RU2031184C1

RU2031184C1 - Method for chemical-heat treatment of long-size parts and device for its realization

Info

Publication number: RU2031184C1
Application number: RU93013463A
Authority: RU
Inventors: Леонид Абрамович Выдревич; Гарник Арович Меликян
Original assignee: Леонид Абрамович Выдревич; Гарник Арович Меликян
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: thermal treatment in mechanical engineering. SUBSTANCE: long-size parts are subjected to individual muffling, heating and holding in flow of saturating gas counterflowing from part discharge to charging with regulated velocity and autonomous feed into muffle. Device has furnace 1, muffle in form of tubes with hinged gate 6 and branch pipes 7 of individual supply of saturating gas, mechanism for charging and transportation made in form of transfer conveyor consisting of two drive chains 10 connected over front of tubes sections by means of pushing bar 14 with comb-like pusher 15. Tubes are laid in hearth of furnace 1. Centering trays of charging and discharging are located over tube ends. Charging end of each tube has nozzle similar in shape of treated part. Tube ends are located in furnace working space. EFFECT: improved quality of heat treatment and simplified design for carburizing and carbonitriding. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области термообработки и может быть использовано на заводах машиностроительной отрасли промышленности для цементации и нитроцементации длинномерных деталей типа насосных штанг. The invention relates to the field of heat treatment and can be used in factories of the engineering industry for cementation and nitrocarburization of long parts such as sucker rods.

Известен способ и устройство для цементации и нитроцементации с муфелированием изделий в муфеле на поддонах, при перемещении которых детали нагреваются и выдерживаются в атмосфере технологического газа, подаваемого в трех точках через свод, в течение времени, необходимого для получения заданного слоя. Отопление этих печей осуществляется путем сжигания газа в пространстве между муфелем и футеровкой [1]. A known method and device for cementation and nitrocarburizing with a muffle of products in a muffle on pallets, during the movement of which the parts are heated and aged in the atmosphere of the process gas supplied at three points through the arch, for the time required to obtain a given layer. The heating of these furnaces is carried out by burning gas in the space between the muffle and the lining [1].

Известен также способ и устройство для цементации и нитроцементации с муфелированием пламени в безмуфельном агрегате, где детали также перемещаются на поддонах и при этом нагреваются и выдерживаются в течение заданного времени в атмосфере технологического газа, циркуляция которого осуществляется тремя вентиляторами. Отопление этих печей осуществляется путем сжигания газа в радиационных трубах [2]. There is also a known method and device for cementation and nitrocarburizing with muffle flame in a muffleless unit, where the parts also move on pallets and at the same time are heated and held for a predetermined time in the atmosphere of the process gas, the circulation of which is carried out by three fans. The heating of these furnaces is carried out by burning gas in radiation pipes [2].

И то, и другое технические решения имеют ряд существенных недостатков:
1. Сложность конструкции печей для химико-термической обработки, связанная с созданием безопасных условий труда при использовании взрывоопасных газов в качестве технологического газа на основе эндогаза, природного газа с добавками аммиака, выражающаяся в необходимости оснащения их загрузочными и выгрузочными тамбурами с приводными промежуточной и наружной заслонками и сложными механизмами загрузки, перегрузки и выгрузки деталей.Both technical solutions have a number of significant drawbacks:
1. The complexity of the design of furnaces for chemical-thermal treatment associated with the creation of safe working conditions when using explosive gases as a process gas based on endogas, natural gas with ammonia additives, expressed in the need to equip them with loading and unloading tambours with actuating intermediate and external shutters and complex mechanisms for loading, reloading and unloading parts.

2. Большие расходы технологического газа (для сохранения положительного давления в рабочем пространстве) через открытые заслонки и на продувку тамбуров при выполнении загрузочно-выгрузочных операций, а также трудности в обеспечении всестороннего омывания деталей технологическими газами, даже при использовании перемешивающих вентиляторов, что снижает качество цементации и нитроцементации. 2. Large costs of process gas (to maintain positive pressure in the workspace) through open dampers and to purge the tambours during loading and unloading operations, as well as difficulties in ensuring comprehensive washing of parts with process gases, even when using mixing fans, which reduces the quality of cementation and nitrocarburizing.

3. Невозможность проведения цементации или нитроцементации длинномерных изделий типа насосных штанг длиной до 8 метров. 3. The impossibility of cementing or nitrocarburizing long products such as sucker rods up to 8 meters in length.

Способ и устройство [1], как наиболее близкие к заявляемому по технической сущности приняты за прототип. The method and device [1], as the closest to the claimed technical essence is taken as a prototype.

Цель изобретения - повышение качества термообработки и упрощение конструкции печи для условий цементации и нитроцементации длинномерных деталей типа насосных штанг путем устранения перечисленных недостатков прототипа и аналога. The purpose of the invention is to improve the quality of heat treatment and simplify the design of the furnace for cementation and nitrocarburizing of long parts such as pump rods by eliminating the above disadvantages of the prototype and analogue.

Указанная цель достигается тем, что каждую деталь подвергают индивидуальному муфелированию, процесс нагрева и выдержки ведут в протоке технологического газа, противоточном от выгрузки к загрузке с регулируемой скоростью и автономной подачей в каждый муфель. Устройство включает в себя муфель, который выполнен в виде секций труб, уложенных на подину вдоль печи, секции снабжены с выгрузочной стороны поворотно-откидной заслонкой, при этом загрузочные и выгрузочные концы секций размещены в рабочем пространстве печи и снабжены центрирующими лотками загрузки и выгрузки деталей, загрузочные концы снабжены мундштуками, выполненными по конфигурации обрабатываемых деталей, а выгрузочные концы выполнены со срезом под углом 20-30^о к горизонту и снабжены патрубками индивидуального подвода технологического газа, механизм загрузки и транспортировки выполнен в виде шлепперного транспортера, состоящего из двух ветвей приводных цепей, связанных по фронту секций труб толкающей штангой с гребенчатым толкателем.This goal is achieved by the fact that each piece is individually muffled, the heating and soaking processes are conducted in a process gas stream, countercurrent from discharge to loading with adjustable speed and autonomous feeding into each muffle. The device includes a muffle, which is made in the form of sections of pipes laid on a hearth along the furnace, the sections are equipped with a rotary flap on the discharge side, while the loading and unloading ends of the sections are placed in the working space of the furnace and are provided with centering trays for loading and unloading parts, the loading ends are equipped with mouthpieces made according to the configuration of the workpieces, and the unloading ends are made with a slice at an angle of 20-30 ^about to the horizon and are equipped with individual technological supply pipes gas, the loading and transportation mechanism is made in the form of a splinter conveyor, consisting of two branches of drive chains connected along the front of the pipe sections by a pushing rod with a comb pusher.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства, боковой разрез; на фиг. 2 - разрез в плане; на фиг. 3 - вид с торца. In FIG. 1 shows a General view of the device, a side section; in FIG. 2 - section in plan; in FIG. 3 is an end view.

Устройство состоит из печи 1 с плоскопламенными горелками 2, установленными на своде, муфеля, выполненного в виде секций 3 труб, уложенных на подставки 4 подины 5, поворотно-откидной заслонки 6, шарнирно установленной на выгрузочном конце секций 3, который выполнен со срезом под углом 20-30^о к горизонту и расположен в рабочем пространстве печи на выгрузочной стороне, патрубков 7 индивидуального подвода технологического газа от коллектора 8 к каждой трубе секций 3 муфеля, расположенных на выгрузочном конце секций, сменного мундштука 9, выполненного по конфигурации обрабатываемых деталей и установленного на загрузочном конце секций 3 труб, который расположен в рабочем пространстве печи на загрузочной стороне, шлепперного транспортера, состоящего из двух ветвей цепей 10, приводимых в движение от двигателя 11 через редуктор 12 и звездочки 13, толкающей штанги 14, закрепленной на звеньях левой и правой ветвей цепей 10, с гребенчатым толкателем 15, взаимодействующим при загрузке и транспортировке с длинномерными деталями 16, расположенными на центрирующих лотках 17 загрузки, установленных на загрузочной стороне печи и стыкующихся с каждой трубой секций 3, центрирующих лотков 18 выгрузки, установленных на выгрузочной стороне печи и стыкующихся с каждой трубой секций 3.The device consists of a furnace 1 with a flat-flame burners 2 mounted on the arch, a muffle made in the form of sections 3 of pipes laid on supports 4 of the hearth 5, a flap 6, pivotally mounted on the discharge end of sections 3, which is made with a slice at an angle ^of 20-30 to the horizontal and is located in the furnace on the unloading side of the individual nozzles 7 for supplying the process gas from manifold 8 to the sections 3, each pipe muffle located at unloading end sections, removable mouthpiece 9 formed about the configuration of the workpieces and installed on the loading end of the pipe sections 3, which is located in the working space of the furnace on the loading side, a shlipper conveyor, consisting of two branches of chains 10, driven by the engine 11 through the gearbox 12 and the sprocket 13, the push rod 14 mounted on the links of the left and right branches of the chains 10, with a comb pusher 15, interacting during loading and transportation with long parts 16 located on the centering trays 17 of the load installed on agruzochnoy furnace side and abutting each pipe sections 3, the centering unloading trays 18 installed on the unloading side of the furnace and with the mating sections 3 of each tube.

Срез труб, выполненный под углом 20-30^о к горизонту на выгрузочном конце секций 3 труб, позволяет с одной стороны хорошо герметизировать трубы муфеля на выгрузочной стороне с помощью поворотно-откидной заслонки 6, прижимаемой к срезу под действием собственного веса, с другой стороны - легко откидывать заслонку 6 длинномерной деталью 16 при движении ее на выгрузку.The cut pipes arranged at an angle ^of 20-30 to the horizontal on the unloading end sections of pipes 3, on the one hand allows a good seal to the muffle tube unloading side via swing-out valve 6 is pressed against the slice under the influence of its own weight, on the other hand - it is easy to tilt the shutter 6 with a long part 16 when moving it to unload.

Технологический газ, подаваемый в трубы секций 3, предварительно нагревается, проходя через коллектор 8 и патрубки 7, расположенные в рабочем пространстве печи 1. The process gas supplied to the pipes of sections 3 is preheated by passing through the manifold 8 and nozzles 7 located in the working space of the furnace 1.

Сменный мундштук 9 подбирается таким, чтобы обеспечить минимальный зазор между деталью 16 и внутренней поверхностью мундштука 9, с целью обеспечения минимального расхода технологического газа при заданных скоростях его вдоль обрабатываемой детали для различной номенклатуры деталей. The replaceable mouthpiece 9 is selected so as to provide a minimum clearance between the part 16 and the inner surface of the mouthpiece 9, in order to ensure a minimum consumption of process gas at given speeds along the workpiece for different parts nomenclature.

Расположение загрузочного и выгрузочного концов секции 3 труб муфеля в рабочем пространстве печи позволяет значительно упростить конструкцию печи, освободив ее от загрузочного и выгрузочного тамбуров с промежуточной и наружной заслонками и сложными механизмами загрузки и выгрузки деталей в тамбуры и перегрузки их в рабочее пространство и на выгрузку из печи, при сохранении безопасных условий труда с взрывоопасным технологическим газом, так как сжигание отработанного газа в предлагаемом устройстве производится непосредственно в рабочем пространстве печи на выходе его из мундштуков 9 благодаря размещению загрузочных концов секций 3 в рабочем пространстве печи. The location of the loading and unloading ends of the section 3 of the muffle pipes in the working space of the furnace can significantly simplify the design of the furnace, freeing it from the loading and unloading tambours with intermediate and external dampers and complex mechanisms for loading and unloading parts into the tambour and loading them into the working space and for unloading from furnace, while maintaining safe working conditions with explosive process gas, since the combustion of exhaust gas in the proposed device is carried out directly in the work than the space of the furnace at its exit from the mouthpieces 9 due to the placement of the loading ends of the sections 3 in the working space of the furnace.

Химико-термическая обработка (цементация, нитроцементация и т. п.) длинномерных деталей осуществляется следующим образом. Chemical-thermal treatment (cementation, nitrocarburizing, etc.) of long parts is carried out as follows.

Включаются плоскопламенные горелки 2 на своде печи 1 и трубы секций 3 нагреваются до заданной температуры. Длинномерные детали 16 укладываются на центрирующих лотках 17 загрузки, включается двигатель 11, который через редуктор 12 и звездочки 13 приводит в движение левую и правую ветки цепей 10, при этом толкающая штанга 14 с гребенчатым толкателем 15 перемещается в рабочее положение к фронту загрузочного окна печи 1, заталкивая длинномерные детали 16 в нагретые трубы секций 3, по центрирующим лоткам 17 загрузки, двигатель 10 реверсируется и штанга 14 возвращается в исходное положение (рабочее и исходное положения толкающей штанги 14 имеют блокировки с приводом, которые отключают его при достижении крайних положений с целью исключения поломок), детали 16 в трубах секций 3 нагреваются до заданной температуры и выдерживаются в течение времени, необходимого для получения заданного слоя цементации или нитроцементации в протоке нагретого технологического газа, подаваемого с заданным расходом от коллектора 8 и патрубков 7 вдоль обрабатываемых деталей 16 противоточно от выгрузочного конца к загрузочному концу секций 3, где отработанный газ выходит через зазор между внутренней поверхностью мундштука 9 и наружной поверхностью детали 16 и дожигается в рабочем пространстве печи на загрузочной стороне,0 что делает безопасной эксплуатацию печи без тамбуров и горелок-запальников отработанного технологического взрывоопасного газа, применяемых в традиционных печах. Сменный мундштук 9 позволяет производить обработку различной номенклатуры деталей и регулировать скорость протока газа. После завершения выдержки для получения заданного слоя цементации или нитроцементации включается двигатель 11, который через редуктор 12, звездочки 13, цепи 10, толкающую штангу 14, гребенчатый толкатель 15 заталкивает новую партию деталей 16 по центрирующим лоткам 17 загрузки в трубы секций 3, при этом обработанные детали 16 выталкиваются из труб секций 3, открывая поворотно-откидную заслонку 6, на центрирующие лотки 18 выгрузки, откуда извлекаются на последующие операции. The flat-flame burners 2 on the roof of the furnace 1 are turned on and the pipes of the sections 3 are heated to a given temperature. Long parts 16 are stacked on the centering trays 17 of the loading, the engine 11 is turned on, which drives the left and right branches of the chains 10 through the gearbox 12 and sprockets 13, while the pushing rod 14 with the comb pusher 15 moves to the working position to the front of the loading window of the furnace 1 pushing the long parts 16 into the heated pipes of sections 3, along the centering trays 17 of the load, the engine 10 is reversed and the rod 14 is returned to its original position (the working and initial positions of the pushing rod 14 have locks with a drive house, which turn it off when extreme conditions are reached in order to prevent breakdowns), parts 16 in the tubes of sections 3 are heated to a predetermined temperature and maintained for the time required to obtain a given cementation layer or nitrocarburizing in a heated process gas stream supplied at a given flow rate from the collector 8 and nozzles 7 along the workpiece 16 countercurrently from the discharge end to the loading end of sections 3, where the exhaust gas exits through the gap between the inner surface of the mouthpiece and 9 and the outer surface of the part 16 and is burned in the working space of the furnace on the loading side, 0, which makes it safe to operate the furnace without tambours and fired igniters of the spent process explosive gas used in traditional furnaces. Replaceable mouthpiece 9 allows you to process a different range of parts and adjust the speed of the gas flow. After exposure to obtain a given layer of cementation or nitrocarburizing, the engine 11 is turned on, which through the gearbox 12, sprockets 13, chain 10, the push rod 14, the comb pusher 15 pushes a new batch of parts 16 along the centering trays 17 of the load into the pipes of sections 3, while processed parts 16 are pushed out of the pipes of sections 3, opening the tilt-and-turn flap 6, to the centering chutes 18 of the discharge, from where they are removed for subsequent operations.

В дальнейшем цикл загрузочно-выгрузочных операций повторяется. Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает проведение процессов химико-термической обработки длинномерных деталей типа насосных штанг длиной до 8 метров в условиях пламенных печей с открытым пламенем и при этом:
1. Значительно упрощается конструкция печей, т. е. отпадает необходимость иметь загрузочный и выгрузочный тамбуры с приводными заслонками, механизмы загрузки, выгрузки и перегрузки деталей в тамбуры и из них, горелки-запальники.In the future, the cycle of loading and unloading operations is repeated. Thus, the present invention provides processes for the chemical-thermal treatment of long parts such as sucker rods up to 8 meters long in an open flame flame furnaces, while:
1. The design of furnaces is greatly simplified, that is, there is no need to have loading and unloading tambours with drive dampers, mechanisms for loading, unloading and reloading parts into and out of the tambours, ignition burners.

2. Повышается качество химико-термической обработки благодаря индивидуальному муфелированию каждой детали и всестороннему обтеканию ее технологическим газом при противоточном движении от выгрузки к загрузке с регулируемой скоростью при минимальных расходах. 2. The quality of chemical-thermal treatment is improved due to the individual muffling of each part and the comprehensive flow of process gas around it with countercurrent movement from unloading to loading at an adjustable speed at minimum costs.

3. Обеспечиваются на высоком уровне безопасные условия труда в связи с дожиганием отработанного газа непосредственно в рабочем пространстве. 3. Safe working conditions are provided at a high level in connection with the afterburning of exhaust gas directly in the workspace.

Claims

METHOD FOR CHEMICAL AND THERMAL PROCESSING OF LONG-DIMENSIONAL PARTS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION.

1. The method of chemical-thermal treatment of lengthy parts, including muffling, heating to saturation temperature and soaking in a saturating gas atmosphere, characterized in that each part is individually muffled, and heating and soaking are carried out in a flow of saturating gas, countercurrent from discharge to loading, with adjustable speed and autonomous feed into the muffle.

2. Device for chemical-thermal treatment of long parts, containing a furnace, a muffle with a blocking device and with a supply of saturating gas, a loading and transportation mechanism, characterized in that the muffle is made in the form of pipe sections laid on a hearth along the furnace, the ends of which are placed in the working the furnace space and the centering trays of loading and unloading located at their ends, each section is made at the loading end with a mouthpiece repeating the configuration of the workpiece and with a slice at an angle of 20 - 30 ^o to th to the discharge end, the supply of saturating gas is made in the form of individual supply pipes located at the discharge ends of the section, the overhead device is made in the form of rotary flap valves installed on the discharge ends of the section, and the loading and transportation mechanism is in the form of a slop conveyor, consisting of two drive chains connected along the front of the pipe sections by a pushing rod with a comb pusher.