CN201317795Y - 用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，该系统可将淬火水温控制在规定范围内，消除因淬火水温达不到热处理工艺要求导致的生产瓶颈。该循环冷却水系统包括蓄水池，所述蓄水池内的水通过设置有冷冻机组的冷冻系统进行冷却降温。蓄水池内的水通过冷冻系统进行降温冷却，在环境温度较高时仍可使蓄水池内的水始终保持在淬火处理工艺要求的水温范围内，从而保证淬火处理的质量，减少了热处理工序的返工，达到了节能降耗、加快生产进度，消除生产瓶颈，保证产品质量的目的。该循环冷却水系统尤其适用于对核电、重容产品等大型工件进行淬火处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统。
背景技术
如图1，用于对核电、重容产品等大型工件进行淬火处理的循环冷却水系统是一个闭式循环系统，该系统主要包括蓄水池1、单级双吸离心水泵2以及淬火池3，蓄水池1内的水通过单级双吸离心水泵2打入管道，并通过喷水嘴进入淬火池3，搅动淬火池3内的水进行流动，淬火池3由内外两层构成，进入淬火池3的水在内层溢流后，在外层通过回水管利用重力原理回流至蓄水池1，如此往复，形成封闭循环，保证热处理工艺的完成。
核电、重容产品主要为管板及筒节，各类尺寸不等，主要吨位集中在40-70t，其中还有较大吨位的产品如80-90t，但是数量较少。重容产品的材质主要为2.25Cr1Mo，该类产品对淬火水温的控制要求较高。按照单个筒节90t，一炉2个筒节，两件筒节的淬火间隔时间为30分钟的最恶劣工况条件计算，淬火水温应＜30℃方能满足淬火处理的工艺要求。
然而，在炎热的夏季，蓄水池1内的水受环境温度的影响而维持较高的水温，同时，工件的出炉温度为930℃左右，当工件吨位较大时，工件的淬火使淬火水温进一步升高，经过检测蓄水池1内的水温可高达48℃，不满足淬火水温＜30℃的要求，从而导致淬火后材料性能不合格，需重新进行淬火处理的情况发生，严重影响生产效率。因此解决大吨位重容产品及核电产品等大型工件在炎热的夏季的淬火问题，消除因淬火水温达不到热处理工艺要求导致生产瓶颈的问题显得尤为重要。
通常，该领域的技术人员为了解决淬火水温过高的问题，可能会利用冷却塔对蓄水池1内的水进行空冷，即将蓄水池1内的水利用泵站系统抽至冷却塔组进行喷淋降温后回流至蓄水池1内。这种普通的冷却方式受环境温度的影响较大，水温不能降至环境温度以下，因此在炎热的夏季并不能将池水降至要求的温度。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题是：提供一种在环境温度较高时可将淬火水温控制在规定范围内的用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，消除因淬火水温达不到热处理工艺要求导致的生产瓶颈。
解决上述技术问题的技术方案是：用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，包括蓄水池，所述蓄水池内的水通过设置有冷冻机组的冷冻系统进行冷却降温。
作为上述技术方案的优选方案，所述冷冻系统包括由蓄水池、高温水循环泵、换热器串连形成的蓄水池水循环回路，以及由换热器、冷冻水循环泵、冷冻机组串连形成的冷冻水内循环回路，蓄水池水循环回路中的水流与冷冻水内循环回路中的冷冻水在换热器中进行热交换。
作为上述技术方案的优选方案，所述冷冻机组包括由蒸发器、冷凝器串连形成的制冷剂回路，蒸发器串连在冷冻水内循环回路上，冷凝器与冷却水循环泵、冷却塔串连形成冷冻机冷却回路，冷冻水内循环回路中的冷冻水与冷冻机冷却回路中的冷却水通过制冷剂回路进行热交换。
进一步的是，所述冷冻机冷却回路上并联有备用冷却水循环泵。
进一步的是，所述蓄水池水循环回路上并联有备用高温水循环泵。
进一步的是，所述冷冻水内循环回路上并联有备用冷冻水循环泵。
进一步的是，位于蓄水池上层的水经蓄水池水循环回路回流至蓄水池的上部。
作为上述技术方案的优选方案，所述冷冻机组采用螺杆式冷冻机组。
进一步的是，所述蓄水池通过隔热板保温。
进一步的是，所述蓄水池内安装有温度监控装置。
本实用新型的有益效果是：蓄水池内的水通过冷冻系统进行降温冷却，在环境温度较高时仍可使蓄水池内的水始终保持在淬火处理工艺要求的水温范围内，从而保证淬火处理的质量，减少了热处理工序的返工，达到了节能降耗、加快生产进度，消除生产瓶颈，保证产品质量的目的。该循环冷却水系统尤其适用于对核电、重容产品等大型工件进行淬火处理。
附图说明
图1为现有循环冷却水系统的结构示意图。
图2为本实用新型用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统实施例的蓄水池水温变化曲线图。
图3为本实用新型用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统的平面布置图。
图4为图3中冷冻机冷却回路的平面布置图。
图5为图3中蓄水池水循环回路的平面布置图。
图6为图3中冷冻水内循环回路的平面布置图。
图4中箭头所示方向为冷却水流动方向。
图5中箭头所示方向为水流方向。
图6中箭头所示方向为冷冻水流动方向。
图中标记为：蓄水池1、单级双吸离心水泵2、淬火池3、冷却塔4、制冷机房5、高温水循环泵6、备用高温水循环泵7、换热器8、蒸发器9、冷凝器10、冷却水循环泵11、备用冷却水循环泵12、冷冻水循环泵13、备用冷冻水循环泵14、冷冻机组15、冷冻机冷却回路16、蓄水池水循环回路17、冷冻水内循环回路18。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
如图1、图3～图6所示的用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，包括蓄水池1，所述蓄水池1内的水通过设置有冷冻机组15的冷冻系统进行冷却降温。蓄水池1内的水通过冷冻系统进行降温冷却，在环境温度较高时仍可使蓄水池1内的水始终保持在淬火处理工艺要求的水温范围内，从而保证淬火处理的质量，减少了热处理工序的返工，达到了节能降耗、加快生产进度，消除生产瓶颈，保证产品质量的目的。
如图1、图3～图6，作为冷冻系统的一种具体结构，该冷却系统包括由蓄水池1、高温水循环泵6、换热器8串连形成的蓄水池水循环回路17，以及由换热器8、冷冻水循环泵13、冷冻机组15串连形成的冷冻水内循环回路18，蓄水池水循环回路17中的水流与冷冻水内循环回路18中的冷冻水在换热器8中进行热交换。如图5，蓄水池1中的水通过高温水循环泵6从设置在蓄水池1内的进水管道吸入换热器8内，经换热器8再从设置在蓄水池1内的进出水管道流回蓄水池1，从而进行封闭循环流动；与此同时，如图6，冷冻机组15所产生的冷冻水通过冷冻水循环泵13吸入换热器8，经换热器8流回冷冻机组15，从而进行封闭循环流动。蓄水池水循环回路17中的水流在换热器8中将热量传递给冷冻水内循环回路18中的冷冻水，达到冷却降温的目的。蓄水池水循环回路17中的水流与冷冻水内循环回路18中的水流在换热器8中不发生混合。上述的冷却系统利用冷冻机组15所产生的冷冻水与高温水循环泵6抽上的蓄水池1内的水通过换热器8进行热交换，逐步将水温降至理想状态，具有水温受环境影响小，能够达到淬火处理工艺要求的水温范围，占地面积小等优点。
如图1、图3～图6，作为冷冻机组15的一种具体结构，该冷冻机组15包括由蒸发器9、冷凝器10串连形成的制冷剂回路，蒸发器9串连在冷冻水内循环回路18上，冷凝器10与冷却水循环泵11、冷却塔4串连形成冷冻机冷却回路16，冷冻水内循环回路18中的冷冻水与冷冻机冷却回路16中的冷却水通过制冷剂回路进行热交换。制冷剂在制冷剂回路进行封闭的循环流动，冷冻水内循环回路18中的冷冻水与蓄水池水循环回路17中的水流发生热交换后，流入蒸发器9，蒸发器9内的制冷剂吸收冷冻水的热量吸热蒸发，制冷剂再进入压缩机经压缩机加压升温后，至冷凝器10与冷冻机冷却回路16中的冷却水进行热交换，同时制冷剂冷却、冷凝，完成制冷剂的循环。如图4，冷冻机冷却回路16中的冷却水通过冷却水循环泵11进入冷却塔4，冷却塔4对冷却水进行喷淋降温，将冷冻机组15带来热量与大气进行交换，然后温度下降的冷却水再循环进入冷冻机组15，如此循环，保证冷冻机组15的正常工作。
如图3、图4，所述冷冻机冷却回路16上并联有备用冷却水循环泵12。这样，当冷却水循环泵11发生故障时，可关闭冷却水循环泵11而开启备用冷却水循环泵12，维持冷冻机冷却回路16的正常运行。同理，为保证蓄水池水循环回路17以及冷冻水内循环回路18的正常运行，所述蓄水池水循环回路17上并联有备用高温水循环泵7，所述冷冻水内循环回路18上并联有备用冷冻水循环泵14。
目前所采用的蓄水池1为净蓄水量1000m3左右的大型容器，位于蓄水池1上层的水与直接与大气接触，因此水温高于蓄水池1池底的水温。因此，可将位于蓄水池1上层的水经蓄水池水循环回路17回流至蓄水池1的上部，从而提高冷却效率，并且经降温的水流回蓄水池1的上部，与原温度较高的水进行中和搅拌。图3、图5中蓄水池1的进水管道位于蓄水池1的上层部位，出水管道位于蓄水池1的上部。
此外，为更好的对蓄水池1内的水进行保温，减少蓄水池1内的水从外部环境的所吸取的热量，所述蓄水池1通过隔热板保温。
为了对蓄水池1内的水温进行监测，从而控制冷却系统的运行，所述蓄水池1内安装有温度监控装置。
实施例
如图1、图3～图6所示的用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，包括蓄水池1、三台单级双吸离心水泵2以及淬火池3，蓄水池1内的水通过三台单级双吸离心水泵2打入管道，通过喷水嘴进入淬火池3，并搅动淬火池3内的水进行流动，淬火池3由内外两层构成，进入淬火池3的水在内层溢流后，在外层通过回水管利用重力原理回流至蓄水池1，如此往复，形成封闭循环，保证热处理工艺的完成。该循环冷却水系统还包括由蓄水池1、高温水循环泵6、换热器8串连形成的蓄水池水循环回路17，以及由换热器8、冷冻水循环泵13、冷冻机组15串连形成的冷冻水内循环回路18，蓄水池水循环回路17中的水流与冷冻水内循环回路18中的冷冻水在换热器8中进行热交换。该冷冻机组15包括由蒸发器9、冷凝器10串连形成的制冷剂回路，蒸发器9串连在冷冻水内循环回路18上，冷凝器10与冷却水循环泵11、冷却塔4串连形成冷冻机冷却回路16，冷冻水内循环回路18中的冷冻水与冷冻机冷却回路16中的冷却水通过制冷剂回路进行热交换。换热器8采用板式换热器，保证蓄水池水循环回路17中的水与冷冻水内循环回路18中的冷冻水不发生混合。保证冷冻机组15的冷冻水清洁，保护冷冻机组15。蓄水池1上加装有隔热板，保证水温下降后不与热空气发生热交换。在蓄水池1的合适位置加装4点温度监控探头，由一台无纸记录仪进行水温记录，使水温检测更加直观、科学。该循环冷却水系统采用冷冻机组15制冷产生的冷冻水与蓄水池1内的水进行冷热交换，将蓄水池1内的水的热量由冷冻水带走进入冷冻机组15，并通过冷冻机组15的冷冻机冷却回路16将热量释放至空气中，以此来带走蓄水池1内的热量，达到逐步降低水温的目的。
该循环冷却水系统中蓄水池1的尺寸为22.8m×11.4m×5m(长×宽×深)，其尽蓄水量约为1000m3，淬火池3的尺寸为φ8×6m，通过上述数据得到循环总水量在大约1300m3左右。每台单级双吸离心水泵2的水泵流量为1080m3/h，三台单级双吸离心水泵2约24分钟左右能将蓄水池1及淬火池3内的水全部循环一次。
按照单个筒节90t，一炉2个筒节，两件筒节的淬火间隔时间为30分钟，筒节在淬火池3内的停留时间为2小时，筒节的出炉温度为930℃，淬火水温＜30℃的最恶劣工况条件计算，工件淬火冷却时所释放的热量为Q＝C×M×(T1-T2)＝0.11×180×1000×(93030)＝1782×104kcal。其中，C为工件的比热，M为质量，T1为工件入水温度，T2为淬火水温。假设夏季外界气温为3036℃，循环冷却水系统所吸收的热量应增加约10％，即Q＝1782×104×1.1＝1950×104kcal。现选择合资厂家约克的螺杆式冷冻机组作为冷冻机组15，该冷冻机组的型号为YSEZEZS45CKE，该型号冷冻机组的制冷量为1519Kw(1Kw约等于860Kcal)＝130×104kcal/h，按照提前启动机组16小时计算，该机组总制冷量130×104kcal/h×16h＝2080×104kcal，大于1950×104kcal，制冷量满足生产工艺要求，并具备一定的富裕量，以确保设备不在最大负荷下疲劳运行。如图2，淬火水温的最高值为30℃，满足淬火处理的工艺要求。图2中由于二次淬火可能产生一个阶跃温升，因此在一个短时间内将温度会比工艺规定的30℃稍高，但是随时间的推移将逐步降低到工艺规定的温度范围内。
Claims (10)
1.用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，包括蓄水池(1)，其特征是：所述蓄水池(1)内的水通过设置有冷冻机组(15)的冷冻系统进行冷却降温。
2.如权利要求1所述的用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，其特征是：所述冷冻系统包括由蓄水池(1)、高温水循环泵(6)、换热器(8)串连形成的蓄水池水循环回路(17)，以及由换热器(8)、冷冻水循环泵(13)、冷冻机组(15)串连形成的冷冻水内循环回路(18)，蓄水池水循环回路(17)中的水流与冷冻水内循环回路(18)中的冷冻水在换热器(8)中进行热交换。
3.如权利要求2所述的用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，其特征是：所述冷冻机组(15)包括由蒸发器(9)、冷凝器(10)串连形成的制冷剂回路，蒸发器(9)串连在冷冻水内循环回路(18)上，冷凝器(10)与冷却水循环泵(11)、冷却塔(4)串连形成冷冻机冷却回路(16)，冷冻水内循环回路(18)中的冷冻水与冷冻机冷却回路(16)中的冷却水通过制冷剂回路进行热交换。
4.如权利要求3所述的用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，其特征是：所述冷冻机冷却回路(16)上并联有备用冷却水循环泵(12)。
5.如权利要求2、3或4所述的用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，其特征是：所述蓄水池水循环回路(17)上并联有备用高温水循环泵(7)。
6.如权利要求2、3或4所述的用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，其特征是：所述冷冻水内循环回路(18)上并联有备用冷冻水循环泵(14)。
7.如权利要求2、3或4所述的用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，其特征是：位于蓄水池(1)上层的水经蓄水池水循环回路(17)回流至蓄水池(1)的上部。
8.如权利要求2、3或4所述的用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，其特征是：所述冷冻机组(15)采用螺杆式冷冻机组。
9.如权利要求1所述的用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，其特征是：所述蓄水池(1)通过隔热板保温。
10.如权利要求1所述的用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统，其特征是：所述蓄水池(1)内安装有温度监控装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CNU2008203036147U CN201317795Y (zh) | 2008-12-23 | 2008-12-23 | 用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统 |
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| CNU2008203036147U CN201317795Y (zh) | 2008-12-23 | 2008-12-23 | 用于对工件进行淬火处理的循环冷却水系统 |
Publications (1)
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|---|---|
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| CN (1) | CN201317795Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108118128A (zh) * | 2018-02-01 | 2018-06-05 | 燕山大学 | 一种位置可调的组合式大型筒节的喷射冷却装置 |
| CN109439867A (zh) * | 2019-01-05 | 2019-03-08 | 陈二东 | 一种电自热淬火装置 |
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2008
- 2008-12-23 CN CNU2008203036147U patent/CN201317795Y/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN109439867A (zh) * | 2019-01-05 | 2019-03-08 | 陈二东 | 一种电自热淬火装置 |
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