CN101709364B - 金属热处理可控缓冷装置及智能在线监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属热处理可控缓冷装置及智能在线监控系统，其特征是：包括炉体(1)和风机(4)，炉体(1)的内腔设有升/降平台(6)、热交换器(5)和温度检测器(8)；炉体(1)的上侧壁设有工件进/出口(10)，风机位于炉体(1)外、其出风口(41)连通炉体(1)的内腔、其回风口(42)连通热交换器的出风口(51)，在炉体(1)的内腔、风机的出风口(41)与热交换器(5)的进风口之间形成单向风道，升/降平台(6)位于所述单向风道中；所述风机(4)、热交换器(5)和升降机构(6)分别设有控制输入信号端。本发明保证渗碳件缓冷时不产生氧化脱碳，实现可控气氛渗碳自动化生产。

Description

金属热处理可控缓冷装置及智能在线监控系统

技术领域

本发明涉及一种金属热处理可控缓冷装置及智能在线监控系统，适用于在线精确可控多功能底装料的渗碳后无氧化脱碳情况下可控冷却系统。属于金属热处理设备技术领域。

背景技术

渗碳淬火回火是金属表面强化的主要热处理工艺方法。渗碳使金属工件表面层碳含量增加，通过随后的淬火回火，使金属工件表面的硬度大大提高，增加耐磨性和使用寿命；同时使工件的心部获得良好的强度和塑性、韧性配合，满足工件保持良好强度和韧性要求，所以渗碳后淬火回火工艺对渗碳件组织性能至关重要。

渗碳后热处理工艺有如下七种：直接淬火低温回火、预冷后直接淬火低温回火、缓冷后机加工再一次加热淬火低温回火、缓冷后高温回火机加工再一次淬火低温回火，缓冷后机加工再二次淬火低温回火、二次淬火冷处理低温回火、感应淬火低温回火。对于技术要求不高，变形和承受冲击载荷不大的零件，一般采用直接淬火低温回火或预冷后直接淬火低温回火工艺。而对于技术要求高，Cr-Ni合金钢渗碳件以及渗碳后需机加工件大都在渗碳后需要缓冷，再进行淬火低温回火处理。因此，缓冷装置是要求高性能、高质量渗碳件的生产必备生产条件和设备。

现有技术的缓冷装备，大多是设置简易结构式缓冷坑或缓冷筒，这种简易结构式缓冷坑或缓冷筒在渗碳件缓冷过程中易产生氧化脱碳。为防止渗碳件缓冷时产生氧化脱碳，一般厂家是向缓冷坑或缓冷筒内放置燃烧的废油棉纱，由所述废油棉纱构成缓冷结构。存在如下缺点：构成所述缓冷结构的材料保温效果不良，因此缓冷结构的缓冷效果很差，严重影响热处理质量。(2)容易污染环境，与国家实施的节能减排政策背道而驰。

中国专利号为“200820193455.X”的发明专利公开了一种特优钢材加工气浴缓冷装置，它是对普通缓冷坑装置的改进，它包括有缓冷坑和保温盖，缓冷坑内布置有隔离支架，缓冷坑底部放置有若干方钢垫铁，其特征是：所述保温盖上开有散气孔，设置有进水管通至缓冷坑的底部；或在缓冷坑底部开有储水槽，该储水槽延伸至缓冷坑外部；本装置虽然增设了加水功能，可提高缓冷效果和效率。但是还存在以下问题：1、不能控制冷却速度；2、无法保证在缓冷时不产生氧化脱碳；3、不能实现全自动化缓冷。

发明内容

本发明的第一个目的，是为了克服现有缓冷装置缓冷效果差、容易污染环境的缺点，提供一种金属热处理可控缓冷装置。

本发明的第二个目的，是为了提供一种金属热处理可控缓冷智能在线监控系统。

本发明的第一个目的可以通过如下措施达到：

金属热处理可控缓冷装置，其结构特点是：包括炉体和风机，炉体的内腔设有升/降平台、热交换器和温度检测器；炉体的上侧壁设有工件进/出口，在所述工件进/出口处设有密封盖；风机的出风口从侧下部连通炉体的内腔，风机的回风口从侧上部连通位于炉体内热交换器的出风口，在炉体的内腔、风机的出风口与热交换器的进风口之间形成单向风道，升/降平台位于所述单向风道中；炉体的内侧壁设有保温层；所述风机、热交换器和升降机构分别设有控制输入信号端。

本发明的第一个目的还可以通过如下措施达到：

实现本发明的第一个目的的一个方案是：在所述风机的出风口与炉体内腔的连接处设有一个导风筒，在炉体的内腔形成的单向风道可以包括单向导风筒、热交换器的进风口以及供升/降平台活动的炉体内腔空间。

实现本发明的第一个目的的一个方案是：所述风机可以由变频式风机构成；所述热交换器可以由水冷式结构热交换器构成。

实现本发明的第一个目的的一个方案是：所述温度检测器可以由至少二个测温热电隅或温度传感器构成；该测温热电隅或温度传感器的信号输出端外接控制系统的反馈信号输入端。

实现本发明的第一个目的的一个方案是：所述炉体为一种底装立式多用炉。

实现本发明的第一个目的的一个方案是：所述保温层可以由纤维毡保温套构成。

本发明的第二个目的可以通过如下措施达到：

金属热处理可控缓冷智能在线监控系统，其结构特点是：包括与前述风机、热交换器和升降机构的控制输入信号端连接的温度控制模块，该温度控制模块的信号输出端分别连接风机、热交换器和升降机构的控制输入信号端，该温度控制模块的反馈信号输入端连接温度检测器的信号输出端，该温度控制模块的控制信号输入端连接工业控制计算机的一个信号输出端。

本发明的第二个目的可以通过如下措施达到：

实现本发明的第二个目的的一个方案是：工业控制计算机还连接有压力控制模块、流量控制模块、氮气气氛保护模块；

1)所述工业控制计算机的控制输I/O端口分别与温度控制模块、压力控制模块、流量控制模块的信号输入/输出端连接；

2)所述温度控制模块的控制输出端与缓冷装置的信号输入端连接，温度控制模块的反馈信号输入端与测温热电偶的信号输出端连接；

3)所述压力控制模块的控制输出端通过一稳压阀连接缓冷装置的炉体内腔；

4)所述流量控制模块的控制输出端分别与流量计和氮气保护气氛系统的信号输入端连接、其反馈信号输入端与氮气保护气氛系统的反馈信号输出端连接，所述氮气保护气氛系统的信号输出端与流量计的信号输入端连接。

本发明中，可以由控制处理装置连接风机和换热器组成冷却系统，由控制处理装置连接升/降平台3构成快速升/降工件支撑系统；由控制处理装置和炉体1构成惰性气体保护系统。

本发明的有益效果是：

1、本发明为高质量高性能渗碳件提供一种可以控制冷却速度，保证渗碳件缓冷时不产生氧化脱碳，全自动化缓冷的装置，并能与底装料立式多用炉生产线精确对接，实现可控气氛渗碳自动化生产。

2、本发明通过预先纯氮吹扫、良好密封、冷却过程纯氮保护，使渗碳工件缓冷过程不产生氧化脱碳；

3、本发明通过保温层、换热器和风机，以及温度测量和控制系统，使渗碳工件在可控冷速的情况下进行缓慢冷却，达到最佳的组织性能。

4、本发明通过传感器和控制系统与底装立式多用炉生产线无缝对接，实现底装料立式多用炉生产线具有渗碳后缓冷功能的自动化生产。

附图说明

图1是渗碳后热处理缓冷装置的一个实施例结构示意图。

图2是本发明的控制系统的结构框图。

具体实施方式

具体实施例1：

图1构成本发明的具体实施1的金属热处理可控缓冷装置。

参照图1，本实施例涉及的金属热处理可控缓冷装置，包括炉体1和风机4，炉体1的内腔设有升/降平台6、热交换器5和温度检测器8；炉体1的上侧壁设有工件进/出口10，在所述工件进/出口10处设有密封盖2；风机的出风口41从侧下部连通炉体1的内腔，风机的回风口42从侧上部连通位于炉体内热交换器的出风口51，在炉体1的内腔、风机的出风口41与热交换器5的进风口之间形成单向风道，升/降平台6位于所述单向风道中；炉体1的内侧壁设有保温层3；所述风机4、热交换器5和升降机构6分别设有控制输入信号端。

本实施例中，在所述风机4的出风口41与炉体1内腔的连接处设有一个导风筒7，在炉体1的内腔形成的单向风道可以包括单向导风筒7、热交换器5的进风口以及供升/降平台3活动的炉体内腔空间。所述风机4可以由变频式风机构成；所述热交换器5可以由水冷式结构热交换器构成。所述温度检测器5可以由二个测温热电隅构成；该测温热电隅或温度传感器的信号输出端外接控制系统的反馈信号输入端所述炉体1为一种底装立式多用炉。所述保温层3可以由纤维毡保温套构成。

由控制处理装置连接风机和换热器组成冷却系统，由控制处理装置连接升/降平台6构成快速升/降工件支撑系统；由控制处理装置和炉体1构成惰性气体保护系统。

本发明的工作原理是：渗碳工件进入缓冷系统之前，缓冷装置通过通氮清扫，保持装置内无污染和氧化气氛，渗碳工件放置在快速升/降平台6，并快速装入该缓冷装置内，通过氮气保护系统和冷却系统实现对渗碳工件的无氮化脱碳的可控冷却。所述缓冷装置通过预先通氮吹扫，由于装置的密封性很好、使渗碳工件始终在纯氮气保护的条件下冷却，保证渗碳工件缓冷过程中不氧化脱碳。控制系统通过控制风机4来调整风机进/回风的速度、控制热交换器5的流量来改变冷却氮气的冷却效果，达到调整工件冷速的目的。渗碳工件可以通过升/降平台6升降、可以通过工件进/出口10装卸。

利用装置内设有的热电偶，测试内部温度，作为计算和调整冷却速度的依据。通过调整风机速度和通过热交换的流量来改变冷却氮气的冷却效果，来达到调整工件冷速的目的。通过预先通氮吹扫装置良好密封、冷却中纯氮气保护，保证渗碳工件缓冷过程中不氧化脱碳。

本发明构成在线精确可控多功能底装料渗碳缓冷装置。

具体实施例2：

图1和图2构成本发明的金属热处理可控缓冷智能在线监控系统。

参照图2，金属热处理可控缓冷智能在线监控系统，是在图1公开的金属热处理可控缓冷装置的基础上连接一工业计算机控制系统，主要包括：与前述风机4、热交换器5和升降机构6的控制输入信号端连接的温度控制模块，该温度控制模块的信号输出端分别连接风机4、热交换器5和升降机构6的控制输入信号端，该温度控制模块的反馈信号输入端连接温度检测器8的信号输出端，该温度控制模块的控制信号输入端连接工业控制计算机的一个信号输出端。

工业控制计算机还连接有压力控制模块、流量控制模块、氮气气氛保护模块；所述工业控制计算机的控制输I/O端口分别与温度控制模块、压力控制模块、流量控制模块的信号输入/输出端连接；所述温度控制模块的控制输出端与缓冷装置的信号输入端连接，温度控制模块的反馈信号输入端与测温热电偶的信号输出端连接；所述压力控制模块的控制输出端通过一稳压阀连接缓冷装置的炉体内腔；所述流量控制模块的控制输出端分别与流量计和氮气保护气氛系统的信号输入端连接、其反馈信号输入端与氮气保护气氛系统的反馈信号输出端连接，所述氮气保护气氛系统的信号输出端与流量计的信号输入端连接。

参照图1，本实施例所述的金属热处理可控缓冷装置与具体实施例1相同。

Claims (7)

1.金属热处理可控缓冷装置，其特征是：包括炉体（1）和风机（4），炉体（1）的内腔设有升/降平台（6）、热交换器（5）和温度检测器（8）；炉体（1）的上侧壁设有工件进/出口（10），在工件进/出口（10）处设有密封盖（2）；风机位于炉体（1）外、其出风口（41）从侧下部连通炉体（1）的内腔、其回风口（42）从侧上部连通热交换器的出风口（51），在炉体（1）的内腔、风机的出风口（41）与热交换器（5）的进风口之间形成单向风道，升/降平台（6）位于所述单向风道中；炉体（1）的内侧壁设有保温层（3）；所述风机（4）、热交换器（5）和升降机构（6）分别设有控制输入信号端；风机（4）、热交换器（5）和升降机构（6）的控制输入信号端连接的温度控制模块，该温度控制模块的信号输出端分别连接风机（4）、热交换器（5）和升降机构（6）的控制输入信号端，该温度控制模块的反馈信号输入端连接温度检测器（8）的信号输出端，该温度控制模块的控制信号输入端连接工业控制计算机的一个信号输出端。

2.根据权利要求1所述的金属热处理可控缓冷装置，其特征是：在风机（4）的出风口（41）与炉体（1）内腔的连接处设有一个导风筒（7），在炉体（1）的内腔形成的单向风道包括单向导风筒（7）、热交换器（5）的进风口以及供升/降平台（3）活动的炉体内腔空间。

3.根据权利要求1或2所述的金属热处理可控缓冷装置，其特征是：所述风机（4）由变频式风机构成；所述热交换器（5）由水冷式结构热交换器构成。

4.根据权利要求1或2所述的金属热处理可控缓冷装置，其特征是：所述温度检测器（8）由至少二个测温热电隅或温度传感器构成；该测温热电隅或温度传感器的信号输出端外接控制系统的反馈信号输入端。

5.根据权利要求1或2所述的金属热处理可控缓冷装置，其特征是：所述炉体（1）为底装立式多用炉。

6.根据权利要求1或2所述的金属热处理可控缓冷装置，其特征是：所述保温层（3）由纤维毡保温套构成。

7.根据权利要求1所述的金属热处理可控缓冷装置，其特征是：工业控制计算机还连接有压力控制模块、流量控制模块、氮气气氛保护模块；

1）工业控制计算机的控制I/O端口分别与温度控制模块、压力控制模块、流量控制模块的信号输入/输出端连接；

2）所述温度控制模块的控制输出端与缓冷装置的信号输入端连接，温度控制模块的反馈信号输入端与测温热电偶的信号输出端连接；

3）所述压力控制模块的控制输出端通过一稳压阀连接缓冷装置的炉体内腔；

4）所述流量控制模块的控制输出端分别与流量计和氮气保护气氛系统的信号输入端连接、其反馈信号输入端与氮气保护气氛系统的反馈信号输出端连接，所述氮气保护气氛系统的信号输出端与流量计的信号输入端连接。

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