CN109737739B - 一种冷速可控式热处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种冷速可控式热处理装置及方法，装置包括加热炉、转运通道及冷却罐，炉内和罐内均设有导轨和试样承载车，通道内设有运输辊道，转运通道两端分别与加热炉和冷却罐密封连通，两个连通口均设有升降门；冷却罐底部与冷却气源之间设有输气泵和流量计，冷却罐底部顶部与大气之间设有供气泵，出气管路配置有水冷套管。方法为：在炉内完成试样升温和保温；开启第一道升降门，将试样转移到运输辊道上再关闭升降门；开启第二道升降门，通过运输辊道将试样转移到冷却罐内再关闭升降门；测量试样实时温度，在计算机中输入目标冷却速率，确定冷却气体类型和流速；向罐内输入冷却气体对试样降温，同时启动抽气保持罐内温度和压强稳定；直至完成试样冷却。

Description

一种冷速可控式热处理装置及方法

技术领域

本发明属于材料热处理技术领域，特别是涉及一种冷速可控式热处理装置及方法。

背景技术

在工业生产过程中，热处理对产品性能有着巨大的影响，热处理设备主要以热处理炉为主，其对保证热处理后的产品性能起着至关重要的作用，但是目前现有的热处理炉主要功能都集中在加热温度的控制和保温时间的控制，对于保温后冷却速度的控制却少有关注，这对不同冷却速度对产品组织性能的研究带来了不小的障碍。

为此，行业内设计了多种能够调整冷却速度的热处理设备，以下为举例说明：

①、公开号为CN201842873U的中国专利申请，公开了一种可控冷却速度热处理炉，其在炉后增加了冷却风机，同时通过调节炉门开口度来控制吹入的风量，进而实现控制冷却速度的目的，但是该热处理炉的冷却气源为空气，而空气中包含有大量氧气，这对有着严格氧化要求的热处理试样并不适用；同时，该热处理炉通过调整炉门开口度的方式控制冷却速度，冷却速度的控制精度较低，并且试样的冷却需要在电阻炉内完成，导致电阻炉的利用率较低。

②、公开号为CN105219933A的中国专利申请，公开了一种降温速率可调式电阻炉，其通过烟囱与引风机配合使用，使电阻炉的升温、恒温、降温自动控制进行了有机结合，但是该电阻炉也无法做到对冷却速度的精确控制，并且试样的冷却需要在电阻炉内完成，导致电阻炉的利用率较低。

③、公开号为CN207797740U的中国专利申请，公开了一种箱式电阻炉快速升降温辅助装置，其炉体内上下面设置有两个通风腔，以形成空气回路，且冷却管设置在管道外侧并与冷水机相连，以形成冷水回路，进而实现对冷却温度的控制，但是该装置只是为了增加降温过程的冷却速率，而达不到对冷却速率的精确控制，并且试样的冷却需要在电阻炉内完成，导致电阻炉的利用率较低。

④、公开号为CN206113628U的中国专利申请，公开了一种可控制温度升降速度的台车式电阻炉，通过控制炉外冷风在降温管内的循环速度，以实现对炉内温度降低速度的控制，但是该电阻炉只是单纯通过风机控制降温管内气体流速，无法做到对冷却速度的精确控制，并且试样的冷却需要在电阻炉内完成，导致电阻炉的利用率较低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种冷速可控式热处理装置及方法，试样的冷却可在炉外进行，在试样冷却过程中，加热炉可继续对其他试样进行加热，有效提高了加热炉的利用率；对于试样的冷却，通过对冷却气体流量的精确控制，实现冷却速度的精确控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种冷速可控式热处理装置，包括加热炉、转运通道及冷却罐；在所述加热炉的炉体内设置有试样加热用承载车及加热炉炉内导轨，试样加热用承载车位于加热炉炉内导轨上，试样加热用承载车可沿加热炉炉内导轨进行移动；所述试样加热用承载车与加热炉炉体侧壁之间通过第一伸缩驱动杆相连，第一伸缩驱动杆与加热炉炉内导轨相平行；位于所述加热炉炉内导轨一端的加热炉炉体侧壁上开设有第一转运通道接口，且第一转运通道接口与第一伸缩驱动杆分别位于试样加热用承载车的两侧；在所述第一转运通道接口内安装有第一升降式隔离门；所述转运通道一端通道口与加热炉的第一转运通道接口密封连通，在转运通道内安装有运输辊道，运输辊道的进料端与加热炉炉内导轨相对接；所述加热炉的炉门设置在与第一转运通道接口相邻的炉体侧壁上；所述冷却罐的罐体内设置有试样冷却用承载车及冷却罐罐内导轨，试样冷却用承载车位于冷却罐罐内导轨上，试样冷却用承载车可沿冷却罐罐内导轨进行移动；在所述试样冷却用承载车上设置有热电偶；所述试样冷却用承载车与冷却罐罐体侧壁之间通过第二伸缩驱动杆相连，第二伸缩驱动杆与冷却罐罐内导轨相平行；位于所述冷却罐罐内导轨一端的冷却罐罐体侧壁上开设有第二转运通道接口，且第二转运通道接口与第二伸缩驱动杆分别位于试样冷却用承载车的两侧；在所述第二转运通道接口内安装有第二升降式隔离门；所述转运通道另一端通道口与冷却罐的第二转运通道接口密封连通，所述运输辊道的出料端与冷却罐罐内导轨相对接；所述冷却罐的罐体门设置在与第二转运通道接口相邻的罐体侧壁上。

所述冷却罐的中部采用圆柱形结构，冷却罐的顶部和底部均采用圆锥形结构，在冷却罐的中部和底部开设有若干冷却气体进气口，在冷却罐的顶部开设有若干冷却气体出气口；在所述冷却罐的中部安装有透气支撑孔板，所述冷却罐罐内导轨设置在透气支撑孔板上；每个所述冷却气体进气口均外接有一根支进气管，全部支进气管汇接在一根主进气管上；所述冷却气体进气口依次通过支进气管、主进气管及输气泵与冷却气源相连通；在每根所述支进气管上均安装有一个气体流量计；每个所述冷却气体出气口均外接有一根支出气管，全部支出气管汇接在一根主出气管上；所述冷却气体出气口依次通过支出气管、主出气管及抽气泵与大气连通；在所述主出气管上套装有水冷套管。

所述第一伸缩驱动杆、第一升降式隔离门、运输辊道、第二伸缩驱动杆、第二升降式隔离门、输气泵及抽气泵均由计算机进行统一控制。

所述运输辊道的长度至少为试样长度的1.5倍。

所述转运通道的墙体及冷却罐的罐体均采用复合结构，内层为耐火材料，中间层为耐高温隔热材料，内层为钢板。

所述冷却气源采用空气、氮气、氩气、氦气或二氧化碳。

一种冷速可控式热处理方法，采用了所述的冷速可控式热处理装置，包括如下步骤：

步骤一：打开加热炉的炉门，将试样放置到试样加热用承载车上，然后关闭炉门，再启动加热炉，完成试样的升温和保温热处理工序；

步骤二：当试样的保温热处理工序结束后，首先控制第一升降式隔离门开启，然后控制第一伸缩驱动杆伸出，将试样加热用承载车上试样推送到转运通道的运输辊道上；

步骤三：控制第一伸缩驱动杆回缩，使试样加热用承载车回到原位，同时控制第一升降式隔离门关闭，此时加热炉继续对其他试样进行升温和保温热处理工序；

步骤四：控制第二升降式隔离门开启，同时控制第二伸缩驱动杆伸出，使试样冷却用承载车移向运输辊道的出料端，然后启动运输辊道，通过运输辊道将试样运送到试样冷却用承载车上；

步骤五：控制第二伸缩驱动杆回缩，使试样冷却用承载车移动到冷却罐中部，然后控制第二升降式隔离门关闭；

步骤六：通过试样冷却用承载车上的热电偶获取试样的实时温度，在计算机中输入目标冷却速率，根据试样的热处理工艺，计算机自动确定冷却气体类型和冷却气体流速；

步骤七：根据计算机自动确定的冷却气体类型和冷却气体流速，控制输气泵启动，将冷却气体泵入冷却罐中，对冷却罐罐内的试样进行降温；

步骤八：启动抽气泵，抽气泵的抽气功率根据输气泵的输气功率进行确定，通过抽气泵将完成热交换的高温冷却气体排出冷却罐，保证冷却罐罐内的温度和压强稳定；

步骤九：启动水冷套管，完成热交换的高温冷却气体流经主出气管时，由水冷套管对高温冷却气体进行降温，完成降温后的冷却气体直接排入大气；

步骤十：当试样完成冷却后，打开冷却罐的罐体门，将试样从冷却罐中取出，试样的热处理过程结束。

本发明的有益效果：

本发明的冷速可控式热处理装置及方法，试样的冷却可在炉外进行，在试样冷却过程中，加热炉可继续对其他试样进行加热，有效提高了加热炉的利用率；对于试样的冷却，通过对冷却气体流量的精确控制，实现冷却速度的精确控制。

附图说明

图1为本发明的一种冷速可控式热处理装置的结构示意图；

图中，1—加热炉，2—转运通道，3—冷却罐，4—试样加热用承载车，5—加热炉炉内导轨，6—第一伸缩驱动杆，7—第一转运通道接口，8—第一升降式隔离门，9—运输辊道，10—试样冷却用承载车，11—冷却罐罐内导轨，12—第二伸缩驱动杆，13—第二转运通道接口，14—第二升降式隔离门，15—冷却气体进气口，16—冷却气体出气口，17—透气支撑孔板，18—输气泵，19—冷却气源，20—气体流量计，21—抽气泵，22—支进气管，23—主进气管，24—支出气管，25—主出气管，26—水冷套管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，一种冷速可控式热处理装置，包括加热炉1、转运通道2及冷却罐3；在所述加热炉1的炉体内设置有试样加热用承载车4及加热炉炉内导轨5，试样加热用承载车4位于加热炉炉内导轨5上，试样加热用承载车4可沿加热炉炉内导轨5进行移动；所述试样加热用承载车4与加热炉1炉体侧壁之间通过第一伸缩驱动杆6相连，第一伸缩驱动杆6与加热炉炉内导轨5相平行；位于所述加热炉炉内导轨5一端的加热炉1炉体侧壁上开设有第一转运通道接口7，且第一转运通道接口7与第一伸缩驱动杆6分别位于试样加热用承载车4的两侧；在所述第一转运通道接口7内安装有第一升降式隔离门8；所述转运通道2一端通道口与加热炉1的第一转运通道接口7密封连通，在转运通道2内安装有运输辊道9，运输辊道9的进料端与加热炉炉内导轨5相对接；所述加热炉1的炉门设置在与第一转运通道接口7相邻的炉体侧壁上；所述冷却罐3的罐体内设置有试样冷却用承载车10及冷却罐罐内导轨11，试样冷却用承载车10位于冷却罐罐内导轨11上，试样冷却用承载车10可沿冷却罐罐内导轨11进行移动；在所述试样冷却用承载车10上设置有热电偶；所述试样冷却用承载车10与冷却罐3罐体侧壁之间通过第二伸缩驱动杆12相连，第二伸缩驱动杆12与冷却罐罐内导轨11相平行；位于所述冷却罐罐内导轨11一端的冷却罐3罐体侧壁上开设有第二转运通道接口13，且第二转运通道接口13与第二伸缩驱动杆12分别位于试样冷却用承载车10的两侧；在所述第二转运通道接口13内安装有第二升降式隔离门14；所述转运通道2另一端通道口与冷却罐3的第二转运通道接口13密封连通，所述运输辊道9的出料端与冷却罐罐内导轨11相对接；所述冷却罐3的罐体门设置在与第二转运通道接口13相邻的罐体侧壁上。

所述冷却罐3的中部采用圆柱形结构，冷却罐3的顶部和底部均采用圆锥形结构，在冷却罐3的中部和底部开设有若干冷却气体进气口15，在冷却罐3的顶部开设有若干冷却气体出气口16；在所述冷却罐3的中部安装有透气支撑孔板17，所述冷却罐罐内导轨11设置在透气支撑孔板17上；每个所述冷却气体进气口15均外接有一根支进气管22，全部支进气管22汇接在一根主进气管23上；所述冷却气体进气口15依次通过支进气管22、主进气管23及输气泵18与冷却气源19相连通；在每根所述支进气管22上均安装有一个气体流量计20；每个所述冷却气体出气口16均外接有一根支出气管24，全部支出气管24汇接在一根主出气管25上；所述冷却气体出气口16依次通过支出气管24、主出气管25及抽气泵21与大气连通；在所述主出气管25上套装有水冷套管26。

所述第一伸缩驱动杆6、第一升降式隔离门8、运输辊道9、第二伸缩驱动杆12、第二升降式隔离门14、输气泵18及抽气泵21均由计算机进行统一控制。

所述运输辊道9的长度至少为试样长度的1.5倍。

所述转运通道2的墙体及冷却罐3的罐体均采用复合结构，内层为耐火材料，中间层为耐高温隔热材料，内层为钢板。

所述冷却气源19采用空气、氮气、氩气、氦气或二氧化碳。

一种冷速可控式热处理方法，采用了所述的冷速可控式热处理装置，包括如下步骤：

步骤一：打开加热炉1的炉门，将试样放置到试样加热用承载车4上，然后关闭炉门，再启动加热炉1，完成试样的升温和保温热处理工序；

步骤二：当试样的保温热处理工序结束后，首先控制第一升降式隔离门8开启，然后控制第一伸缩驱动杆6伸出，将试样加热用承载车4上试样推送到转运通道2的运输辊道9上；

步骤三：控制第一伸缩驱动杆6回缩，使试样加热用承载车4回到原位，同时控制第一升降式隔离门8关闭，此时加热炉1继续对其他试样进行升温和保温热处理工序；

步骤四：控制第二升降式隔离门14开启，同时控制第二伸缩驱动杆12伸出，使试样冷却用承载车10移向运输辊道9的出料端，然后启动运输辊道9，通过运输辊道9将试样运送到试样冷却用承载车10上；

步骤五：控制第二伸缩驱动杆12回缩，使试样冷却用承载车10移动到冷却罐3中部，然后控制第二升降式隔离门14关闭；

步骤六：通过试样冷却用承载车10上的热电偶获取试样的实时温度，在计算机中输入目标冷却速率，根据试样的热处理工艺，计算机自动确定冷却气体类型和冷却气体流速；

步骤七：根据计算机自动确定的冷却气体类型和冷却气体流速，控制输气泵18启动，将冷却气体泵入冷却罐3中，对冷却罐3罐内的试样进行降温；

步骤八：启动抽气泵21，抽气泵21的抽气功率根据输气泵18的输气功率进行确定，通过抽气泵21将完成热交换的高温冷却气体排出冷却罐3，保证冷却罐3罐内的温度和压强稳定；

步骤九：启动水冷套管26，完成热交换的高温冷却气体流经主出气管25时，由水冷套管26对高温冷却气体进行降温，完成降温后的冷却气体直接排入大气；

步骤十：当试样完成冷却后，打开冷却罐3的罐体门，将试样从冷却罐3中取出，试样的热处理过程结束。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.一种冷速可控式热处理装置，其特征在于：包括加热炉、转运通道及冷却罐；在所述加热炉的炉体内设置有试样加热用承载车及加热炉炉内导轨，试样加热用承载车位于加热炉炉内导轨上，试样加热用承载车可沿加热炉炉内导轨进行移动；所述试样加热用承载车与加热炉炉体侧壁之间通过第一伸缩驱动杆相连，第一伸缩驱动杆与加热炉炉内导轨相平行；位于所述加热炉炉内导轨一端的加热炉炉体侧壁上开设有第一转运通道接口，且第一转运通道接口与第一伸缩驱动杆分别位于试样加热用承载车的两侧；在所述第一转运通道接口内安装有第一升降式隔离门；所述转运通道一端通道口与加热炉的第一转运通道接口密封连通，在转运通道内安装有运输辊道，运输辊道的进料端与加热炉炉内导轨相对接；所述加热炉的炉门设置在与第一转运通道接口相邻的炉体侧壁上；所述冷却罐的罐体内设置有试样冷却用承载车及冷却罐罐内导轨，试样冷却用承载车位于冷却罐罐内导轨上，试样冷却用承载车可沿冷却罐罐内导轨进行移动；在所述试样冷却用承载车上设置有热电偶；所述试样冷却用承载车与冷却罐罐体侧壁之间通过第二伸缩驱动杆相连，第二伸缩驱动杆与冷却罐罐内导轨相平行；位于所述冷却罐罐内导轨一端的冷却罐罐体侧壁上开设有第二转运通道接口，且第二转运通道接口与第二伸缩驱动杆分别位于试样冷却用承载车的两侧；在所述第二转运通道接口内安装有第二升降式隔离门；所述转运通道另一端通道口与冷却罐的第二转运通道接口密封连通，所述运输辊道的出料端与冷却罐罐内导轨相对接；所述冷却罐的罐体门设置在与第二转运通道接口相邻的罐体侧壁上；所述冷却罐的中部采用圆柱形结构，冷却罐的顶部和底部均采用圆锥形结构，在冷却罐的中部和底部开设有若干冷却气体进气口，在冷却罐的顶部开设有若干冷却气体出气口；在所述冷却罐的中部安装有透气支撑孔板，所述冷却罐罐内导轨设置在透气支撑孔板上；每个所述冷却气体进气口均外接有一根支进气管，全部支进气管汇接在一根主进气管上；所述冷却气体进气口依次通过支进气管、主进气管及输气泵与冷却气源相连通；在每根所述支进气管上均安装有一个气体流量计；每个所述冷却气体出气口均外接有一根支出气管，全部支出气管汇接在一根主出气管上；所述冷却气体出气口依次通过支出气管、主出气管及抽气泵与大气连通；在所述主出气管上套装有水冷套管。

2.根据权利要求1所述的一种冷速可控式热处理装置，其特征在于：所述第一伸缩驱动杆、第一升降式隔离门、运输辊道、第二伸缩驱动杆、第二升降式隔离门、输气泵及抽气泵均由计算机进行统一控制。

3.根据权利要求1所述的一种冷速可控式热处理装置，其特征在于：所述运输辊道的长度至少为试样长度的1.5倍。

4.根据权利要求1所述的一种冷速可控式热处理装置，其特征在于：所述转运通道的墙体及冷却罐的罐体均采用复合结构，内层为耐火材料，中间层为耐高温隔热材料，内层为钢板。

5.根据权利要求1所述的一种冷速可控式热处理装置，其特征在于：所述冷却气源采用空气、氮气、氩气、氦气或二氧化碳。

6.一种冷速可控式热处理方法，采用了权利要求1所述的冷速可控式热处理装置，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：打开加热炉的炉门，将试样放置到试样加热用承载车上，然后关闭炉门，再启动加热炉，完成试样的升温和保温热处理工序；

步骤二：当试样的保温热处理工序结束后，首先控制第一升降式隔离门开启，然后控制第一伸缩驱动杆伸出，将试样加热用承载车上试样推送到转运通道的运输辊道上；

步骤三：控制第一伸缩驱动杆回缩，使试样加热用承载车回到原位，同时控制第一升降式隔离门关闭，此时加热炉继续对其他试样进行升温和保温热处理工序；

步骤四：控制第二升降式隔离门开启，同时控制第二伸缩驱动杆伸出，使试样冷却用承载车移向运输辊道的出料端，然后启动运输辊道，通过运输辊道将试样运送到试样冷却用承载车上；

步骤五：控制第二伸缩驱动杆回缩，使试样冷却用承载车移动到冷却罐中部，然后控制第二升降式隔离门关闭；

步骤六：通过试样冷却用承载车上的热电偶获取试样的实时温度，在计算机中输入目标冷却速率，根据试样的热处理工艺，计算机自动确定冷却气体类型和冷却气体流速；

步骤七：根据计算机自动确定的冷却气体类型和冷却气体流速，控制输气泵启动，将冷却气体泵入冷却罐中，对冷却罐罐内的试样进行降温；

步骤八：启动抽气泵，抽气泵的抽气功率根据输气泵的输气功率进行确定，通过抽气泵将完成热交换的高温冷却气体排出冷却罐，保证冷却罐罐内的温度和压强稳定；

步骤九：启动水冷套管，完成热交换的高温冷却气体流经主出气管时，由水冷套管对高温冷却气体进行降温，完成降温后的冷却气体直接排入大气；

步骤十：当试样完成冷却后，打开冷却罐的罐体门，将试样从冷却罐中取出，试样的热处理过程结束。

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