CN116516135B - 一种高效等温正火炉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及热处理中的正火设备的技术领域，公开了一种高效等温正火炉，解决相关的等温正火炉由于对工件的冷却效果不均匀造成硬度散差大，产品性能不佳的问题，其包括由前真空室、加热保温室、密闭快冷室、等温室、水冷室和后真空室依次贯通连接构成的多个密封腔体，相邻的密封腔体之间均设有可开闭的密封门，前真空室、加热保温室、等温室、水冷室和后真空室均设有用于传送工件的双层传动装置，密闭快冷室设有用于承接双层传动装置输送来的工件的单层传动装置，双层传动装置与单层传动装置相对设置，密闭快冷室开设有出风口，且出风口与单层传动装置上的工件相对。由此具有对工件的冷却均匀的效果，提高工件的产品性能。

Description

一种高效等温正火炉

技术领域

本申请涉及热处理中的正火设备的技术领域，尤其是涉及一种高效等温正火炉。

背景技术

正火是中低碳钢或合金渗碳钢（例如齿轮、轴类锻坯等）进行预先热处理的常用工艺，其目的是获得均匀、接近理想平衡状态组织（铁素体+珠光体）及合适的硬度散差。

传统正火炉存在以下的局限性与不足：传统的正火炉由于受设备限制采用堆装、堆冷方式，无法有效合理的控制冷却速度、时间及冷却介质的温度和方向等，导致对工件的冷却效果不佳，造成正火后不同直径工件之间或同一工件的表面或芯部铁素体和珠光体的含量比例及其应力和硬度存在较大的差别，影响工件的产品性能。

发明内容

为了提高工件的冷却效果，进而增强工件的产品性能，本申请提供一种高效等温正火炉。

本申请提供的一种高效等温正火炉采用如下的技术方案：

一种高效等温正火炉，包括由前真空室、加热保温室、密闭快冷室、等温室、水冷室和后真空室依次贯通连接构成的多个密封腔体，相邻的密封腔体之间均设有可开闭的密封门，所述前真空室、加热保温室、等温室、水冷室和后真空室均设有用于传送工件的双层传动装置，所述密闭快冷室设有用于承接双层传动装置输送来的工件的单层传动装置，所述密闭快冷室开设有出风口，且所述出风口与单层传动装置上的工件相对。

通过采用上述技术方案，工件经双层传动装置传动依次进入前真空室和加热保温室，加热保温室进行加热保温结束后，再进入密闭快冷室；双层传动装置一方面能保证正火炉对工件的生产量，另一方面增大了工件的热交换面积，保证其加热效果；当需要进入密封冷却室进行冷却时，双层传动装置上的其中一层工件先进入密闭快冷室，并被传送至在单层传动装置上，密闭快冷室中的吹风口对工件吹出冷却介质并且通过调整冷却介质流向和温度，使工件被快速均匀的冷却，冷却结束后转入等温室暂存，等另一层工件进入密闭快冷室后，经过快速均匀的冷却后，再进入等温室的双层传动装置上，随后双层的工件同时进入水冷室缓冷，最后工件快速进入后真空室真空处理后出炉，解决了常规的等温正火炉由于对工件的冷却效果不均匀造成硬度散差大，冷却梯度不可控，产量低等问题，从而提高了工件的产品性能。

可选的，所述密闭快冷室包括鼓风机，所述鼓风机上贯通连接有内循环管道，所述内循环管道内安装有用于调节风向的风向调节阀，所述内循环管道上安装有加热箱和制冷机，所述鼓风机、加热箱和制冷机上均电连接有内循环控制主机，所述出风口开设于内循环管道上，所述出风口处安装有多个导流布风板，靠近所述出风口处安装有用于测温的温度传感器，所述温度传感器与内循环控制主机电连接。

通过采用上述技术方案，密闭快冷室设有内循环控制主机，利用温度传感器测得的温度传输给内循环控制主机，内循环控制主机控制加热箱或制冷机工作，调整冷却介质到适当的工艺温度，切换风向调控阀控制循环冷却介质的流向，然后冷却介质通过出风口流出，导流布风板对流出的冷却介质起到导向作用，均匀的对工件进行吹扫冷却，增大工件受风面积，保证所有工件在设定的工艺温度和时间内均匀且快速的冷却，进而提高工件的产品性能。

可选的，所述双层传动装置包括在竖直方向上处于不同位置高度的上层传动架和下层传动架，所述单层传动装置包括单层传动架和使单层传动架能够与上层传动架或下层传动架保持平齐的升降机构。

通过采用上述技术方案，升降机构使单层传动架能够上下移动，使单层传动架能够更好的承接不同位置高度的上层传动架或下层传动架输送过来的工件，当上层传动架向单层传动架输送工件时，单层传动架与上层传动架在水平面上保持平齐；当下层传动架向单层传动架输送工件时，单层传动架在升降机构的作用下与下层传动架在水平面上保持平齐。

可选的，所述单层传动架的两端安装有安装板，所述安装板安装于单层传动架靠近地面的一侧，所述安装板与单层传动架相插接，所述升降机构包括第一连杆，所述第一连杆的一端与单层传动架固定连接，另一端转动连接有第二连杆，所述第二连杆远离第一连杆的一端设有能够发生旋转的第一旋转盘，所述第一旋转盘平行于安装板，所述第一旋转盘靠近边缘处固定有转动柱，所述第二连杆靠近第一旋转盘的一端与转动柱转动连接。

通过采用上述技术方案，当第一旋转盘发生旋转时，转动柱的运动轨迹呈圆形，与转动柱转动连接的第二连杆和第一连杆随之移动，由于安装板与单层传动架相插接，使第一连杆仅能带动单层传动架相对于安装板上下滑动，从而实现单层传动架的上下升降，满足不同位置高度的上层传动架和下层传动架对单层传动架传送工件。

可选的，所述安装板旁设有固定板，所述安装板摆动安装于固定板上。

通过采用上述技术方案，由于单层传动架与安装板相插接，使单层传动架能够相对于安装板上下滑动，并且安装板摆动安装于固定板上，使单层传动架能够在水平方向上左右摆动，使工件的不同位置均能够均匀的被冷却，提高对工件的冷却效果，进而保证工件的产品性能。

可选的，所述第一旋转盘远离转动柱的一侧壁固定有连接杆，所述连接杆的轴心与转动柱的轴心平行，所述连接杆远离第一旋转盘的一端固定有第二旋转盘，所述第二旋转盘转动安装于固定板上，所述第二旋转盘的中心与升降电机输出端固定连接，所述升降电机固定安装在固定板远离第二旋转盘的一侧，所述安装板靠近地面的一侧开设有滑槽，所述滑槽的长度方向平行于安装板的长度方向，所述连接杆滑动安装于滑槽内，所述固定板上还固定有转轴，所述转轴平行于第二旋转盘的轴心，所述固定板通过转轴与安装板转动连接。

通过采用上述技术方案，当升降电机驱动第二旋转盘转动时，与第二旋转盘固定连接的连接杆同时发生转动，且连接杆的运动轨迹呈圆形，由于固定板通过转轴与安装板转动连接，使安装板能够相对于固定板发生旋转，且连接杆滑动安装于滑槽内，对安装板的旋转角度起到限制，实现安装板摆动安装在固定板上的效果，进而实现单层传动架在水平面上发生小幅度摆动的效果，提高对单层传动架上的工件的冷却效果，使工件的不同位置均能够被均匀的冷却，提高工件的产品性能。

可选的，所述上层传动架、下层传动架和单层传动架上均安装有多个间隔且平行设置的传动辊和驱动传动辊转动的传动电机，多个所述传动辊的轴心均垂直于工件的传送方向，所述传动辊的端部均同轴固定有链轮，相邻的链轮之间啮合有链条。

通过采用上述技术方案，传动电机驱动其中一个传动辊发生转动时，在链轮和链条的传动作用下，实现所有的传动辊同时发生转动，实现快速输送工件的效果。

可选的，每个所述传动辊上均设有至少两个限位环和安装环，所述安装环与传动辊的圆周面抵紧固定，所述限位环垂直固定于安装环上，相邻的两个限位环的宽度不大于相邻的两个传动辊之间的距离，所述工件放置于相邻的所述限位环之间。

通过采用上述技术方案，安装环能够增强限位环与传动辊之间的连接稳定性，并且每个传动辊上至少设置两个限位环，限位环对工件进行限位，减少工件从传动辊上掉落的情况。

可选的，所述密封腔体内均填充有保护气氛。

通过采用上述技术方案，每个密封腔体内均填充保护气氛，使工件在正火炉内始终处于无氧化状态，减少工件表面出现氧化脱碳的情况，提高工件的产品性能。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1. 当工件需要进入密封冷却室进行冷却时，双层传动装置上的其中一层工件先进入密闭快冷室，并被传送至在单层传动装置上，密闭快冷室中的吹风口对工件吹出冷却介质并且通过调整冷却介质流向和温度，使工件被快速均匀的冷却，冷却结束后转入等温室暂存，等另一层工件进入密闭快冷室后，经过快速均匀的冷却后，再进入等温室的双层传动装置上，随后双层的工件同时进入水冷室缓冷，最后工件快速进入后真空室真空处理后出炉，解决了常规的等温正火炉由于对工件的冷却效果不均匀造成硬度散差大，冷却梯度不可控，产量低等问题，从而提高了工件的产品性能；

2. 升降机构使单层传动架能够上下移动，使单层传动架能够更好的承接不同位置高度的上层传动架或下层传动架输送过来的工件；

3. 安装板摆动安装于固定板上，使单层传动架能够在水平方向上左右摆动，使工件的不同位置均能够均匀的被冷却，提高对工件的冷却效果，进而保证工件的产品性能。

附图说明

图1是正火炉的结构示意图。

图2是双层传动装置和单层传动装置的结构示意图。

图3是密闭快冷室的结构示意图。

图4是单层传动架的爆炸示意图。

图5是单层传动装置的结构示意图。

图6是单层传动装置的剖面图。

附图标记说明：1、前真空室；2、加热保温室；3、密闭快冷室；31、出风口；32、鼓风机；33、内循环管道；34、风向调节阀；35、加热箱；36、制冷机；37、导流布风板；4、等温室；5、水冷室；6、后真空室；7、密封门；8、双层传动装置；81、上层传动架；82、下层传动架；83、安装座；9、单层传动装置；91、升降机构；911、第一连杆；912、第二连杆；9121、转动孔；913、第一旋转盘；9131、转动柱；914、连接杆；915、第二旋转盘；916、升降电机；92、单层传动架；921、架体；922、传动辊；923、链轮；924、链条；925、传动电机；926、限位环；927、安装环；93、插接板；94、安装板；941、插接槽；942、滑槽；95、固定板；951、转轴。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种高效等温正火炉。

参照图1和图2，一种高效等温正火炉包括六个相互贯通连接的密封腔体，六个密封腔体依次为前真空室1、加热保温室2、密闭快冷室3、等温室4、水冷室5和后真空室6，相邻的密封腔体之间均安装有密封门7，密封门7关闭时将每个密封腔体隔绝，密封门7打开时，用于快速传送工件；前真空室1、加热保温室2、等温室4、水冷室5和后真空室6内均设置有用于传送工件的双层传动装置8，密闭快冷室3内设置有单层传动装置9，单层传动装置9包括能够使其与双层传动装置8保持平齐的升降机构91，密闭快冷室3设有对单层传动装置9上的工件进行吹出冷却介质的出风口31。

工件在生产加工过程中会放置在双层传动装置8上，双层传动装置8能够同时输送双层的工件，保证了正火炉对工件的加工量，工件经双层传动装置8依次进入前真空室1进行抽真空换气后，快速进入加热保温室2进行加热保温，保温结束后，双层传动装置8上的其中一层工件先快速进入密闭快冷室3中，单层传动装置9能够承接不同位置高度的双层传动装置8上输送过来的工件，并且出风口31吹出的冷却介质能够对工件进行均匀的冷却，冷却结束后，单层传动装置9上的工件被快速传送至等温室4，然后将加热保温室2内的另一层工件输送至单层传动装置9上进行冷却，冷却结束后快速转入等温室4，等温室4承接到两层的工件后并转入后真空室6后出炉。

每个密封腔体内均充有保护气体，工件在正火炉内加工时始终处于保护气氛中，减少工件表面出现被氧化的情况，从而降低了正火炉对工件的冷却效果不均匀造成硬度散差大，冷却梯度不可控，生产量低的情况，提高了工件的产品性能。

参照图3，密闭快冷室3内设有鼓风机32，鼓风机32的进风端和出风端连接有内循环管道33，内循环管道33内部安装有风向调节阀34，风向调节阀34能够对流动的风向进行调节，内循环管道33上还连接有加热箱35和制冷机36，鼓风机32、加热箱35和制冷机36上均电连接有内循环控制主机（图中未示出），内循环控制主机能够控制加热箱35和制冷机36工作，进而对内循环管道33内的冷却介质的温度进行调节。

出风口31开设有在内循环管道33侧壁，且出风口31的数量为二，两个出风口31相对设置，两个出风口31分别设置在单层传动装置9的上方和下方，出风口31沿单层传动装置9的长度方向设置，使工件能够被均匀的冷却。

内循环管道33靠近出风口31的一侧安装有温度传感器（图中未示出），且温度传感器与内循环控制主机电连接，温度传感器将出风口31处的温度进行测量，内循环控制主机依据温度传感器的检测数据，控制鼓风机32，进而控制内循环管道33内的冷却介质的流量和速度，内循环控制主机控制加热箱35和控制机实现控制冷却介质温度的效果，增加对工件的冷却效果。

每个出风口31处均固定有多个导流布风板37，多个导流布风板37沿出风口31的长度方向间隔设置，导流布风板37对出风口31流出的冷却介质起到导向作用，使工件的每个部位都能被均匀的冷却，提高对工件的冷却效果。

参照图2，双层传动装置8包括上层传动架81，上层传动架81的下方固定有下层传动架82，上层传动架81与下层传动架82间隔设置且相互平行，下层传动架82的下方固定有安装座83，安装座83的数量为二，两个安装座83分别固定在下层传动架82的两端。

参照图4，单层传动装置9包括单层传动架92和两个安装板94，两个安装板94分别垂直固定在单层传动架92的两端，且单层传动架92与安装板94之间相互插接，单层传动架92靠近安装板94的一侧固定有插接板93，安装板94靠近单层传动架92的一侧壁开设有插接槽941，插接板93与插接槽941相插接且插接板93能沿着插接槽941上下滑动，使单层传动架92能够在安装板94上竖向滑动。

上层传动架81、下层传动架82和单层传动架92的结构相同，上层传动架81、下层传动架82和单层传动架92均包括架体921，架体921上转动安装有多个传动辊922，多个传动辊922间隔设置且多个传动辊922的轴心相平行，传动辊922的两端与架体921转动连接，每个传动辊922的一端均固定有链轮923，链轮923的轴心与传动辊922的轴心位于同一直线，链轮923上均啮合有链条924，链条924与多个链轮923同时啮合，当一个链轮923转动时，带动其他链轮923同时转动；架体921上还固定有传动电机925，传动电机925的输出端与传动辊922的一端固定连接，传动电机925驱动一个传动辊922转动的同时，在链轮923和链条924的作用下，多个传动辊922同时发生转动，实现对工件的输送。

每个传动辊922的侧壁均固定有两个限位环926和安装环927，安装环927套在传动辊922的圆周面上，并且安装环927与传动辊922之间通过螺栓固定，限位环926垂直固定于安装环927上，相邻的两个传动辊922之间的限位环926保持有一定间隙，当传动辊922输送工件时，限位环926对工件的两侧进行限制，减少工件从传动辊922上掉落的情况，保证工件的正常传送。

升降机构91使单层传动架92的位置高度发生变化，使单层传动架92既能承接上层传动架81输送的工件，又能承接下层传动架82输送的工件。

参照图2和图5，升降机构91的数量为二，两个升降机构91分居于单层传动架92的两端,。

参照图5，升降机构91包括与插接板93固定连接的第一连杆911，且第一连杆911与插接板93相平行，第一连杆911的一端与插接板93靠近传动辊922的一侧固定连接，第一连杆911的另一端转动安装有第二连杆912，第二连杆912与第一连杆911平行，第二连杆912远离第一连杆911的一段设有第一旋转盘913，第一旋转盘913与第二连杆912转动连接。

第一旋转盘913的轴心垂直于插接板93，第一旋转盘913位于两个安装板94相互远离的一侧，第一旋转盘913远离安装板94的一侧垂直固定有转动柱9131，转动柱9131位于靠近第一旋转盘913边缘的一侧，第二连杆912靠近第一旋转盘913的一端开设有转动孔9121，转动柱9131的轴心与转动孔9121的轴心位于同一直线，且转动柱9131插入转动孔9121内，当第一旋转盘913发生旋转时，第二连杆912带动第一连杆911上下滑动，即可实现插接板93在插接槽941内的上下滑动，从而实现单层传动架92的上下升降。

安装板94相互靠近的一侧还固定有固定板95，固定板95竖直固定在地面上，且安装板94摆动安装在固定板95上，使单向传动架上的工件能够在冷却时发生小幅度的摆动，提高对工件的冷却效果，对工件的不同位置均能均匀的进行冷却。

参照图5和图6，第一旋转盘913远离第二连杆912的一侧边垂直固定有连接杆914，连接杆914远离第一旋转盘913的一端固定有第二旋转盘915，第一旋转盘913与第二旋转盘915的轴心位于同一直线，第二旋转盘915转动安装在固定板95上，第二旋转盘915的转动轴心垂直于固定板95，固定板95远离第二旋转盘915的一侧固定有升降电机916，升降电机916的输出端与第二旋转盘915的圆心固定连接；启动升降电机916即可实现第一旋转盘913和第二旋转盘915同时旋转。

安装板94靠近固定板95的一侧开设有滑槽942，滑槽942的长度方向垂直于连接杆914，连接杆914水平穿过滑槽942，且连接杆914可沿着滑槽942的长度方向滑动，安装板94与固定板95之间设有转轴951，转轴951垂直固定在固定板95靠近第二旋转盘915的侧壁上，转轴951位于第二旋转盘915远离轴心的一侧，安装板94通过转轴951与固定板95转动连接，且安装板94始终平行于固定板95。

转轴951的轴心平行于连接杆914，且连接杆914与转轴951的位置高度处于同一水平面时，转动柱9131刚好转动至第一旋转盘913的最上端或最下端，当转动柱9131位于第一旋转盘913的最上端时，单层传动架92刚好与上层传动架81平齐，当转动柱9131位于第一旋转盘913的最下端时，单层传动架92刚好与下层传动架82平齐，方便承接工件的传送；并且，此时连接杆914转动至与转轴951处于同一位置高度，使单层传动架92保持水平状态，连接杆914在第二旋转盘915上的运动轨迹呈圆形，且沿滑槽942的长度方向滑动，实现安装板94在固定板95上来回摆动的效果，进而实现单层传动架92的摆动，使位于单层传动架92上的工件被均匀冷却，提高工件的产品性能。

本申请实施例一种高效等温正火炉的实施原理为：

当正火炉对工件进行生产时，双层传动装置8能够承载双层的工件依次经过前真空室1和加热保温室2，在进入密封快冷室时，加热保温室2的其中一层的工件传送至单层传动装置9，在密封快冷室内被均匀冷却，驱动电机驱动升降机构91运转，使单层传动架92上下升降的同时，还能实现单层传动架92的左右摆动，进而使工件的不同位置均能够被均匀冷却，提高对工件的冷却效果；工件从密封快冷室传至等温室4后，加热保温室2的另一层的工件传送至单层传动装置9上，冷却结束后进入等温室4，两层工件共同经过水冷室5和后真空室6后出炉，既保证了正火炉对工件的生产量，又保证了工件的冷却效果，提高了工件的产品性能。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高效等温正火炉，其特征在于：包括由前真空室（1）、加热保温室（2）、密闭快冷室（3）、等温室（4）、水冷室（5）和后真空室（6）依次贯通连接构成的多个密封腔体，相邻的密封腔体之间均设有可开闭的密封门（7），所述前真空室（1）、加热保温室（2）、等温室（4）、水冷室（5）和后真空室（6）均设有用于传送工件的双层传动装置（8），所述密闭快冷室（3）设有用于承接双层传动装置（8）输送来的工件的单层传动装置（9），所述密闭快冷室（3）开设有出风口（31），且所述出风口（31）与单层传动装置（9）上的工件相对；

所述双层传动装置（8）包括在竖直方向上处于不同位置高度的上层传动架（81）和下层传动架（82），所述单层传动装置（9）包括单层传动架（92）和使单层传动架（92）能够与上层传动架（81）或下层传动架（82）保持平齐的升降机构（91）；

所述单层传动架（92）的两端安装有安装板（94），所述安装板（94）安装于单层传动架（92）靠近地面的一侧，所述安装板（94）与单层传动架（92）相插接，所述升降机构（91）包括第一连杆（911），所述第一连杆（911）的一端与单层传动架（92）固定连接，另一端转动连接有第二连杆（912），所述第二连杆（912）远离第一连杆（911）的一端设有能够发生旋转的第一旋转盘（913），所述第一旋转盘（913）平行于安装板（94），所述第一旋转盘（913）靠近边缘处固定有转动柱（9131），所述第二连杆（912）靠近第一旋转盘（913）的一端与转动柱（9131）转动连接；

所述安装板（94）旁设有固定板（95），所述安装板（94）摆动安装于固定板（95）上；

所述第一旋转盘（913）远离转动柱（9131）的一侧壁固定有连接杆（914），所述连接杆（914）的轴心与转动柱（9131）的轴心平行，所述连接杆（914）远离第一旋转盘（913）的一端固定有第二旋转盘（915），所述第二旋转盘（915）转动安装于固定板（95）上，所述第二旋转盘（915）的中心与升降电机（916）输出端固定连接，所述升降电机（916）固定安装在固定板（95）远离第二旋转盘（915）的一侧，所述安装板（94）靠近地面的一侧开设有滑槽（942），所述滑槽（942）的长度方向平行于安装板（94）的长度方向，所述连接杆（914）滑动安装于滑槽（942）内，所述固定板（95）上还固定有转轴（951），所述转轴（951）平行于第二旋转盘（915）的轴心，所述固定板（95）通过转轴（951）与安装板（94）转动连接；

每个传动辊（922）上均设有至少两个限位环（926）和安装环（927），所述安装环（927）与传动辊（922）的圆周面抵紧固定，所述限位环（926）垂直固定于安装环（927）上，相邻的两个限位环（926）的宽度不大于相邻的两个传动辊（922）之间的距离，所述工件放置于相邻的所述限位环（926）之间。

2.根据权利要求1所述的一种高效等温正火炉，其特征在于：所述密闭快冷室（3）包括鼓风机（32），所述鼓风机（32）上贯通连接有内循环管道（33），所述内循环管道（33）内安装有用于调节风向的风向调节阀（34），所述内循环管道（33）上安装有加热箱（35）和制冷机（36），所述鼓风机（32）、加热箱（35）和制冷机（36）上均电连接有内循环控制主机，所述出风口（31）开设于内循环管道（33）上，所述出风口（31）处安装有多个导流布风板（37），靠近所述出风口（31）处安装有用于测温的温度传感器，所述温度传感器与内循环控制主机电连接。

3.根据权利要求1所述的一种高效等温正火炉，其特征在于：所述密封腔体内均填充有保护气氛。