CN116377182A - 一种小工件成批淬火热处理系统及淬火方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小工件成批淬火热处理系统及淬火方法，属于加热装置的技术领域，所述系统包括加热装置，与加热装置配合将工件快速降温的冷却装置，以及装料装置；所述加热装置包括炉体和用于支撑炉体的炉架，所述炉体与炉架可转动连接，所述炉体开设有用于置放工件的炉腔；所述炉腔上设有炉门；所述冷却装置包括冷却池，所述冷却池设于靠近所述炉门的下方，装料装置包括推料架及送料组件；送料组件包括滑槽、送料板及推料板，所述推料架可在所述滑槽上前后移动，所述送料板及推料板设置在所述推料架上。本发明避免了卸料过程中的很多繁琐过程，大幅缩短了工件暴露在空气中的时间，大大提高了工件的控温效果，保障工件的质量。

Description

一种小工件成批淬火热处理系统及淬火方法

技术领域

本发明涉及加热装置的技术领域，尤其涉及一种小工件成批淬火热处理系统及淬火方法。

背景技术

淬火是金属热处理的一个重要手段。淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速降温过程的热处理工艺称为淬火。临界冷却速度是零件淬火为了获得马氏体所需的最低的冷却速度。

为了保证工件质量的一致性，要求工件在淬火前温度要控制在一定的范围内。工件在加热装置中加热并保温到设定温度后，需要将其放入淬火剂中，这个过程要尽量保持工件温度不变或变化在允许范围内，这就要求其快速进入淬火剂中，这样才能尽量减少工件温度散失，保证淬火效果。即将工件从加热炉取出再投入淬火剂中这个过程希望时间越短越好，这样可以尽量避免该过程中工件的温度散失，并且，由于该过程中工件各部位冷却程度不同，时间长了容易导致工件内部性能的差异。

对于较大工件目前常用的是在炉内设置工件拖车或托架，当工件加热保温到一定温度后，通过导轨将拖车运出，并通过液压机构翻转将工件送入冷却池中，或者通过吊车将托架吊入冷却池中，尽管这是很优选的手段，但这个过程长达数分钟，工件在空气中也很难把控温度，而工件码放位置的不同同样会引起较大的温差。这对于大型工件尚可以保证工件内部材质相对温度稳定，而对于小型工件则会造成工件通体温度变化很不确定。

专利号为ZL 201810252926.8的发明专利，公开了一种卧式淬火炉。所述的卧式炉体的一侧设置有进料炉门，另一侧设置有出料炉门，所述出料炉门的一侧设置有淬火池，卧式炉体里面设置有炉内传动齿轮及齿条，所述齿条固定连接装料架，所述的装料架上设置有料框，所述的淬火池上方靠近所述的出料炉门的一侧设置有料框倾翻装置，本发明能通过装料架移动使物料较快速进入淬火池中以提高淬火效果。但由于复杂的机构传动，其移动物料的时间仍需要数十秒。

专利号为ZL201310677557.4的发明专利，公开了一种立式真空淬火炉用的翻转料筐，该方案是当工件热处理加热工艺时间到达后，立式真空淬火炉上的加热室上隔热门、加热室下隔热门同时打开，料筐在安装有机械抓手的提升气缸驱动下快速下降至淬火水槽上端。使料筐翻转后，放置在抽屉料盒中的工件翻转以自由落体的状态落入淬火水槽中。该方案虽然加快了工件转移时间，但这种结构缺点是料框要随工件一起加热浪费能源，加热装置及调运装置结构复杂，为了配合调运装置炉体也构造复杂。而且对于处理成堆的小型工件，因为这些工件一次要放入很多片，在转移过程中即使时间短，也会迅速导致各工件内部温度快速变化，仍然会形成很大的温度散差。

而对于处理成堆的小型工件，其对于提温后进入淬火的时间要求更急迫，即使在十余秒的转移过程中，也会导致工件受空气影响快速降温，一是各个工件之间温差大，二是工件内部各部位之间温差大，这样就没法保证工件的淬火稳定性和一致性。对于处理成堆的小型工件需要炉腔体积小，一般采用的加热炉体积也比较小，如直径在100毫米左右，厚度十余毫米的薄片工件，如果从出炉到入池转移时间较长，不仅各个工件由于所处位置因素会造成工件之间温度差异，而且，工件自身也容易由外而里降温形成温度散差。那就难于保证淬火后工件的内在质量。即使采用上述专利记载的技术手段也难于达到要求。由于这种薄片工件在空气中非常容易导致里外温变，比较理想的转移时间为2-4秒。对于这种要求，即使采用现有的气缸等推料手段也难于实现。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种能实现加热后工件从炉腔到冷却池快速转移的小工件成批淬火热处理系统及淬火方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种小工件成批淬火热处理系统，包括加热装置，与加热装置配合将工件快速降温的冷却装置，以及装料装置；

所述加热装置包括炉体和用于支撑炉体的炉架，所述炉体与炉架可转动连接，所述炉体开设有用于置放工件的炉腔；所述炉腔上设有炉门，所述炉体上还设有推动炉体翻转的杠杆；

所述冷却装置包括冷却池，所述冷却池设于靠近所述炉门的下方；

所述装料装置包括推料架及送料组件；所述送料组件包括滑槽、送料板及推料板，所述推料架可在所述滑槽上前后移动，所述送料板及推料板设置在所述推料架上。

本发明的有益效果是：工件在炉腔内加热提温之后，炉体的炉门打开后，操作员将炉体后部向上翻转，使得炉腔内的工件能够迅速倾倒至冷却池内，该过程非常短，可在2～3秒内使工件从炉腔内出料能够迅速滑落至盛放水的冷却池内，避免了现有技术中卸料过程中的很多繁琐过程，大幅缩短了工件暴露在空气中的时间，大大提高了工件的控温效果，保障工件的质量；

装料装置和冷却池一体设计，利用有限的空间，不仅解决快速出料问题，而且在出料后，能快速装料，进入下一轮热处理过程。这对于控制炉腔温度，节约能源，提高处理效率有重大意义。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进；

进一步的，所述炉架上设有铰接轴，所述炉体通过所述铰接轴安装在所述炉架上。

采用上述进一步方案的有益效果是，炉体通过铰接轴连接在炉架上，当需要翻转作业时，只要抬起炉体后方就可以轻松使炉体倾斜，从而快速倾倒工件入池。

进一步的，所述炉架上还设有限位块。

采用上述进一步方案的有益效果是，为了达到快速出料，需要立即将炉体翻转，限位块则限制了炉体的过分翻转，避免事故。

进一步的，所述冷却池还包括衔接腔，所述衔接腔内设置有呈斜坡状的便于工件滑动至冷却池内的衔接板，所述衔接板包括第一板体和第二板体，所述第一板体和第二板体之间通过辊轮连接，所述辊轮与衔接腔的内壁可转动连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，衔接腔既方便冷却池与炉体之间倾倒倒工件，也能在此滑入过程中将工件上一些杂物剥离。工件从炉腔卸料的过程中，利用衔接板将工件支撑后再经过辊轮使得工件滑落至盛放水的冷却池内，通过辊轮和衔接板的设置，能够将工件从炉腔中带出的耐火土过滤，耐火土掉落至衔接板与衔接腔的底面之间，滑落至冷却池后的工件基本不存在耐火土，保证工件的整洁。

进一步的，所述冷却装置还包括地轨，所述冷却池可在所述地轨上前后滑动或滚动。

采用上述进一步方案的有益效果是，考虑出料和装料时在炉门前空间的互相干涉，利用地轨可轻松的将冷却装置前移或者后退。

进一步的，所述推料架的两侧均设有滑动轮，所述滑动轮置于所述滑槽内，所述前轮的直径大于所述后轮的直径。

采用上述进一步方案的有益效果是，推料架移动方便，并且在将工件送到炉腔内时，利用前轮的直径大于所述后轮的特点，可将推料架前倾，便于将工件推到炉腔中。

进一步的，所述送料板的宽度小于或等于炉腔的宽度，所述送料板可翻转的连接在所述推料架上。

采用上述进一步方案的有益效果是，当需要将炉体翻转出料前，可将送料板翻转到所述推料架上方，便于出料操作。

第二方面，本发明提供一种工件淬火方法，采用如下技术方案：

一种工件淬火方法，如上所述的小工件成批淬火热处理系统，采用如下步骤：

S1：装料：将工件装至炉腔内进行提温并保温，达到淬火设定温度；

S2：提温完成后卸料：打开炉门，通过杠杆驱动炉体以铰接轴为转轴翻转，将工件卸至盛放水的冷却池内，实现快速出料。

进一步的，所述步骤S1包括在炉底先敷设一层耐火土，然后通过送料板和推料板将工件推入炉腔中；

所述步骤S1，将多个小工件分层码放成垛，利用装料装置送入炉腔中，完成装料；

所述步骤S2包括先将冷却装置推移到炉体前合适位置，翻转送料板以避免位置干涉；

所述步骤S2提温完成后，打开炉门，人工利用杠杆驱动炉体卸料，出料时间在2～4秒时间；

还包括步骤S3：放平炉体，通过送料组件将下一批工件推送到炉腔中，开始下一批工件的淬火热处理过程。

进一步的，所述小工件为直径30～150毫米，厚度为5～50毫米的片状金属材料，或者周长为60～200毫米，厚度为5～50毫米的矩形金属材料。

上述技术方案的有益效果是：

(1)工件在炉腔内加热提温之后，炉体的炉门打开后，操作员快速通过杠杆将炉体向上翻转，使得炉腔内的工件能够迅速卸料至冷却池内，该过程非常短，对于成批处理小型工件的小型加热炉，工件从炉腔内出料能够迅速滑落至盛放水的冷却池内，需要2～4s时间即可完成，避免了现有技术中卸料过程中的很多繁琐过程，大幅缩短了工件暴露在空气中的时间，大大提高了工件的控温效果，保障工件的质量；工件是成层码放到炉腔中，在快速下滑中还可以分层先后出料，从而比较均匀的散落在淬火液中。即使通过液压缸将炉体翻转目前也难于达到上述效果。

(2)在工件装料前，先在炉底敷设一层耐火土，防止工件在焙烧后粘结到炉腔底部，导致出料不畅。进一步，在工件码垛时，可以在各层工件之间另敷设一层耐火土，防止工件之间在焙烧后粘结。当工件各自散落在淬火液中，互相不粘结时，其淬火均匀性更好。

(3)工件从炉腔卸料的过程中，利用衔接板将工件支撑后再经过辊轮使得工件滑落至盛放水的冷却池内，通过辊轮和衔接板的设置，能够将工件从炉腔中带出的耐火土过滤，耐火土掉落至衔接板与衔接腔的底面之间，滑落至冷却池后的工件基本不存在耐火土，保证工件的整洁；

(4)当工件卸料完成后，炉腔内的温度相对较高，转动送料板至延展状态(水平状态)，将待提温的工件放置在送料板上，推动推杆，将送料板延伸至炉腔内，利用推料板推动工件，以便于将工件放置在炉腔内，实现快速装料，同时能够将炉腔内的余温利用，达到节能效果。

附图说明

图1为本发明实施例中的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中的提温之前装料的整体结构示意图；

图3为本发明实施例中加热装置俯视图；

图4为本发明实施例中快速入水的整体结构示意图；

图5为本发明实施例中高温再装料的整体结构示意图一；

图6为本发明实施例中高温再装料的整体结构示意图二；

图7为本发明实施例凸显卸料或装料状态下推料架和送料组件的整体结构示意图；

图8为本发明实施例中凸显送料组件和推料架的整体结构示意图；

附图标记说明：1、加热装置；11、炉体；12、炉架；13、炉腔；14、炉门；15、限位块；2、冷却装置；21、冷却池；22、推料架；221、滑动轮；2211、前轮；2212、后轮；23、滑槽；24、衔接腔；25、衔接板；251、第一板体；252、第二板体；26、辊轮；27、推杆；3、送料组件；31、送料板；32、推料板；4、杠杆；5、铰接轴。

具体实施方式

以下结合全部附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明实施例公开一种小工件成批淬火热处理系统及淬火方法。

第一方面，本发明实施例提供一种小工件成批淬火热处理系统。

参照图1-图8，一种小工件成批淬火热处理系统，包括用于对工件进行加热的加热装置1、与加热装置1配合将工件快速入水的冷却装置2，以及用于快速装料的送料组件3。工件在加热装置1中加热提温之后，将冷却装置2推动至加热装置1的端部，通过对加热装置1进行操作能够将工件快速卸料至冷却装置2，进行遇水控温，保障工件质量；当工件卸料之后，利用送料组件3将待提温的工件送至加热装置1中，对加热装置1的余温进行利用，达到节能目的。

炉架上设有铰接轴5，所述炉体通过所述铰接轴5安装在所述炉架上。炉体通过铰接轴连接在炉架上，当需要翻转作业时，只要抬起炉体后方就可以轻松使炉体倾斜，从而快速倾倒工件入池。实际应用上，针对处理成堆的小型工件，需要炉腔体积小，一般采用的加热炉体积也比较小，如处理直径在100毫米左右，厚度十余毫米的薄片工件，炉腔的尺寸长、宽及深分别为200～400毫米，加上保温墙后外尺寸长、宽及深一般分别为500～800毫米。人工利用杠杆翻转不仅结构简单可靠，而且其举升效率一般胜过气缸、电缸、液压缸等各种自动器械。

加热装置1包括炉体11，炉体11开设有用于放置工件的炉腔13，炉体11设有用于将炉腔13密封的炉门14，炉门14与炉体11可转动连接，以便于炉门14快速打开；还包括用于支撑炉体11的炉架12，炉架12呈梯形状，炉体11与炉架12可转动连接，炉体11的转轴水平设置，炉体11的转轴位于炉架12的端部，炉腔13的出料侧设置于靠近炉体11转轴的一端。

炉体上还设有推动炉体翻转的杠杆，炉架12的端部设有用于限制炉体11转动角度的限位块15，限位块15倾斜设置，限位块15的顶面低于炉架12的顶面，所述炉体11的底端设有与限位块15抵触的限位板。炉体11转动时，限位板与限位块15抵触时，炉体11的转动角度保持恒定，避免炉体11翻转过度的可能，工件在炉体11转动的过程中从炉腔13中滑至冷却装置2内，实现快速卸料。

冷却装置2包括用于盛放水的敞口冷却池21，冷却池21位于炉腔13的出料侧，且冷却池21的顶面低于炉腔13；还包括用于驱动冷却池21向靠近/远离加热装置1移动的推动组件。

工件在炉腔13内加热提温之后，利用推动组件将要冷却池21推动至炉腔13位置处，炉体11的炉门14打开后，操作员将炉体11向上翻转，使得炉腔13内的工件能够迅速卸料至冷却池21内，该过程非常短，工件从炉腔13内出料能够迅速滑落至盛放水的冷却池21内，避免了现有技术中卸料过程中的很多繁琐过程，大幅缩短了工件暴露在空气中的时间，大大提高了工件的控温效果，保障工件的质量。

冷却装置2还包括地轨，冷却池21可在所述地轨上前后滑动或滚动。

冷却装置2还包括与冷却池21连通的用于过滤耐火土的衔接腔24，冷却池21内的水位低于衔接腔24的底端，以便于工件从衔接腔24中滑落至冷却池21内。衔接腔24内设置有呈斜坡状的便于工件滑动至冷却池21内的衔接板25，所述衔接板25包括第一板体251和第二板体252，第一板体251和第二板体252之间通过辊轮26连接，辊轮26有多个，辊轮26与衔接腔24的内壁可转动连接。第二板体252远离辊轮26的一端与衔接腔24的底面存在间距，能够避免耐火土堆积，当耐火土过多时，通过设置间距能够便于耐火土散开。

工件从炉腔13卸料的过程中，利用衔接板25将工件支撑后再经过辊轮26使得工件滑落至盛放水的冷却池21内，通过辊轮26和衔接板25的设置，能够将工件从炉腔13中带出的耐火土过滤，耐火土掉落至衔接板25与衔接腔24的底面之间，滑落至冷却池21后的工件基本不存在耐火土，保证工件的整洁。

还包括设于所述冷却池上的装料装置，装料装置包括推料架22及送料组件3。推料架22的两侧均设有滑动轮221，每侧设置两个滑动轮221，滑动轮221置于滑槽23内，推料架22的一端设有便于推动推料架22滑动的推杆27，推杆27与推料架22可转动连接，推杆27的转轴竖直设置。

通过推杆27能够推动推料架22滑动，带动冷却池21向靠近或者远离炉体11的一端移动，以便于与炉腔13进行衔接，便于卸料；当推杆27不使用时，将推杆27转动，能够节省冷却装置2的整体占用空间，便于收纳。

送料组件3包括与推料架22可转动连接有送料板31和推料板32，送料板31的转轴水平设置，在不使用状态或者在卸料状态时，能够将送料板31转动至推料架22的上方，送料板31的宽度小于或等于炉腔13的宽度。当工件卸料完成后，炉腔13内的温度相对较高，转动送料板31至延展状态(水平状态)，将待提温的工件放置在送料板31上，推动推杆27，将送料板31延伸至炉腔13内，利用推料板32推动工件，以便于将工件放置在炉腔13内，实现快速装料，同时能够将炉腔13内的余温利用，达到节能效果。

推料架22每侧的滑动轮221分别设为前轮2211和后轮2212，后轮2212靠近推杆27设置，前轮2211的直径大于后轮2212的直径。当送料完成后，操作员在推杆27位置处，在后轮2212直径小于前轮2211直径的原因下，能够将推料架和卸料板后端部分整体向上抬起，以降低送料板31与炉腔13底端之间的间距，避免直接掉落，降低损坏，同时能够便于送料板31退位。

需要说明的是：

本发明实施例在实施过程中，在地面上设置轨道，冷却池21的底端设置与轨道适配的滚轮，轨道设置在炉体11的出料侧，使得冷却池21能够在轨道上移动，且轨道的设置能够使得在卸料时冷却池21能够移动至炉腔13位置处，炉腔13转动后能够将工件卸料至衔接腔24中；

冷却池21内一般会放置吊篮，工件卸料后能够放置在吊篮中，再通过行吊等方式将吊篮从冷却池21中取出。

本发明在具体操作过程中，一个操作工人站在炉体的杠杆侧，用来驱动炉体翻转，另一个操作工人通过推杆驱动冷却池滑动至炉体前侧的合适位置，由于推杆的长度较长，且冷却池移动至合适位置后，操作工人不需要时刻对冷却池进行推动，因此操作工人可以移步至安全位置，保证自身安全；

另一方面，即便操作工人位于推杆侧，冷却池内的液体与冷却池的顶端存在一定距离，加上推杆的长度，即操作工人与冷却池之间存在一定距离，如图4所示，即便冷却池内的液体溅出，也不会对操作工人的安全产生威胁。

第二方面，本发明提供一种工件淬火方法，采用如下技术方案：

S1：装料：将工件装至炉腔内进行提温并保温，达到淬火设定温度；

S2：提温完成后卸料：打开炉门，通过杠杆驱动炉体以铰接轴为转轴翻转，将工件卸至盛放水的冷却池内，实现快速出料。

其中，步骤S1包括在炉底先敷设一层耐火土，然后通过送料板和推料板将工件推入炉腔中；

步骤S1，将多个小工件分层码放成垛，利用装料装置送入炉腔中，完成装料；

步骤S2包括先将冷却装置推移到炉体前合适位置，翻转送料板以避免位置干涉；

步骤S2提温完成后，打开炉门，人工利用杠杆驱动炉体卸料，出料时间在2～4秒时间；

还包括步骤S3：放平炉体，通过送料组件将下一批工件推送到炉腔中，开始下一批工件的淬火热处理过程。

小工件为直径30～150毫米，厚度为5～50毫米的片状金属材料，或者周长为60～200毫米，厚度为5～50毫米的矩形金属材料，金属材料可以是铜及其合金，铝及其合金，不锈钢等。在本发明中工件为直径100毫米，厚度为5～20毫米的薄片料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小工件成批淬火热处理系统，其特征在于，包括加热装置(1)，与加热装置(1)配合将工件快速降温的冷却装置(2)，以及装料装置；

所述加热装置(1)包括炉体(11)和用于支撑炉体(11)的炉架(12)，所述炉体(11)与炉架(12)可转动连接，所述炉体(11)开设有用于置放工件的炉腔(13)；所述炉腔(13)上设有炉门(14)，所述炉体上还设有推动炉体翻转的杠杆(4)；

所述冷却装置(2)包括冷却池(21)，所述冷却池(21)设于靠近所述炉门的下方；

所述装料装置包括推料架(22)及送料组件(3)；所述送料组件(3)包括滑槽(23)、送料板(31)及推料板(32)，所述推料架(22)可在所述滑槽(23)上前后移动，所述送料板(31)及推料板(32)设置在所述推料架(22)上。

2.根据权利要求1所述的一种小工件成批淬火热处理系统，其特征在于：所述炉架上设有铰接轴(5)，所述炉体通过所述铰接轴(5)安装在所述炉架上。

3.根据权利要求1所述的一种小工件成批淬火热处理系统，其特征在于：，所述炉架(12)上还设有限位块(15)。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种小工件成批淬火热处理系统，其特征在于：所述冷却池还包括衔接腔(24)，所述衔接腔(24)内设置有呈斜坡状的便于工件滑动至冷却池(21)内的衔接板(25)，所述衔接板(25)包括第一板体(251)和第二板体(252)，所述第一板体(251)和第二板体(252)之间通过辊轮(26)连接，所述辊轮(26)与衔接腔(24)的内壁可转动连接。

5.根据权利要求1～3任一项所述的一种小工件成批淬火热处理系统，其特征在于：所述冷却装置(2)还包括地轨，所述冷却池(21)可在所述地轨上前后滑动或滚动。

6.根据权利要求2所述的一种小工件成批淬火热处理系统，其特征在于：所述推料架(22)的两侧均设有滑动轮(221)，所述滑动轮(221)置于所述滑槽(23)内，所述前轮(2211)的直径大于所述后轮(2212)的直径。

7.根据权利要求3所述的一种小工件成批淬火热处理系统，其特征在于：所述送料板(31)的宽度小于或等于炉腔(13)的宽度，所述送料板(31)可翻转的连接在所述推料架(22)上。

8.一种工件淬火方法，包括如权利要求1～7任一项所述的一种小工件成批淬火热处理系统，其特征在于，采用如下步骤：

S1：装料：将工件装至炉腔内进行提温并保温，达到淬火设定温度；

S2：提温完成后卸料：打开炉门，通过杠杆驱动炉体以铰接轴为转轴翻转，将工件卸至盛放水的冷却池内，实现快速出料。

9.根据权利要求8所述的一种工件淬火方法，其特征在于：所述步骤S1包括在炉底先敷设一层耐火土，然后通过送料板和推料板将工件推入炉腔中；

所述步骤S1，将多个小工件分层码放成垛，利用装料装置送入炉腔中，完成装料；

所述步骤S2包括先将冷却装置推移到炉体前合适位置，翻转送料板以避免位置干涉；

所述步骤S2提温完成后，打开炉门，人工利用杠杆驱动炉体卸料，出料时间在2～4秒时间；

还包括步骤S3：放平炉体，通过送料组件将下一批工件推送到炉腔中，开始下一批工件的淬火热处理过程。

10.根据权利要求9所述的一种工件淬火方法，其特征在于：所述小工件为直径30～150毫米，厚度为5～50毫米的片状金属材料，或者周长为60～200毫米，厚度为5～50毫米的矩形金属材料。

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