CN106148666B - 一种双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锯带热处理设备技术领域，具体涉及一种双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器，包括淬火炉管，淬火炉管的锯带入口端与高温炉管对接，所述深冷器还包括循环冷却组件、一级喷嘴和二级喷嘴，一级喷嘴设于淬火炉管入口端的内部，一级喷嘴通过气管一外接冷冻机，冷冻机外接保护气体供应设备；淬火炉管内的保护气体经循环冷却组件冷却后返回至淬火炉管内的二级喷嘴，采用一级喷嘴和二级喷嘴达到双气流快速冷却的效果，提高淬火效果，且保护气体和淬火介质合二为一，节约能源消耗。

Description

一种双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器
技术领域
本发明属于锯带热处理设备技术领域，具体涉及一种双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器。
背景技术
在锯带生产工艺中，锯带淬火温度高达1200℃，为了实现无氧化加热，采用的是高纯氮气保护，且齿尖部分为高速钢，要求急冷。现有淬火工艺中，主要有油淬、水淬和气淬等方法。
如申请号为201310454948.X的中国发明专利公开了Π型撞销高频淬火工艺，包括：摆放→加热→油淬→回火，该淬火工艺中的油淬为将加热后的零件置于油中冷却，该淬火工艺并不适用于连续淬火过程。
如申请号201210231296.9的中国发明专利公开了一种中碳钢发动机齿轮的高频淬火工艺，包括以下工序：预加热→淬火前自然冷却→急速加热→喷水淬火→淬火后自然冷却，使齿轮的高频淬硬区域沿齿根部形成仿形形状。由于锯带在淬火冷却过程中要防止氧化，因此采用喷水淬火也不适用。
如申请号为201410004620.2的中国发明专利公开了超长超硬高耐磨合金工具钢导轨的整体淬火方法，采用的淬火介质为室温的空气，温度控制在±1℃内。气淬比较适合锯带的淬火，但是淬火介质不能选用空气，实现无氧化过程。
另外，上述淬火过程不能在2-3秒钟内将带锯条从临界温度降至500℃以下，淬火效果不理想。
申请号为200910072856.9的中国发明专利的双金属带锯条同炉多带光亮淬火全自动生产线，它涉及一种用于金属带锯条淬火的全自动生产线。解决了现有双金属带锯条淬火装置存在无法实现双金属带锯条的同炉多带淬火工艺，致使金属带锯条的淬火工艺的生产效率低并浪费了大量能源问题。N个加热单元设置在壳体内，N个加热单元与壳体之间设置有保温层，多个硅钼棒加热元件依次穿过壳体和保温层并沿加热单元的长度方向均布设置在每两个加热单元之间以及保温层和加热单元之间；深冷器主体中部开有金属带锯条通道、金属带锯条通道两侧分别开有用于装设多个制冷剂流道的侧通道。该发明所提及的深冷器结构，存在淬火效率不够高、结构复杂、占用空间大、制造成本高等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器，包括淬火炉管，淬火炉管的锯带入口端与高温炉管对接，所述深冷器还包括循环冷却组件、一级喷嘴和二级喷嘴，一级喷嘴设于淬火炉管入口端的内部，一级喷嘴通过气管一外接冷冻机，冷冻机外接保护气体供应设备；淬火炉管内的保护气体经循环冷却组件冷却后返回至淬火炉管内的二级喷嘴，采用一级喷嘴和二级喷嘴达到双气流快速冷却的效果，提高淬火效果，且保护气体和淬火介质合二为一，节约能源消耗。
优选的，所述淬火炉管的两端口各设一密封板，密封板上形成锯带的入口和出口，防止保护气体逸出。
优选的，所述循环冷却组件包括一级冷却内管和二级冷却内管，一级冷却内管通过气管二与所述淬火炉管连通，一级冷却内管还通过气管三与二级冷却内管连通，二级冷却内管通过气管四与所述二级喷嘴连通，形成淬火介质气体的循环回路，节约能源消耗，降低生产成本。
优选的，所述二级冷却内管的外壁上设有冷却外管，冷却外管的内壁与二级冷却内管的外壁之间形成封闭空间，二级冷却内管的外壁上形成通孔，使二级冷却内管与封闭空间连通，封闭空间通过气管四与所述二级喷嘴连通，通孔的设置起到对淬火介质气体进一步加压的作用，二级喷嘴喷出的淬火介质气体对锯带进一步降温，使锯带的出口温度在安全操作温度内，同时也保证了操作者的安全。
优选的，所述一级冷却内管内设有内水管，二级冷却内管内设有冷却水管，内水管的两端与冷却水管的两端通过水管一和水管二形成循环回路，采用水冷，既安全又环保。
优选的，所述水管二被一循环水池分为两段，两段的相对应端分别连接循环水池和一高压水泵，高压水泵设于循环水池内，通过循环水池源源不断地供水，高压水泵对冷却水进行加压。
优选的，所述气管三上设一真空罗茨风机，利用罗茨原理，用于淬火介质气体的输送和加压。
优选的，所述保护气体为氮气，氮气是惰性气体，性质稳定，不易发生化学反应。
优选的，所述氮气经过冷冻机后温度调节至低于-50℃，急冷效果好，使高温的锯带在2-3秒钟内从锯条临界温度降至500℃以下，提高淬火效果。
优选的，所述一级喷嘴包括两组喷嘴，每组喷嘴由两个喷嘴组成，两个喷嘴相对设置于锯带运行方向的两侧，提高淬火效果。
本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明的双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器，在锯带从临界温度进入淬火淬火炉管时，采用第一超低温氮气气流通过一级喷嘴直接喷在锯带上，使其在2-3秒钟内从临界温度降至500℃以下，提高淬火效果，达到锯带齿部的理想硬度；将淬火炉管内的保护气体和淬火介质合二为一，资源得到充分利用，节省空间；回收的第二低温氮气气流通过二级喷嘴继续对锯带进行冷却，降低锯带的出口温度，提高生产的效率，也保证了操作者的安全；将水循环装置与气体循环装置有机的统一，实现设备的集成化和微型化，提高热交换效率。
附图说明
图1是本发明双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器的结构剖视图。
图2是本发明二级冷却内管与冷却外管的结构剖视图。
图3是本发明双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器的立体图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如图1-3所示，本发明实施例的双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器，包括淬火炉管2、一级冷却内管9和二级冷却内管6，淬火炉管2为直筒状，沿锯带运行方向其两端分别为锯带3的进口端和出口端，且均设置密封板7，密封板7上形成锯带3的进口和出口，锯带3的进口端与高温炉管1的出口端对接，使锯带3经过高温炉管1加热至临界温度后直接进入淬火炉管2内急冷。淬火炉管2的进口端内设有一级喷嘴，一级喷嘴包括第一、第二组喷嘴41，每组喷嘴沿淬火炉管2的同一周向设置两个喷嘴，两个喷嘴相对设置在锯带运行方向的两侧，且喷嘴正对锯带，每组喷嘴沿锯带运行方向间隔一定距离布设。两组喷嘴41通过第一气管22与冷冻机20的出气口连接，冷冻机20的进气口外接氮气供应设备。
淬火炉管2的侧壁开设有氮气出口，一级冷却内管9的侧壁上开设有氮气入口，淬火炉管2的氮气出口与一级冷却内管9的氮气入口通过第二气管8连通，一级冷却内管9内设有一排内水管10，一排内水管10沿一级冷却内管9的长度方向设置，一级冷却内管9的内部的两端各设一块密封圈，一排内水管10的出入口分别设于两端的密封圈与各自对应的两端口之间，使一级冷却内管9的内部用于氮气的流通，而一排内水管10用于一级冷却内管9内部的氮气冷却，冷却水从一级冷却内管9的一端进入，经一排内水管10并从一级冷却内管9的一端流出，冷却水不会流入一级冷却内管9内两密封圈之间的腔体一。
二级冷却内管6内也设有一排冷却水管16，一排冷却水管16沿二级冷却内管6的长度方向设置，二级冷却内管6的内部的两端各设一块密封圈，一排冷却水管16的出入口分别设于两端的密封圈与各自对应的两端口之间，使二级冷却内管6的内部用于氮气的流通，而一排冷却水管16用于二级冷却内管6内部的氮气的冷却，冷却水从二级冷却内管6的一端进入，经一排冷却水管16并从二级冷却内管6的一端流出，冷却水不会流入二级冷却内管6内两密封板之间的腔体二。一级冷却内管10的一端口与二级冷却内管6的一端口通过第一水管15连通，一级冷却内管10的另一端口与二级冷却内管6的另一端口通过第一水管11、循环水池17、高压水泵18、第三水管19连通，即一级冷却内管10的另一端口与第二水管11的一端连接，第二水管11的另一端连通至循环水池17，高压水泵18设于循环水池17内，高压水泵18连通第三水管19的一端，第三水管19的另一端连通二级冷却内管6的另一端口，使一级冷却内管10与二级冷却内管6内的水流通道形成循环回路。
一级冷却内管9的侧壁上还设有氮气出口，氮气出口通过第三气管12连通至真空罗茨风机13，真空罗茨风机13通过第四气管14连通至二级冷却内管6内两密封圈之间的腔体二，腔体二的外壁套设有冷却外管5，冷却外管5的内壁与腔体二的外壁形成封闭空间，在腔体二的侧壁上形成通孔61，通孔61与封闭空间连通，冷却外管5上设置四根第五气管21，四根第五气管21分别与封闭空间连通，四根第五气管21分别与设置在淬火炉管2内部二级喷嘴包括的第三、第四、第五、第六组喷嘴42连通，每组喷嘴包括沿淬火炉管2的同一周向设置两个喷嘴，两个喷嘴相对布设在锯带运行方向的两侧且正对锯带，用于对锯带经过前两组喷嘴喷出的超低温氮气的急冷后再次对锯带进一步降温。
本发明双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器的具体淬火流程如下：
(1)第一气流的冷却：氮气从外接氮气供应设备进入冷冻机20，经过冷冻机20得到的-50℃的氮气通过第一气管22输送到淬火炉管2内，由第一、第二组喷嘴41喷向由高温炉管1进入淬火炉管2的锯带3上，在2-3秒钟内将锯带3从临界温度降至500℃以下；
(2)第二气流的冷却：氮气由淬火炉管2经第二气管8进入一级冷却内管9内，一次冷却后进入第三气管12，再进入真空罗茨风机13内，真空罗茨风机13对氮气加压并通过第四气管14输送至二级冷却内管6，二次冷却后的氮气通过通孔61进入冷却外管5与腔体二外壁的封闭空间，再通过四根第五气管21进入淬火炉管2，由第三、第四、第五、第六组喷嘴喷嘴42喷向锯带3上继续冷却，使锯带3从500℃降至30℃，达到氮气循环使用，节约能源。
氮气的一次、二次冷却：循环水池17内的冷却水通过高压水泵18输送至第三水管19，第三水管19将冷却水输送至一排冷却水管16内，对氮气进行冷却；一排冷却水管16将冷却水输送至第一水管15，第一水管15将冷却水输送至一排内水管10内，对氮气进行冷却，一排内水管10将冷却水通过第二水管11输送回循环水池17内，冷却水形成循环回路，不断将热量带走，提高冷却效果。
以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器，包括淬火炉管，淬火炉管的锯带入口端与高温炉管对接，其特征在于，所述深冷器还包括循环冷却组件、一级喷嘴和二级喷嘴，一级喷嘴设于淬火炉管入口端的内部，一级喷嘴通过气管一外接冷冻机，冷冻机外接保护气体供应设备；淬火炉管内的保护气体经循环冷却组件冷却后返回至淬火炉管内的二级喷嘴；
所述循环冷却组件包括一级冷却内管和二级冷却内管，一级冷却内管通过气管二与所述淬火炉管连通，一级冷却内管还通过气管三与二级冷却内管连通，所述二级冷却内管的外壁上设有冷却外管，冷却外管的内壁与二级冷却内管的外壁之间形成封闭空间，二级冷却内管的外壁上形成通孔，使二级冷却内管与封闭空间连通，封闭空间通过气管四与所述二级喷嘴连通。
2.根据权利要求1所述双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器，其特征在于，所述淬火炉管的两端口各设一密封板，密封板上形成锯带的入口和出口。
3.根据权利要求1所述双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器，其特征在于，所述一级冷却内管内设有内水管，二级冷却内管内设有冷却水管，内水管的两端与冷却水管的两端通过水管一和水管二形成循环回路。
4.根据权利要求3所述双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器，其特征在于，所述水管二被一循环水池分为两段，两段的相对应端分别连接循环水池和一高压水泵，高压水泵设于循环水池内。
5.根据权利要求1所述双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器，其特征在于，所述气管三上设一真空罗茨风机。
6.根据权利要求1所述双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器，其特征在于，所述保护气体为氮气。
7.根据权利要求6所述双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器，其特征在于，所述氮气经过冷冻机后温度调节至低于-50℃。
8.根据权利要求1所述双气流快速冷却锯带连续淬火的深冷器，其特征在于，所述一级喷嘴包括两组喷嘴，每组喷嘴由两个喷嘴组成，两个喷嘴相对设置于锯带运行方向的两侧。
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