CN1861813A - 通过感应加热对长棒进行连续热处理的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通过感应加热对长棒进行连续热处理的方法及装置，其特点是通过连续感应加热淬火炉对加热的部件进行冷却淬火后，通过自动传送装置装入连续感应加热回火炉进行回火，能够对直径小的小型部件乃至大型部件进行连续热处理，提高生产性能，并通过均匀的加热确保了良好的组织，提高了机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及热处理方法及装置，具体为涉及用于制造船舶用拉杆(staybolt)和螺柱(stud bolt)，重装备用销(pin)，拉杆(tie bar)和锚定螺栓(anchorbolt)及直线运动导轨(L.M guide)的长棒的热处理方法及装置，其特点是通过连续感应加热淬火炉对加热的部件进行冷却淬火后，通过自动传送装置装入连续感应加热回火炉进行回火，能够对直径小的小型部件乃至大型部件进行连续热处理，提高生产性能，并通过均匀的加热确保了良好的组织，提高了机械性能。
背景技术
一般所说的热处理，指的是将金属材料加热到熔点以下温度，选择性加减冷却速度，从而使其具备所需组织及性能的操作，有淬火和退火，正火及回火等。
通过这些热处理使金属或合金具有所需的性能，如强度、硬度、耐磨性、耐冲击性、加工性、磁性等性能，使其适合不同的用途。
在上述热处理中，为制造船舶用或重装备用销(pin)及螺栓拉杆(bolttie bar)而制造的已有的长棒(long bar)及圆棒(round bar)的淬火热处理工程，主要采用在一般地沟(pit)及大车炉中，考虑变形的情况下将长棒装入持具、夹具、篮中进行加热并以浸渍(dipping)方法进行冷却的热处理方法。
但是，上述制造方法必然会在淬火时由于热梯度发生变形，因而完成的长棒形状很难满足所需形状，而且处理工程也是装入一个部件后断续对其进行淬火和回火，直至一个工程完全结束后才能继续装入下一个部件进行热处理，由于这种不连续的断续工程，使产量下降，还会由此造成各种费用和时间的损失。
发明内容
本发明为解决上述问题而提出，目的在于通过连续感应加热淬火炉急速冷却加热到860至900℃的部件进行淬火后，通过自动传送装置装入连续感应加热回火炉回火到550至690℃，从而能够对小直径部件乃至大型部件进行连续热处理，相比已有的由断续工程组成的热处理系统，具有更高的生产性能。
此外，本发明另一个目的在于，通过在连续感应加热炉内部安装多个直径比长棒大10％以上的感应线圈，使部件通过这些线圈实现整体均匀加热，由热梯度形成良好的组织并提高了机械性能，此外，由于加热部位的热传递面积较小，提高了均匀加热的效果。
本发明涉及通过感应加热对长棒进行连续热处理的方法及装置，其特点是通过连续感应加热淬火炉对加热的部件进行冷却淬火后，通过自动传送装置装入连续感应加热回火炉进行回火，能够对直径小的小型部件乃至大型部件进行连续热处理，提高生产性能，并通过均匀的加热确保了良好的组织，提高了机械性能。
本发明大体由六个阶段组成，具体说明为，本发明提供的通过感应加热对长棒进行连续热处理的方法包括下列步骤：
对热处理对象——碳素钢及低合金钢材质的部件1进行检查和准备的部件检查及准备工程S1；
将将备好的部件1装入连续感应加热淬火炉10加热到860至900℃温度后，通过喷射器12a喷射冷却水完成淬火的连续淬火工程S2；
利用自动传送装置20对完成淬火的部件1进行水平移动的自动传送工程S3；
将传送的部件1装入连续感应加热回火炉30加热到550至690℃完成回火的连续感应加热回火工程S4；和
检查完成回火的部件1，对变形部分进行校正的检查及变形校正工程S5；消除完成校正部件1的应力并进行最终检查的消除应力及最终检查工程S6。
本发明提供的通过感应加热对长棒进行连续热处理的装置具有能够对小直径部件或大型部件的长棒完成热处理的结构，包括：
内部装入直径为40至200mm的圆棒状部件(1)，通过内设的感应线圈(10a)在860至900℃的温度下以每分钟90至555mm的速度传送加热的连续感应加热淬火炉(10)；
通过喷射器(12a)喷射的40℃的冷却水对完成加热的部件(1)进行冷却的冷却部(12)；
完成淬火的部件(1)放置后，传送板(21)通过汽缸(21a)上升及下降使其向倾斜台(23)一侧传送，传送的部件(1)通过安装板(22)完成传送的自动传送装置(20)；和
用于装入传送的部件(1)，对其进行加热回火，使部件(1)具有稳定组织结构的连续感应加热回火炉(30)。
附图说明
图1为本发明的工程流程图。
图2为本发明的装置示意图。
图3为本发明的工作状态斜视图。
图4为本发明的工作状态侧剖面图。
【附图符号说明】
1：部件 10：连续感应加热淬火炉
10a：感应线圈 12a：喷射器
11：加热通道 12：冷却部
20：自动传送装置 21：传送板
21a，22a：汽缸 22：安装板
23：倾斜台 30：连续感应加热回火炉
S1：部件检查及准备工程 S2：连续感应加热淬火工程
S3：自动传送工程 S4：连续感应加热回火工程
S5：检查及变形校正工程 S6：消除应力及最终检查工程
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明实施例进行说明。
图1为本发明工程流程图，图2为本发明装置图，如图所示，第1工程主要是检查碳素钢及低合金钢材质组成的圆棒形部件1，并调整其长度使其适合作业环境，从而完成部件检查及准备工程S1。
上述部件1主要使用同时添加了碳、铬、钼、镍(Ni)的碳素钢及低合金钢，一般使用含1％左右的铬、0.15至0.3％的钼以及0.2至0.45％的碳和1.6至2.2％的镍的材料，具有适合要求强韧性的船舶用拉杆(stay bolt)和螺柱(stud bolt)，重装备用活塞杆和栓，喷射器拉杆(tie bar)和锚定螺栓部件及其它工业部件的组成。
第2工程将完成检查并备好的部件1装入连续感应加热淬火炉10加热后急速冷却进行淬火，从而结束连续感应加热淬火工程S2。
上述连续感应加热淬火炉10内部形成有多个感应线圈10a，加热通道11及感应线圈10a的直径比通过它的部件的直径大10％以上，确保部件1在不与感应线圈10a接触的情况下进行加热，从而具有温度分部均匀，加热部位热传递面积小，使部件1表面和内部均匀加热的结构。
此外，通过连续感应加热淬火炉10，在860至900℃的温度下，加热的部件1以每分钟90至555mm的速度被与连续感应加热淬火炉10邻接设置的冷却部12冷却，冷却部12内部具有圆筒形喷射器12a，能够利用以40℃供给的冷却水以瞬间强烈喷射冷却的喷射(Spray)方式使部件冷却，从而提高淬火的效果。
与上述部件1大小对应的淬火条件如下。
| 尺寸(Φ)mm | 淬火温度(℃) | 速度(mm/min) | 冷却剂温度(℃) | 冷却剂种类 |
| 40～100 | 860～900 | 540～555 | 40 | 水 |
| 100～160 | 350～530 | |||
| 160～200 | 90～300 |
此后进行第3工程，将完成淬火工程的部件1传送到回火工程，通过自动传送装置20将连续感应加热淬火炉10排出的部件1向连续感应加热回火炉30侧进行水平传送，从而完成自动移送工程S3。
上述传送装置20位于连续感应加热淬火炉10的出口侧和连续感应加热回火炉30的入口侧，成工作台形状，只要完成淬火的部件1放置到传送装置20一侧上端，与汽缸21a连接的传送板21将上升，一直上升到与倾斜台23同一高度，此时部件1向传送板21移动，传送板21重新下降，则部件滚向倾斜台23一侧，传送到自动传送装置20的另一侧。
这样传送的部件1将置于与自动传送装置20另一侧的汽缸22a连接的安装板22上，通过汽缸22a的工作，安装板22下降并安装于自动传送装置20，传送到后述的连续感应加热回火炉30内部。
此后，第4工程将通过自动传送装置20传送的部件1装入连续感应加热回火炉30，进行回火降低硬度提高韧性，从而完成连续感应加热回火工程S4。
上述连续感应加热回火炉30对第2工程形成的组织进行变形或析出，使其接近稳定的组织结构，为使其具有所需的性质及状态，在550至690℃的温度下以每分钟60至250mm的速度进行加热后徐冷，使部件1的组织稳定。
不同部件1大小对应的回火条件如下。
| 尺寸(Φ)mm | 回火温度(℃) | 速度(mm/min) |
| 40～100 | 550～690 | 233～250 |
| 100～160 | 200～233 | |
| 160～200 | 60～200 |
此后进行的第5工程主要是检查完成上述热处理的部件1的物理性质及外形，如果出现变形则进行校正，从而完成检查及变形校正工程S5。
最后的第6工程在通过上述检查对变形部分进行校正后，进行消除应力退火(stress relief annealing)，在除去部件1内部残存的残留应力后，为预防加工过程中可能出现的扭曲和尺寸变化，裂缝及断裂等问题，对其进行最终检查，完成除去应力及最终检查工程S6，从而结束本发明所有工程。
参照图3及图4，对包含上述工程的本发明的实施例进行说明。如图所示，在连续感应加热淬火炉10中装入直径为200mm的圆棒形部件1，通过内部设置的感应线圈10a使装入的部件1在860℃至900℃的温度下以每分钟150mm的速度进行传送并加热，完成加热的部件1通过40℃的冷却水以喷射方式急速冷却，从而完成淬火。
在完成淬火后，部件1被置于自动传送装置20一侧，传送板21通过汽缸21a上升及下降，使部件1滚向倾斜台23一侧，沿倾斜台23传送的部件1将置于自动传送装置20的安装板22，通过与安装板22结合的汽缸22a使安装板22下降，从而使其能够置于自动传送装置20的另一侧上方。
此后，置于自动传送装置20的部件1将装入连续感应加热回火炉30，在620℃的温度下以每分钟120mm的速度传送，完成使部件1转变为稳定的组织结构的回火工程。
完成回火的部件1经过检查如果由变形部分则进行校正，然后除去应力并进行最终检查，从而结束本发明的程序。
上述结构的本发明，通过连续感应加热淬火炉急速冷却加热到860至900℃的部件进行淬火后，通过自动传送装置装入连续感应加热回火炉回火到550至690℃，从而能够对小直径部件乃至大型部件进行连续热处理，相比已有的由断续工程组成的热处理系统，具有更高的生产性能。
此外，通过在连续感应加热炉内部安装多个直径比长棒大10％以上的感应线圈，使部件通过这些线圈实现整体均匀加热，提高了由热梯度进行热处理的部件的良好组织结构及机械性能，此外，由于加热部位的热传递面积较小，提高了均匀加热的效果。
Claims (3)
1、一种通过感应加热对长棒进行连续热处理的方法，其特征在于，该热处理方法包括：
对碳素钢及低合金钢材质的部件(1)进行检查和准备的部件检查及准备工程(S1)；
将备好的部件(1)装入连续感应加热淬火炉(10)加热到860至900℃温度后，通过喷射方式喷射冷却水完成淬火的连续淬火工程(S2)；
利用自动传送装置(20)将完成淬火的部件(1)进行水平移动的自动传送工程(S3)；
将传送的部件(1)装入连续感应加热回火炉(30)加热到550至690℃完成回火的连续感应加热回火工程(S4)；
检查完成回火的部件(1)，对变形部分进行校正的检查及变形校正工程(S5)；和
消除完成校正的部件(1)的应力并进行最终检查的消除应力及最终检查工程(S6)。
2、一种通过感应加热对长棒进行连续热处理的装置，其特征在于，该热处理装置包括：
内部装入直径为40至200mm的圆棒状部件(1)，通过内设的感应线圈(10a)在860至900℃的温度下以每分钟90至555mm的速度传送加热的连续感应加热淬火炉(10)；
通过喷射器(12a)喷射的40℃的冷却水对完成加热的部件(1)进行冷却的冷却部(12)；
完成淬火的部件(1)放置后，传送板(21)通过汽缸(21a)上升及下降使其向倾斜台(23)一侧传送，传送的部件(1)通过安装板(22)完成传送的自动传送装置(20)；和
用于装入传送的部件(1)，对其进行加热回火，使部件(1)具有稳定组织结构的连续感应加热回火炉(30)。
3、如权利要求2所示的通过感应加热对长棒进行连续热处理的装置，其特征在于，所述连续感应加热回火炉(30)，在装入完成淬火并通过自动传送装置(20)传送的直径在40至200mm的圆棒形部件(1)后，在550至690℃的温度下以每分钟60至250mm的速度进行传送加热，通过回火使部件(1)转变为稳定的组织。
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