CN201386123Y - 无缝环件制造热处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无缝环件制造热处理系统，包括对开式轨道炉、冷却循环机构、淬火池和回火池；冷却循环机构包括冷却塔、冷却水池、循环泵、热交换器、管路和电控柜；淬火池包括池体、涡流发生器、方钢管和电控箱，池体包括位于冷水进口和热水出口；管路包括路冷水管路和2路热水管路；循环泵包括设置在冷却水池和热交换器之间的冷水管路循环泵和设置在热交换器和池体的热水出口之间热水管路循环泵。本实用新型的池底安装了涡流发生器的大型圆形淬火池，冷水进口设置在涡流放生器的进水区域内，这样就能获得均匀淬火所需要的稳定涡流，从而能够保证无缝环件的表面硬度和芯部硬度一致且整体硬度一致。

Description

无缝环件制造热处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种金属工件制造方法中专用的热处理系统，尤其涉及一种大型无缝环件的热处理系统。

背景技术

无缝环件的主体材料为42CrMo和16Mn钢等，大型无缝环件产品主要应用于大型机械制造业，如航空器、航海船舶、电力设备、特种设备、工程车辆等所需的齿轮圈、回转支承制造，是大型设备制造中的关键工件。而且，目前国际、国内的新兴技术项目——无污染风力发电机座中必不可少的大型、巨型回转支承制造，无缝环件为唯一选择。我国原用环件由于没有国产设备和技术，一般从国外进口，成本昂贵且无法满足装备企业的市场需求。

由于大型无缝环件应用于大型设备制造业，因此具有体积庞大、整体无缝的特点，单件重量一般达到2000kg-3000kg，直径一般达到5000mm-6000mm，圈边截面积一般达到200mm²-300mm²。产品质量保证必须达到四点：一是保证产品表面硬度和芯部硬度的一致；二是保证在产品直径达5000mm-6000mm，整体硬度一致，整体硬度要求280-320HB；三是保证产品抗拉强度、屈服强度、冲击功的达标，要求抗拉强度在900Mpa-1200Mpa之间，屈服强度在700Mpa-900Mpa之间，-40℃条件下冲击功大于60J；四是保证在产品实施调质过程中不开裂、不变形，要求延伸率大于15％，断面收缩率大于45％。

无缝环件的生产制造工艺主要分为四个过程：第一过程是辗环，得到毛坯；第二过程是表面切削，也就是金加工过程；第三过程为热处理过程；经过热处理后的环件再进行第四过程的精加工，即为无缝环件成品。金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。金属热处理与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。因此基于无缝环件体积大，要求高的特点，热处理过程的质量达标是关键点。而目前成熟并普遍应用于中小型工件的热处理工艺，普遍采用以油、水、其他无机盐、有机水溶液等淬冷介质，如PAG(聚烷撑二醇)淬冷介质，在淬火液中快速冷却再进行回火的常规淬火工艺。如中国专利文献101275179A公开的《汽车驱动桥桥壳热处理工艺》的淬火工艺的步骤为：将工件放入热处理炉中，加热至900±10°，保温4小时；再将工件取出，放入淬火池，淬火温度900±10°，淬火介质为5-10％NaCl盐水，淬火介质的温度≤40°，冷却时间≥10min后出水，经这种常规工艺制造的金属工件无法达到前述对大型无缝环件的质量要求。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种无缝环件制造方法中专用的热处理系统，用这种设备制造出来的产品能够达到无缝环件的质量要求。

实现本实用新型目的的技术方案是一种无缝环件制造热处理系统，包括对开式轨道炉、冷却循环机构、淬火池和回火池；其中，冷却循环机构包括冷却塔、位于冷却塔下方的冷却水池、2个循环泵、热交换器、管路和电控柜；淬火池包括圆筒形池体、位于池体31底部的涡流发生器、固定涡流发生器的方钢管和电控箱，池体包括位于池底的冷水进口和位于池体中上部的热水出口；冷却循环机构的管路包括路冷水管路和2路热水管路，1路冷水管路连通冷却水池、热交换器和池体的冷水进口，另1路连通冷却塔和回火池；1路热水管路连通冷却塔、热交换器和池体的热水出口，另1路热水管路连通冷却塔和回火池；循环泵包括设置在冷却水池和热交换器之间的冷水管路循环泵和设置在热交换器和池体的热水出口之间热水管路循环泵。

所述淬火池包括2个涡流发生器，二者相距120°各由1根方钢管固定于池体底部，每个涡流发生器与水平面的夹角为20～60°，每根方钢管与池体的池壁之间还有焊接在池体的池壁上的方管固定板。

还包括过滤池；过滤池与淬火池的右上部连通，包括过滤池体、氧化铁屑泵、无缝刚管和过滤网；氧化铁屑泵由无缝刚管的一端固定在池体底部，与每个涡流发生器相距120°设置；无缝刚管的另一端穿过过滤网，伸入过滤池体中；过滤网从左至右依次包括左限位钢条、左丝网、中丝网、左丝网和右限位钢条5层，并由多个压紧螺栓固定。

所述淬火池还包括可提升防坠架和限位支承块；4个限位支承块焊接在池体中下方内壁上，其上放置可提升防坠架；可提升防坠架为圆形，由16号槽钢构成网格，在三等分处设置有缺口，四周由10mm厚钢板围边，周边四等分设置4个起吊孔。

所述冷却循环机构还包括电子除垢器和2个氧化铁屑过滤器；电子除垢器安装在冷水管路循环泵和热交换器之间的冷水管路上；2个氧化铁屑过滤器1个安装在冷水管路循环泵和电子除垢器之间的冷水管路上，另1个安装在热交换器和热水管路循环泵之间的热水管路上；所述淬火池还包括设置在淬火池的池体内壁上的测温器。

还包括备液池；所述淬火池的池体还包括连通备液池的备液进口。

本实用新型具有以下的有益效果：(1)本实用新型的无缝环件制造热处理系统包括池底安装了涡流发生器的大型圆形淬火池，冷水进口设置在涡流放生器的进水区域内，这样就能获得均匀淬火所需要的稳定涡流。在对无缝环件进行淬火前先开启涡流发生器，当淬火池内形成稳定匀速运动的涡流时，再将加热后的工件放入，这样就能保证经过冷却的淬火液通过大流量紊流作用而均匀扩散到全部淬火池中，使池内的所有淬火液均匀平稳地下降，保持在同一个浓度和温度，避免了由于淬火液浓度和温度的不一致造成的无缝环件的质量性能不一致，从而能够保证无缝环件的表面硬度和芯部硬度一致且整体硬度一致。而当池底设置两个相距120度的涡流发生器，且每个涡流发生器与水平面的夹角为20～60°时，能使涡流更加稳定，使淬火液的浓度和温度更加均匀。

(2)本实用新型的无缝环件制造热处理系统的冷却循环机构通过冷水管路和热水管路在冷却水池、热交换器、淬火池和回火池之间形成冷水进热水出的两路通道来进行热交换实现水的循环利用，结构简单、管路布置紧凑、成本低、节省能源。

(3)本实用新型的无缝环件制造热处理系统为了保证淬火池内淬火液从起淬到终淬的温度一致，在淬火池内设置了测温器，实时检测淬火液的温度，当温度超过42度时报警，确保了淬火液的温度符合工艺的要求。

(4)本实用新型无缝环件制造热处理系统的涡流发生器由方钢管定位在淬火池底，这样能方便涡流发生的维护修理以及调整涡流发生器的位置。而当方钢管与淬火池池体内壁之间还有方管固定板时，能提高方管对涡流发生器的定位作用，保证涡流发生器不会因为水流的旋转冲击而移位。

(5)本实用新型无缝环件制造热处理系统还包括过滤池，过滤池主要由伸入池底的氧化铁屑泵和过滤网组成，无缝钢管一方面用于定位氧化铁屑泵，另一方面作为吸氧化铁屑的通道，将氧化铁屑吸入到过滤池中；过滤网的设置能使氧化铁屑的去除更加彻底和准确。

(6)本实用新型的无缝环件制造热处理系统的淬火池还包括可提升防坠架，它由焊接在淬火池池体内壁的限位支承块托持在池体的中下部，用于防止无缝环件从吊车吊钩上松弛坠入淬火池，避免淬火池和无缝环件的损坏。同时，使用时，可提升防坠架上的三个缺口的位置正对位于其下方的2个涡流发生器以及氧化铁屑泵，当需要维修涡流发生器以及氧化铁屑泵时，就可以直接拉起定位涡流发生器以及氧化铁屑泵的方钢管和无缝钢管，而不用把可提升防坠架一起提上来，方便省力。

(7)本实用新型的无缝环件制造热处理系统的冷却循环机构还包括设置在冷水管路上的电子除垢器和分别设置在冷水管路及热水管路上氧化铁屑过滤器，这样能保证淬火液的纯度，确保无缝环件的质量。

(8)本实用新型的无缝环件制造热处理系统还包括装有淬火液的备液池，备液池通过管路与淬火池连通，它的作用有两个：一是当淬火池坏了时备用；二是由于淬火池中淬火液温度很高，持续地蒸发导致淬火液容量变少、浓度变高，这就需要由备液池对淬火池内的淬火液进行补给。

(9)采用本实用新型的无缝环件制造热处理系统制造出的无缝环件经过检测：表面硬度和芯部硬度在280-320HB之间，圈形选点检测硬度(整圈选择30个检测点)均在280-320HB之间，机械性能测试结果均符合屈服强度在700Mpa-900Mpa之间，抗拉强度在900Mpa-1200Mpa之间，延伸率大于15％，断面收缩率大于45％，-40℃条件下冲击功大于60J的要求，并经整体超声波探伤，完全满足技术要求。改变了常规热处理工艺所无法达到的大型环件表面和芯部硬度一致，圆周整体硬度一致、产品淬火过程不变形、不开裂的质量要求。解决了硬度不均匀不达标的问题，提高了无缝环件的机械性能，大幅度提升了无缝环件质量。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1为本实用新型的无缝环件制造专用热处理系统示意图。

图2为图1中的冷却循环机构、淬火池和过滤池结构示意图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为图2的淬火池和过滤池的结构示意图，图中不包括涡流发生器和氧化铁屑泵。

图5为图4的俯视图。

图6(a)为图2中的可提升防坠架的结构示意图，(b)为(a)的俯视图。

图7(a)为图2中的过滤网的结构示意图，(b)为(a)的左视图。

附图标号如下：

对开式轨道炉1-1、1-2；

冷却循环机构2，冷却塔21，冷却水池22，循环泵23，冷水管路循环泵23-1，热水管路循环泵23-2，热交换器24，管路25，冷水管路25-1，热水管路25-2，电子除垢器26，氧化铁屑过滤器27，管路控制阀门28，电控柜29；

淬火池3，池体31，冷水进口31-1，热水出口31-2，备液进口31-3，涡流发生器32，方钢管33，可提升防坠架34，槽钢34-1，钢板34-2，起吊孔34-3，限位支承块35，测温器36，电控箱37，方管固定板38；

过滤池4，过滤池体41，氧化铁屑泵42，无缝刚管43，过滤网44，左限位钢条44-1，左丝网44-2，中丝网44-3，左丝网44-4，右限位钢条44-5，压紧螺栓44-6。

回火池5；

备液池6。

具体实施方式

(实施例1)

见图1至图7，本实施例的无缝环件制造专用热处理系统包括对开式轨道炉1-1、1-2、冷却循环机构2、淬火池3、过滤池4、回火池5和备液池6。

见图2，冷却循环机构2包括冷却塔21、位于冷却塔21下方的冷却水池22、2个循环泵23、热交换器24、管路25、电子除垢器26、2个氧化铁屑过滤器27、多个管路控制阀门28和电控柜29。冷却循环机构2的管路25包括2路冷水管路25-1和2路热水管路25-2，1路冷水管路25-1连通冷却水池22、热交换器24和池体31的冷水进口31-1，另1路连通冷却塔21和回火池5；1路热水管路25-2连通冷却塔21、热交换器24和池体31的热水出口31-2，另1路热水管路25-2连通冷却塔21和回火池5；循环泵23包括设置在冷却水池22和热交换器24之间的冷水管路循环泵23-1和设置在热交换器24和池体31的热水出口31-2之间热水管路循环泵23-2。电子除垢器26安装在冷水管路循环泵23-1和热交换器24之间的冷水管路25-1上；2个氧化铁屑过滤器27，1个安装在冷水管路循环泵23-1和电子除垢器26之间的冷水管路25-1上，另1个安装在热交换器24和热水管路循环泵23-2之间的热水管路25-2上；

见图2至图6，淬火池3包括圆筒形池体31、位于池体31底部的涡流发生器32、固定涡流发生器32的方钢管33、可提升防坠架34、限位支承块35、测温器36和电控箱37。池体31包括位于池底的冷水进口31-1、位于池体31中上部的热水出口31-2。淬火池3包括2个涡流发生器32，二者相距120°各由1根方钢管33固定于池体31底部，每个涡流发生器32与水平面的夹角为20～60°，每根方钢管33与池体31的池壁之间还有焊接在池体31池壁上的方管固定板38。测温器36设置在淬火池3的池体31内壁上。淬火池3的4个限位支承块35焊接在池体31中下方内壁上，其上放置可提升防坠架34；可提升防坠架34为圆形，由16号槽钢34-1构成网格，在三等分处设置有缺口，四周由10mm厚钢板34-2围边，周边四等分设置4个起吊孔34-3。

见图2、图4和图7，过滤池4与淬火池3的右上部连通，包括过滤池体41、氧化铁屑泵42、无缝刚管43和过滤网44；氧化铁屑泵42由无缝刚管43的一端固定在池体31底部，与每个涡流发生器32相距120°设置；无缝刚管43的另一端穿过过滤网44，伸入过滤池体41中；过滤网44从左至右依次包括左限位钢条44-1、左丝网44-2、中丝网44-3、左丝网44-4和右限位钢条44-55层，并由多个压紧螺栓44-6固定。

见图1，备液池6与淬火池3的池体31由备液进口31-3连通。

见图1和图2，在进行热处理时，冷却水沿箭头方向通过冷水管路25-1从冷却水池22由底部进入淬火池3，涡流发生器32将冷却水和淬火液混合形成稳定的涡流。当无缝环件在淬火池3中进行淬火时，池内液体蒸发，高温液体沿箭头方向通过热水管路25-2经过热交换器24后回到冷却水池，形成冷却水的循环利用。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (6)

1、一种无缝环件制造热处理系统，其特征在于：包括对开式轨道炉(1-1、1-2)、冷却循环机构(2)、淬火池(3)和回火池(5)；其中，冷却循环机构(2)包括冷却塔(21)、位于冷却塔(21)下方的冷却水池(22)、2个循环泵(23)、热交换器(24)、管路(25)、多个管路控制阀门(28)和电控柜(29)；淬火池(3)包括圆筒形池体(31)、位于池体(31)底部的涡流发生器(32)、固定涡流发生器(32)的方钢管(33)和电控箱(37)，池体(31)包括位于池底的冷水进口(31-1)和位于池体(31)中上部的热水出口(31-2)；冷却循环机构(2)的管路(25)包括2路冷水管路(25-1)和2路热水管路(25-2)，1路冷水管路(25-1)连通冷却水池(22)、热交换器(24)和池体(31)的冷水进口(31-1)，另1路连通冷却塔(21)和回火池(5)；1路热水管路(25-2)连通冷却塔(21)、热交换器(24)和池体(31)的热水出口(31-2)，另1路热水管路(25-2)连通冷却塔(21)和回火池(5)；循环泵(23)包括设置在冷却水池(22)和热交换器(24)之间的冷水管路循环泵(23-1)和设置在热交换器(24)和池体(31)的热水出口(31-2)之间热水管路循环泵(23-2)。

2、根据权利要求1所述的无缝环件制造热处理系统，其特征在于：所述淬火池(3)包括2个涡流发生器(32)，二者相距120°各由1根方钢管(33)固定于池体(31)底部，每个涡流发生器(32)与水平面的夹角为20～60°；每根方钢管(33)与池体(31)的池壁之间还有焊接在池体(31)池壁上的方管固定板(38)。

3、根据权利要求2所述的无缝环件制造热处理系统，其特征在于：还包括过滤池(4)；过滤池(4)与淬火池(3)的右上部连通，包括过滤池体(41)、氧化铁屑泵(42)、无缝刚管(43)和过滤网(44)；氧化铁屑泵(42)由无缝刚管(43)的一端固定在池体(31)底部，与每个涡流发生器(32)相距120°设置；无缝刚管(43)的另一端穿过过滤网(44)，伸入过滤池体(41)中；过滤网(44)从左至右依次包括左限位钢条(44-1)、左丝网(44-2)、中丝网(44-3)、左丝网(44-4)和右限位钢条(44-5)5层，并由多个压紧螺栓(44-6)固定。

4、根据权利要求1至3之一所述的无缝环件制造热处理系统，其特征在于：所述淬火池(3)还包括可提升防坠架(34)和限位支承块(35)；4个限位支承块(35)焊接在池体(31)中下方内壁上，其上放置可提升防坠架(34)；可提升防坠架(34)为圆形，由16号槽钢(34-1)构成网格，在三等分处设置有缺口，四周由10mm厚钢板(34-2)围边，周边四等分设置4个起吊孔(34-3)。

5、根据权利要求4所述的无缝环件制造热处理系统，其特征在于：所述冷却循环机构(2)还包括电子除垢器(26)和2个氧化铁屑过滤器(27)；电子除垢器(26)安装在冷水管路循环泵(23-1)和热交换器(24)之间的冷水管路(25-1)上；2个氧化铁屑过滤器(27)，1个安装在冷水管路循环泵(23-1)和电子除垢器(26)之间的冷水管路(25-1)上，另1个安装在热交换器(24)和热水管路循环泵(23-2)之间的热水管路(25-2)上；所述淬火池(3)还包括设置在淬火池(3)的池体(31)内壁上的测温器(36)。

6、根据权利要求5所述的无缝环件制造热处理系统，其特征在于：还包括备液池(6)；所述淬火池(3)的池体(31)还包括连通备液池(6)的备液进口(31-3)。

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