CN114990299B - 一种球墨铸铁合金制备用热处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热处理技术领域，且公开了一种球墨铸铁合金制备用热处理装置，包括底座，底座上固定连接的外罩，外罩上的燃料系统，外罩底部的烧嘴，底座顶端中心的炉台，底座内安装的电机Ⅰ，底座内开设的气体通道，气体通道与现有的气体控制系统接通，所述电机Ⅰ的输出端固定连接有循环风扇。本发明内罩内部的气流流动为多向的循环流动（循环风扇的循环流动占主要），使单位时间内堆积在承载台上的物料能接触到大量的热气流，同时使底部的热气流能快速的上升，且在单位时间内增加气流与内罩壁的碰壁量，进行快速的热传递，避免了热量的散失以及加热效果差的问题，同时也使顶部堆积的热气流再次流动，避免了热气流堆积导致的气流流动不畅的问题。

Description

一种球墨铸铁合金制备用热处理装置

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，具体为一种球墨铸铁合金制备用热处理装置。

背景技术

在球墨铸铁合金的加工制备中，需要对其进行热处理，热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，其主要目的是为了使材料获得预期组织和性能，其中最常用的热处理方式为退火、正火、淬火、回火。

其中，退火是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却的一种热处理工艺，其主要作用是为了降低材料的硬度、改善切削加工性，消除应力等，一般采用退火炉，其中有一种罩式退火炉，其主要是将物料放置在承载装置上后，放置在炉台上，接着将内罩罩在其外侧，进行密封加固，并通过气体控制系统对密封后的内罩进行抽真空处理（按照实际加工工艺），并送入保护气体，接着将外罩罩在内罩的外侧，此时通过外罩底部的烧嘴向内罩的底部喷射高温火焰，使内罩加热，并通过热传递的方式对内罩中的保护气体进行加热，使加热后的保护气体在循环风扇的作用下在内罩内循环流动，从而对物料进行加热退火。

在此过程中，由于物料堆叠在承载装置上，受物料堆叠的影响，物料间的空间小，热气流无法在物料间进行有效的流动，也就导致堆叠的物料无法获得有效的热气流加热，使得物料的区域退火效果差，导致整体退火缓慢，同时，加热火焰始终对内罩的同一部位进行灼烧，长时间的灼烧下，此部位非常容易发生烧穿损坏，这就导致内罩的使用寿命缩短，且内罩的单一部位进行受热，使得内罩的整体传热效果差，在气流流经内罩的受热部位时，气流的吸热效率处于最大，当气流在远离内罩的受热部位时，其能吸收到的热量就大大减少，这就导致气流的传热效率大大降低，不利于物料的有效退火。

发明内容

针对背景技术中提出的现有罩式退火炉在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种球墨铸铁合金制备用热处理装置，具备转动内罩使内罩均匀受热、定位管和滑杆搅动循环气流形成螺旋循环气流、螺旋循环气流单位时间内的碰壁量增大，吸热能力增强、滑杆挤压滑动槽道使承载台上下移动、承载台上下移动改变内部空间大小、内部空间大小变化使热气流流动聚集对物料进行充分接触加热的优点，解决了上述背景技术中提出内罩烧穿、气流吸热效率低、堆叠物料无法获得大量热气流加热的技术问题。

一种球墨铸铁合金制备用热处理装置，包括底座，底座上固定连接的外罩，外罩上的燃料系统，外罩底部的烧嘴，底座顶端中心的炉台，底座内安装的电机Ⅰ，底座内开设的气体通道，气体通道与现有的气体控制系统接通，所述电机Ⅰ的输出端固定连接有循环风扇，所述炉台内开设有气流循环腔，所述气流循环腔的顶端和侧边与外侧接通，所述底座上安装有转动装置，所述转动装置上安装有搅动装置，所述炉台的顶端固定连接有支架，所述支架上设有搭载物料的承载台。

优选的，所述转动装置包括电机Ⅱ、转动台，所述电机Ⅱ的输出端固定连接有主动齿轮，所述转动台的竖截面呈L形，所述转动台的底部插接在底座内，所述转动台的外侧壁固定连接有延伸环，所述延伸环的外侧壁上设有均布的接收齿，所述转动台的顶端外侧通过固定装置固定连接有内罩，所述延伸环活动套接在底座内，所述延伸环和转动台均与底座进行迷宫式密封，所述接收齿与主动齿轮啮合。

优选的，所述搅动装置包括四个呈九十度角分布的直立杆，所述直立杆的底端与转动台的顶端固定连接，所述直立杆远离内罩的一端固定连接有均布的定位管。

优选的，所述支架包括支撑管。

优选的，所述承载台包括处于外侧的外环、处于中心的内环和均布的连杆，所述外环固定套接在支撑管上，所述外环与连杆的一端固定连接，所述内环与连杆的另一端固定连接。

优选的，所述定位管内开设有活动腔，所述活动腔内活动套接有滑杆，所述滑杆的一端探出定位管面向外环，所述滑杆位于活动腔内的一端固定连接有弹簧，所述弹簧的另一端与活动腔的一端固定连接，所述滑杆位于活动腔内的一端和活动腔靠近内罩的一端之间填充有气体，正常状态下，弹簧处于未蓄能的状态。

优选的，所述支撑管上安装有往复杆，多个所述支撑管和多个往复杆交错分布，所述支撑管的直径值大于往复杆的直径值，所述外环活动套接在往复杆上。

优选的，所述外环的外侧壁上开设有滑动槽道，所述滑动槽道呈波浪形，相邻外环上的滑动槽道的波峰与波谷相对排布，所述滑杆可插入滑动槽道内。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过电机Ⅱ带动内罩进行转动，使内罩与烧嘴的灼烧点不断发生改变，使内罩的底部均匀受热，避免了内罩的底部单一部位持续受火焰灼烧，长时间下出现烧穿、破碎等问题，同时均匀受热使得内罩内部的热量分布更匀称，使内罩内部能在更短的时间内达到全方位加热的目的。

2、本发明通过转动台的转动，使直立杆带动定位管和滑杆进行同步转动，同时滑杆处于滑动槽道内，通过滑动槽道不断改变的高度，使滑杆在保持同一平面不变的转动条件下，挤压滑动槽道，从而使滑杆在向滑动槽道向下改变的路径下，通过滑动槽道带动承载台上抬，并在滑杆在向滑动槽道向上改变的路径移动时，承载台能在自重下下移，从而使承载台进行上下往复移动，充当类似抽吸的动作，使相邻承载台间的空间大小不断改变，从而使周围的热气流向承载台之间汇聚和向四周扩散，使承载台上的物料能在单位时间内接触更多的热气流，特别是物料的底部能接触更多的热气流，达到高效退火的目的。

3、本发明通过承载台的上下抽吸、定位管和滑杆的转动搅动、循环风扇的转动循环，使内罩内部的气流流动不再是单一的循环流动，而是多向的循环流动（循环风扇的循环流动占主要），使单位时间内堆积在承载台上的物料能接触到大量的热气流，同时使底部的热气流能快速的上升，且在单位时间内增加气流与内罩壁的碰壁量，进行快速的热传递，避免了热量的散失以及加热效果差的问题，同时也使顶部堆积的热气流再次流动，避免了热气流堆积导致的气流流动不畅的问题。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明内罩结构示意图；

图3为本发明内罩内部结构示意图；

图4为本发明承载台结构示意图；

图5为本发明图1中A处结构局部放大示意图；

图6为本发明图1中B处结构局部放大示意图；

图7为本发明图1中C处结构局部放大示意图。

图中：1、底座；2、外罩；3、燃料系统；4、烧嘴；5、炉台；6、气流循环腔；7、电机Ⅰ；8、循环风扇；9、电机Ⅱ；10、主动齿轮；11、转动台；12、延伸环；13、接收齿；14、内罩；15、直立杆；16、定位管；161、活动腔；17、滑杆；18、弹簧；19、支撑管；20、往复杆；21、外环；22、滑动槽道；23、内环；24、连杆；25、气体通道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1，一种球墨铸铁合金制备用热处理装置，包括底座1，底座1上固定连接的外罩2，外罩2上的燃料系统3，外罩2底部的烧嘴4，底座1顶端中心的炉台5，底座1内安装的电机Ⅰ7，底座1内开设的气体通道25，气体通道25与现有的气体控制系统接通，电机Ⅰ7的输出端固定连接有循环风扇8，炉台5内开设有气流循环腔6，气流循环腔6的顶端和侧边与外侧接通，使电机Ⅰ7在启动时，能带动循环风扇8转动，从而使循环风扇8对内罩14内的热气流进行循环流动。

参阅图1至图3，图5，底座1上活动连接有转动台11，转动台11的竖截面呈L形，转动台11的底部插接在底座1内，转动台11的外侧壁固定连接有延伸环12，延伸环12活动套接在底座1内，使延伸环12限制转动台11的相对位置，避免内罩14的倾倒，延伸环12和转动台11均与底座1进行迷宫式密封，使转动台11在进行转动时，不会发生内罩14内保护气体大量泄漏的问题，也避免了非保护气体进入内罩14内的问题，延伸环12的外侧壁上设有均布的接收齿13。

参阅图1，底座1内安装有电机Ⅱ9，电机Ⅱ9的输出端固定连接有主动齿轮10，主动齿轮10与接收齿13啮合，使电机Ⅱ9在启动后，能通过主动齿轮10啮合接收齿13，使转动台11进行转动。

参阅图1，图3，转动台11的顶端外侧通过固定装置固定连接有内罩14，气体通道25与内罩14的内腔接通，内罩14内的气压大于外界的气压，使气体控制系统能通过气体通道25控制内罩14内的气体，并使外部气体无法在压差和迷宫式密封下进入内罩14内，使内罩14在转动时，内罩14与烧嘴4喷出的火焰接触点不断发生改变，使内罩14受热均匀，提高加热效率，同时避免了长时间灼烧内罩14的同一部位，导致内罩14快速烧穿的问题，转动台11的顶端固定连接有四个呈九十度角分布的直立杆15，直立杆15远离内罩14的一端固定连接有均布的定位管16，使转动台11在转动时，能带动直立杆15和定位管16同步转动，使直立杆15和定位管16搅动内罩14内的热气流，对循环风扇8形成的循环气流进行干扰形成螺旋循环气流（循环气流依然占据主导地位），使保护气体单位时间内的碰壁量增大（与内罩14内壁的接触量），从而快速的完成吸热，并在螺旋气流的加速下加快循环速度，对物料进行快速加热。

参阅图1，图3至图4，炉台5的顶端固定连接有均布的支撑管19，支撑管19的外侧固定套接有均布的外环21，外环21的中心设有内环23，内环23与外环21之间设有均布的连杆24，外环21与连杆24的一端固定连接，内环23与连杆24的另一端固定连接。

各部件均为耐热材料。

实施例二

在实施例一的基础上；

参阅图1，图3，图7，定位管16内开设有活动腔161，活动腔161内活动套接有滑杆17，滑杆17的一端探出定位管16面向外环21，滑杆17位于活动腔161内的一端固定连接有弹簧18，弹簧18的另一端与活动腔161的一端固定连接，滑杆17位于活动腔161内的一端和活动腔161靠近内罩14的一端之间填充有气体，例如空气，正常状态下，弹簧18处于未蓄能的状态，使内罩14在罩在承载台外侧时，滑杆17不会接触到外环21，导致内罩14无法下移的问题，当开始加热时，定位管16内填充的气体开始吸热膨胀，使其推动滑杆17向外环21的方向移动，从而使滑杆17能插入滑动槽道22内，同时使弹簧18拉伸蓄能，当退火完成进行冷却时，定位管16内的气体能发生冷缩，此时弹簧18能拉动滑杆17离开滑动槽道22，使内罩14在取下时，不会发生阻碍。

参阅图1，图3至图4，图6，支架包括均布的支撑管19和往复杆20，支撑管19和往复杆20交错分布，支撑管19的直径值大于往复杆20的直径值，外环21活动套接在往复杆20上，使外环21能在往复杆20上进行上下滑动，并受到支撑管19的限制，不会发生过度下压或过度上抬，避免了承载台过度位移挤压滑杆使其损坏的问题，同时也避免了所有承载台合并在一起导致物料加热效率变差的问题。

参阅图1，图3至图4，外环21的外侧壁上开设有滑动槽道22，滑动槽道22呈波浪形，相邻外环21上的滑动槽道22的波峰与波谷相对排布，滑动槽道22的最高点与滑杆17的位置持平，滑杆17可插入滑动槽道22内，使滑杆17在插入滑动槽道22后，滑杆17保持在同一平面内转动，使滑杆17与滑动槽道22的相对位置不断改变，当其中一个外环21上的滑杆17转动方向上的滑动槽道22路径向下方改变时，滑杆17将挤压滑动槽道22，使此处的承载台受力在往复杆20上滑动上抬，此时其下方的承载台上的滑杆17转动方向上的滑动槽道22路径向上改变，使此处的承载台加上其上物料的整体自重而开始下压，使承载台在往复杆20上滑动下移，使这两个承载台间的距离增大，使二者间的空间变大，气压相对于四周减小，周围的热气流压入变大的空间内，同时其上方的承载台上的滑杆17转动方向上的滑动槽道22路径向上改变，此处的承载台也会下压，使得二者间的空间变小，使二者间的热气流在压力下向四周流动（包括上方和下方），使相邻承载台间的空间间歇性变大变小，进行气流的吸引与排挤，从而对物料进行全方位的热气流冲击，进行均匀加热退火。

转动台11、直立杆15、定位管16和滑杆17的材料硬度按实际需求具体设计，使物料和承载台的整体重量不会损坏转动台11、直立杆15、定位管16和滑杆17。

本发明实施例一的使用方法（工作原理）如下：

首先，将物料放置在承载台上，接着将内罩14罩在承载台的外侧，通过紧固装置（如螺栓固定、法兰紧固等）将内罩14与转动台11固定连接，二者连接处处于机械密封状态，接着将外罩2套在内罩14的外侧，并通过固定装置使其与底座1固定连接，接着，启动气体控制系统，通过气体通道25将密闭的内罩14内抽真空，然后通过气体通道25向内罩14内输入保护气体；

然后，启动烧嘴4，使烧嘴4喷出加热火焰灼烧内罩14的底部，同时启动电机Ⅰ7和电机Ⅱ9，使电机Ⅰ7带动循环风扇8进行转动，使内罩14内的保护气体在内罩14内循环流动（气流从靠近内罩14的内壁部位上抬，从中心部位回转下移），使内罩14通过热传递加热保护气体，使加热后的保护气体在流动中对承载台上的物料进行加热处理，同时电机Ⅱ9通过主动齿轮10啮合接收齿13，带动转动台11转动，使直立杆15同步转动，使定位管16同步转动，从而使直立杆15和定位管16搅动内罩14内的热气流，对循环风扇8形成的循环气流进行干扰形成螺旋循环气流（循环气流依然占据主导地位），使保护气体单位时间内的碰壁量增大（与内罩14内壁的接触量），从而快速的完成吸热，并在螺旋气流的加速下加快循环速度，对物料进行快速加热；

最后，当退火完成后，停止烧嘴4的火焰，并关闭电机Ⅰ7和电机Ⅱ9，对内罩14及其内部的物料进行冷却处理（按照具体工艺流程进行自然冷却或者强制风冷等），当冷却完成后，取下外罩2和内罩14，将退火物料取出即可。

本发明实施例二的使用方法（工作原理）如下：

首先，将物料放置在承载台上，接着将内罩14罩在承载台的外侧，通过紧固装置（如螺栓固定、法兰紧固等）将内罩14与转动台11固定连接，二者连接处处于机械密封状态，接着将外罩2套在内罩14的外侧，并通过固定装置使其与底座1固定连接，接着，启动气体控制系统，通过气体通道25将密闭的内罩14内抽真空，然后通过气体通道25向内罩14内输入保护气体；

然后，启动烧嘴4，使烧嘴4喷出加热火焰灼烧内罩14的底部，同时启动电机Ⅰ7和电机Ⅱ9，使电机Ⅰ7带动循环风扇8进行转动，使内罩14内的保护气体在内罩14内循环流动（气流从靠近内罩14的内壁部位上抬，从中心部位回转下移），使内罩14通过热传递加热保护气体，使加热后的保护气体在流动中对承载台上的物料进行加热处理，同时电机Ⅱ9通过主动齿轮10啮合接收齿13，带动转动台11转动，使直立杆15和滑杆17同步转动，此时热气流作用于直立杆15，使直立杆15内的气体吸热膨胀，顶动滑杆17向承载台的方向移动，使滑杆17插入滑动槽道22内（滑杆17与滑动槽道22不在同一直线上时，可顶在外环21的侧壁上，当滑杆17转动时，转入滑动槽道22内），使弹簧18拉伸，此时定位管16和滑杆17同步转动，从而使直立杆15、定位管16和滑杆17搅动内罩14内的热气流，对循环风扇8形成的循环气流进行干扰形成螺旋循环气流（循环气流依然占据主导地位），使保护气体单位时间内的碰壁量增大（与内罩14内壁的接触量），从而快速的完成吸热，并在螺旋气流的加速下加快循环速度，对物料进行快速加热，同时同一平面内的滑杆17保持在同一平面内转动，使滑杆17与滑动槽道22的相对位置不断改变，当其中一个外环21上的滑杆17转动方向上的滑动槽道22路径向下方改变时，滑杆17将挤压滑动槽道22，使此处的承载台受力在往复杆20上滑动上抬，此时其下方的承载台上的滑杆17转动方向上的滑动槽道22路径向上改变，使此处的承载台加上其上物料的整体自重而开始下压，使承载台在往复杆20上滑动下移，使这两个承载台间的距离增大，使二者间的空间变大，气压相对于四周减小，周围的热气流压入变大的空间内，同时其上方的承载台上的滑杆17转动方向上的滑动槽道22路径向上改变，此处的承载台也会下压，使得二者间的空间变小，使二者间的热气流在压力下向四周流动（包括上方和下方），使相邻承载台间的空间间歇性变大变小，进行气流的吸引与排挤，从而对物料进行全方位的热气流冲击，进行均匀加热退火，重复上述步骤；

最后，当退火完成后，停止烧嘴4的火焰，并关闭电机Ⅰ7和电机Ⅱ9，对内罩14及其内部的物料进行冷却处理（按照具体工艺流程进行自然冷却或者强制风冷等），当冷却完成后，取下外罩2和内罩14，将退火物料取出即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种球墨铸铁合金制备用热处理装置，包括底座（1），底座（1）上固定连接的外罩（2），外罩（2）上的燃料系统（3），外罩（2）底部的烧嘴（4），底座（1）顶端中心的炉台（5），底座（1）内安装的电机Ⅰ（7），底座（1）内开设的气体通道（25），气体通道（25）与现有的气体控制系统接通，其特征在于：所述电机Ⅰ（7）的输出端固定连接有循环风扇（8），所述炉台（5）内开设有气流循环腔（6），所述气流循环腔（6）的顶端和侧边均与外侧接通，所述底座（1）上安装有转动装置，所述转动装置包括电机Ⅱ（9）、转动台（11），所述电机Ⅱ（9）的输出端固定连接有主动齿轮（10），所述转动台（11）的外侧壁固定连接有延伸环（12），所述延伸环（12）的外侧壁上设有均布的接收齿（13），所述转动台（11）的顶端外侧通过固定装置固定连接有内罩（14），所述接收齿（13）与主动齿轮（10）啮合，所述转动装置上安装有搅动装置，所述搅动装置包括四个呈九十度角分布的直立杆（15），所述直立杆（15）的底端与转动台（11）的顶端固定连接，所述直立杆（15）远离内罩（14）的一端固定连接有均布的定位管（16），所述定位管（16）内开设有活动腔（161），所述活动腔（161）内活动套接有滑杆（17），所述滑杆（17）位于活动腔（161）内的一端固定连接有弹簧（18），所述弹簧（18）的另一端与活动腔（161）的一端固定连接，所述炉台（5）的顶端固定连接有支架，所述支架包括支撑管（19），所述支撑管（19）上安装有往复杆（20），多个所述支撑管（19）和多个往复杆（20）交错分布，所述支撑管（19）的直径值大于往复杆（20）的直径值，所述支架上设有搭载物料的承载台，所述承载台包括处于外侧的外环（21）、处于中心的内环（23）和均布的连杆（24），所述外环（21）活动套接在往复杆（20）上，所述外环（21）的外侧壁上开设有滑动槽道（22），所述滑动槽道（22）呈波浪形，相邻外环（21）上的滑动槽道（22）的波峰与波谷相对排布，所述滑杆（17）可插入滑动槽道（22）内。

2.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁合金制备用热处理装置，其特征在于：所述转动台（11）的竖截面呈L形，所述转动台（11）的底部插接在底座（1）内，所述延伸环（12）活动套接在底座（1）内，所述延伸环（12）和转动台（11）均与底座（1）进行迷宫式密封。

3.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁合金制备用热处理装置，其特征在于：所述外环（21）与连杆（24）的一端固定连接，所述内环（23）与连杆（24）的另一端固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种球墨铸铁合金制备用热处理装置，其特征在于：所述滑杆（17）的一端探出定位管（16）面向外环（21），所述滑杆（17）位于活动腔（161）内的一端和活动腔（161）靠近内罩（14）的一端之间填充有气体，正常状态下，弹簧（18）处于未蓄能的状态。

Images