CN107502716A - 一种用于含碳化物奥铁体球墨铸铁材料的连续式等温淬火油冷专机生产线 - Google Patents

一种用于含碳化物奥铁体球墨铸铁材料的连续式等温淬火油冷专机生产线 Download PDF

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Abstract

本发明一种用于含碳化物奥铁体球墨铸铁材料的连续式等温淬火油冷专机生产线，属于热处理设备技术领域，针对于CADI(奥铁体球墨铸铁)材料由于工艺复杂，现有设备难以用于生产该材料，生产效率低的问题，本发明提出了一种用于含碳化物奥铁体球墨铸铁材料的连续式等温淬火油冷专机生产线，分别用于实现CADI生产环节中的预热、加热、缓冷、淬火和等温处理步骤，实现了碳势的自动调节，产品数量是其它设备2‑3倍，且产品质量也有很大的提高，此外本发明加热炉、缓冷炉和等温炉上方增加了风扇，能够使炉内气压高于淬火机构的气压，使淬火机构内产生的油烟不会进入炉内，从而影响生产线的运行。

Description

一种用于含碳化物奥铁体球墨铸铁材料的连续式等温淬火油 冷专机生产线
技术领域
本发明属于热处理设备技术领域。
背景技术
我国耐磨件的产量300多万吨，除满足国内需求外，国外需求的数量也在逐年增加，以磨球为例：磨球广泛用于选矿、水泥和火力发电。目前国内生产的磨球主要是以铬为主的高、中、低三种铬球，它们都需要进行热处理，生产主要方法有：①加热到一定的温度后，采用各种不同的冷却剂进行冷却。②将工件加热到一定的温度后，在盐溶中进行等温淬火，此法目前应用的较多，以上几种热处理工艺应用虽然较多，但存在很多问题。含碳化合物奥铁体球墨铸铁(CADI)材料的产生，为解决铬系磨球的不足，提供了新的材料。但是其热处理工艺相对复杂，缺少适用于生产该材料的设备。
发明内容
为了解决由于工艺复杂，现有设备难以用于生产该材料，生产效率低的问题，本发明提出了一种用于含碳化物奥铁体球墨铸铁材料的连续式等温淬火油冷专机生产线。
该生产线依次由预热炉1、加热炉2、缓冷炉3、淬火机构4和等温炉5通过导轨17串联而成，轨道22上设有托盘18，所述预热炉1、加热炉2和缓冷炉3的进料口均设有一个液压推杆16，用于推动导轨22上的托盘18进入炉体内部，导轨22上的托盘18由液压马达 19驱动，通过链条传动在导轨18上行进，所述预热炉1、加热炉2和缓冷炉3的出料口分别设有出料推杆17，出料推杆17与液压推杆16方向垂直用于将托盘18从炉内推出并送至下一炉的炉体内，所述出料推杆17由液压马达19驱动，再由减速机20变速后，通过链条传动连接在出料推杆17上；液压推杆16推出方向端部炉体内设有限位机构21；
预热炉1采用裸式辐射管6作为热源，内部分为两个预热段，第一预热段1-1中采用10 根裸式辐射管6分成两排，在炉体内沿进料方向按照等距离分布原则布置在第一预热段1-1 内，第二预热段1-2中采用14根裸式辐射管6分成两排，在炉体内沿进料方向按照等距离分布原则布置在第二预热段内1-2，第一预热段1-1中裸式辐射管6间距为第二预热段1-2中裸式辐射管6间距的一半；每个预热段分别安装有热电偶7，并每个预热段上的热电偶7分别与一个温控开关连接；
加热炉2采用电辐射管8加热，炉体内分为三个连续加热区即加热一区2-1、加热二区 2-2和加热三区2-3，其中加热一区2-1和加热二区2-2内均设有12根电辐射管8分成两排，在炉体内沿进料方向按照等距离分布原则布置在第一加热区2-1和第二加热区2-2内，第三加热区2-3内设有8根电辐射管，炉体进料口处设有前室9用于密封，加热炉2上设有用于注入醋酸乙酯和甲醇的注入口10；注入口10设有电磁阀；加热二区2-2和加热三区2-3内分别设有氧探头11，每个氧探头11分别与一个碳控仪12连接，测定出加热二区2-2和加热三区2-3内的炉内碳势；碳控仪可根据碳势控制注入口10电磁阀的开关以控制醋酸乙酯和甲醇的加入量，加热炉每个加热区上方分别设有一个风扇13，并设有热电偶7与温控开关连接。
缓冷炉3炉内分为两个缓冷区段，即缓冷一区3-1和缓冷二区3-2；缓冷炉进料口密封，缓冷一区3-1设有空冷装置14，缓冷二区3-2设有六个电辐射管8分成两排布置在缓冷二区 3-2炉体内，缓冷二区还设有用于注入醋酸乙酯的注入口10；注入口10设有电磁阀；缓冷二区3-2设有氧探头11，氧探头11与碳控仪连接；碳控仪可根据碳势控制注入口10电磁阀的开关以控制醋酸乙酯的加入量；缓冷二区3-2上方设有风扇13；缓冷一区3-1和缓冷二区3-2内分别设有热电偶7，每个缓冷区段上的热电偶7分别与一个温控开关连接；
淬火机构4主要包括油槽4-1、油冷却装置4-2、油加热装置4-3、保温罩4-4和淬火升降台4-5，油冷却装置4-2用于冷却油温，油加热装置4-3用于加热油温，油冷却装置4-2和油加热装置4-3维持油槽内的油温在一定范围之内，缓冷炉3的出料口伸入油槽4-1中油面上方，并在淬火机构4的进料口处设有保温罩4-4，淬火升降台4-5可沿导轨移动至保温罩4-4 内并升高至油面以上以承接进料口处的托盘，然后在回到原位再升高至于等温炉进料口位置并与等温炉内轨道同高。
等温炉5的炉体两侧密封，炉内上方设有两组电阻丝加热器5-1，电阻丝加热器5-1上设有热电偶7，热电偶7与温控开关连接，两组电阻丝加热器5-1之间等温炉5炉体上方安装有风扇13，炉体两端炉门密封，炉体内部导轨上的托盘由拉杆15拉动。
优选地，等温炉5的出料口一侧设有排烟罩。
本发明的有益效果：
在使用本发明生产线后，产品数量是其它设备2-3倍，且产品质量也有很大的提高，以磨球为例：比铬球更耐磨，硬度适中，加工硬化能力更好，表面硬度可达HRC62以上，冲击韧性是铬系磨球的2-3倍，具有优良的综合性能，在使用中不破碎，不失圆，磨耗仅占吨耗200克左右。
本发明生产线中实现了碳势的自动调节，此外本发明加热炉、缓冷炉和等温炉上方增加了风扇，能够使炉内气压高于淬火机构的气压，使炉内的温度和碳势均匀，保证生产线的运行。
附图说明
图1是完整生产线的俯视图；
图2是生产线中的预热炉的俯视图；
图3是生产线中的加热炉的俯视图；
图4是生产线中的缓冷炉的俯视图；
图5是生产线中的淬火槽的俯视图；
图6是生产线中的等温炉的俯视图。
具体实施方式
下面以实施例的形式对本发明技术方案做进一步解释和说明。
实施例1
一种用于含碳化物奥铁体球墨铸铁材料的连续式等温淬火油冷专机生产线。
该生产线依次由预热炉1、加热炉2、缓冷炉3、淬火机构4和等温炉5通过导轨17串联而成，轨道22上设有托盘18，所述预热炉1、加热炉2和缓冷炉3的进料口均设有一个液压推杆16，用于推动导轨22上的托盘18，所述预热炉1、加热炉2和缓冷炉3的出料口分别设有出料推杆17，出料推杆17与液压推杆16方向垂直用于将托盘18从炉内推出并送至下一炉的炉体内，所述出料推杆17由液压马达19驱动，再由减速机20变速后，通过链条传动连接在出料推杆17上；液压推杆16推出方向端部炉体内设有限位机构21；
预热炉1采用裸式辐射管6作为热源，内部分为两个预热段，第一预热段1-1中采用10 根裸式辐射管6分成两排，在炉体内沿进料方向按照等距离分布原则布置在第一预热段1-1 内，第二预热段1-2中采用14根裸式辐射管6分成两排，在炉体内沿进料方向按照等距离分布原则布置在第二预热段内1-2，第一预热段1-1中裸式辐射管6间距为第二预热段1-2中裸式辐射管6间距的一半；每个预热段分别安装有热电偶7，并每个预热段上的热电偶7分别与一个温控开关连接；
加热炉2采用电辐射管8加热，炉体内分为三个连续加热区即加热一区2-1、加热二区 2-2和加热三区2-3，其中加热一区2-1和加热二区2-2内均设有12根电辐射管8分成两排，在炉体内沿进料方向按照等距离分布原则布置在第一加热区2-1和第二加热区2-2内，第三加热区2-3内设有8根电辐射管，炉体进料口处设有前室9用于密封，加热炉2上设有用于注入醋酸乙酯和甲醇的注入口10；注入口10设有电磁阀；加热二区2-2和加热三区2-3内分别设有氧探头11，每个氧探头11分别与一个碳控仪12连接，测定出加热二区2-2和加热三区2-3内的炉内碳势；碳控仪可根据碳势控制注入口10电磁阀的开关以控制醋酸乙酯和甲醇的加入量，加热炉每个加热区上方分别设有一个风扇13，并设有热电偶7与温控开关连接。
缓冷炉3炉内分为两个缓冷区段，即缓冷一区3-1和缓冷二区3-2；缓冷炉进料口密封，缓冷一区3-1设有空冷装置14，缓冷二区3-2设有六个电辐射管8分成两排布置在缓冷二区3-2炉体内，缓冷二区还设有用于注入醋酸乙酯的注入口10；注入口10设有电磁阀；缓冷二区3-2设有氧探头11，氧探头11与碳控仪连接；碳控仪可根据碳势控制注入口10电磁阀的开关以控制醋酸乙酯的加入量；缓冷二区3-2上方设有风扇13；缓冷一区3-1和缓冷二区3-2内分别设有热电偶7，每个缓冷区段上的热电偶7分别与一个温控开关连接；
淬火机构4主要包括油槽4-1、油冷却装置4-2、油加热装置4-3、保温罩4-4和淬火升降台4-5，油冷却装置4-2用于冷却油温，油加热装置4-3用于加热油温，油冷却装置4-2和油加热装置4-3维持油槽内的油温在一定范围之内，缓冷炉3的出料口伸入油槽4-1中油面上方，并在淬火机构4的进料口处设有保温罩4-4，淬火升降台4-5可沿导轨移动至保温罩4-4 内并升高至油面以上以承接进料口处的托盘，然后在回到原位再升高至于等温炉进料口位置并与等温炉内轨道同高。
等温炉5的炉体两侧密封，炉内上方设有两组电阻丝加热器5-1，电阻丝加热器5-1上设有热电偶7，热电偶7与温控开关连接，两组电阻丝加热器5-1之间等温炉5炉体上方安装有风扇13，炉体两端炉门密封，炉体内部导轨上的托盘由拉杆15拉动。
工作原理：
1)将铸造好的产品，并经清理检查完毕后，将工件进行热处理，工件放置在托盘上，在液压推杆的推动下，沿轨道进入预热炉内，进入预热炉后由液压马达驱动并由软链条传动托盘沿轨道在预热炉内匀速运动，在预热炉内分段升温至设定温度。
2)工件从预热炉出料口出料后，在预热炉出料口处的推杆推动下直接进入到加热炉内，由液压马达驱动链条传动带动托盘沿轨道在加热炉内匀速运动，在三个连续加热区段内分别升温至设定温度，在加热过程中通过碳控仪控制乙酸乙酯的加入量，以保持碳势维持在一定范围之内。
3)工件从加热炉出料口出料后，在加热炉出料口处的出料推杆推动下直接进入到缓冷炉内，由液压马达驱动托盘沿轨道在加热炉内匀速运动，工件在缓冷炉内的两个缓冷区段内分别冷却至设定温度后从出料口直接进入淬火机构。
4)将工件在密封状态下，直接淬入淬火槽内的淬火油中，并在设定油温下进行处理，在达到出油温度后在淬火升降台升至与等温炉同高时，由拉杆将淬火升降台上的工件拉入等温炉内。
5)等温炉炉门升起后，拉杆将淬火台上的工件拉入炉内进行等温处理，在等温炉中保温处理一定的时间后，由拉杆将工件拉出炉体，完成整个热处理过程。
实施例2
1.将铸造好的产品，并经清理检查完毕后，将工件进行热处理，首先进入预热炉，温度650℃。
2.加热炉，工件从预热炉加热后，在密封状态下直接送入到加热炉，加热至940℃，并将升温速度控制在75-100℃/h，并通入保护性气氛，使工件不氧化、不脱碳，并保持炉内碳势值为0.9-1.2，使奥氏体充分均匀化。
3.缓冷炉，将奥氏体充分均匀化的工件在密封状态下直接进入缓冷炉内，使其温度降至 860℃，保温2-4小时，使工件温度内外一致。
4.淬火机构，将工件在缓冷炉降温860℃后，在密封状态下，直接淬入淬火槽内的淬火油中，油温一般控制在60℃～120℃，时间一般不超过10分钟(视工件大小而定)。
5.等温炉，将冷却好的工件，迅速进入等温炉，进行等温处理，温度不超过280℃时，保持时间不超过4小时，以使工件达到预期的各项要求。
各项检测结果如下：
1.最终产品中金相组织为奥铁体加上一定数量的碳化物。
2.整体硬度均匀，工件表面硬度HRC50以上，在使用过程中，由于加工硬化作用，使工件表面硬度可达到HRC62以上。
3.冲击韧性aK12J/cm2以上，最高可达20.1J/cm2。
4.直径磨球在3.5m高的落球试验机上冲击疲劳寿命可达12000次以上。
5.以磨球为例，与传统的铬合金铸球相比具有优异的耐磨性和显著的加工硬化能力。降低噪音10-12分贝，由于在使用过程中不破碎，不失圆，可减少磨球碎片杂质对泵管道、水利旋流器等设备造成的严重磨损，延长设备的使用寿命，减低维护成本，使用寿命是铬系磨球的2.5倍以上。

Claims (2)

1.一种用于含碳化物奥铁体球墨铸铁材料的连续式等温淬火油冷专机生产线，其特征在于，该生产线依次由预热炉(1)、加热炉(2)、缓冷炉(3)、淬火机构(4)和等温炉(5)通过导轨(17)串联而成，轨道(22)上设有托盘(18)，所述预热炉(1)、加热炉(2)和缓冷炉(3)的进料口均设有一个液压推杆(16)，用于推动导轨(22)上的托盘(18)进入炉体内部，导轨(22)上的托盘(18)由液压马达(19)驱动，通过链条传动在导轨(18)上行进，所述预热炉(1)、加热炉(2)和缓冷炉(3)的出料口分别设有出料推杆(17)，出料推杆(17)与液压推杆(16)方向垂直用于将托盘(18)从炉内推出并送至下一炉的炉体内，所述出料推杆(17)由液压马达(19)驱动，再由减速机(20)变速后，通过链条传动连接在出料推杆(17)上；液压推杆(16)推出方向端部炉体内设有限位机构(21)；
预热炉(1)采用裸式辐射管(6)作为热源，内部分为两个预热段，第一预热段(1-1)中采用(10)根裸式辐射管(6)分成两排，在炉体内沿进料方向按照等距离分布原则布置在第一预热段(1-1)内，第二预热段(1-2)中采用(14)根裸式辐射管(6)分成两排，在炉体内沿进料方向按照等距离分布原则布置在第二预热段内(1-2)，第一预热段(1-1)中裸式辐射管(6)间距为第二预热段(1-2)中裸式辐射管(6)间距的一半；每个预热段分别安装有热电偶(7)，并每个预热段上的热电偶(7)分别与一个温控开关连接；
加热炉(2)采用电辐射管(8)加热，炉体内分为三个连续加热区即加热一区(2-1)、加热二区(2-2)和加热三区(2-3)，其中加热一区(2-1)和加热二区(2-2)内均设有(12)根电辐射管(8)分成两排，在炉体内沿进料方向按照等距离分布原则布置在第一加热区(2-1)和第二加热区(2-2)内，第三加热区(2-3)内设有(8)根电辐射管，炉体进料口处设有前室(9)用于密封，加热炉(2)上设有用于注入醋酸乙酯和甲醇的注入口(10)；注入口(10)设有电磁阀；加热二区(2-2)和加热三区(2-3)内分别设有氧探头(11)，每个氧探头(11)分别与一个碳控仪(12)连接，测定出加热二区(2-2)和加热三区(2-3)内的炉内碳势；碳控仪可根据碳势控制注入口(10)电磁阀的开关以控制醋酸乙酯和甲醇的加入量，加热炉每个加热区上方分别设有一个风扇(13)，并设有热电偶(7)与温控开关连接；
缓冷炉(3)炉内分为两个缓冷区段，即缓冷一区(3-1)和缓冷二区(3-2)；缓冷炉进料口密封，缓冷一区(3-1)设有空冷装置(14)，缓冷二区(3-2)设有六个电辐射管(8)分成两排布置在缓冷二区(3-2)炉体内，缓冷二区还设有用于注入醋酸乙酯的注入口(10)；注入口(10)设有电磁阀；缓冷二区(3-2)设有氧探头(11)，氧探头(11)与碳控仪连接；碳控仪可根据碳势控制注入口(10)电磁阀的开关以控制醋酸乙酯的加入量；缓冷二区(3-2)上方设有风扇(13)；缓冷一区(3-1)和缓冷二区(3-2)内分别设有热电偶(7)，每个缓冷区段上的热电偶(7)分别与一个温控开关连接；
淬火机构(4)主要包括油槽(4-1)、油冷却装置(4-2)、油加热装置(4-3)、保温罩(4-4)和淬火升降台(4-5)，油冷却装置(4-2)用于冷却油温，油加热装置(4-3)用于加热油温，油冷却装置(4-2)和油加热装置(4-3)维持油槽内的油温在一定范围之内，缓冷炉(3)的出料口伸入油槽(4-1)中油面上方，并在淬火机构(4)的进料口处设有保温罩(4-4)，淬火升降台(4-5)可沿导轨移动至保温罩(4-4)内并升高至油面以上以承接进料口处的托盘，然后在回到原位再升高至于等温炉进料口位置并与等温炉内轨道同高；
等温炉(5)的炉体两侧密封，炉内上方设有两组电阻丝加热器(5-1)，电阻丝加热器(5-1)上设有热电偶(7)，热电偶(7)与温控开关连接，两组电阻丝加热器(5-1)之间等温炉(5)炉体上方安装有风扇(13)，炉体两端炉门密封，炉体内部导轨上的托盘由拉杆(15)拉动。
2.根据权利要求1所述的用于含碳化物奥铁体球墨铸铁材料的连续式等温淬火油冷专机生产线，其特征在于，等温炉(5)的出料口一侧设有排烟罩。
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