包括一个或多个热源90，这里示出为邻近炉50的上端定位的风扇或鼓风机91。鼓风机91将加热的介质如空气或其它气体或流体引导到炉内以便形成湍流的加热流体流，在铸件沿其热处理路径通过输送机构81(图5A、5B、和6B)输送时，该流体流围绕铸件通过。鼓风机或风扇91可进一步结合其它热源例如辐射或红外加热器、燃气炉或其它类型的热源使用，以在炉内形成热环境以将铸件加热到其固溶热处理温度。另外，在铸件在其砂模中进行处理时，热和湍流的加热流体流围绕铸件的应用以及向下到炉50底部的应用，如图6B和图6C所示，有助于方便这样的砂芯和砂模的结合剂材料的分解和燃烧以便使它们燃烧、热解(pyrolize)或者以其他方式分离，并使砂从铸件移除并向下引导到炉的下部部分56以便收集和移除，如图6C所示。
另一方面，额外的或可选择的热源90可安装在辐射壁54内，以期望的间隔沿其定位，以用于将高压流体流引导到输送机构的托盘内的铸件，如图6B所示，或者如例如图9A-11B所示的单独地或以分离的组输送的铸件。这些热源90可包括定位在相对于已知的铸件中心线的期望距离处的高速鼓风机或喷嘴组件92，包括当铸件在输送机构81的托盘82内输送通过炉的辐射室时定位在相对于已知的铸件中心线的期望距离处的高压鼓风机或喷嘴。喷嘴或鼓风机组件92沿炉50的辐射壁54的位置和设计以及从这些鼓风机引导的加压流体介质需要行进以冲击铸件和/或铸件内的砂芯(例如穿过其中的芯开口)的实际距离、流动模式的设计、流体介质以及从喷嘴开口或口93(图7A-7C)引导的流体介质的其它流动参数通常将取决于工件的类型和尺寸以及喷嘴自身的尺寸。
根据本发明的一个方面，喷嘴92、鼓风机或其它冲击装置中的至少一个可具有直径或宽度在约1/8英寸到约6英寸范围内的喷嘴开口或口93，并且尤其是，喷嘴可具有直径小于约1-1.5英寸到约4英寸的一个或多个开口或口93，并且可根据从喷嘴到铸件的距离延伸约10英寸-26英寸的长度。喷嘴开口或口93的直径可以是固定的，但是也可以使用可变尺寸的喷嘴，并且进一步取决于根据期望或需要撞击或冲击铸件和其砂芯的流体介质流的期望或需要的速度，以及流体流可引导到并通过的芯开口的尺寸。可选择地，如图7A和图7B所示，喷嘴92还可包括细长槽开口或口94，以用于沿扩展区域或在一系列位置之上应用较宽或扩大的流体流，而不是对铸件的具体点或区域的更局部的应用。因此，尽管在此陈述了某些喷嘴开口构型、宽度和/或宽度或直径范围，但是本领域技术人员应理解，可根据本发明使用任何合适的冲击装置或喷嘴直径和/或构型以达到期望的结果。因而，其它喷嘴开口直径和/或构型在此也被考虑。
图7A-7C展示了用于将加热的流体介质应用到铸件的各种喷嘴构型或布置。在图7A所示的一个实施方式中，上部喷嘴组件92A形成有设置在沿通风系统(plenum)95的选定位置的一系列大、中等或小喷嘴开口或口93。通常，上部喷嘴的喷嘴口一般设置在近似对应于沿铸件的上表面形成的芯开口或其它期望位置的位置处，以便施加加热的流体介质，例如加热的空气或其它流体，主要朝向选定位置和/或提供跨过铸件的上表面的其余部分的流体速度流。还如图7A所示，下部喷嘴组件92B通常将定位在铸件下面，以用于将加热的流体介质流施加在铸件的底部或下部部分。在图7A所示的实施方式中，下部喷嘴组件92B包括具有细长槽开口的槽式喷嘴口97。槽式喷嘴口97可大致沿其通风系统95的长度延伸，通常约等于待处理的最大或最长铸件的长度。例如，槽开口94可延伸约10-15英寸的长度(但是也可使用更大或更小的长度)，以及通常可为约0.5-1英寸宽，但是也可利用更大或更小的宽度，取决于由喷嘴组件92B所施加的流体介质流所期望或需要的穿透速度。
图7B展示了可用于根据本发明原理的竖直热处理单元的喷嘴构型装置92的进一步的示例性实施方式。在此实施方式中，表示了一系列的4个喷嘴组件92A-92D，但是可以使用更多或更少数量的喷嘴组件。上部或顶部喷嘴组件92A显示为具有一系列变化尺寸的喷嘴口或开口93/93’，其进一步可设置为用于朝沿铸件的上部顶表面的特定位置或芯开口引导流体流的单一喷嘴。其余喷嘴组件92B-92D示出为具有槽开口94，并且分别沿铸件的底部和侧表面设置或定位。这样的喷嘴组件可设置在室内，或沿输送机或其它导向机构设置，铸件沿该输送机或其它导向机构输送穿过竖直热处理单元的各种实施方式，例如下面相对于图8A-11D示出的竖直热处理单元的实施方式更充分说明的竖直热处理单元。喷嘴组件92B-92D(图7B)示出为具有槽式喷嘴开口94，但是应理解，额外的喷嘴组件中的一个或更多个可设置有单个、局部口或开口以及类似于上部喷嘴组件92A的构型。
图7C示出了喷嘴布置的又一示范性实施方式，其中上部喷嘴组件92A定位在铸件的上表面上，而下部喷嘴组件92B沿铸件的底部表面跨过期望的位置施加加热的流体介质流。在此实施方式中，上部喷嘴组件包括口或开口93/93’，并且可包括小、中等或大直径的开口或口，并且通常沿或跨过铸件的上表面间隔开，以用于以不同的速度跨过或在沿铸件的上表面不同的位置处施加加热的流体介质。例如，较小直径的喷嘴口93’可定位或集中在芯开口或凹进处，以便在这种芯开口处提供高速的加热的流体流，以分开并除去砂芯，而较大直径的口或开口93可沿铸件的上表面在较大区域或较宽位置上提供加热的介质流体流。另外，下部喷嘴组件92B显示为具有一系列小或中等直径的喷嘴口或开口93’(但是也可使用较大直径的喷嘴口或开口)，其中喷嘴口成角度设置。这样的喷嘴口可具有不同的长度，并且可相对于铸件的底部表面成角度定位，且可跨过较大区域施加高速流体流，或者可根据需要专门地引导到某些位置，例如铸件的芯开口。
根据本发明的另一方面，喷嘴口或开口93/93’/94通常可定位成距离铸件约1-1.5英寸至约10英寸或更多，并且更典型地，喷嘴口或开口93/93’/94可定位成距铸件约1英寸至约6-8英寸，从而将流体冲击到和/或射到模具、铸件和/或铸件的砂芯中并使流体围绕这些模具、铸件和/或铸件的砂芯，以便引导基本维持离开喷嘴开口的基本全速或全压力的流体介质。典型地，据发现，可在距离喷嘴开口某一距离处维持由喷嘴施加的基本全速或速度和/或全压力的流体介质，该距离约是喷嘴直径的5-7倍。例如，如果喷嘴开口的宽度或直径约1英寸，那么全速的流体流通常基本维持约5-7英寸，之后，此速度将开始显著散逸或降低。因此，喷嘴通常定位在当铸件在输送机构81的托盘82(图5B)内输送时与铸件的已知或投影的中心线间隔开一段距离的位置处，该距离是喷嘴开口直径的约5-7倍。但是，应理解，尽管在此提供了各种距离和各种范围的距离，但是每个喷嘴或冲击装置可定位在相对于正处理的铸件的中心线不同的距离处或根据需要距流体流作用的期望位置或区域的不同的距离处，以便实现期望的结果。因而，铸件和喷嘴之间的多种其它可能的位置或分开距离在此被考虑。
喷嘴92施加的流体介质通常以约4000-40000英尺/分钟(ft/min)，例如在约5000-9000ft/min(约50m/秒)的范围内的高泄流速输送，以便冲击铸件和/或形成穿过炉室的湍流的高温、高速流体流。还应理解，尽管上面提供了速度和速度范围，但是根据本发明也可以使用其它速度，取决于例如铸件的尺寸和类型，以获得期望的结果。因此，流体介质可以按约50-500标准立方英尺/分钟/英尺的速率从喷嘴输送到铸件和/或其中所包含的芯，但是也可以利用或提供其它的流动速率。
结果，流体介质被以非常高的速度输送到铸件，且更具体地输送到芯开口，以便形成明显的湍流并促进用于铸件的砂芯和/或砂模的结合剂材料的烧毁，从而促进其快速的破碎。流体流的速度也可以由流体流的压力和体积以及喷嘴口或开口的构型和尺寸改变。此外，流体介质流可被引导到铸件和/或砂模的具体部分，以在需要的地方使流体流局部化。例如，流体介质可被引向铸件的一个或多个面，以提高冲击流体介质的影响，包括被引向芯开口以促进砂芯从铸件的破碎和移除。
下面的表1示出了不同喷嘴构型的各种选择或实例的对比。流体介质流以约10.86磅/分钟的量的加热的空气从上部或顶部喷嘴组件施加，且类似地以约10.86磅/分钟的量的加热的空气通过底部或下部喷嘴组件施加，其中喷嘴按与图7A和图7C所示类似的构型设置。所施加的加热空气的温度约1000°F或更高。
根据表中测量的速度，实施例1和2的喷嘴构型实现了最高的流体流速度。但是，假定通常在本发明的竖直热处理单元中处理的最常规类型的铸件的一般构型，已经发现公开在选择或实例1和2中的喷嘴构型的组合，包括沿铸件的底部或下侧的槽式喷嘴组件和通常具有从约0.5至约1.5英寸或更大直径范围的一系列喷嘴开口或口并设置在跨过上表面的期望位置以提供跨过铸件上表面的局部和较高速度的上部喷嘴组件的使用，通常可提供优选的加热覆盖范围。但是，本领域技术人员应理解，这种喷嘴构型可根据需要根据正处理的铸件的设计或构型进一步变化，并且可根据需要对铸件的某些期望区域或位置提供额外的热处理。
更进一步，如图7A和图7B的箭头98和98’所示，铸件或喷嘴自身或者两者也都可以基于已知的铸件定位，包括已知的其中心线位置，以预定的间隔或通过预定的运动来振动、旋转或以其它方式运动。喷嘴和/或铸件在加热的流体流的施加过程中的这种振动已经发现能提供跨过铸件的扩大的流体介质冲击，并因此获得提高的处理效率。根据喷嘴和铸件自身的尺寸，喷嘴或铸件可以从约5英尺/分钟到约40英尺/分钟的范围的速率运动或振动，但是根据本发明也可以使用其它运动速率，以实现期望的结果。更进一步，铸件和/或喷嘴的振动可在任一方向被限制为从约3英寸到约15英寸，高达约36英寸，并且可相对较快地进行，即在约2秒/转到约1分钟/转或以从约1分钟/转到约10分钟/转的更受控的速率。但是，也应理解，振动距离和循环周期可根据需要变化以达到期望的结果。
另外地，由喷嘴组件或鼓风机92引向铸件的流体介质的温度通常处于高温，一般从约400℃到约600℃或更高，取决于正处理的金属或金属合金。所应用的流体介质的温度通常足以促进和/或引起铸件的砂芯和/或砂模的结合剂材料的燃烧(例如当空气或氧化气体流用作流体介质时)或热解，并有助于热处理，但通常低于铸件可能被软化或显著升高到其固溶热处理温度以上以致可能引起对其的破坏的温度。也应理解，尽管此处讨论了特定温度范围，但是也可以使用其它温度来达到期望的结果。
如图6C进一步所示，邻近炉50还可设置分离器96。分离器96可为旋风分离器，其与炉50的下部部分或底部56流体相通，以便从其抽出过量的空气。当此废气穿过分离器96时，其被过滤并因此基本清除了颗粒物质，如砂、灰尘和其它碎片。此后，干净的空气可重新循环回到炉50顶部的风扇或鼓风机91，在这里，其可被净化并重新使用/重新引向炉内，或者可以被排出或者以其他方式被从其排放。
如图4和图6B所示，竖直热处理单元可另外地设置有淬火单元28，沿铸件通过操纵装置75进入炉内和从炉出来的运动路径，淬火单元28安装成邻近炉50的门71，或安装在炉50的门71的前面。操纵装置75，在从竖直热处理单元的炉室移除铸件之后，可将铸件降低到淬火单元28内以用于对铸件进行淬火，并且此后可移出铸件并将它们放置在转送线31(图2B)上或其它运送工具上以移出。
在图8A-8B所示的竖直热处理单元110的可选实施方式中，竖直热处理单元110包括具有壁112、顶面113和下部部分114的炉111，下部部分114包括在底部或底面117终止的向下倾斜的部分或壁116。炉111的壁、顶面和下部部分通常由上面关于图4-6C实施方式描述的辐射材料形成或涂有该辐射材料，并在其中限定辐射炉室118。一系列纵向延伸的输送机119可包括具有其中限定一系列开口或槽121(图8B)的链或槽式/带式输送机，其按竖直堆叠布置设置。每一个输送机119将沿炉111的辐射室118纵向延伸，如图8B所示，并根据需要按期望的速率操作以便当铸件穿过辐射炉室118时完成对铸件的热处理。本领域技术人员应理解，尽管图8B和图8A分别示出了仅2-3个输送机119，但是还可提供竖直堆叠的布置的额外的输送机，其中竖直热处理单元110的炉111的尺寸竖直延伸或增加，以便能够在其中加载额外的铸件和不同尺寸的铸件。
如图8A所示，在输送机119之上和之间通常设置一系列热源122。热源可包括传导、对流、红外或其它辐射热源，例如燃气炉，和/或可包括喷嘴或鼓风机，喷嘴或鼓风机在铸件在输送机119上穿过下面时将加热的流体介质流引导到铸件，以便将铸件加热到固溶热处理温度以对铸件进行热处理。流体介质可进一步如上所述以基本较高的速度从喷嘴施加，且喷嘴或热源被放置在相对于铸件中心线的预定距离处，以便将流体流引导到铸件期望部分，例如在其芯开口处和到其芯开口内，以有利于分开和热解用于铸件的砂芯和/或砂模的任何结合剂材料。
如图8A进一步所示的，从铸件的砂芯和/或砂模去除的任何砂可被收集并向下引入到炉的底部部分114内或沿其壁116的向下倾斜的部分。流化装置123也可设置在炉111的底部或下部部分114的底面117附近，以便对任何收集的砂进行流化，并进一步有助于促进任何剩余的结合剂材料的基本完全分开和燃烧，使得砂材料可基本被净化和回收以便进一步使用。
图9A-9D示出了根据本发明原理的竖直热处理单元150的又一实施方式。如图9A-9D所示，竖直热处理单元150通常包括按竖直延伸的直立布置安装的炉151，炉可延伸10-30英尺之间的高度，但是也可根据需要或期望使用更高或更低的高度，取决于应用。炉151大致包括顶面152、竖直延伸的侧壁153和下部部分154(图9B)，下部部分154包括向内和向下朝底面或底部157延伸的向下倾斜的部分或壁156。炉151的顶面152、侧壁153和下部部分154通常由例如上面关于图4-6C实施方式描述的辐射材料形成或具有应用至其的辐射材料，以便从其向内朝铸件辐射热，并在炉151内限定辐射炉室158(图9B和图9D)。热源159，例如一个或多个鼓风机161或风扇或者其它热源，如对流或传导热源，包括红外或其它辐射热源和/或燃气炉等，也可用于将热引入到辐射室内并将其中铸件的温度升高到其固溶热处理温度。
如图9B和图9C另外显示的，栅格系统162，其中形成有一系列室163，安装在炉151的辐射室158内。栅格系统162的室通常由壁164间隔开或分开，壁164通常包括绝热和辐射材料，以防止在栅格系统162的相同排上的邻近室或隔室中从较热的铸件到较冷的铸件的热传递或热损失。室或隔室163中的每一个的底面和顶面166和167通常可具有槽结构，且其中形成有多个开口，或者可基本敞开，其中铸件被接纳并包含在轨168(图9C)或类似的支撑件上以便允许空气、热和从铸件的砂芯和/或砂模去除的砂自由流动穿过其中并掉落通过整个栅格系统162，以收集在炉151的下部部分154内。还可沿室163中的每一个的底面和顶面部分166、167设置额外的热源，以帮助将额外的引导的热提供到铸件。例如，这样的热源可包括喷嘴，该喷嘴将引导的高速流体介质流应用到铸件的期望部分或区域上，例如其芯开口处，以有利于从铸件的砂芯和砂模分开和去除砂。
如图9B和图9D另外示出的，在竖直热处理单元150的此实施方式中，可包括升降架、臂或机械臂的龙门架或升降机式加载器175通常设置在炉151的辐射室158内。加载器175一般包括平台或支撑件176，一个或多个铸件或模具，这里显示为4个铸件或模具11/13，被接收在平台或支撑件176上，并竖直和水平运动以将铸件或成批铸件引入栅格系统162的隔室或室163和从其移除，如图9B所示。通常，加载器175的支撑平台176包括槽或中心开口，室163的轨或支撑件可接收在开口中，以在加载器已经将铸件插入到其指定室内之后从加载器的支撑平台移除铸件。如图9B进一步所示，其中铸件包括冒口或支撑件，加载器的支撑平台可包括适合于插入在铸件的这种开口内的轨或滑道，并且将铸件插入轨上用于具体指定室。
可选择地，如图9D所示，加载器175可定位在炉151外面。在此实施方式中，加载器175可通过相关的隔室开口180运动到栅格162的室或隔室163内并从其移出。每个隔室开口或通道180包括门或盖子181，门或盖子181可在用于将铸件接收在其中的打开位置(如图9D所示)和用于密封隔室开口的闭合位置之间运动。门181可通过启动电动机或液压或气动提升机构的传感器而自动接合，或者可以经由加载器上的提升/定位器机构或延伸件通过加载器自身接合和打开，其接触并使门打开，在此之后，可允许门通过重力闭合。
图10A-11B示出了根据本发明原理的竖直热处理系统或室单元200的又一实施方式。在此实施方式中，竖直热处理单元200被示出为包括大致圆形或八角形状的构型，但是也可提供其它类似构型，并且通常包括具有一系列室202A-202D的炉201。炉201可延伸到约10-20英尺的高度，但是也可根据需要或期望形成更高或更低的高度，取决于应用，包括待处理的铸件类型，以及竖直热处理单元或室单元所放置的环境，同时提供减小的占地面积并使室单元放置得非常靠近浇注站。
如图10A所示，室202A-202D中的每一个可形成有大致C或U型构型，包括具有内表面204的倾斜或弯曲壁203，内表面204通常由辐射材料，例如陶瓷材料或能够承受高温的其它类似的耐热和热辐射材料形成或涂有这样的辐射材料。壁203可进一步为空的，以便限定由箭头206所示的流动通道，加热的流体流，例如加热的空气流或其它类似的加热的流体介质可穿过该流动通道。
如图10A、10B和11B进一步所示，一系列热源207，例如一个或多个鼓风机或强制空气风扇208，通常沿竖直热处理200的此实施方式的炉201的外侧壁209安装，其中至少一个热源207设置用于每个室202A-202D，如图10A和图10B所示。热源207同样可包括例如对流或传导加热器源、红外或其它辐射源和/或燃气炉等等，其将热引导到每个辐射室202A-202D内，例如经由使加热的流体介质流沿如206表示的通道移动，穿过每个室的壁203并穿过形成在室壁203中的开口211(图10A)。
如图10A、11A和11B进一步显示的，每个炉室202A-202D通常包括一系列架或栅格储存单元212，铸件13接收并保持在架或栅格储存单元212上以便进行热处理。架或栅格212可进一步形成有一系列隔室或加热室213或者定位在一系列隔室或加热室213中，一个或多个铸件接收在一系列隔室或加热室213中。隔室213一般包括侧壁214(图10A和图11B)，侧壁214通常由绝热和/或辐射材料形成或涂有绝热和/或辐射材料，以防止在相同排的架或栅格212上的相邻隔室中从较热铸件到较冷铸件的热传递或热损失。隔室213的底面和顶面通常可具有槽式或大致敞开的结构，该结构具有形成在其中的多个开口，其中铸件支撑在轨或架或类似支撑件上。结果，空气、热和从铸件的砂芯和/或砂模去除的砂的基本自由流能够穿过每个炉室和/或隔室的整个架或栅格系统212以便收集。每个炉室内的隔室213可进一步包括额外的热源215，例如喷嘴、鼓风机或其它类似的加热器以用于将加热的流体流应用到隔室内，或者可包括传导、辐射或其它类似的热源以用于将热应用到每个隔室内的铸件上面和下面。
如图11A和图11B所示，炉201通常进一步包括在每个炉室下面的下部或底部部分216。底部部分可具有倾斜的壁，以有利于收集去除的模具砂/芯砂和其它材料，例如图11A所示的，以便再生和回收。还可在每个室的下部部分内设置额外的热源，包括施加高速流体流通过收集的砂床的流化装置或喷嘴，以有利于砂芯和砂模的结合剂材料的进一步燃烧，以帮助进一步分开和回收砂。这种再生的砂然后可经由卸料斜槽217和输送系统218释放。更进一步，尽管每个室可设置有下部部分收集区域216，例如图11B所示，但是炉201也可构造成在其下部部分具有中心收集区域216，由此，来自所有炉隔室的砂被引导到并收集在此中心位置。
如图11A和图11B另外表示的，在竖直热处理单元200的此实施方式中，可包括升降架、臂、机械臂或其它类似提升机构的龙门架或升降机式加载器225近似定位在炉的中心。加载器可竖直和水平运动，以及可围绕中心延伸的轴线旋转或枢轴旋转以便输送铸件13，并从炉室的每个架或栅格系统212的隔室213移出铸件13。加载器225通常可包括平台或支撑件226，一个或多个铸件或者其中具有铸件的模具13/11接收和支撑在平台或支撑件226上，以将铸件或成批铸件引导到每个炉室的每个隔室213内并从每个炉室的每个隔室213移除铸件或成批铸件。支撑平台226可进一步包括夹紧轨或类似支撑件，其可接合铸件并从其侧面夹紧铸件，或者可通过一个或多个芯开口接合铸件。另外，可安装热源以便根据需要或期望通过或沿支撑平台226施加热，以有助于加速将铸件加热到其热处理温度以进行热处理，以及模具和/或砂芯的移除和回收。更进一步，如果铸件包括提冒口或其它支撑件，加载器的支撑平台可包括适合于插入在这种开口内并用于接合冒口或支撑件的轨或滑道以进行加载和卸载操作。
如图10B和图11A所示，加载器225通常可从入口机构230接收铸件。入口机构230可包括可逆输送机或一系列输送机231，其中铸件被单独或成批输送到炉201内，进入到其中它们可由加载器225接合的位置，如图11A所示。更进一步，也可以在炉内利用多于一个的加载器，以进一步提高或增加在炉室的隔室内加载和卸载铸件以便进行热处理和/或移除和回收砂模的效率。
如图12所示，利用本发明的竖直热处理单元，热处理单元可直接邻接铸件的浇注站放置，或非常靠近浇注站放置，这因此实现了铸件的更有效的处理和热处理。通过使用根据本发明的竖直热处理单元，铸件可从其浇注站移出并基本直接输送到热处理单元，而没有使铸件过分地暴露到允许铸件基本上冷却到形成铸件的金属或金属合金的工艺控制温度以下的周围环境。
本领域技术人员应理解，对于任何给定的铸件，期望的枝晶臂间距基本不变，且各种金属或金属合金的相互扩散系数通常为已知值。例如，铜和铝的相互扩散系数(D)在450℃下为约6×10-11cm2s-1和在400℃下约7×10-12cm2s-1。如本领域技术人员理解的，可评估相互扩散系数的比率，以估计扩散差以及因此估计保持在不同温度下的铸件所需的相应的热处理时间。进一步应理解，扩散距离(其可与某些金属合金在热处理之后所用的期望的枝晶臂间距有关)可表达为 L = Dt , 其中D＝在期望的温度下金属合金的相互扩散系数，而t＝时间。因此，对于其金属具有约450℃(例如)的工艺控制温度的铸件，如果允许铸件降低到该预定的工艺控制温度以下，并且降低到约400℃的温度，那么其理论上可比如果铸件保持在其约450℃的工艺控制温度或之上时热处理铸件花费约三(3)倍长的时间以达到期望的性能(例如期望的枝晶臂间距)。
图12为可利用根据本发明的竖直热处理单元执行的用于形成金属铸件的工艺与常规类型的铸件成形工艺的对比的图示，其中利用本发明的竖直热处理单元执行的形成金属铸件的工艺包括浇注、从浇注到热处理保持铸件在其工艺控制温度或工艺控制温度以上、然后热处理、淬火以及时效铸件，在常规类型的铸件成形工艺中，铸件被浇注并且然后热处理，同时铸件的芯和砂模在热处理炉内在基本相同的时间被移出和破碎/回收，且随后淬火并且之后时效。黑实线表示利用本发明的工艺，而浅色线表示根据常规铸件处理方法处理铸件所需的时间。
如图12所示，利用本发明，通过将铸件基本维持在其工艺控制温度(PCT)或工艺控制温度之上并通过转送到根据本发明形成的“室单元”或竖直热处理单元使铸件尽可能快的进入热处理，与常规工艺的超过两个小时对比，铸件的热处理可在约98分钟或更少的时间内完成，其中由于竖直热处理单元的尺寸和构型，其可邻接一个或多个浇注站定位或者与一个或多个浇注站基本立时地(intimewith)定位。也可以看到，对比常规工艺，铸件通常能够更快速升回到固溶热处理温度。因此，常规工艺可能花费13-14小时以上的时间完成浇注、凝固、热处理、淬火和时效铸件，但是本发明能够以约少于其时间量的一半来形成并处理铸件。
因此，作为铸造工艺系统的一部分，其中在将铸件从浇注转送到热处理的过程中监控和控制铸件温度以便维持铸件在其金属/金属合金的工艺控制温度或工艺控制温度之上直到热处理，本发明的竖直热处理系统或室单元可以不仅提供大大缩短的热处理周期，而且还提供更容易的维护和人力节约，并且可支持增加的铸件复杂性，而同时在金属处理的设备空间内占据更小的占地面积，并且因此使所生产的铸件更具多样性。除了增强并进一步加速铸件的热处理之外，本发明的竖直热处理系统或室单元可进一步允许使用高速处理工艺来增强去芯和从铸件移除模具。例如，利用本发明，从铸件去芯的时间可从约2-4小时减小到约40-75分钟，且铸件去芯和热处理直到淬火所需的整个周期时间被降低到约1.5小时或更少。
鉴于本发明上面的详细描述，本领域技术人员将易于理解，本发明可能有宽广的利用和应用。除了此处描述的那些，本发明的许多改变、以及许多变化、修改和等价设置从本发明建议的或合理建议的以及其上面详细描述的将是明显的，而不背离本发明的实质或范围。
另外，尽管在此关于具体方面详细描述了本发明，但是应理解，此详细描述仅是本发明的示例和示范，并且仅为了提供本发明的全部并实现本发明的公开内容而做出。在此陈述的详细描述不是要被解释为限制本发明或以其它方式排除任何这样的其他实施方式、改变、变化、修改和本发明的等价设置，本发明仅由附于此的权利要求和其等价物限制。

Claims (25)

1.一种用于形成金属铸件并对金属铸件进行热处理的系统，所述系统包括：
浇注站，其用于将熔融金属浇注到模具内以形成铸件；以及
竖直热处理单元，其定位在所述浇注站的下游；其中，所述竖直热处理单元包括：
炉，其按大致竖直延伸的布置定向，以便使由所述竖直热处理单元占据的面积减小，并且限定了铸件可被接收在里面用于热处理的直立的炉室；
开口，其形成在所述炉室的一个炉壁中，所述开口使得铸件能够穿过所述炉壁进入所述炉室并离开所述炉室；
可竖直运动的输送机，其定位在所述炉室内，并由可变速度的可逆电动机驱动，用于使装载在所述输送机上邻近所述开口的铸件沿着竖直延伸的椭圆形热处理路径以受控和步进方式在向前和向后的方向上运动通过所述炉室，从邻近所述开口的位置运动回到邻近开口的所述位置，以确保穿过所述开口进来的铸件和接近它们热处理末端的铸件之间的期望的分离；以及
一系列热源，其沿所述炉室定位，以用于在铸件沿竖直延伸的热处理路径移动通过所述竖直热处理单元时将加热的流体流施加到所述炉室内。
2.如权利要求1所述的系统，进一步包括输送机构，所述输送机构可在所述浇注站到所述竖直热处理单元之间运动，以将铸件输送到所述竖直热处理单元。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述竖直热处理单元的所述炉室进一步包括以堆叠序列沿所述炉室设置的一系列隔室，并且铸件被加载到所述一系列隔室内以进行热处理，并且其中，所述热源沿所述隔室的底面部分和顶面部分设置。
4.如权利要求3所述的系统，其进一步包括加载器，所述加载器安装在所述炉室内，并适合于将铸件移动到所述隔室内和移出所述隔室。
5.如权利要求3所述的系统，其中，每个隔室包括外部门，并且其中，所述竖直热处理单元进一步包括外部安装的加载器，以用于将铸件加载到所述隔室中的每一个内并将铸件从所述隔室中的每一个移出。
6.如权利要求1所述的系统，其进一步包括输送机和至少一个热源，所述输送机沿所述浇注站和所述竖直热处理单元之间的行进路径延伸，所述至少一个热源沿所述行进路径定位，以用于当铸件被从所述浇注站转移到所述竖直热处理单元时将热施加到铸件。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述热源包括传导加热器、对流加热器、辐射加热器、红外加热器或燃料燃烧鼓风机。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述热源包括围绕所述炉室设置的多个喷嘴，以用于将加热的流体介质施加到铸件以对铸件进行热处理。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述喷嘴定位在距离穿过所述炉室的铸件的中心线5-7英寸处。
10.如权利要求8所述的系统，其中，所述喷嘴中的至少一个包括槽式喷嘴，所述槽式喷嘴具有基本沿其长度延伸的槽开口。
11.如权利要求8所述的系统，其中，所述喷嘴中的至少一个包括通风系统，所述通风系统具有沿其间隔开的系列喷嘴开口。
12.一种用于形成铸件的系统，其包括：
至少一个浇注站，熔融金属材料在所述至少一个浇注站中被引入到一系列模具内；
多个热处理室，安装在所述至少一个浇注站的下游，并且邻近所述至少一个浇注站；
其中，所述热处理室中的每一个包括竖直定向的炉、可竖直运动的输送机、多个热源，以及保持装置，所述竖直定向的炉具有减小的占地面积，以使所述热处理室被定位成靠近所述至少一个浇注站，所述炉具有开口，其形成在所述炉的炉室的一个炉壁中，所述开口使得铸件能够穿过所述炉壁进入所述炉室并离开所述炉室，所述输送机定位在炉室内，用于使装载在所述输送机上邻近所述开口的铸件沿着竖直延伸的椭圆形热处理路径运动通过所述炉室，从邻近所述开口的位置运动回到邻近开口的所述位置，并由可变速度的可逆电动机以定时成使得穿过所述开口进来的铸件和接近它们热处理末端的铸件之间的热损失最小的受控和步进的向前和向后方向驱动，所述多个热源在铸件沿它们的竖直延伸的热处理路径移动通过所述竖直定向的炉时将加热的高速流体流施加到铸件，而所述保持装置用于将铸件保持在所述炉内并使其处于适当位置，以优化加热的高速流体流到铸件的施加；
输送系统，沿邻近所述至少一个浇注站和所述热处理室中的至少一个的路径延伸，以用于将铸件从所述浇注站移动到所述热处理室中的至少一个，在从浇注站的此移动过程中，允许铸件凝固。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述热源包括将被引导的高速流体流施加到铸件的一系列喷嘴，其中，所述喷嘴定位成离铸件的近似中心线的距离为所述喷嘴的开口的直径或宽度的5-7倍。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述喷嘴中的至少一个包括槽式喷嘴，所述槽式喷嘴具有基本沿其长度延伸的槽开口。
15.如权利要求13所述的系统，其中，所述喷嘴中的至少一个包括通风系统，所述通风系统具有沿其间隔开的系列喷嘴开口。
16.如权利要求12所述的系统，其中，所述热处理室中的每一个的每个炉包括一系列隔室，至少一个铸件被接收并保持在所述隔室内以进行热处理，并且其中，所述热源包括沿所述隔室的上部部分和下部部分设置的喷嘴，以用于沿铸件期望的部分将加热的流体流施加到铸件。
17.如权利要求12所述的系统，其中，所述热源包括喷嘴，每个喷嘴具有口，且所述口根据所述喷嘴的口的尺寸而定位在距离所述喷嘴将加热的流体应用到其上的铸件的中心线预定的距离处，并且以4000-40000英尺/分钟的流速施加加热的流体。
18.一种形成铸件并对铸件进行处理的方法，包括：
将熔融金属浇注到一系列模具内以形成铸件；
将模具移出并转移到邻近浇注站定位的室单元以进行热处理；
当模具被转移到所述室单元时，允许熔融金属基本充分凝固以形成铸件；
通过室单元的壁中的开口将铸件引入到所述室单元内，所述开口使得铸件能够进入所述室单元并离开所述室单元，并使得铸件沿竖直延伸的椭圆形运动路径以定时成使得穿过所述开口进来的铸件和接近它们热处理末端的铸件之间的热损失最小的受控和步进的方式、通过定位在所述室单元内的可竖直移动的输送机构输送铸件通过室单元，从邻近所述开口的位置运动回到邻近开口的所述位置；
当铸件沿行进路径运动时使铸件暴露于高温、高速流体介质流；
其中，使铸件暴露于高温、高速流体介质流的所述步骤包括：定位具有一个或多个喷嘴开口的一系列喷嘴，该一个或多个喷嘴开口布置在离正被该一系列喷嘴处理的铸件的近似中心线的距离为喷嘴开口尺寸的5-7倍的位置处；以及
将铸件保持在所述室单元内一段时间，以便足以对铸件进行热处理而达到期望的铸件物理性能。
19.如权利要求18所述的方法，其中，使铸件暴露于高温、高速流体介质流的所述步骤进一步包括：以4000-40000英尺/分钟的速度从喷嘴施加加热的空气流。
20.如权利要求18所述的方法，其中，将铸件引入到所述室单元内的所述步骤包括：使铸件与加载器接合，并将铸件加载到所述室单元内的选定隔室内。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述喷嘴沿所述隔室中的每一个的至少上部部分和下部部分定位，以用于当铸件被保持在隔室内时将高温、高速流体介质流施加到铸件。
22.如权利要求20所述的方法，其中，所述喷嘴沿所述室单元的周边安装，并将高温、高速、湍流空气流引导通过所述室单元的炉室。
23.如权利要求18所述的方法，其中，将铸件输送通过炉室的所述步骤包括：将铸件加载到圆盘传送带上，并按步进运动沿向前和逆向方向移动圆盘传送带，以提供新来的铸件和接近完成热处理周期的铸件之间的期望的分离。
24.如权利要求18所述的方法，其进一步包括：当铸件被从所述浇注站转移到所述室单元时，将铸件维持在铸件金属的工艺控制温度或工艺控制温度之上。
25.如权利要求18所述的方法，其进一步包括：当高温、高速流体介质流被从喷嘴施加到铸件时，使喷嘴和/或铸件振动。
CN200880016418.4A 2007-03-29 2008-03-27 竖直热处理系统 Expired - Fee Related CN101678450B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US90874307P 2007-03-29 2007-03-29
US60/908,743 2007-03-29
US90904807P 2007-03-30 2007-03-30
US60/909,048 2007-03-30
PCT/US2008/058348 WO2008121671A2 (en) 2007-03-29 2008-03-27 Vertical heat treatment system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101678450A CN101678450A (zh) 2010-03-24
CN101678450B true CN101678450B (zh) 2016-03-09

Family

ID=39615661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880016418.4A Expired - Fee Related CN101678450B (zh) 2007-03-29 2008-03-27 竖直热处理系统

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20080236779A1 (zh)
EP (2) EP2139628B1 (zh)
CN (1) CN101678450B (zh)
WO (1) WO2008121671A2 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2011004207A (es) * 2008-10-23 2011-05-25 Tenedora Nemak Sa De Cv Sistema automatico para mejorar el enfriamiento de piezas fundidas de aluminio en moldes de arena.
US8865058B2 (en) 2010-04-14 2014-10-21 Consolidated Nuclear Security, LLC Heat treatment furnace
EP2785506A4 (en) * 2011-12-02 2015-07-22 Exco Technologies Ltd PREHEATING SYSTEM FOR EXTRUSION NOZZLE, DEVICE AND METHOD
DE102013008853A1 (de) * 2013-05-23 2014-11-27 Linde Aktiengesellschaft Anlage und Verfahren zum Warmumformen von Platinen
WO2015149052A1 (en) * 2014-03-28 2015-10-01 Inductotherm Corp. Clean cell environment roll-over electric induction casting furnace system
US20160067807A1 (en) * 2014-09-04 2016-03-10 Rolls-Royce Corporation Dual zone furnace
CN109822087B (zh) * 2019-03-25 2021-08-13 无锡邦得机械有限公司 中冷器气室的半自动化铸造生产线
CN114891986B (zh) * 2022-05-20 2024-06-11 佛山市百燊工业科技有限公司 一种时效炉
TWI833275B (zh) * 2022-07-06 2024-02-21 華新麗華股份有限公司 金屬鑄造設備
CN117265230B (zh) * 2023-09-01 2024-04-02 南京年达智能装备科技有限公司 一种适用于铝合金熔炉的智能淬火生产线

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0716152A1 (de) * 1994-12-08 1996-06-12 Schmitz + Apelt LOI Industrieofenanlagen GmbH Verfahren zur Wärmebehandlung von Werkstücken

Family Cites Families (104)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR823437A (fr) * 1936-10-01 1938-01-20 Fourment & Laduree Four continu pour traitements thermiques
US2988351A (en) * 1958-06-17 1961-06-13 Foundry Equipment Company Mold drying and cooling oven
US3194545A (en) * 1960-03-17 1965-07-13 Kaiser Aluminium Chem Corp Apparatus for continuously solution heat-treating aluminum and its alloys
US3432368A (en) * 1965-02-25 1969-03-11 Ishikawajima Harima Heavy Ind Method for manufacturing nitride-containing low-carbon structural steels
US3675905A (en) * 1970-09-17 1972-07-11 Dorn Co V Method and apparatus for infrared heating
US3794232A (en) * 1972-01-19 1974-02-26 N Petri Collator and web feed control means for the same
NL7201998A (zh) * 1972-02-16 1973-08-20
US3737280A (en) * 1972-04-14 1973-06-05 Hunter Eng Co Emission-controlled paint line heat source
JPS5537570B2 (zh) * 1974-04-19 1980-09-29
JPS50151710A (zh) * 1974-05-29 1975-12-05
US4140467A (en) * 1975-06-09 1979-02-20 Kenneth Ellison Convection oven and method of drying solvents
US4027862A (en) * 1975-12-19 1977-06-07 Frank W. Schaefer Inc. Metal melting furnace with alternate heating systems
US4068389A (en) * 1976-04-15 1978-01-17 Procedyne Corporation Gas-diffusion plate for fluidized bed apparatus
DE2637646B2 (de) * 1976-08-20 1978-08-10 Friedrich Wilhelm Dipl.- Ing. 5600 Wuppertal Elhaus Anwärmofen
GB1591302A (en) * 1976-09-16 1981-06-17 Harding B Fluidised bed
US4098624A (en) * 1976-12-28 1978-07-04 Upton Industries, Inc. Process for increasing the versatility of isothermal transformation
JPS53115407A (en) * 1977-03-17 1978-10-07 Mitsubishi Keikinzoku Kogyo Kk Engine cylinder block and the manufacture thereof
YU89478A (en) * 1977-05-12 1983-01-21 Przedsieb Projektowania Wyposa Equipment for cooling and separating castings from casting sand
US4186793A (en) * 1978-03-17 1980-02-05 Antonov Vladimir A Automatic line for coated metal mould casting
US4161389A (en) * 1978-04-07 1979-07-17 Procedyne, Inc. Fluidized bed calcining system
US4255133A (en) * 1978-04-10 1981-03-10 Hitachi, Ltd. Method for controlling furnace temperature of multi-zone heating furnace
US4257767A (en) * 1979-04-30 1981-03-24 General Electric Company Furnace temperature control
US4392814A (en) * 1979-06-08 1983-07-12 Can-Eng Holdings Limited Fluidized bed
US4457789A (en) * 1979-11-09 1984-07-03 Lasalle Steel Company Process for annealing steels
JPS5848009B2 (ja) * 1979-11-26 1983-10-26 日本鋼管株式会社 多帯式加熱炉の温度制御方法
US4457788A (en) * 1980-02-15 1984-07-03 Procedyne Corp. Particulate medium for fluidized bed operations
US5108520A (en) * 1980-02-27 1992-04-28 Aluminum Company Of America Heat treatment of precipitation hardening alloys
US4325424A (en) * 1980-03-14 1982-04-20 Scheffer Karl D System and process for abatement of casting pollution, reclaiming resin bonded sand, and/or recovering a low BTU fuel from castings
US4457352A (en) * 1980-03-14 1984-07-03 Scheffer Karl D System and process for the abatement of casting pollution, reclaiming resin bonded sand, and/or recovering a low BTU fuel from castings
IT1188886B (it) * 1980-12-24 1988-01-28 Fata Europ Group Forno di calcinazione a letto fluidizzato particolarmente per il recupero delle sabbie utilizzate in forme ed anime di fonderia
US4519718A (en) * 1982-07-23 1985-05-28 Procedyne Corp. Method and apparatus for thermal testing
US4577671A (en) * 1982-08-09 1986-03-25 Stephan Mark C Casting decoring device
US4512821A (en) * 1982-12-20 1985-04-23 Procedyne Corp. Method for metal treatment using a fluidized bed
DE3307071C2 (de) * 1983-03-01 1986-05-22 Joachim Dr.-Ing. 7250 Leonberg Wünning Durchlaufofen für die Wärmbehandlung von metallischen Werkstücken
DE3309379A1 (de) * 1983-03-16 1984-09-20 Hubert Eirich Verfahren zur regenerierung von giessereialtsand und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
US4671496A (en) * 1983-05-26 1987-06-09 Procedyne Corp. Fluidized bed apparatus for treating metals
JPS609550A (ja) * 1983-06-29 1985-01-18 M C L:Kk 鋳造用焼成・保持炉
US4499940A (en) * 1983-08-01 1985-02-19 Williams International Corporation Casting process including making and using an elastomeric pattern
US4606529A (en) * 1983-09-20 1986-08-19 Davy Mckee Equipment Corporation Furnace controls
US4662839A (en) * 1984-04-12 1987-05-05 Kashiwa Co., Ltd. Combustion apparatus and method of forcibly circulating a heating medium in a combustion apparatus
AT382396B (de) * 1984-10-19 1987-02-25 Hertwich Guenther Dipl Ing Ofen zur waermebehandlung von leichtmetallbarren
US5121786A (en) * 1984-11-09 1992-06-16 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Process for manufacturing siamese-type cylinder block
US4817920A (en) * 1984-11-21 1989-04-04 Salem Furnace Co. Apparatus for continuous heat treatment of metal strip in coil form
JPH089733B2 (ja) * 1985-03-27 1996-01-31 イエニイ プレツセン アクチエンゲゼルシヤフト 工作物を流れ作業方式で歪みなく熱機械的に処理する方法及び設備
GB8511622D0 (en) * 1985-05-08 1985-06-12 Richards Structural Steel Co L Thermal reclamation of industrial sand
US4604055A (en) * 1985-06-03 1986-08-05 Can-Eng Holdings, Ltd. Lip-hung retort furnace
US5226983A (en) * 1985-07-08 1993-07-13 Allied-Signal Inc. High strength, ductile, low density aluminum alloys and process for making same
DE3688422T2 (de) * 1985-08-07 1993-08-26 Samuel Strapping Systems Ltd Beheizung eines fliessbettofens.
US4648836A (en) * 1985-11-26 1987-03-10 Can-Eng Holdings, Ltd. Rotary retort furnace
DE3543062C1 (de) * 1985-12-05 1987-05-14 Dornier Medizintechnik Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen insbesondere keramischer Gussformen von Gussteilen mittels Stosswellen
JPS62197269A (ja) * 1986-02-24 1987-08-31 Toyota Motor Corp 強制冷却鋳造装置
US4934441A (en) * 1986-12-03 1990-06-19 Hazelett Strip-Casting Corporation Edge dam tensioning and sealing method and apparatus for twin-belt continuous casting machine
JPH0191957A (ja) * 1987-03-03 1989-04-11 Mazda Motor Corp 鋳物の熱処理方法
US5108519A (en) * 1988-01-28 1992-04-28 Aluminum Company Of America Aluminum-lithium alloys suitable for forgings
US5018707A (en) * 1989-03-14 1991-05-28 Gas Research Institute Heating furnace
JPH03465A (ja) * 1989-05-26 1991-01-07 Toyota Motor Corp 中子除去方法
US4924470A (en) * 1989-07-25 1990-05-08 Gordon Ries Laser diode control apparatus
US5350160A (en) * 1989-09-29 1994-09-27 Consolidated Engineering Company Method and apparatus for heat treating metal castings
US5294094A (en) * 1989-09-29 1994-03-15 Consolidated Engineering Company Method and apparatus for heat treating metal castings
US5178695A (en) * 1990-05-02 1993-01-12 Allied-Signal Inc. Strength enhancement of rapidly solidified aluminum-lithium through double aging
US5340089A (en) * 1990-06-08 1994-08-23 Bgk Finishing Systems, Inc. Coolant controlled IR heat treat apparatus
DE4034653A1 (de) * 1990-10-31 1992-05-07 Loi Ind Ofenanlagen Verfahren und durchstossofen zum waermebehandeln von werkstuecken
US5115770A (en) * 1990-11-08 1992-05-26 Ford Motor Company Aluminum casting alloy for high strength/high temperature applications
US5120372A (en) * 1990-11-08 1992-06-09 Ford Motor Company Aluminum casting alloy for high strength/high temperature applications
JPH04218637A (ja) * 1990-12-18 1992-08-10 Honda Motor Co Ltd 高強度高靱性アルミニウム合金の製造方法
US5169913A (en) * 1991-05-31 1992-12-08 Procedyne Corp. Fluidized multistaged reaction system for polymerization
CA2081055C (en) * 1991-11-05 1999-12-21 John R. Eppeland Method and apparatus for heat treatment of metal parts utilizing infrared radiation
US5536337A (en) * 1992-02-27 1996-07-16 Hayes Wheels International, Inc. Method for heat treating a metal component
KR950700435A (ko) * 1992-02-27 1995-01-16 다니엘 엠. 샌드버그 주조 알루미늄 차량 휠 제조 방법(Method for producing a cast aluminum vehicle wheel)
DE4208485C2 (de) * 1992-03-17 1997-09-04 Wuenning Joachim Verfahren und Vorrichtung zum Abschrecken metallischer Werkstücke
US5514228A (en) * 1992-06-23 1996-05-07 Kaiser Aluminum & Chemical Corporation Method of manufacturing aluminum alloy sheet
US5312498A (en) * 1992-08-13 1994-05-17 Reynolds Metals Company Method of producing an aluminum-zinc-magnesium-copper alloy having improved exfoliation resistance and fracture toughness
US5329917A (en) * 1993-03-30 1994-07-19 Young David C Fire ring
US5327955A (en) * 1993-05-04 1994-07-12 The Board Of Trustees Of Western Michigan University Process for combined casting and heat treatment
FR2710657B1 (fr) * 1993-09-28 1995-11-10 Pechiney Rhenalu Procédé de désensibilisation à la corrosion intercristalline des alliages d'Al séries 2000 et 6000 et produits correspondants.
US5439045A (en) * 1994-01-19 1995-08-08 Consolidated Engineering Company, Inc. Method of heat treating metal castings, removing cores, and incinerating waste gasses
US5518557A (en) * 1994-02-02 1996-05-21 Standard Car Truck Company Process for making railroad car truck wear plates
US5423370A (en) * 1994-03-04 1995-06-13 Procedyne Corp. Foundry sand core removal and recycle
US5547228A (en) * 1994-04-01 1996-08-20 Abbema; Wiliam D. Cylindrical corrosion barrier for pipe connections
US5593519A (en) * 1994-07-07 1997-01-14 General Electric Company Supersolvus forging of ni-base superalloys
JP3262461B2 (ja) * 1994-09-09 2002-03-04 タイホー工業株式会社 鋳造品の熱処理装置
US5547523A (en) * 1995-01-03 1996-08-20 General Electric Company Retained strain forging of ni-base superalloys
US6241000B1 (en) * 1995-06-07 2001-06-05 Howmet Research Corporation Method for removing cores from castings
DE29603022U1 (de) * 1996-02-21 1996-04-18 Ipsen Industries International GmbH, 47533 Kleve Vorrichtung zum Abschrecken metallischer Werkstücke
US6253830B1 (en) * 1996-09-30 2001-07-03 Procedyne Corp. Apparatus and method for sand core debonding and heat treating metal castings
US5901775A (en) * 1996-12-20 1999-05-11 General Kinematics Corporation Two-stage heat treating decoring and sand reclamation system
US5738162A (en) * 1997-02-20 1998-04-14 Consolidated Engineering Company, Inc. Terraced fluidized bed
DE29713958U1 (de) * 1997-08-05 1997-10-02 Ipsen International GmbH, 47533 Kleve Vorrichtung zum Abschrecken einer Charge metallischer Werkstücke
US6033497A (en) * 1997-09-05 2000-03-07 Sandusky International, Inc. Pitting resistant duplex stainless steel alloy with improved machinability and method of making thereof
US6042369A (en) * 1998-03-26 2000-03-28 Technomics, Inc. Fluidized-bed heat-treatment process and apparatus for use in a manufacturing line
US20020170635A1 (en) * 1998-05-04 2002-11-21 Diserio Emile-Thomas Process for manufacturing aluminum alloys and aluminium castings
US6336809B1 (en) * 1998-12-15 2002-01-08 Consolidated Engineering Company, Inc. Combination conduction/convection furnace
US6217317B1 (en) * 1998-12-15 2001-04-17 Consolidated Engineering Company, Inc. Combination conduction/convection furnace
US6672367B2 (en) * 1999-07-29 2004-01-06 Consolidated Engineering Company, Inc. Methods and apparatus for heat treatment and sand removal for castings
US20080011443A1 (en) * 1999-07-29 2008-01-17 Crafton Scott P Methods and apparatus for heat treatment and sand removal for castings
US6910522B2 (en) * 1999-07-29 2005-06-28 Consolidated Engineering Company, Inc. Methods and apparatus for heat treatment and sand removal for castings
US7047894B2 (en) * 1999-11-02 2006-05-23 Consolidated Engineering Company, Inc. Method and apparatus for combustion of residual carbon in fly ash
US6588487B2 (en) * 2000-07-17 2003-07-08 Consolidated Engineering Company, Inc. Methods and apparatus for utilization of chills for casting
US7338629B2 (en) * 2001-02-02 2008-03-04 Consolidated Engineering Company, Inc. Integrated metal processing facility
KR100828887B1 (ko) * 2002-07-11 2008-05-09 콘솔리데이티드 엔지니어링 캄파니, 인크. 주조품으로부터 샌드 주형의 제거를 보조하기 위한 방법
US6901990B2 (en) * 2002-07-18 2005-06-07 Consolidated Engineering Company, Inc. Method and system for processing castings
EP1766100B1 (en) * 2004-06-02 2012-08-08 Consolidated Engineering Company, Inc. Integrated metal processing facility
US20060103059A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-18 Crafton Scott P High pressure heat treatment system
WO2007064839A2 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Bassett, Inc. Apparatus and method for preparing foundry sand mixes

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0716152A1 (de) * 1994-12-08 1996-06-12 Schmitz + Apelt LOI Industrieofenanlagen GmbH Verfahren zur Wärmebehandlung von Werkstücken

Also Published As

Publication number Publication date
EP2489452A2 (en) 2012-08-22
EP2139628B1 (en) 2013-02-27
US20080236779A1 (en) 2008-10-02
EP2489452A3 (en) 2013-05-01
WO2008121671A3 (en) 2008-12-18
WO2008121671A2 (en) 2008-10-09
US20150343531A1 (en) 2015-12-03
EP2139628A2 (en) 2010-01-06
CN101678450A (zh) 2010-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101678450B (zh) 竖直热处理系统
KR101230785B1 (ko) 고압 가스 제트 충돌식 열처리 시스템
CN102277480A (zh) 综合性金属加工设备
JP2006016694A (ja) 組み合わせ伝導／対流炉
JP5689403B2 (ja) 集積金属加工設備
MXPA05001393A (es) Metodos y aparatos para el tratamiento con calor y remocion de arena para fundiciones.
US7338629B2 (en) Integrated metal processing facility
CN1672835A (zh) 用于铸件的热处理和除砂的装置和方法
US20070289713A1 (en) Methods and system for manufacturing castings utilizing an automated flexible manufacturing system
US20060054294A1 (en) Short cycle casting processing
US6460600B1 (en) Apparatus and method for producing cast products
JPS5835572B2 (ja) ウオ−キングビ−ム式加熱炉

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160309

Termination date: 20210327

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee