RU2040753C1

RU2040753C1 - Workpieces thermal treatment line

Info

Publication number: RU2040753C1
Application number: SU894742279A
Authority: RU
Inventors: В.Смит Джон
Original assignee: Холкрофт Инк.
Priority date: 1988-03-01
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: workpieces thermal treatment lines. SUBSTANCE: continuous-action line 20, uses at least two successively connected rotary-hearth furnaces. Rotary-hearth case hardening furnace 30, rotary-hearth balancing furnace 34 and rotary-heart diffusion furnace 32, installed between the case hardening and balancing furnaces, provide for the discharge of trays 46, 47 from any point at any time by way of suitable turning of furnace hearth and simultaneous treatment in each rotary-hearth furnace with different time of treatment cycle. Each toroid-shaped rotary-hearth furnace has one or several pushers 56 with a closed (enclosed in a holder) chain, installed in a vertical position in the central space (hole); the case hardening furnace is separated into several zones and has wall-mounted fans 44 for a uniform circular control of gaseous atmosphere in the furnace annular chamber. Two different hardening devices 200 and 214 in device 202 are used for slow cooling near several outlets 186, 187, 188. The balancing furnace provides for using of different cooling and hardening processes for the selected workpieces; it is possible only to return the workpieces from the device for slow cooling in the balancing furnace for repeated heating. EFFECT: enhanced efficiency. 16 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к непрерывного действия многопечным системам для термообработки и, в частности, к линиям, в которых используют несколько карусельных печей для одновременной (в одной системе) обработки деталей, требующих разных циклов термической обработки. The invention relates to continuous operation of multi-furnace systems for heat treatment and, in particular, to lines in which several rotary kilns are used for simultaneous (in one system) processing of parts requiring different heat treatment cycles.

Существующие цементационные печные системы непрерывного действия часто содержат разные секции или камеры для разделения различных операций обработки, используемых в процессах цементации, а именно нагрева, цементации, диффузии и уравнительного охлаждения. Например, известно устройство, имеющее отдельные печные ступени (по существу, прямоугольные в плане) для нагрева, цементации и диффузионного насыщения металлических деталей при выбранных температурах и в разных газообразных атмосферах в течение заданных периодов времени. В таких системах поддоны (лотки) с деталями проталкивают или протаскивают один за другим сквозь каждую печь в заданной последовательности, причем каждый поддон остается в одном и том же относительном положении в своей линии при его прохождении через систему. Каждая деталь получает одинаковую с другими термическую обработку. Existing continuous cementation kiln systems often contain different sections or chambers for separating the various processing operations used in cementation processes, namely heating, cementation, diffusion and leveling cooling. For example, a device is known having separate furnace steps (essentially rectangular in plan) for heating, cementing and diffusing saturation of metal parts at selected temperatures and in different gaseous atmospheres for predetermined periods of time. In such systems, pallets (trays) with parts are pushed or pulled one after another through each furnace in a predetermined sequence, with each pallet remaining in the same relative position in its line as it passes through the system. Each part receives the same heat treatment as the others.

Вышеупомянутые линии широко использовали для непрерывных очень длинных потоков одинаковых деталей, но они не совсем пригодны для заводов, где нужно обработать самые разные металлические детали, требующие разной продолжительности цикла обработки и/или разных типов закалки-охлаждения, или где нужно "производить по спросу" разнообразные детали, чтобы держать малые запасы. Использование в таких областях применения печных линий было бы затруднительным, потому что они обычно могут обеспечить разную термообработку только при частичной или полной незагрузке линии путем использования пустых поддонов на заданных участках поточной линии. Такие попытки требуют больших затрат времени и значительно снижают производительность печной системы. The aforementioned lines have been widely used for continuous very long flows of identical parts, but they are not entirely suitable for plants where it is necessary to process a wide variety of metal parts that require different processing cycle times and / or different types of quenching-cooling, or where it is necessary to “produce on demand” various parts to keep small stocks. The use of furnace lines in such applications would be difficult, because they can usually provide different heat treatments only with partial or complete unloading of the line by using empty pallets in predetermined sections of the production line. Such attempts are time consuming and significantly reduce the productivity of the furnace system.

Кроме того, в печной линии показана диффузионная печь с вращающимся подом, имеющая диффузионную камеру, отдельную от радиационной цементационной камеры. Хотя эти линии являются некоторым усовершенствованием, они позволяют изменять время обработки деталей только в одной части общего процесса термической обработки. Кроме того, раскрытые в этих известных линиях печи с вращающимся подом не позволяют нужным образом разделить их камеры на несколько зон или камер для улучшения регулирования температуры. Такие однокамерные карусельные печи потребовали бы использования горячих протягивающих механизмов для передачи поддонов с деталями между двумя карусельными печами, что снизило бы надежность передачи и ухудшило доступность к передаточным механизмам, необходимую для проведения технического обслуживания. In addition, a rotary hearth diffusion furnace having a diffusion chamber separate from the radiation cementation chamber is shown in the furnace line. Although these lines are some improvement, they allow you to change the processing time of parts in only one part of the overall heat treatment process. In addition, the rotary hearth furnaces disclosed in these known lines do not allow their chambers to be divided into several zones or chambers to improve temperature control. Such single-chamber rotary kilns would require the use of hot pulling mechanisms to transfer pallets with parts between two rotary kilns, which would reduce the reliability of the transfer and impair the accessibility to the transmission mechanisms necessary for maintenance.

Следовательно, целью изобретения является создание усовершенствованной линии, позволяющей производить термическую обработку разных деталей в течение разных периодов времени, причем в соседних поддонах, проходящих в процессе обработки через линию и без необходимости использования заданного числа пустых поддонов в линии. Therefore, the aim of the invention is to provide an improved line that allows heat treatment of different parts for different periods of time, moreover, in adjacent pallets passing through the line during processing and without the need to use a given number of empty pallets in a line.

Целью изобретения является также создание линии, обеспечивающей возможность обработки деталей, имеющих переменную продолжительность цикла термообработки, с обеспечением наивысшего уровня производительности. The aim of the invention is also to create a line that enables the processing of parts having a variable duration of the heat treatment cycle, ensuring the highest level of productivity.

Целью изобретения является также создание линий с множеством соединенных друг с другом камер, в некоторых из которых можно было производить термическую обработку одновременно деталей с разной потребной продолжительностью обработки. The aim of the invention is also the creation of lines with many chambers connected to each other, in some of which it was possible to heat-treat simultaneously parts with different required processing times.

Целью изобретения является также создание линии позволяющей, кроме вышесказанного, перемещать детали между камерами только путем толкающего действия и без перемешивания атмосфер взаимосоединенных камер. The aim of the invention is also the creation of a line allowing, in addition to the above, to move parts between the cameras only by pushing and without mixing the atmospheres of the interconnected cameras.

Целью изобретения является также создание многокамерной линии, в которой в каждой из нескольких камер поддон с деталями может быть выбран, независимо от его местонахождения, в качестве следующего поддона, подлежащего выгрузке на камеры. The aim of the invention is also the creation of a multi-chamber line in which in each of several chambers a pallet with parts can be selected, regardless of its location, as the next pallet to be unloaded onto the chambers.

Целью изобретения является также создание линии с цементационной печью с вращающимся поддоном, имеющей несколько зон с регулируемой температурой и усовершенствованную циркуляцию ее газовой атмосферы. The aim of the invention is also the creation of a line with a cement kiln with a rotating pan, having several zones with controlled temperature and improved circulation of its gas atmosphere.

Целью изобретения является также создание линии с множеством карусельных камер, имеющих улучшенные равномерность температуры и однородность атмосферы в каждой камере. An object of the invention is also to provide a line with a plurality of carousel chambers having improved temperature uniformity and atmosphere uniformity in each chamber.

Целью изобретения является также создание многокамерной линии, в которой любой поддон с деталями в карусельной уравнительной камере может быть, независимо от местонахождения в камере, направлен к выбранной разгрузочной дверце для закалки или охлаждения в одном из нескольких устройств различных типов. The aim of the invention is also the creation of a multi-chamber line in which any pallet with parts in the carousel equalization chamber can, regardless of its location in the chamber, be directed to the selected discharge door for quenching or cooling in one of several devices of various types.

Целью изобретения является также создание линии для термообработки с несколькими карусельными печами, включающими уравнительную печь, служащую для охлаждения деталей, для транспортировки деталей к устройству для медленного охлаждения и/или к выбранным закалочным устройствам и для повторного нагрева деталей, возвращенных из устройства для медленного охлаждения. The aim of the invention is also the creation of a line for heat treatment with several rotary kilns, including a leveling furnace, used to cool parts, for transporting parts to a device for slow cooling and / or to selected quenching devices and for re-heating parts returned from the device for slow cooling.

В соответствии с изобретением предлагается линия для термообработки деталей непрерывного действия с несколькими капсульными печами, расположенными последовательно, и выполненными каждая с возможностью нагрева поддонов с подлежащими обработке разными деталями в продолжение разных периодов времени и затем выталкивания выбранного поддона в следующую печь или рабочую камеру для дальнейшей обработки. Линия одновременно обрабатывает смесь деталей, требующих разной продолжительности цикла обработки, что обеспечивает возможность получения разной толщины цементированного слоя и глубины диффузии, когда требуется, при одновременном обеспечении высоких КПД печей и однородных атмосфер в печах. In accordance with the invention, there is provided a line for heat treatment of continuous parts with several capsule furnaces arranged in series and each configured to heat pallets with different parts to be processed for different periods of time and then push the selected pallet into the next furnace or working chamber for further processing . The line simultaneously processes a mixture of parts requiring different processing cycle lengths, which makes it possible to obtain different thicknesses of the cemented layer and diffusion depth, when required, while ensuring high efficiency of furnaces and uniform atmospheres in furnaces.

В предпочтительном варианте линия в соответствии с настоящим изобретением содержит три печи тороидальной формы: цементационную, диффузионную и уравнительную, каждая из которых имеет круглый вращающийся под для поддержания и перемещения поддонов с деталями в кольцевой камере печи. Каждая печь с вращающимся подом соединена с другой печью посредством запатентованного дверного устройства с двойной дверцей, которое препятствует перемешиванию газовых атмосфер соседних печей камер. В круглом пространстве ("отверстии") каждой тороидальной печи установлены один или несколько толкателей для выгрузки поддонов с деталями. Вращающиеся поды позволяют выгрузить любой поддон из любого места в печи в любое время путем поворота выбранного места на поде к разгрузочной дверце печи, что обеспечивает высокую степень гибкости работы системы. In a preferred embodiment, the line in accordance with the present invention contains three toroidal-shaped furnaces: cementation, diffusion and equalization, each of which has a circular rotating under to support and move the pallets with parts in the annular chamber of the furnace. Each rotary hearth furnace is connected to another furnace by means of a patented double door door device that prevents the gas atmospheres of the adjacent chamber furnaces from mixing. In the circular space ("hole") of each toroidal furnace one or more pushers are installed for unloading pallets with parts. Rotating hearths allow you to unload any pallet from any place in the furnace at any time by turning the selected place on the hearth to the unloading door of the furnace, which provides a high degree of system flexibility.

Уравнительная печь вышеупомянутой предпочтительной линии служит в качестве охладительной камеры, механизма для транспортирования поддонов с деталями к выбранному закалочному устройству или к камере медленного охлаждения и в качестве подогревательной камеры для деталей, возвращенных из камеры медленного охлаждения. Поддоны, вытолкнутые в камеру медленного охлаждения из уравнительной камеры, могут быть после охлаждения вновь поданы в уравнительную камеру для повторного нагрева (до температуры обработки) и закалки или могут быть удалены непосредственно из камеры медленного охлаждения на линию возврата поддонов. The equalization furnace of the aforementioned preferred line serves as a cooling chamber, a mechanism for transporting pallets with parts to a selected quenching device or to a slow cooling chamber, and as a heating chamber for parts returned from the slow cooling chamber. The pallets pushed into the slow cooling chamber from the equalization chamber can, after cooling, be re-fed into the equalization chamber for reheating (to the treatment temperature) and quenching or can be removed directly from the slow cooling chamber to the pallet return line.

Для обеспечения однородности атмосферы в цементационной камере в ее боковых стенах установлены специальные вентиляторы. Вентиляторы обычно один и на зону обеспечивают круговую циркуляцию газов в рабочей камее цементационной печи в направлении против вращения ее пода. Однородность атмосферы обеспечивает также путем контроля и регулирования температур в нескольких зонах. В диффузионной и уравнительной камерах могут быть использованы сводовые вентиляторы (обычно один на каждую из нескольких зон) для обеспечения однородности атмосферы. To ensure uniformity of the atmosphere, special fans are installed in the cementation chamber in its side walls. Fans are usually single and per zone provide circular circulation of gases in the working chamber of the cementation furnace in the direction against rotation of its hearth. The uniformity of the atmosphere also provides by controlling and regulating temperatures in several zones. In diffusion and equalization chambers can be used vault fans (usually one for each of several zones) to ensure uniformity of the atmosphere.

Ниже дано кратное описание чертежей, на которых: на фиг.1 показана линия для термообработки; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.6 разрез Д-Д на фиг.5; на фиг.7 продольный разрез печи предварительного нагрева; на фиг.8 разрез Ж-Ж на фиг.7; на фиг.9 схематический вид линии для термообработки вариант. Below is a brief description of the drawings, in which: Fig. 1 shows a line for heat treatment; in FIG. 2 section aa in figure 1; in Fig.3 a section bB in Fig. 1; figure 4 section BB in figure 1; in Fig.5 section GG in Fig.1; in Fig.6 section DD in Fig.5; Fig.7 is a longitudinal section of a preheating furnace; in Fig.8 section FJ in Fig.7; Fig.9 is a schematic view of a line for heat treatment option.

На фиг. 1 показан общий схематический вид (план) предпочтительной линии для термообработки непрерывного действия в соответствии с настоящим изобретением (Используемый в данном описании термин "цементация" подразумевает обработку не только в богатых углеродом газовых атмосферах, но и в содержащих углерод и азот средах для нитроцементации). Линия 20 для термообработки деталей содержит несколько соединенных друг с другом печей, каждая из которых образует отдельную рабочую камеру, в которой обрабатывают в течение цикла цементации поддоны, загруженные деталями. Некоторые из печей, также, как печь 22 предварительного нагрева и отпускная печь 24 обычно являются традиционными устройствами, через которые детали (поддоны с деталями) транспортируют в порядке их поступления (подогревательная печь 22 может, как будет описано позже, обеспечивать некоторую гибкость в отношении порядка обработки, благодаря использованию двух рядов, каждый из которых можно проталкивать с равной скоростью, или, при желании, она может представлять собой вращающуюся печь тороидального типа). Другие печи, такие, как три последовательно соединенные карусельные (с вращающимся подом) тороидальные печи 30, 32, 34 являются уникальными печами с регулируемым циклом, которые позволяют выгружать детали в любом выбранном порядке, независимо от времени и последовательности поступления. Эти печи и другие составные части линии 20 непрерывного действия описаны ниже в порядке обработки деталей в течение цикла цементации. In FIG. 1 shows a general schematic view (plan) of a preferred continuous heat treatment line in accordance with the present invention (The term “cementation” as used herein means processing not only in carbon-rich gas atmospheres, but also in carbon and nitrogen-containing nitrocarburizing media). The line 20 for heat treatment of parts contains several furnaces connected to each other, each of which forms a separate working chamber, in which pallets loaded with parts are processed during the cementation cycle. Some of the furnaces, as well as the pre-heating furnace 22 and the tempering furnace 24, are usually traditional devices through which parts (pallets with parts) are transported in the order they arrive (the heating furnace 22 may, as will be described later, provide some flexibility with respect to the order processing, through the use of two rows, each of which can be pushed with equal speed, or, if desired, it can be a rotary kiln of a toroidal type). Other furnaces, such as three series-connected rotary (rotary hearth) rotary kilns 30, 32, 34, are unique cycle-controlled furnaces that allow parts to be unloaded in any selected order, regardless of the time and sequence of arrival. These furnaces and other components of the continuous line 20 are described below in the order in which parts are processed during the carburizing cycle.

Поддоны, загруженные подлежащими цементации деталями, например шестернями, валами и другими стальными деталями, поверхность которых нужно упрочнить, сначала перемещают из зоны 38 загрузки и выгрузки к печи 22 предварительного нагрева (см. фиг.1, 7 и 8). Печь 22 для предварительного нагрева, которая показана как традиционная печь с неподвижным подом, но которая может при необходимости представлять собой карусельную (с вращающимся подом) печь, подобную тем, что будут описаны ниже, служит для нагрева обрабатываемых деталей до требуемой температуры цементации, например 1700^о F (927^оС), в газовой атмосфере, предотвращающей обезуглероживание или образование окалины. Для этой цели между боковыми стенками печи 22 выше и, если необходимо, ниже поддонов расположены радиационные трубы 42 (обычно U-образной формы), соединенные на одном конце с горелкой, работающей на газообразном или жидком топливе (могут быть также использованы и радиационные трубы с электрическим нагревом), а газовую атмосферу печи 22 регулируют, так чтобы она содержала небольшое количество углерода (например, 0,2, процента по весу), путем использования продукции генератора эндотермического газа (не показан), а также азота и, если требуется, небольшого количества обогащающего углерода газа от подходящего источника. К радиационным трубам 42 могут быть присоединены рекуператоры традиционной конструкции для утилизации тепла горячих газов, прошедших через радиационные трубы. Для циркуляции газов с целью обеспечения однородности атмосферы в печи могут быть предусмотрены один или несколько вентиляторов, таких, как вентилятор 44, установленный на потолке 45 печи 22. Поддон 46 с деталями 47 подают в печь 22 предварительного нагрева посредством имеющего привод от электродвигателя толкателя 48 (обычно заключенный в кожух цепной выталкиватель, хорошо известный в данной области техники), после чего проталкивают через печь 22 по направляющим 50 в одну линию посредством жесткого основного толкателя 56 с приводом от электродвигателя или в две линии посредством двух отдельных основных толкателей 56 и 58. Толкатели 56 и 58 предпочтительно выполняют с обеспечением возможности проталкивания поддонов, если это необходимо, на каждую из позиций по длине печи 22, так что эта печь может быть разгружена при останове без использования порожних поддонов. Желательно использовать печь предварительного нагрева, имеющую две соседние линии, имеющие каждая три или четыре позиции для поддона, поскольку это обеспечивает большую производительность печи предварительного нагрева, необходимую для быстрого заполнения соседней цементационной печи 30 при начальном пуске. Двойная линия также позволяет некоторую гибкость в отношении времени нахождения разных деталей в печи предварительного нагрева. Например, она позволяет пропускать через печь 22 в цементационную печь 30 более легкие детали быстрее, чем более тяжелые, которые требуют большого времени предварительного нагрева. Во время нормальной работы обычно нет нужды использовать все позиции нагрева в печи 22, чтобы не отставать от цементационный печи 30.Pallets loaded with parts to be cemented, for example gears, shafts and other steel parts whose surface needs to be hardened, are first moved from the loading and unloading zone 38 to the preheating furnace 22 (see FIGS. 1, 7 and 8). The preheating furnace 22, which is shown as a conventional fixed-hearth furnace, but which may optionally be a rotary hearth rotary kiln, similar to those described below, serves to heat the workpieces to the desired cementation temperature, for example 1700 ^o F (927 ^o C), in a gaseous atmosphere, preventing decarburization or the formation of scale. For this purpose, between the side walls of the furnace 22, above and, if necessary, below the pallets, there are radiation pipes 42 (usually U-shaped) connected at one end to a burner operating on gaseous or liquid fuel (radiation pipes with electrically heated), and the gas atmosphere of the furnace 22 is regulated so that it contains a small amount of carbon (for example, 0.2, percent by weight), by using the products of an endothermic gas generator (not shown), as well as nitrogen and, if necessary, the sky the excess amount of carbon-enriching gas from a suitable source. Recuperators of a traditional design can be connected to the radiation tubes 42 to recover the heat of the hot gases that have passed through the radiation tubes. To circulate the gases in order to ensure a uniform atmosphere, one or more fans can be provided in the furnace, such as a fan 44 mounted on the ceiling 45 of the furnace 22. A tray 46 with parts 47 is supplied to the preheating furnace 22 by means of a pusher 48 driven by an electric motor ( usually enclosed in a casing chain ejector, well known in the art), and then pushed through the furnace 22 along the guides 50 in one line by means of a rigid main pusher 56 driven by an electric motor the pusher or in two lines by means of two separate main pushers 56 and 58. The pushers 56 and 58 are preferably made so that pallets can be pushed, if necessary, to each of the positions along the length of the furnace 22, so that this furnace can be unloaded during shutdown without using empty pallets. It is advisable to use a preheating furnace having two adjacent lines having each three or four positions for a pallet, since this provides the high productivity of the preheating furnace needed to quickly fill the adjacent cementing furnace 30 during initial start-up. The double line also allows some flexibility regarding the residence time of different parts in the preheating furnace. For example, it allows lighter parts to pass lighter parts through a furnace 22 into a cementing furnace 30 than heavier ones that require a lot of preheating time. During normal operation, there is usually no need to use all the heating positions in the furnace 22 in order to keep up with the cementation furnace 30.

Выходной конец печи 22 предварительного нагрева соединен с карусельной цементационной печью 30, от которой он отделен посредством специального двухдверного устройства 61, дверцы которого обычно закрыты. Подходящим двухдверным устройством 61 является такое, какое описано в патенте США N 3662996, и показано там на фиг.2. Описание к патенту США N 3662996 включено в данное описание путем этой ссылки на него. Такие дверные устройства содержат устройство 62 для отвода вытекающего потока в одной из боковых стенок в соединительной зоне 63, проходящей между двумя дверцами 61. Отводное устройство 62 служит для выпуска выходящих газов, текущих в соединительную зону 63 либо из печи 22 предварительного нагрева, либо из цементационной печи 30, когда дверцы 61 закрыты, а еще важнее, когда они открыты. Таким образом, предотвращают перемешивание разных атмосфер печей 22 и 30. The output end of the preheating furnace 22 is connected to the rotary cementing furnace 30, from which it is separated by means of a special two-door device 61, the doors of which are usually closed. A suitable two-door device 61 is as described in US Pat. No. 3,662,996 and shown therein in FIG. 2. The description of US patent N 3662996 is included in this description by this reference to it. Such door devices include a device 62 for diverting the effluent in one of the side walls in the connecting zone 63 passing between the two doors 61. The exhaust device 62 is used to exhaust the exhaust gases flowing into the connecting zone 63 either from the preheating furnace 22 or from the cement ovens 30 when doors 61 are closed, and more importantly, when they are open. Thus, the mixing of different atmospheres of the furnaces 22 and 30 is prevented.

Для обеспечения установки поддонов с деталями, подаваемых в цементационную печь 40, в требуемом для передачи положении в печи 22 поддоны, продвигаемые по каждой лини печи 22, заставляют взаимодействовать с позиционером 64, расположенным на выходном конце печи 22 предварительного нагрева. Каждый позиционер 64 для поддонов включает в себя позиционирующий стержень, который проходит в печь 22 и с которым входит в контакт поддон, прежде чем достигнет "позиции выгрузки", в печи 22 предварительного нагрева. Движущийся поддон толкает позиционирующий стержень назад в направлении движения поддона, до тех пор, пока поддон не достигнет позиции выгрузки, в момент чего позиционирующий стержень действует на выключатель, что вызывает прекращение толкающего действия основного толкателя 56 и отвод назад позиционирующего стержня. To ensure the installation of pallets with parts supplied to the cementing furnace 40, in the position required for transferring in the furnace 22, the pallets moving along each line of the furnace 22 are forced to interact with the positioner 64 located at the output end of the preheating furnace 22. Each pallet positioner 64 includes a positioning rod that extends into the oven 22 and with which the pallet comes into contact before reaching the “discharge position” in the preheater 22. The moving pallet pushes the positioning rod backward in the direction of movement of the pallet until the pallet reaches the unloading position, at which point the positioning rod acts on the switch, which causes the pushing of the main pusher 56 to cease and the positioning rod retracted.

Когда нужно переместить поддон 46 в карусельную цементационную печь 30, дверцы 61 поднимают. Затем поддон заталкивают посредством толкателя 65 с приводом от электродвигателя (обычно это закрытый цепной выталкиватель) на кольцевой пол 66 в цементационной печи 30. Надлежащее позиционирование поддона на поде 66 обеспечивают путем взаимодействия между толкателем 65 и позиционером 67, аналогичным вышеописанному позиционеру 64 и расположенным в центральном отверстии тороида, образованном внутренней боковой стенкой 68 цементационной печи 30. When you need to move the pallet 46 into the rotary cement kiln 30, the doors 61 are raised. Then the pallet is pushed by a pusher 65 driven by an electric motor (usually a closed chain ejector) onto the annular floor 66 in the cement kiln 30. Proper positioning of the pallet on the hearth 66 is ensured by interaction between the pusher 65 and the positioner 67, similar to the positioner 64 described above and located in the central a toroid hole formed by the inner side wall 68 of the cementing furnace 30.

В кольцевой камере 69 тороидальной цементационной печи 30 создают регулируемую обогащенную углеродом газовую атмосферу, в результате чего углерод равномерно проникает в поверхность деталей. Атмосфера может быть создана посредством генератора эндотермического газа с обогащением углеродом, связанного с анализатором-регулятором, который может содержать зонды для определения содержания кислорода. Типичное содержание углерода для атмосферы может составлять, например, величину, находящуюся в диапазоне примерно 1-1,35% по весу. Для поддержания требуемой повышенной температуры (например, 1700 F или 927оС) для цементации устанавливают радиационные трубы 72 (фиг.2), проходящие между внутренней и наружной боковыми стенками 68 и 76, причем стенки 68 и 76 предпочтительно выполняют из изоляционного огнеупорного материала или футеруют таким материалом. In the annular chamber 69 of the toroidal cement kiln 30, a controlled carbon-rich gas atmosphere is created, as a result of which the carbon uniformly penetrates the surface of the parts. The atmosphere can be created by means of a carbon-enriched endothermic gas generator connected to a regulatory analyzer, which may contain probes for determining the oxygen content. A typical carbon content for the atmosphere may be, for example, a value in the range of about 1-1.35% by weight. To maintain the required elevated temperature (for example, 1700 F or 927 ° C), radiation pipes 72 (Fig. 2) are installed for cementation, passing between the inner and outer side walls 68 and 76, and walls 68 and 76 are preferably made of insulating refractory material or lined with such material.

Детали перемещают в цементационной печи 30 путем вращения пода 66 в кольцевой цементационной камере 69, причем под 66 обычно вращают непрерывно, кроме случаев, когда его останавливают для приема или выгрузки деталей. Для облегчения перемещения под 66 поддерживают посредством неподвижно закрепленных колес 80 которые катятся по кольцевому пути 84 на нижней стороне пода 66. По соседству с подом по его внутреннему и наружному диаметрам установлены подходящие масляные затворы 88 для предотвращения утечки газовой атмосферы вокруг пода, причем предусмотрена циркуляция масла и воздухо-масляному теплообменнику (не показан) и обратно для поддержания температуры масла на заданном уровне. Вращение пода 66 осуществляют посредством приводного механизма 92, такого, как цепь с приводом от гидравлического двигателя. Приводной механизм содержит органы управления скоростью для регулирования движения пода во время разгона, нормального хода и замедление и предпочтительно вращает под 66 при выполнении обычных технологических операций только в одном направлении. Если он выполнен с возможностью перемещения пода во время работы только в одном направлении, то предпочтительно он должен позволять ручное толчковое реверсирование вращения в случае неисправности и для обеспечения возможности выполнения технического обслуживания. В соответствии с другим вариантом механизм 92 может быть выполнен с возможностью обеспечения вращения пода 66 во время работы как в направлении по часовой стрелке, так и в направлении против часовой стрелки, причем с автоматическим выбором направления вращения пода для максимального уменьшения требуемого хода пода для выгрузки выбранного поддона из цементационной камеры 69. Обычная скорость вращения пода 66 предпочтительно составляет по крайней мере один оборот в минуту, но и при таких скоростях тоже обусловленная "минимальным ходом" выгода вращения в двух направлениях, вероятно, не стоит дополнительного усложнения, необходимого для обеспечения регулирования этого. Parts are moved in a cementing furnace 30 by rotating a hearth 66 in an annular cementing chamber 69, and under 66 they are usually rotated continuously, unless it is stopped to receive or unload parts. To facilitate movement, the support 66 is supported by fixed wheels 80 which roll along the annular path 84 on the underside of the hearth 66. In the vicinity of the hearth, suitable oil shutters 88 are installed along the inner and outer diameters to prevent leakage of the gas atmosphere around the hearth, and oil circulation is provided and an air-oil heat exchanger (not shown) and vice versa to maintain the oil temperature at a predetermined level. The rotation of the hearth 66 is carried out by means of a drive mechanism 92, such as a chain driven by a hydraulic motor. The drive mechanism comprises speed controls for controlling the hearth movement during acceleration, normal travel and deceleration, and preferably rotates under 66 during normal process operations in only one direction. If it is configured to move the hearth during operation in only one direction, then it should preferably allow manual jog reversal of rotation in the event of a malfunction and to enable maintenance. In accordance with another embodiment, the mechanism 92 can be configured to provide rotation of the hearth 66 during operation, both clockwise and counterclockwise, with automatic selection of the direction of rotation of the hearth to minimize the required stroke of the hearth for unloading the selected pallets from the cementing chamber 69. The usual speed of rotation of the hearth 66 is preferably at least one revolution per minute, but also at such speeds also due to the "minimum stroke" of benefits and rotating in two directions is probably not worth the extra complication needed to regulate this.

В линии 20 поддон с деталями транспортируют от позиции 93 загрузки по соседству с двойной дверцей 61 цементационной печи 30 к позиции 94 выгрузки по соседству с выпускным дверным устройством 96 путем перемещения пода 66, а не путем проталкивания как части линии поддона, проходящей по печной камере. Поскольку любая точка на поде может быть повернута до позиции 94 выгрузки, любой поддон с деталями может быть переведен на позицию выгрузки в любое время, независимо от времени нахождения его в цементационной печи. Это позволяет одновременно подвергать цементации в печи 30 смесь деталей, некоторые из которых требуют большего времени цементации, чем другие, например, для обеспечения большей толщины цементированного слоя. Это позволяет также отдавать предпочтение при выгрузке деталями, требующим высокой точности термической обработки, перед деталями, которые могут допускать добавочное науглероживание и не требуют немедленной выгрузки. Кроме того, эта универсальная работа цементационной печи 30 обеспечивается без использования определенного числа порожних поддонов между поддонами с деталями, требующими разного времени цементации. Использование большого числа порожних поддонов является стандартным неэффективным способом изменения времени цикла в традиционной многокамерной печи с толкателем. In line 20, the pallet with parts is transported from the loading position 93 adjacent to the double door 61 of the cement kiln 30 to the unloading position 94 adjacent to the outlet door device 96 by moving the hearth 66, and not by pushing as part of the pallet line passing through the furnace chamber. Since any point on the hearth can be rotated to the unloading position 94, any pallet with parts can be moved to the unloading position at any time, regardless of the time it was in the cement kiln. This makes it possible to simultaneously grout a mixture of parts in furnace 30, some of which require a longer grouting time than others, for example, to provide a larger thickness of the cemented layer. It also allows you to give preference when unloading parts requiring high precision heat treatment, over parts that can allow additional carburization and do not require immediate unloading. In addition, this universal operation of the cement kiln 30 is achieved without using a certain number of empty pallets between pallets with parts requiring different cementation times. The use of a large number of empty pallets is a standard inefficient way to change the cycle time in a traditional multi-chamber pusher furnace.

Для надлежащей цементации деталей в печи 30 необходимо, чтобы газовая атмосфера в кольцевой камере 69 была однородной. Поэтому цементационную камеру 69 печи делят на несколько зон, например, три зоны в предпочтительном варианте, показанном на фиг.1. Датчиком 104 температуры в каждой из трех зон контролируют и регулируют температуру газовой атмосферы в рабочей камере 69. Датчики 104 могут быть, например, расположены вблизи от центра каждой зоны и достаточно высоко над подом 66, чтобы не мешать движению загруженных поддонов (например, выше загруженных поддонов примерно на два дюйма, т.е. 50,8 мм) и связаны через регуляторы температуры (не показаны) с горелками снабжающими энергией радиационные трубы 72 соответственной зоны, для поддержания требуемой температуры в камере. Поскольку каждую зону контролируют и регулируют индивидуально, то изменение температуры по окружности камеры минимально, что обеспечивает надлежащую цементацию деталей. For proper cementation of parts in the furnace 30, it is necessary that the gas atmosphere in the annular chamber 69 is uniform. Therefore, the cementation chamber 69 of the furnace is divided into several zones, for example, three zones in the preferred embodiment shown in figure 1. A temperature sensor 104 in each of the three zones controls and regulates the temperature of the gas atmosphere in the working chamber 69. The sensors 104 can, for example, be located close to the center of each zone and high enough above the bottom 66 so as not to interfere with the movement of loaded pallets (for example, above loaded pallets approximately two inches, i.e. 50.8 mm) and connected through temperature controllers (not shown) to burners supplying radiation tubes 72 of the respective zone with energy to maintain the required temperature in the chamber. Since each zone is individually controlled and regulated, the temperature change around the circumference of the chamber is minimal, which ensures proper cementation of the parts.

Обеспечение однородности газовой атмосферы также способствуют вентиляторы 112 (фиг.1, 5 и 6), предпочтительно центробежные, установлены в наружной боковой стенке 76 выше пода 66 карусельной цементационной печи 30. Каждый вентилятор расположен во входе 116 туннеля 118, выполненного в огнеупорном материале боковой стенки 76, и направляет поток к выходу 120, отнесенному от входа 116 на расстояние по окружности боковой стенки 76, например, составляющее около 4 футов (1,2 м). Как показано на фиг.6, выходы 120 могут быть расположены под углом, чтобы способствовать созданию круговой составляющей потока газовой атмосферы, предпочтительно в направлении, противоположном направлению вращения пода 66. Этот противопоток газов, когда они движутся от выхода одного воздуховода агрегата к входу следующего воздуходувного агрегата (не "держась", однако наружной боковой стенки 76), способствует полному перемешиванию газов в цементационной камере 69 и обеспечивает хороший контакт между деталями и свежей, обогащенной углеродом газовой атмосферы. The uniformity of the gas atmosphere is also facilitated by the fans 112 (FIGS. 1, 5 and 6), preferably centrifugal, mounted in the outer side wall 76 above the hearth 66 of the rotary cement kiln 30. Each fan is located in the inlet 116 of the tunnel 118, made in the refractory material of the side wall 76, and directs the flow to the outlet 120, spaced from the inlet 116 by a circumferential distance of the side wall 76, for example, of about 4 feet (1.2 m). As shown in FIG. 6, the outlets 120 may be angled to facilitate the creation of a circular component of the gas atmosphere flow, preferably in the direction opposite to the direction of rotation of the hearth 66. This gas counterflow when they move from the outlet of one unit duct to the inlet of the next blower unit (not "holding", however, the outer side wall 76), promotes complete mixing of the gases in the cement chamber 69 and provides good contact between the parts and fresh, carbon-rich basic atmosphere.

Когда цементация деталей в поддоне в печи 30 приближается к завершению, под 66 поворачивают таким образом, чтобы расположить поддон на позиции 94 выгрузки. После этого открывают дверцы 124 в соединительной зоне 126 между цементационной печью 30 и диффузионной печью 32 и толкают поддон с деталями на заранее выбранную позицию в кольцевой рабочей камере 128 карусельной диффузионной печи 32 посредством закрытого цепного толкателя 130 с приводом от электродвигателя, который (толкатель) взаимодействует с подходящим позиционером 131 для поддонов в центральном отверстии 133 тороида диффузионной печи 32. Поскольку цементационная печь 30 выполнена в форме тороида, ее центральное отверстие 132 обеспечивает возможность установки и работы толкателя 130 в этом открытом пространстве. Это позволяет избежать необходимости использования вытягивающих механизмов в горячей соединительной зоне (горловине) 126 между печами 30 и 32. When the cementation of the parts in the pan in the furnace 30 is nearing completion, under 66 is rotated so as to position the pan at the unloading position 94. After that, the doors 124 are opened in the connecting zone 126 between the cement kiln 30 and the diffusion furnace 32 and push the pallet with parts to a preselected position in the annular working chamber 128 of the rotary diffusion furnace 32 by means of a closed chain pusher 130 driven by an electric motor that (pusher) interacts with a suitable pallet positioner 131 in the central hole 133 of the toroid of the diffusion furnace 32. Since the cementing furnace 30 is in the form of a toroid, its central hole 132 allows the installation and operation of the plunger 130 in this open space. This avoids the need for pulling mechanisms in the hot connection zone (neck) 126 between the furnaces 30 and 32.

Тороидальная форма также облегчает разделение печи 30 на зоны, как описано выше, для обеспечения улучшенного регулирования температуры в кольцевой камере 69 печи. The toroidal shape also facilitates the separation of the furnace 30 into zones, as described above, to provide improved temperature control in the annular chamber 69 of the furnace.

Является предпочтительным, чтобы дверцы 124 между печами 30 и 32 были двухдверного типа, подобного описанным выше двойным дверцам 61 между печью 22 предварительного нагрева и цементационной печью 30. Это двухдверное устройство предотвращает перемешивание разных газовых атмосфер печей 30 и 32, в частности, когда дверцы 124 открыты для транспортирования деталей в диффузионную печь 32. It is preferable that the doors 124 between the furnaces 30 and 32 be of a two-door type, similar to the double doors 61 described above between the pre-heating furnace 22 and the cement kiln 30. This two-door device prevents mixing of different gas atmospheres of the furnaces 30 and 32, in particular when the doors 124 open to transport parts to a diffusion furnace 32.

Карусельная диффузионная печь 32 и карусельная уравнительная печь 34 подобны по конструкции цементационной печи 30, но обычно имеют меньше камер, чем печь 30, например, могут иметь восемь позиций для поддонов, вместо четырнадцати, которые могут быть предусмотрены в цементационной печи 30. Это возможно потому, что время нахождения деталей в печах 32 и 34 значительно короче, чем время пребывания их в цементационной печи 30, и следовательно, требуется меньше мест для поддонов для обработки такого же числа деталей, какое обрабатывается в цементационной печи 30. Конечно, каждая из печей 30, 32 и 34 или все они могут работать с производительностью ниже максимальной, и может быть желательным оставлять некоторые места для поддонов пустыми для разделения поддонов, содержащих разные типы деталей. The carousel diffusion furnace 32 and the carousel leveling furnace 34 are similar in construction to the cementing furnace 30, but usually have fewer chambers than the furnace 30, for example, can have eight positions for pallets, instead of fourteen, which can be provided in the cementing furnace 30. This is possible because that the residence time of the parts in furnaces 32 and 34 is much shorter than the time spent in the cementation furnace 30, and therefore less pallets are required to process the same number of parts that are processed in cementation th furnace 30. Of course, each of ovens 30, 32, and 34, or all of them, can operate at below maximum capacity, and it may be desirable to leave some places for pallets empty to separate pallets containing different types of parts.

Диффузионная печь 32 содержит вращающийся под 140 и две зоны 144 регулирования температуры, каждая из которых снабжена датчиком 146 температуры и установленным на своде вентилятором 148 для обеспечения однородности газовой атмосферы. В предпочтительной печной системе 20, показанной на фиг.1, рабочая камера 128 карусельной диффузионной печи 32 имеет две зоны 144, каждая из которых снабжена одним сводовым вентилятором 148 радиального типа. Диффузионная печь 32 служит для регулирования содержания углерода в наружных слоях деталей и обычно обеспечивает равномерное содержание углерода от поверхности деталей до заданной глубины. Для этой цели в диффузионной печи 32 создают посредством генератора эндотермического газа, к которому добавляют обогащающий углеродом газ, газовую атмосферу с несколько более низким содержанием углерода, чем в цементационной печи 30 (например 0,9%). Требуемый уровень углерода поддерживают посредством подходящего анализатора-регулятора атмосферы, который может содержать зонды для определения содержания кислорода. Для поддержания заданной температуры диффузии (например, 1700 F, т.е. 927^оС) предусмотрены радиационные трубы 152 (фиг.3), проходящие между внутренней и наружной боковыми стенками 154 и 156.The diffusion furnace 32 comprises a rotating under 140 and two temperature control zones 144, each of which is equipped with a temperature sensor 146 and a fan 148 mounted on the arch to ensure uniformity of the gas atmosphere. In the preferred furnace system 20 shown in FIG. 1, the working chamber 128 of the rotary diffusion furnace 32 has two zones 144, each of which is provided with one radial-type vault fan 148. The diffusion furnace 32 is used to control the carbon content in the outer layers of the parts and usually provides a uniform carbon content from the surface of the parts to a predetermined depth. For this purpose, in the diffusion furnace 32, by means of an endothermic gas generator, to which a carbon-enriching gas is added, a gas atmosphere with a slightly lower carbon content than in the cementation furnace 30 (for example 0.9%) is created. The required carbon level is maintained by means of a suitable analyzer-regulator of the atmosphere, which may contain probes for determining the oxygen content. To maintain the desired diffusion temperature (e.g., 1700 F, i.e. 927 ° ^C) provides radiant tubes 152 (3) extending between the inner and outer sidewalls 154 and 156.

Диффузионная печь 32, подобно цементационной печи 30, позволяет одновременно обрабатывать вместе с диффузионной камерой 128 детали, требующие разного времени диффузии, поскольку ее под имеет 140 имеет перемещать (по требованию) поддоны с деталями с любой позиции в печи 32 к месту выгрузки. Таким образом, после завершения термической обработки в диффузионной печи 32 выбранных деталей в течение заданного времени под 140, вращаясь, перемещает поддоны, содержащие детали, на позицию 158 выгрузки, совмещенную с дверным проемом, ведущим в уравнительную печь 34, а также расположенную на одной линии с имеющим привод от электродвигателя закрытым цепным толкателем 162, установленным в центральном отверстии 133, образованном тороидом диффузионной печи 32. После этого открывают сдвоенные дверцы 168, аналогичные сдвоенным дверцам 124 между цементационной печью 30 и диффузионной печью 32, и толкают поддон в уравнительную печь 34. The diffusion furnace 32, like a cementing furnace 30, allows simultaneously processing parts requiring a different diffusion time together with the diffusion chamber 128, since it has 140 under which it has the ability to move (on demand) pallets with parts from any position in the furnace 32 to the discharge point. Thus, after completion of the heat treatment in the diffusion furnace 32 of the selected parts for a predetermined time under 140, rotating, moves the pallets containing the parts to the unloading position 158, combined with the doorway leading to the equalization furnace 34, as well as located on the same line with an electric motor driven closed chain pusher 162 installed in a central hole 133 formed by a toroid of a diffusion furnace 32. Thereafter, double doors 168 are opened, similar to double doors 124 between cement a baking oven 30 and a diffusion baking oven 32, and push the pan into the equalization furnace 34.

Уравнительная печь 34 конструктивно подобна карусельным печам 30 и 32 и содержит (фиг.3) вращающийся под 170, радиационные трубы 172 и средства (не показаны) для поддержания регулируемой обогащенной углеродом (например, 0,9% ) газовой атмосферы в рабочей камере 174 печи. Один или несколько вентиляторов 176 радиального типа проходят сквозь свод 180 и служат для того, чтобы способствовать обеспечению однородности газовой атмосферы в камере 174 уравнительной печи, причем уравнительная печь имеет две зоны регулирования температуры, каждая из которых снабжена датчиком 178 температуры. Кроме того, уравнительная печь 34 имеет три выхода 186, 187 и 188, позволяющие при необходимости производить различные операции закалки и охлаждения. Уравнительная печь 34 служит, таким образом, в качестве транспортного устройства, обладающего большой гибкостью в перемещении деталей на различные позиции закалки. Она служит также для снижения температуры деталей от температуры диффузии до заданного уровня (например, 1540 F, т.е. 837^оС) перед закалкой и для повторного нагрева, вновь подаваемых в уравнительную печь 34 из камеры 202 медленного охлаждения вблизи выхода 187.Equalization furnace 34 is structurally similar to rotary kilns 30 and 32 and contains (Fig. 3) rotating under 170, radiation pipes 172 and means (not shown) for maintaining a regulated carbon-rich (e.g. 0.9%) gas atmosphere in the working chamber 174 of the furnace . One or more radial type fans 176 pass through arch 180 and serve to help ensure a uniform gas atmosphere in the equalization furnace chamber 174, the equalization furnace having two temperature control zones, each of which is equipped with a temperature sensor 178. In addition, the equalization furnace 34 has three outputs 186, 187 and 188, allowing, if necessary, to perform various hardening and cooling operations. Equalization furnace 34 thus serves as a transport device with great flexibility in moving parts to various quenching positions. It also serves to reduce the temperature of parts from the diffusion temperature to a specified level (e.g., 1540 F, i.e. 837 ° ^C) prior to quenching and re-heating the newly fed into the equalizing furnace 34 from the chamber 202 slowly cooling close to the outlet 187.

Как показано на фиг,1. в центральном отверстии 189, образованном тороидальной уравнительной печью 24, установлено три закрытых цепных толкателя 190, 191 и 192 с приводом от электродвигателя, совмещенных соответственно с тремя выходами 187, 187 и 188 уравнительной печи 34. В отверстии 189 расположены также два позиционера 193 и 194 для поддонов, предназначенные для того, чтобы способствовать правильному позиционированию поддонов, проталкиваемых в уравнительную камеру 174 из карусельной диффузионной печи 32 или возвращаемых из камеры 202 медленного охлаждения, совмещенной с выходом 187 уравнительной печи 34. As shown in FIG. 1. in the central hole 189 formed by the toroidal equalization furnace 24, there are three closed chain pushers 190, 191 and 192 driven by an electric motor, combined with three outputs 187, 187 and 188 of the equalizing furnace 34, respectively. Two positioners 193 and 194 are also located in the hole 189 for pallets designed to facilitate the correct positioning of pallets pushed into the equalization chamber 174 from the rotary diffusion furnace 32 or returned from the slow cooling chamber 202 combined with the exit 187 equalizing furnace 34.

Для максимального уменьшения величины отверстия 189 тороида толкатели 190, 191 и 192 предпочтительно устанавливают таким образом, чтобы части труб 196, вмещающих цепи, и звездочки 198, приводящие в движение "жесткие" цепи 195 были расположены вертикально (см.фиг. 4), а не горизонтально, как закрытые цепные толкатели 48 и 65, связанные с печью 22 предпочтительного нагрева. Таким образом, при вращении звездочек 198 толкателей 190, 191 и 192, например, посредством установленных на своде электродвигателей, цепи 195 движутся горизонтально в камеру 174 уравнительной печи и из этой камеры по 90о изгибам 203 и 207 и по вертикали и горизонтали в их держателях 196. Толкатели 130 и 162 карусельных печей 30 и 32 тоже установлены в вертикальном положении. To minimize the size of the hole 189 of the toroid, the pushers 190, 191 and 192 are preferably installed so that the parts of the pipes 196 containing the chains and the sprockets 198 that drive the "rigid" chains 195 are vertically (see Fig. 4), and not horizontally, like closed chain pushers 48 and 65 connected to the preferred heating furnace 22. Thus, during the rotation of the sprockets 198 of the pushers 190, 191 and 192, for example, by means of electric motors mounted on the arch, the circuits 195 move horizontally into the chamber 174 of the equalizing furnace and from this chamber along 90 ° bends 203 and 207 and vertically and horizontally in their holders 196 Pushers 130 and 162 of rotary kilns 30 and 32 are also installed in a vertical position.

Как показано на фиг.1, один выход 186 уравнительной печи 34 отделен посредством дверцы 199 от элеваторного устройства 200 для закалки окунанием традиционного устройства, содержащего элеватор, который опускает детали в бак, содержащий закалочную среду, например, масло, и затем поднимает их для дальнейшей обработки после закалки. Детали, повернутые на позицию против выхода 186 уравнительной печи 34, перемещают посредством закрытого цепного толкателя 190 с приводом от электродвигателя на элеватор закалочного устройства 200. Детали опускают и подвергают закалке окунанием, а затем поднимают и перемещают на линию 201 для транспортировки после закалки. As shown in FIG. 1, one outlet 186 of the leveling furnace 34 is separated by a door 199 from an elevator quenching apparatus 200 by dipping a conventional apparatus comprising an elevator that lowers the parts into a tank containing quenching medium, for example oil, and then lifts them for further processing after hardening. Parts turned to a position opposite the outlet 186 of the equalization furnace 34 are moved by means of a closed chain pusher 190 driven by an electric motor to the elevator of the quenching device 200. The parts are lowered and quenched by dipping, and then lifted and moved to the line 201 for transportation after quenching.

Для того, чтобы переместить детали, подлежащие медленному охлаждению, например, до температуры примерно 700-800 F (371-427^оС) поворачивают под 170 уравнительной печи 34 на позицию вблизи выхода 187, расположенного перед двухпозиционной камерой 202 медленного охлаждения. Поднимают единственную соединительную внутреннюю дверцу 204 и перемещают поддон посредством закрытого цепного толкателя 101 с приводом от электродвигателя на одну из двух позиций в камере 202 медленного охлаждения. Затем поддон поднимают посредством подъемного механизма в положение медленного охлаждения, где охлаждение может быть осуществлено посредством водоохлаждаемых плит, окружающих наружную верхнюю часть камеры медленного охлаждения и посредством газовой атмосферы, циркуляцию которой производят посредством двух установленных на своде осевых вентиляторов 205. Предусмотрены два места для поддонов, в результате чего поддон, находящийся на "переднем" или "заднем" месте, может быть в любое время опущен и перемещен посредством толкателя 206 обратно в уравнительную печь 34 для повторного нагрева, за которым следует закалка или другой цикл медленного охлаждения. Поддоны могут быть также переданы непосредственно из камеры 202 медленного охлаждения на линию 210 возврата поддонов посредством закрытого цепного толкателя 208, который удаляет поддон с задней позиции камеры 202. Любой из двух медленно охлаждаемых поддонов может быть удален указанным образом.In order to move the parts to be slowly cooled, e.g., to a temperature of about 700-800 F (371-427 ^C) 170 is rotated by the equalizing furnace 34 to a position near the outlet 187 located in front of camera 202, two-position slow cooling. Lift the single connecting inner door 204 and move the pallet by means of a closed chain pusher 101 driven by an electric motor to one of two positions in the slow cooling chamber 202. Then the pallet is lifted by means of a lifting mechanism to the slow cooling position, where cooling can be carried out by means of water-cooled plates surrounding the outer upper part of the slow cooling chamber and by the gas atmosphere, which are circulated by two axial fans 205 mounted on the arch. There are two places for pallets, as a result, the pallet located in the “front” or “back” place can be lowered and moved at any time by means of the pusher 206 in the equalizing furnace 34 for reheating followed by a quenching or another slow-cool cycle. The pallets can also be transferred directly from the slow cooling chamber 202 to the pallet return line 210 by means of a closed chain pusher 208 that removes the pallet from the rear position of the chamber 202. Any of the two slowly cooled pallets can be removed in this way.

Детали, возвращенные в уравнительную печь 34, повторно нагревают в уравнительной камере 174, а затем закаливают либо в устройстве 200 для закалки окунанием, либо в устройствах 212 для закалки под прессом, которые загружают вручную деталями, удаленными из камеры 214 выдержки деталей для закалки под прессом. Камера 214 соединена с уравнительной печью 34 в области выхода 188 и детали в нее подают, открыв дверцу 216 и переместив их посредством закрытого цепного толкателя 192 с приводом от электродвигателя. Устройство 212 для закалки под прессом, содержащие зажимные приспособления для прочного зажатия деталей при подводе закалочной среды, используют для закалки деталей, слишком склонных к короблению при обработке в устройстве 200 для закалки окунанием. The parts returned to the equalization furnace 34 are reheated in the equalization chamber 174, and then quenched either in the dipping quenching device 200 or in the press quenching devices 212, which are manually loaded with the parts removed from the quench press holding chamber 214 . The chamber 214 is connected to the equalization furnace 34 in the exit region 188 and the parts are fed into it by opening the door 216 and moving them by means of a closed chain pusher 192 driven by an electric motor. Press hardening device 212, containing clamping devices for firmly clamping parts during hardening medium supply, is used to harden parts that are too prone to warping during processing in dipping hardening device 200.

Камера 214 выдерживания деталей для закалки под прессом предпочтительно содержит радиационные трубы, проходящие в поперечном ее направлении выше пода и служащие для доведения температуры деталей до выбранного уровня, например, около 1540 F (837^оС) и ее заполняют обогащенной углеродом газовой средой с содержанием углерода, равным или чуть ниже содержания углерода в атмосфере уравнительной печи 34. Камера 214 может иметь два места для поддонов, содержащих разные типы деталей, например, одно место 218 для уложенных в стопу зубчатых колес и другое место 220 для валов. Доступ к месту 218 обеспечен через дверцу 222 типа вертикальной стенки, подвижной в пазах, а к месту 220 через вертикальной подвешенную дверцу 224 салонного типа. Разные дверные конструкции обеспечивают хороший доступ к конкретным деталям при максимальном уменьшении проникновения воздуха в камеру 214 выдержки во время периодического открывания дверец 222 и 224.The chamber 214 holding parts for tempering under pressure preferably comprises a radiant tubes extending across its direction above the hearth and serving to bring the parts temperatures up to the selected level, e.g., about 1540 F (837 ^C) and it is filled with carbon-enriched gaseous medium with a carbon content equal to or slightly lower than the carbon content in the atmosphere of the equalization furnace 34. The chamber 214 may have two places for pallets containing different types of parts, for example, one place 218 for stacked gears and another the 220 trees. Access to location 218 is provided through a door 222 of a vertical wall type movable in grooves, and access to location 220 through a vertical suspended door 224 of a salon type. Different door designs provide good access to specific details while minimizing air penetration into the holding chamber 214 during the periodic opening of doors 222 and 224.

После закалки детали транспортируют через другие традиционные составные части линии 20 для обработки после закалки. Детали, прошедшие закалку под прессом, вновь загружают в поддоны, которые были охлаждены посредством небольшого вентилятора 230, установленного на позиции 232 охлаждения поддонов при закалке, и затем перемещают по транспортной линии 202 посредством подходящих транспортных механизмов, таких, как штанговые транспортеры с собачками. After hardening, the parts are transported through other conventional components of the processing line 20 after hardening. The quenched parts under the press are reloaded into pallets that have been cooled by a small fan 230 installed in the pallets cooling position 232 during quenching, and then transported along transport line 202 by suitable transport mechanisms, such as dog conveyors.

Как показано на фиг. 1 закаленные детали пропускают в порядке их поступления на послезакалочную позицию 234 через промывочную (и, возможно, полоскательную ванну(ы), 236 и затем (но не обязательно) через отпускную печь 24. Печь 24 может представлять собой электронагревательную или газовую печь прямоугольного сечения, в которой детали повторно нагревают, например, до температуры около 300 F (149^оС) для снятия напряжений и для уменьшения твердости и увеличения пластичности. При необходимости детали вручную рихтуют на позиции 240 вблизи выхода 242 отпускной печи 24. Может быть предусмотрена электронагревательная камера 244 с имеющей ручное управление дверцей для удаления деталей, предназначенная для того, чтобы держать детали горячими (например, при температуре около 300 F, т.е. 149^оС) перед рихтовкой). Во время транспортировки деталей в зону 38 загрузки-выгрузки может быть выполнена добавочная операция, состоящая в удалении деталей из зажимных приспособлений, в которых они зажаты. Для уменьшения до минимума коробления поддонов используют позицию 246 кантования (опрокидывания) поддонов. На позиции дробеструйной обработки (не показана) может быть выполнена очистка деталей.As shown in FIG. 1, the hardened parts are passed in the order of their arrival to the post-hardening position 234 through the washing (and possibly rinsing bath (s), 236 and then (but not necessarily) through the tempering furnace 24. The furnace 24 may be a rectangular or electric heating furnace wherein parts are reheated, for example to a temperature of about 300 F (149 ^C) to relieve stresses and to decrease hardness and increase ductility. If necessary details manually Richt at position 240 near the outlet 242 of the tempering furnace 24. Maybe electric heating chamber 244 is provided with a door having a manual control for removing parts are designed to keep the parts hot (e.g., at a temperature of about 300 F, i.e. 149 ^{° C)} prior to straightening). During transportation of the parts to the loading and unloading zone 38, an additional operation may be performed consisting in removing the parts from the clamping devices in which they are clamped. To minimize warpage of pallets, use the position 246 of tilting (tipping) of pallets. At the shot blasting position (not shown), parts can be cleaned.

Всей линией 20 управляют из оборудованного вычислительного машиной центра 250 управления, который имеет набор различных хранимых в памяти команд для управления многочисленными дверцами, толкателями и вращающимися подами различных печей, включенных в линию, и для задания температур в печах и содержаний углерода в атмосфере печей. Центр 250 управления соединен также с кодирующими устройствами связанными с приводными механизмами 92 каждой карусельной печи, для того, чтобы следить за положением и условиями обработки каждого поддона с деталями в каждой из карусельных печей. Непрерывное слежение за деталями позволяет осуществить немедленное определение местонахождения каждого поддона в печной системе в случае остановки, а также позволяет накапливать данные о характере протекания процесса обработки для каждой детали, что облегчает контроль качества. The entire line 20 is controlled from a control center 250 equipped with a computer, which has a set of different stored commands for controlling the multiple doors, pushers and rotating hearths of the various furnaces included in the line, and for setting the temperatures in the furnaces and the carbon content of the furnaces. The control center 250 is also connected to encoders associated with the drive mechanisms 92 of each rotary kiln in order to monitor the position and processing conditions of each pallet with parts in each of the rotary kilns. Continuous tracking of parts allows for the immediate determination of the location of each pallet in the furnace system in the event of a stop, and also allows the accumulation of data on the nature of the processing process for each part, which facilitates quality control.

Размеры карусельных печей 30, 32 и 34 линии 20 выбраны такими, чтобы можно было легко установить толкатели и позиционеры для поддонов в центральном отверстии тороида с обеспечением доступа в центральное отверстие для технического обслуживания и образовать рабочие камеры печей с размерами, достаточными для обработки поддонов с деталями и для обслуживания печей. Каждая из карусельных печей в соответствии с настоящим изобретением может, например, иметь минимальный диаметр центрального отверстия около пяти футов (1,52 м) и общий диаметр до примерно тридцати футов (9,14 м), хотя, как было упомянуто выше, диффузионная печь 32 и уравнительная печь 34 предпочтительно имеют наружные диаметры, несколько меньше, чем наружный диаметр цементационной печи. Типичный размер поддона может составлять примерно 30 дюймов квадратных (193,5 см²), а типичная скорость вращения пода карусельных печей во время работы равна примерно одному обороту в минуту. Эта относительно высокая скорость делает ненужным вращение пода в двух направлениях во время выполнения технологического процесса и способствует обеспечению одинаковой термической обработки деталей. В течение цикла обработки детали могут оставаться в цементационной печи 30 примерно 7-15 ч, а в диффузионной печи 32 и в уравнительной печи 34 около 1 1/2-4 ч в каждой, в зависимости от типа деталей, подлежащих термической обработке, и толщины полезного диффузионного цементованного слоя.The dimensions of the rotary kilns 30, 32 and 34 of line 20 are selected so that it is easy to install pushers and positioners for pallets in the central hole of the toroid with access to the central hole for maintenance and to form working chambers of furnaces with dimensions sufficient to handle pallets with parts and for furnace maintenance. Each of the rotary kilns in accordance with the present invention may, for example, have a minimum central hole diameter of about five feet (1.52 m) and a total diameter of up to about thirty feet (9.14 m), although, as mentioned above, a diffusion furnace 32 and the equalization furnace 34 preferably have outer diameters slightly less than the outer diameter of the cement kiln. A typical pallet size may be approximately 30 square inches (193.5 cm ² ), and a typical rotational speed of a hearth rotary kiln during operation is approximately one revolution per minute. This relatively high speed makes it unnecessary to rotate the hearth in two directions during the process and helps ensure the same heat treatment of the parts. During the processing cycle, the parts can remain in the cementation furnace 30 for about 7-15 hours, and in the diffusion furnace 32 and in the equalization furnace 34 for about 1 1/2 / 4-4 hours each, depending on the type of parts to be heat treated and the thickness useful diffusion cemented layer.

На фиг.9 показан вид сверху альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения, причем печи и другие части линии обозначены теми же номерами позиций, что использованы для обозначения соответствующих элементов вышеописанной линии 20. Линия 280, показанная на фиг,9, отличается от линии 20 тем, что не имеет отдельной диффузионной печи, потому что и диффузионную и уравнительную операции обработки производят вместе в одной карусельной печи 282. Детали, не требующие диффузии в печи, отдельной от диффузионно-уравнительной печи 282, могут быть легко обработаны в 280 с двумя карусельными печами за меньшее общее время и с более низкими затратами, чем в описанной выше линии 20, но при всех других преимуществах и гибкости системы с тремя карусельными печами. Fig. 9 shows a top view of an alternative embodiment of the present invention, wherein the furnaces and other parts of the line are indicated by the same reference numbers as used to indicate the corresponding elements of the above-described line 20. Line 280 shown in Fig. 9 differs from line 20 in that which does not have a separate diffusion furnace, because both diffusion and equalization processing operations are carried out together in one rotary kiln 282. Parts that do not require diffusion in a furnace separate from diffusion and equalization furnace 282 can be l are easily processed in 280 with two rotary kilns in less total time and at lower cost than in line 20 described above, but with all the other advantages and flexibility of a system with three rotary kilns.

Линии, раскрытые в данном описании и показанные на чертежах, являются предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения, допускающими внесение в них различных изменений в пределах существа и объема изобретения. Изобретение охватывает все варианты его осуществления и их эквиваленты в пределах объема следующей ниже формулы изобретения. The lines disclosed herein and shown in the drawings are preferred embodiments of the present invention, allowing various changes to be made within the spirit and scope of the invention. The invention covers all variants of its implementation and their equivalents within the scope of the following claims.

Claims

1. A LINE FOR THERMAL PROCESSING OF PARTS, comprising a preheating furnace, an annular rotary cementing furnace, a rotary diffusion furnace and a leveling furnace with loading and unloading windows and means for producing a gaseous atmosphere and maintaining it at a given temperature and carbon content, a quenching device shutters and pushers located between the furnaces and the quenching device for loading, unloading and overloading parts, one of which is installed inside the ring the space of the cementation furnace, characterized in that the closures located between the ovens are made in the form of a pair of doors, a diffusion furnace is circular, and a leveling furnace is circular rotary with means of maintaining the atmosphere at a given carbon content and temperature and with rotation means of the ring hearth, one of the pushers is placed inside the circular space of the equalizing furnace for pushing the pallet with parts into the quenching device, and the pusher of the equalizing furnace is made in the form of a chain with its holder with a vertical section adjacent to the inner wall of the furnace and a curved section for changing the direction of movement of the chain of chain wheel means with the engine.

2. The line according to claim 1, characterized in that the hardening device is made in the form of devices for holding the hardening parts under the press, dipping hardening, connected through windows to doors with a leveling furnace, while the leveling furnace is made with additional pushers for pushing parts from the furnace in devices installed inside the circular space of the furnace.

3. The line according to claim 2, characterized in that the hardening device is made in the form of a delayed cooling chamber connected through a window to a door with a leveling furnace made with an additional pusher for moving pallets from the furnace to the chamber located inside the circular space of the furnace.

4. The line according to claim 3, characterized in that the delayed cooling chamber is made with a pusher placed coaxially with the additional pusher of the equalization furnace.

5. The line according to claim 1, characterized in that it is made with gas-trapping means located in the space between the pair of doors to prevent the atmosphere from the cement kiln from entering the pre-heating furnace and vice versa.

6. The line according to claim 1, characterized in that it is made with gas barrier means located between a pair of doors to prevent the atmosphere from entering the cement kiln into the diffusion furnace and vice versa.

7. The line according to claim 1, characterized in that it is made with gas-trapping means located in the space between the doors to prevent the atmosphere from entering the diffusion furnace into the equalization furnace and vice versa.

8. The line according to claim 1, characterized in that the rotary cementation furnace is made with at least three zones of the same size and means for controlling the temperature and carbon content of the cementation atmosphere in each zone.

9. The line according to claim 1, characterized in that the diffusion furnace is made with at least two zones of the same size and means for controlling the temperature and carbon content in the diffusion atmosphere in each zone.

10. The line according to claim 1, characterized in that the cementation furnace is made with tunnels located in the outer wall above the bottom, the inlet and outlet of which are connected to the furnace cementation chamber and side wall airflow fan mounted in each of the tunnels.

11. The line of claim 10, characterized in that the cementation furnace is made with at least three zones of the same size to control the temperature and carbon content in the cementation atmosphere in each of the zones and fans, where one of the fans and one of the tunnels are communicated with each from the zones.

12. The line according to claim 1, characterized in that each of the pushers located inside the circular space of the furnaces is made chain with a drive.

13. The line according to p. 12, characterized in that each of the pushers located inside the circular space of the furnaces is made in the form of a chain, a chain wheel means for coupling with the chain and moving its engine and chain holder located near the inner wall of the furnace, the holder has vertical and curved sections for changing the direction of movement of the chain.

14. The line according to claim 1, characterized in that the diameter of the circular spaces of the cementation diffusion and equalization furnaces is at least 1.52 m.

15. The line for heat treatment, containing interconnected shutters of the preheating furnace, cementation, diffusion-equalization with loading and unloading windows and a hardening unit, the gates between the furnaces are made in the form of doors and gas barrier means between the doors, pushers, means for receiving and maintaining the corresponding atmosphere in furnaces at given temperatures and carbon content, characterized in that the cementation and diffusion-equalization furnaces are made of rotary ring with rotary drives the hearths, the pushers are located in the annular space of the furnaces, the hardening installation is made in the form of quenching devices and slow cooling devices connected to the diffusion-equalization furnace through loading and unloading windows with gates and additional pushers, with additional pushers located inside the annular space of the diffusion-equalizing ovens.

16. The line of claim 15, wherein the hardening devices are made in the form of devices for holding parts hardened under a press and devices for hardening by dipping, and the windows connecting the hardening devices with a diffusion-equalizing furnace are made in the outer wall of the furnace.