CN103966406B - 一种内热联合搅拌等温淬火盐浴装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种内热联合搅拌等温淬火盐浴装置，至少包括盐浴槽，盐浴槽中设有工件架，盐浴槽中还设有内加热系统、冷却系统、联合搅拌系统以及温度控制系统，其中内加热系统为加热棒，所述加热棒均匀分布在盐浴槽中；所述冷却系统为蛇形冷却水管，所述的蛇形冷却水管设有两根，分别位于盐浴槽中相对的两个内壁上；联合搅拌系统由摆动单元和气体搅拌单元组成，摆动单元包括摆动机构以及位于盐浴槽顶部两侧上的轨道，所述的气体搅拌单元为气管，气管位于盐浴槽的底部，气管上开有均匀分布的出气孔；所述温度控制系统包括测温仪、管道泵以及控制器。本申请中提供的内热联合搅拌等温淬火盐浴装置温度均匀且温度波动范围小，并能实现自动控制。

Description

一种内热联合搅拌等温淬火盐浴装置
技术领域
本发明提供了一种用于等温淬火球铁(ADI)热处理的内热联合搅拌等温淬火盐浴装置，属于等温淬火球铁热处理技术领域。
背景技术
等温淬火球铁(AustemperedDuctileIron,简称ADI)是近三十多年来新兴的高强度、高耐磨、且兼有一定韧性的铸造工程材料，国内外正不断推广应用。
ADI是对铸造球铁毛坯铸件进行等温淬火处理工艺后得到的，主要工艺过程包括奥氏体化和等温淬火处理两个过程。ADI的基体组织由针状铁素体和高碳稳定奥氏体组成，学术上将这种混合基体称为奥铁体。
其制造过程为：铸造球铁毛坯铸件(球状石墨+珠光体及铁素体基体)→完全奥氏体化加热(球状石墨+奥氏体)→等温淬火(球状石墨+针状铁素体+高碳稳定的残余奥氏体)。即将球铁毛坯铸件通过热处理，保留球状石墨，改变基体组织而获得优良的综合力学性能。等温淬火是生产ADI的关健工序。等温淬火过程的等温温度、等温保持时间及等温温度的稳定性(波动范围)等参数，决定了工件所能获得的最终性能。
一般淬火介质为硝酸盐溶液。淬火温度230～450℃，等温保持时间1～2小时，其工艺参数根据ADI工件所要求的牌号性能制定。淬火温度低于230℃则易形成马氏体组织，硬度高，脆性大，韧性极低；而高于450℃则易转变为铁素体及珠光体组织，达不到等温淬火改善性能的目的。在230～450℃范围内的温度，温差相差10～15℃就会使工件最终性能产生很大差别。因此，为确保淬透性，获得预期性能，须严格控制淬火过程盐浴温度的波动范围≤±8℃，使高温奥氏体化(850～930℃)工件淬入盐浴后尽快散热，在10分钟内降到设定的等淬温度。
综上所述，热处理的参数变化对等温淬火球墨铸铁(ADI)的力学性能有着很大的影响，因此，ADI热处理的准确性需要设备的保证，提供一种温度均匀且温度波动范围小、并能实现自动控制的盐浴装置成为了本领域的关键。
发明内容
本发明解决了现有技术中的问题，提供了一种温度均匀且温度波动范围小、并能实现自动控制的内热联合搅拌等温淬火盐浴装置。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种内热联合搅拌等温淬火盐浴装置，至少包括盐浴槽，盐浴槽中设有用于放置工件的工件架，所述的盐浴槽中设有内加热系统、冷却系统、联合搅拌系统以及温度控制系统，其中内加热系统为加热棒，所述加热棒均匀分布在盐浴槽中，加热棒与盐浴槽的内壁相平行，且加热棒与内壁之间的距离为10-15cm；所述冷却系统为蛇形冷却水管，所述的蛇形冷却水管设有两根，分别位于盐浴槽中相对的两个内壁上，且单根蛇形冷却水管的进水口和出水口位于盐浴槽内壁中的同一顶角处；联合搅拌系统由摆动单元和气体搅拌单元组成，摆动单元包括摆动机构以及位于盐浴槽顶部两侧上的轨道，所述工件架在摆动机构的带动下沿轨道做往复运动，所述的气体搅拌单元为气管，气管位于盐浴槽的底部，气管上开有均匀分布的出气孔，气管的进气端与供气装置连接；所述温度控制系统包括测温仪、管道泵以及控制器，测温仪上的传感器安装在盐浴槽中，测温仪将所测得温度数据传输至控制器，所述的管道泵安装于蛇形冷却水管的进水口上，控制器与管道泵连接并控制管道泵的启闭，控制器同时还与加热棒连接并对加热棒的工作状态进行控制。
所述的盐浴槽为长方体状，由不锈钢内胆和保温层组成，所述不锈钢内胆的厚度为5-8mm，所述的不锈钢内胆的外部设有保温层，保温层的厚度为15～20cm。
所述的盐浴槽外设有冷却水池，蛇形冷却水管的进水口通过管道泵与冷却水池连通。
所述的工件架由悬挂架和挂钩组成，所述的悬挂架的两端分别位于盐浴槽顶部两侧的轨道上，其底部安装有滚轮，所述滚轮位于轨道内，所述的挂钩位于盐浴槽中，挂钩的顶部与悬挂架固定连接，待处理的工件悬挂在挂钩上。
所述的摆动机构采用摇臂摆动机构，所述的摇臂摆动机构由电机、减速机、摇臂以及连杆依次连接组成，电机经减速机减速后驱动摇臂旋转，连杆的一端与摇臂铰接，连杆的另一端铰接在工件架上，连杆经摇臂驱动，并带动工件架在轨道上做往复运动，从而带动工件在盐浴槽内往复运动。
本发明提供的内热联合搅拌等温淬火盐浴装置与现有技术相比有以下优点：1、整个内加热系统采用加热棒，加热棒固定于盐浴槽中，直接与淬火介质接触，保证精准控制温度，还能显著提高加热效率及升温速度，增加盐浴温度稳定性，且降低能耗。2、长方体盐浴槽的两长侧壁上设置有蛇形冷却水管，两冷却水管分别进水、出水，可提高冷却效率，增加盐浴温度稳定性，盐浴槽外设有冷却水池，蛇形冷却水管的进水口通过管道泵与冷却水池连通，能够采用冷却水池循环送水，以增强盐浴的散热降温，迅速回降到所设定的等淬温度，减小盐浴温度波动。3、盐浴槽中设有联合搅拌系统，由摆动单元和气体搅拌单元组成，气体搅拌单元能够在淬火工作过程中在气管中通入惰性压缩气体使盐浴液翻腾，从而搅拌盐浴液，同时摆动单元能够驱动工件架带动工件左右移动而搅拌盐浴，在气体和机械联合搅拌下，加速盐浴的相对流动，保证盐浴的温度均匀，这种设计结构简单，能耗较小，且对盐浴槽中心部位的搅拌作用明显。4、本发明中还设有温度控制系统，包括测温仪、管道泵以及控制器，测温仪将所测得温度数据传输至控制器，所述的管道泵安装于蛇形冷却水管的进水口上，控制器与管道泵连接并控制管道泵的启闭，控制器同时还与加热棒连接并对加热棒的工作状态进行控制；因此，在等温淬火的过程中若盐浴温度高于等淬温度上限，则自动停止对加热棒供电，并启动管道泵送水；若低于等温淬火温度下限，则关闭管道泵，并开启对加热棒供电。
附图说明
图1为本发明提供的内热联合搅拌等温淬火盐浴装置的整体结构示意图；
1-不锈钢内胆，2-轨道，3-悬挂架，4-挂钩，5-加热棒，6-蛇形冷却水管，7-气管，8-电机，9-连杆，10-保温层。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
本申请提供的内热联合搅拌等温淬火盐浴装置的结构如图1所示，盐浴槽为长方体状，由不锈钢内胆1和保温层10组成，所述不锈钢内胆1的厚度为5-8mm，所述的不锈钢内胆1的外部设有保温层10，保温层10的厚度为15～20cm，盐浴槽中设有用于放置工件的工件架。所述的盐浴槽中设有内加热系统、冷却系统、联合搅拌系统以及温度控制系统，其中内加热系统为加热棒5，所述加热棒5均匀分布在盐浴槽中，加热棒5与盐浴槽的内壁相平行，且加热棒5与盐浴槽内壁之间的距离为10-15cm；所述冷却系统为蛇形冷却水管6，所述的蛇形冷却水管6设有两根，分别位于盐浴槽中相对的两个内壁上，且单根蛇形冷却水管的进水口和出水口位于盐浴槽内壁中的同一顶角处。所述的盐浴槽外设有冷却水池，蛇形冷却水管的进水口通过管道泵与冷却水池连通。
联合搅拌系统由摆动单元和气体搅拌单元组成，摆动单元包括摆动机构以及位于盐浴槽顶部两侧上的轨道2，所述工件架在摆动机构的带动下沿轨道2做往复运动，所述的工件架由悬挂架3和挂钩4组成，所述的悬挂架3的两端分别位于盐浴槽顶部两侧的轨道2上，其底部安装有滚轮，所述滚轮位于轨道2内，所述的挂钩4位于盐浴槽中，挂钩4的顶部与悬挂架3固定连接，待处理的工件悬挂在挂钩4上。所述的摆动机构采用摇臂摆动机构，所述的摇臂摆动机构由电机8、减速机、摇臂以及连杆9依次连接组成，电机8经减速机减速后驱动摇臂旋转，连杆9的一端与摇臂铰接，连杆9的另一端铰接在工件架上，连杆经摇臂驱动，并带动工件架在轨道上做往复运动，从而带动工件在盐浴槽内往复运动。
所述的气体搅拌单元为气管7，，所述的气管7位于盐浴槽的底部，气管7上开有均匀分布的出气孔，气管7的进气端与供气装置连接。在淬火工作过程中供气装置在气管7中通入惰性压缩气体，气体从出气孔中冒出，从而使盐浴翻腾，搅拌盐浴，加速盐浴的相对流动，保证盐浴的温度均匀。
所述温度控制系统包括测温仪、管道泵以及控制器，测温仪上的传感器安装在盐浴槽中，测温仪将所测得温度数据传输至控制器，所述的管道泵安装于蛇形冷却水管的进水口上，控制器与管道泵连接并控制管道泵的启闭，控制器同时还与加热棒连接并对加热棒的工作状态进行控制。
本发明中，测温仪将所测得温度数据传输至控制器，所述的管道泵安装于蛇形冷却水管的进水口上，控制器与管道泵连接并控制管道泵的启闭，控制器同时还与加热棒连接并对加热棒的工作状态进行控制；因此，在等温淬火的过程中若盐浴温度高于等淬温度上限，则自动停止对加热棒供电，并启动管道泵送水；若低于等温淬火温度下限，则关闭管道泵，并开启对加热棒供电。在整个淬火过程中，始终保持气管通气状态，使盐浴翻腾，并结合工件在摆动单元带动下在盐浴槽中的摆动，从而保证盐浴的温度均匀、稳定。淬火完成取出工件前，停止摇臂摆动机构即可。

Claims (4)

1.一种内热联合搅拌等温淬火盐浴装置，至少包括盐浴槽，盐浴槽中设有用于放置工件的工件架，其特征在于：所述的盐浴槽中设有内加热系统、冷却系统、联合搅拌系统以及温度控制系统，其中内加热系统为加热棒，所述加热棒均匀分布在盐浴槽中，加热棒与盐浴槽的内壁相平行，且加热棒与内壁之间的距离为10-15cm；所述冷却系统为蛇形冷却水管，所述的蛇形冷却水管设有两根，分别位于盐浴槽中相对的两个内壁上，且单根蛇形冷却水管的进水口和出水口位于盐浴槽内壁中的同一顶角处；联合搅拌系统由摆动单元和气体搅拌单元组成，摆动单元包括摆动机构以及位于盐浴槽顶部两侧上的轨道，所述工件架在摆动机构的带动下沿轨道做往复运动，所述的气体搅拌单元为气管，气管位于盐浴槽的底部，气管上开有均匀分布的出气孔，气管的进气端与供气装置连接；所述温度控制系统包括测温仪、管道泵以及控制器，测温仪上的传感器安装在盐浴槽中，测温仪将所测得温度数据传输至控制器，所述的管道泵安装于蛇形冷却水管的进水口上，控制器与管道泵连接并控制管道泵的启闭，控制器同时还与加热棒连接并对加热棒的工作状态进行控制；所述的盐浴槽为长方体状，由不锈钢内胆和保温层组成，所述不锈钢内胆的厚度为5-8mm，所述的不锈钢内胆的外部设有保温层，保温层的厚度为15～20cm。
2.根据权利要求1所述的内热联合搅拌等温淬火盐浴装置，其特征在于：所述的盐浴槽外设有冷却水池，蛇形冷却水管的进水口通过管道泵与冷却水池连通。
3.根据权利要求1所述的内热联合搅拌等温淬火盐浴装置，其特征在于：所述的工件架由悬挂架和挂钩组成，所述的悬挂架的两端分别位于盐浴槽顶部两侧的轨道上，其底部安装有滚轮，所述滚轮位于轨道内，所述的挂钩位于盐浴槽中，挂钩的顶部与悬挂架固定连接，待处理的工件悬挂在挂钩上。
4.根据权利要求1所述的内热联合搅拌等温淬火盐浴装置，其特征在于：所述的摆动机构采用摇臂摆动机构，所述的摇臂摆动机构由电机、减速机、摇臂以及连杆依次连接组成，电机经减速机减速后驱动摇臂旋转，连杆的一端与摇臂铰接，连杆的另一端铰接在工件架上，连杆经摇臂驱动，并带动工件架在轨道上做往复运动，从而带动工件在盐浴槽内往复运动。
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