CN102851480B - 大型磨机半齿冷却淬火热处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型磨机半齿淬火冷却热处理装置及方法，它包括雾化装置，所述雾化装置包括喷雾装置和风冷装置；所述风冷装置设于喷雾装置周围，喷雾装置包括喷雾管路以及与之连接的至少一组气水混合管路，气水混合管路另一端与气源装置和给水装置连接；所述喷雾管路上设有指向待处理半齿工件的喷孔，喷雾管路与待处理半齿工件相配合安置。本发明的有益效果：工艺方法采用“先水淬—后雾化—再强风”的复合冷却，冷却速度介于水和油之间，解决了水淬时的变形开裂和油淬时的淬透性差，成本高，易着火的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种热处理工艺，尤其涉及一种大型磨机半齿冷却淬火热处理装置及方法。
背景技术
目前，直径Φ5000～Φ8000mm，重量10～20吨的磨机半齿（ZG42CrMo），若完全单独用水作为淬火介质淬火时，半齿的拉筋和副板极易断裂，变形很大，因为水的淬火冷却速度太快，淬火形成的热应力和组织应力很大；而用油作为淬火介质时，由于油的冷却速度较慢，淬透性较差，而且这样大的齿轮需要淬火油200吨以上，成本高，投资大，易着火，齿面硬度不易达到技术要求。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种大型磨机半齿冷却淬火热处理装置及方法, 它具有保证质量，降低成本，操作简单的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种大型磨机半齿冷却淬火热处理装置，它包括雾化装置，所述雾化装置包括喷雾装置和风冷装置；所述风冷装置设于喷雾装置周围，喷雾装置包括喷雾管路以及与之连接的至少一组气水混合管路， 气水混合管路另一端与气源装置和给水装置连接；所述喷雾管路上设有指向待处理半齿工件的喷孔，喷雾管路与待处理半齿工件相配合安置。
所述风冷装置包括5组大型轴流风机，所述5组大型轴流风机按左、左中、中、右中、右方位，距离待处理半齿工件表面2.5～3m，围绕待处理半齿工件设置。
所述喷雾管路为半圆弧形的喷雾环管，与待处理半齿工件弧形配合，所述喷孔为喷雾环管上均匀分布着的多个间距为100mm，方向指向圆心的Φ2.5～3mm的喷孔。
所述气水混合管路包括在喷雾管路左侧、左下部、右下部、右侧分别设置的4组气水混合管路，每组气水混合管路包括进水管路和进气管路，所述进水管路和进气管路分别设有进水阀和进气阀，每组进水管路和进气管路通过三通接头相互连接后与喷雾管路连通。
所述气源装置为空气压缩机；空气压缩机通过尼龙高压管与进气管路连接；所述给水装置为排污泵；排污泵通过高压皮管与进水管路连接。
所述喷雾装置还设有与喷雾环管连接的加强筋。
大型磨机半齿冷却淬火热处理装置的方法，它包括的步骤是
1）先水淬，将加热到淬火温度的待处理半齿工件出炉，用水冷方式迅速冷却，激掉齿轮表面的氧化皮；
2）后雾化，将水淬后待处理半齿工件，快速启动喷雾装置，对待处理半齿工件进行雾化冷却；
3）强风冷却，当雾化冷却停止后，快速开启风冷装置，对待处理半齿工件进行风冷，风冷结束后，根据半齿硬度要求进行回火处理。
所述先水淬，将加热到淬火温度850±10℃，保温6.5h的待处理半齿工件出炉，空气预冷置边缘发黑，然后通过水冷1.5～2分钟，将齿轮表面温度迅速冷却到 350～400℃之间，激掉齿轮表面的氧化皮，为雾化和强风冷却做准备。
所述后雾化，待处理半齿工件水淬后，由于心部热量向外传导，表面温度会迅速升高，将喷雾装置中喷雾管路与待处理半齿工件的轮廓相配合安置，配合距离为500mm±10mm；快速启动喷雾装置对待处理半齿工件进行雾化冷却，使待处理半齿工件表面温度不会超过350～400℃，当表面温度雾化冷却到300℃±10℃时，停止雾化冷却。
所述强风冷却，当雾化冷却停止后，快速开启风冷装置，距离待处理半齿工件表面2.5～3m，按左、左中、中、右中、右方向，对待处理半齿工件进行风冷，当待处理半齿工件表面温度冷却到100～150℃停止风冷，根据半齿硬度要求（HB240～280），确定回火580±10℃，保温10h后，随炉冷却到350℃出炉空冷，测试硬度HB270～280之间；为了保证拉筋21去掉后半齿不变形，需在570±10℃，保温10h进行第二次回火处理。
本发明的工作原理:
通过前期水淬，为后续步骤做好准备工作，结合雾化装置对待处理半齿工件雾化冷却，最后采用强风冷却，实现对待处理半齿工件冷却淬火热处理；雾化装置的结构形状是根据待处理半齿工件制作，形成与待处理半齿工件相配合的喷雾环管，该装置距离待处理半齿工件表面轮廓保持一定的间距，本发明间距为500mm左右，通过喷雾环管两端及中间分别设有的由空气压缩机和排污泵提供气、水的气水混合管道，调节气水混合管道中进水管路和进气管路各自设有的阀门，由喷雾环管通过均匀分布或根据需要适当调整间距的喷孔喷出形成水雾，对待处理半齿工件实施喷雾，实现雾化冷却。
通过综合运用水淬、雾化、强风冷却技术手段，控制待处理半齿工件冷却速度，使待处理半齿工件的冷却淬火热处理质量得到保障。
本发明的有益效果：
1本工艺具有以下优点：对ZG42CrMo材料而言，如果单独用水作为淬火介质，由于水的冷却速度太快，特别在低温区冷速也很快，非常容易使ZG42CrMo材料的半齿因热应力和组织应力太大而变形和开裂；若单独用油作为淬火介质，由于油的冷却速度太慢，而且半齿太重，淬透性也较差，而“先水淬→后雾化→再强风冷”淬火，该方案在高温区用水冷速度较快，而在低温度用雾化+风冷，使冷速减慢，符合理想淬火介质的要求，其冷却速度介于水和油之间，并可通过调节阀门大小达到半齿的理想冷却速度。该工艺方案操作简单，安全，节能，淬透层深而又解决了拉筋和副板水淬变形开裂，油淬不硬的难题。
工艺方法采用“先水淬—后雾化—再强风”的复合冷却，冷却速度介于水和油之间，解决了水淬时的变形开裂和油淬时的淬透性差，成本高，易着火的难题。
附图说明
图1为喷雾环管雾化冷却方向示意图；
图2为半齿与雾化装置结构及配合关系位置示意图。
其中，1.进气阀I，2.进气阀II，3.进气阀III，4.为进气阀VI， 5.进水阀I，6.进水阀II，7.进水阀III，8.进水阀VI，9.喷雾环管，10.加强筋，11.半齿，12.轴流风机I，13.轴流风机II，14.轴流风机III，15.轴流风机VI，16.轴流风机V，17. 穿扛点I，18. 穿扛点II，19为穿扛点III，20.喷孔，21.拉筋。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
图1，材料为ZG42CrMo的大型（Φ5000～Φ8000）磨机半齿以“水—雾化—强风”冷却淬火代替油（或水或淬火液）冷却淬火的热处理工艺。技术要求T：HB240～280，半齿11单重16吨。雾化冷却时，喷雾环管9上设有指向半齿11的喷孔20，喷孔20喷出的水雾，分别喷射在齿轮齿表面，喷孔为喷雾环管9上均匀分布着的多个间距为100mm，方向指向圆心的Φ2.5～3mm的喷孔20，,喷雾环管9与半齿11弧形配合，配合距离为500mm；
图2中，一种大型磨机半齿冷却淬火热处理装置，它包括雾化装置，所述雾化装置包括喷雾装置和风冷装置；所述风冷装置设于喷雾装置周围，喷雾装置包括喷雾管路以及与之连接的三组气水混合管路， 气水混合管路另一端与气源装置和给水装置连接；喷雾管路上设有指向半齿11的喷孔20，喷雾管路与半齿11配合安置。所述喷水管路为半圆弧形的喷雾环管9，与半齿弧形配合，所述喷孔20为喷雾环管9上均匀分布着的多个间距为100mm，方向指向圆心的Φ2.5～3mm的喷孔20。
风冷装置包括5组大型轴流风机，分别为轴流风机I 12，轴流风机II 13，轴流风机III 14，轴流风机VI 15，轴流风机V 16，所述5组大型轴流风机按左、左中、中、右中、右方位，距离半齿11表面2.5～3m，围绕半齿11设置。
气水混合管路包括在喷雾管路左侧、左下部、右下部、右侧分别设置的4组气水混合管路，所述每组进水管路和进气管路分别设有阀门，所述进气管路设有阀门包括进气阀I 1，进气阀II 2，进气阀III 3，为进气阀VI 4，进水管路阀门为进水阀I 5，进水阀II 6，进水阀III 7，进水阀VI 8，每组进水管路和进气管路通过三通接头相互连接后与喷水管路连通。
气源装置为w—3.0/10型空气压缩机；空气压缩机通过尼龙高压管与进气管路连接；
给水装置为WQ15×30×3的排污泵；排污泵通过高压皮管进水管路连接。
喷雾装置还设有与喷雾环管9连接的加强筋10。
一种大型磨机半齿冷却淬火热处理装置的方法，它包括的步骤是
1）先水淬，将加热到淬火温度的待处理半齿工件出炉，用水冷方式迅速冷却，激掉齿轮表面的氧化皮；
2）后雾化，将水淬后待处理半齿工件，快速启动喷雾装置，对待处理半齿工件进行雾化冷却；
3）强风冷却，当雾化冷却停止后，快速开启风冷装置，对待处理半齿工件进行风冷，风冷结束后，根据半齿硬度要求进行回火处理。
先水淬是指，先将半齿加热到650℃，均温2.5h，以预防升温过快，使半齿变形，然后升温到850±10℃，保温6.5h后出炉，用三根循环链，用穿扛方式，穿扛点为图2中。穿扛点I 17，穿扛点II 18，为穿扛点III 19，将半齿平吊在空中，空气预冷置边缘发黑，然后平放入水中冷却。水冷1.5～2分钟，将齿轮表面温度迅速冷却到 350～400℃之间，激掉齿轮表面的氧化皮，为雾化和强风冷却做准备。
后雾化是指，半齿水淬后，由于心部热量向外传导，表面温度会迅速升高，将喷雾装置中喷雾管路与半齿的轮廓相配合安置，配合距离为500mm；快速启动喷雾装置对半齿进行雾化冷却，使半齿表面温度不会超过350～400℃，当表面温度雾化冷却到290～310℃时，停止雾化冷却。
强风冷却是指，当雾化冷却停止后，快速开启风冷装置，距离半齿表面2.5～3m，按左、左中、中、右中、右方向，对半齿进行风冷，当半齿表面温度冷却到103℃停止风冷。
根据半齿硬度要求（HB240～280），确定回火580±10℃，保温10h后，随炉冷却到350℃出炉空冷，测试硬度HB270～280之间；为了保证拉筋21去掉后半齿不变形，需在570±10℃，保温10h进行第二次回火处理。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (2)
1.大型磨机半齿冷却淬火热处理的方法，其中，热处理装置包括雾化装置，所述雾化装置包括喷雾装置和风冷装置；所述风冷装置设于喷雾装置周围，喷雾装置包括喷雾管路以及与之连接的至少一组气水混合管路，气水混合管路另一端与气源装置和给水装置连接；所述喷雾管路上设有指向待处理半齿工件的喷孔，喷雾管路与待处理半齿工件相配合安置；
所述风冷装置包括5组大型轴流风机，所述5组大型轴流风机按左、左中、中、右中、右方位，距离待处理半齿工件表面2.5～3m，围绕待处理半齿工件设置；
所述喷雾管路为半圆弧形的喷雾环管，与待处理半齿工件弧形配合，所述喷孔为喷雾环管上均匀分布着的多个间距为100mm，方向指向圆心的Φ2.5～3mm的喷孔；
所述气水混合管路包括在喷雾管路左侧、左下部、右下部、右侧分别设置的4组气水混合管路，每组气水混合管路包括进水管路和进气管路，所述进水管路和进气管路分别设有进水阀和进气阀，每组进水管路和进气管路通过三通接头相互连接后与喷雾管路连通；
所述气源装置为空气压缩机；空气压缩机通过尼龙高压管与进气管路连接；
所述给水装置为排污泵；排污泵通过高压皮管与进水管路连接；
所述喷雾装置还设有与喷雾环管连接的加强筋；
其特征是，所述大型磨机半齿冷却淬火热处理的方法，它包括的步骤是
1）先水淬，将加热到淬火温度的待处理半齿工件出炉，用水冷方式迅速冷却，激掉齿轮表面的氧化皮；
2）后雾化，将水淬后待处理半齿工件，快速启动喷雾装置，对待处理半齿工件进行雾化冷却；
3）强风冷却，当雾化冷却停止后，快速开启风冷装置，对待处理半齿工件进行风冷，风冷结束后，根据半齿硬度要求进行回火处理；
所述先水淬，将加热到淬火温度850±10℃，保温6.5h的待处理半齿工件出炉，空气预冷至边缘发黑，然后通过水冷1.5～2分钟，将齿轮表面温度迅速冷却到350～400℃之间，激掉齿轮表面的氧化皮，为雾化和强风冷却做准备；
所述后雾化，待处理半齿工件水淬后，由于心部热量向外传导，表面温度会迅速升高，将喷雾装置中喷雾管路与待处理半齿工件的轮廓相配合安置，配合距离为500mm±10mm；快速启动喷雾装置对待处理半齿工件进行雾化冷却，使待处理半齿工件表面温度不会超过350～400℃，当表面温度雾化冷却到300℃±10℃时，停止雾化冷却。
2.如权利要求1所述大型磨机半齿冷却淬火热处理的方法，其特征是，所述强风冷却，当雾化冷却停止后，快速开启风冷装置，距离待处理半齿工件表面2.5～3m，按左、左中、中、右中、右方向，对待处理半齿工件进行风冷，当待处理半齿工件表面温度冷却到100～150℃停止风冷，根据半齿硬度要求HB240～280，确定回火580±10℃，保温10h后，随炉冷却到350℃出炉空冷，测试硬度是否在范围内；为了保证拉筋去掉后半齿不变形，需在570±10℃，保温10h进行第二次回火处理。
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