RU2336477C1 - Shaft-type resistance furnace for thermal treatment of highly-precise and thin-walled details - Google Patents
Shaft-type resistance furnace for thermal treatment of highly-precise and thin-walled details Download PDFInfo
- Publication number
- RU2336477C1 RU2336477C1 RU2007101400/02A RU2007101400A RU2336477C1 RU 2336477 C1 RU2336477 C1 RU 2336477C1 RU 2007101400/02 A RU2007101400/02 A RU 2007101400/02A RU 2007101400 A RU2007101400 A RU 2007101400A RU 2336477 C1 RU2336477 C1 RU 2336477C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parts
- fixed
- muffle
- thermoelectric converters
- working
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротермического оборудования и может быть использовано для термической обработки высокоточных тонкостенных деталей из мартенситностареющих сталей, для которых предусмотрен контроль температуры деталей по ходу технологического процесса.The invention relates to the field of electrothermal equipment and can be used for heat treatment of high-precision thin-walled parts from maraging steels, for which temperature control of parts is provided during the process.
Известна нагревательная камера для получения высокопрочных стальных тонкостенных изделий точных геометрических размеров, состоящая из колпака, дна, полой трубы и стойки из n-ого количества оправок из аустенитной стали, зафиксированной на трубе, соосно с колпаком, в колпаке выполнен ввод термопар (см. RU 2232197, С21D 9/06, 9/40, 10.07.2004. Бюл. N19).A heating chamber is known for producing high-strength steel thin-walled products of precise geometric dimensions, consisting of a cap, a bottom, a hollow pipe and a rack of the nth number of mandrels of austenitic steel fixed on the pipe, coaxially with the cap, thermocouples are inserted in the cap (see RU 2232197,
Известна шахтная печь сопротивления для термической обработки деталей из сталей и сплавов (взятая в качестве прототипа), состоящая из кожуха, футеровки, муфеля с открытой нижней частью, нагревателей, крышки. Для входа в рабочее пространство муфеля и выхода из него защитного газа установлены трубы. С нижней частью муфеля герметично соединена с помощью разъемного соединения емкость для охлаждения через переходное устройство, имеющее заслонку. Емкость с рабочей средой для охлаждения нагретых в муфеле деталей окружена водяной рубашкой. Проверка перепада температур в рабочей зоне муфеля осуществляется только при работе шахтной печи сопротивления на холостом ходу (без загрузки) путем ввода контрольной термопары через отверстие в крышке печи (см. RU 2232363, F27В 1/00, 5/04, 10.07.2004. Бюл. N19).Known shaft resistance furnace for heat treatment of parts of steel and alloys (taken as a prototype), consisting of a casing, lining, muffle with an open bottom, heaters, lids. To enter the working space of the muffle and exit the protective gas from it, pipes are installed. To the lower part of the muffle is hermetically connected by means of a detachable connection, a container for cooling through an adapter with a damper. A container with a working medium for cooling parts heated in the muffle is surrounded by a water jacket. Checking the temperature difference in the working area of the muffle is carried out only when the resistance shaft furnace is idling (without loading) by entering a control thermocouple through an opening in the furnace lid (see RU 2232363, F27В 1/00, 5/04, 07/10/2004. Bull . N19).
Недостатки прототипа заключаются в следующем, конструкция известной шахтной печи сопротивления не позволяет:The disadvantages of the prototype are as follows, the design of the well-known shaft resistance furnace does not allow:
- отследить изменения температуры деталей непосредственно в процессе нагрева, выдержки и охлаждения;- track the temperature changes of parts directly in the process of heating, exposure and cooling;
- установить достоверно временные параметры нагрева, выдержки и охлаждения стойки из оправок с деталями;- set reliably temporary parameters of heating, holding and cooling of the rack from mandrels with parts;
- определить временной интервал выгрузки стойки из оправок с деталями с надежным обеспечением качества деталей по внешнему виду;- determine the time interval for unloading the rack from the mandrels with parts with reliable quality assurance of the parts in appearance;
- определить требуемый перепад температур по высоте стойки во время технологической выдержки и при необходимости его скорректировать.- determine the required temperature difference by the height of the rack during technological exposure and, if necessary, correct it.
Предлагаемым изобретением решается задача:The proposed invention solves the problem:
- измерения температуры нагрева и охлаждения деталей согласно требованиям технологического процесса термической обработки;- measuring the temperature of heating and cooling parts according to the requirements of the heat treatment process;
- определения временных характеристик проводимых технологических процессов термической обработки;- determining the temporal characteristics of the ongoing heat treatment processes;
- измерения температуры в рабочем пространстве муфеля при проведении периодических проверок работоспособности печи;- temperature measurements in the working space of the muffle during periodic checks of the furnace;
- повышения качества термообрабатываемых изделий.- improving the quality of heat-treated products.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения заключается в следующем:The technical result obtained by carrying out the invention is as follows:
- обеспечение прогнозируемости поведения термообрабатываемых в печи деталей и обеспечение гораздо большей достоверности информации при проведении процесса термообработки;- providing predictability of the behavior of heat-treated parts in the furnace and providing much greater reliability of the information during the heat treatment process;
- стабильное получение геометрических размеров термообрабатываемых в печи деталей при обеспечении заданного уровня механических свойств.- stable receipt of the geometric dimensions of heat-treated parts in the furnace while ensuring a given level of mechanical properties.
Указанный технический результат достигается тем, что в шахтной печи сопротивления для термической обработки деталей, состоящей из кожуха, муфеля с открытой нижней частью, нагревателей, крышки, трубок для входа в рабочее пространство муфеля и выхода из него защитного газа, емкости с рабочей средой для охлаждения нагретых в муфеле деталей, окруженной водяной рубашкой и с помощью разъемного соединения герметично соединенной с нижней частью муфеля через переходное устройство, имеющее заслонку, новым является то, что печь снабжена кабельными термоэлектрическими преобразователями, размещенными на рабочих витках пружины, которая расположена с зазором на опорном стержне и закреплена нижним концом на опорном основании, жестко установленном на дне емкости для охлаждения, а верхним концом закреплена на основании под стойку для термообрабатываемых деталей, на котором зафиксирован контактирующий с опорным стержнем улавливатель, кроме того, в этом основании выполнено отверстие для рабочих концов-спаев кабельных термоэлектрических преобразователей, длина которых выбрана в соответствии с высотой расположения термообрабатываемых деталей, а свободные концы термоэлектрических преобразователей для подключения к измерительному прибору выведены наружу через выполненное в опорном основании отверстие и герметичный ввод, установленный в стенке емкости для охлаждения.The specified technical result is achieved by the fact that in a shaft furnace resistance for heat treatment of parts, consisting of a casing, a muffle with an open bottom, heaters, a cover, tubes for entering the muffle's working space and exiting protective gas from it, a tank with a working medium for cooling heated in a muffle of parts surrounded by a water jacket and using a detachable connection hermetically connected to the lower part of the muffle through an adapter with a damper, it is new that the furnace is equipped with a cable thermoelectric converters placed on the working coils of the spring, which is located with a gap on the support rod and is fixed with its lower end on the support base, rigidly mounted on the bottom of the cooling tank, and the upper end is fixed on the base under the rack for heat-treating parts, on which the contact with the support is fixed the catcher rod, in addition, in this base there is a hole for the working ends-junctions of cable thermoelectric converters, the length of which is selected in accordance with etstvii height location with thermoprocessable detail and the free ends of the thermoelectric converters for connection to the measuring device are led out through the support base formed in an opening and a sealed entry, mounted in the wall of the container for cooling.
Предлагаемое изобретение позволяет не только реализовать технологический процесс термообработки, обеспечивающий стабильное получение геометрических размеров термообрабатываемых в печи деталей, но и позволяет осуществлять управление термообработкой.The present invention allows not only to implement the heat treatment process, which provides stable obtaining of the geometric dimensions of the heat-treated parts in the furnace, but also allows you to control the heat treatment.
Один из главных факторов, влияющих на управление термообработкой:One of the main factors affecting heat treatment management:
1) Перепад температур в рабочем пространстве печи.1) The temperature difference in the working space of the furnace.
Это очень важный параметр, который регулируется и контролируется в очень жестких пределах. Это объясняется тем, что все процессы в стали при закалке и старении должны протекать равномерно при термообработке во всех деталях, расположенных по всему объему нагретого рабочего пространства муфеля, для обеспечения получения диаметров деталей на конечном этапе в жестких пределах допусков, заданных чертежом. Чем больше перепад температур в нагретом рабочем пространстве муфеля, тем больший разбег по диаметрам будет получен на выходе.This is a very important parameter that is regulated and controlled within very tight limits. This is because all the processes in steel during hardening and aging should proceed uniformly during heat treatment in all parts located throughout the heated working space of the muffle, to ensure that the diameters of the parts at the final stage are within the tight tolerances specified by the drawing. The greater the temperature difference in the heated working space of the muffle, the greater the diameter difference will be obtained at the output.
2) Скорость нагрева стойки из оправок с деталями.2) The heating speed of the mandrel rack with parts.
Чем выше скорость нагрева, тем быстрее пойдет процесс термического расширения оправок, обеспечивающий плотную посадку деталей на оправки, и будет сокращаться период, при котором начинается предварительный процесс старения деталей, и тем эффективнее будет обеспечение требуемых диаметральных размеров.The higher the heating rate, the faster the process of thermal expansion of the mandrels will take place, ensuring a tight fit of the parts on the mandrels, and the period during which the preliminary process of aging of the parts begins will be reduced, and the more effective it will be to ensure the required diametric dimensions.
3) Время остывания. Температура выгрузки.3) Cooling time. Discharge temperature.
Важным критерием является температура выгрузки деталей на оправках, так как от этого зависит чистота их поверхностей. Реальная температура выгрузки определяется тем интервалом, когда выгрузка обеспечит отсутствие окисной пленки на поверхности деталей. Время остывания определяется временем достижения температуры выгрузки, определяемой вышеперечисленными факторами.An important criterion is the temperature of unloading parts on mandrels, since the cleanliness of their surfaces depends on this. The actual discharge temperature is determined by the interval when the discharge ensures the absence of an oxide film on the surface of the parts. The cooling time is determined by the time to reach the discharge temperature, determined by the above factors.
Учитывая все вышесказанное в п.п.1, 2, 3, можно сделать вывод, что нагрев оправок с деталями в нагретом рабочем пространстве муфеля и выдержка их при технологической температуре термообработки с последующим охлаждением и выгрузкой являются управляемыми процессами. Управление осуществляется через поэтапное контролирование температурных изменений с помощью прибора, подключенного к кабельным термоэлектрическим преобразователям, рабочие концы-спаи (Т1, Т2, Т3) которых установлены в отверстиях, выполненных на нижней, средней и верхней оправках.Considering all of the above in items 1, 2, 3, we can conclude that heating the mandrels with parts in the heated working space of the muffle and holding them at the technological temperature of heat treatment with subsequent cooling and unloading are controlled processes. The control is carried out through the phased control of temperature changes with the help of a device connected to cable thermoelectric converters, the working ends of the junctions (T 1 , T 2 , T 3 ) which are installed in the holes made on the lower, middle and upper mandrels.
Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое техническое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.Technical solutions with features distinguishing the claimed solution from the prototype are not known and do not follow explicitly from the prior art. This allows us to assume that the claimed technical solution is new and has an inventive step.
Изобретение поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where
- на фиг.1 изображена шахтная печь сопротивления, общий вид (печь показана при осуществленной загрузке стойки из оправок с деталями);- figure 1 shows a shaft furnace resistance, General view (the furnace is shown when loading rack from mandrels with parts);
- на фиг.2 изображена емкость для охлаждения с размещенными в ней кабельными термоэлектрическими преобразователями.- figure 2 shows a cooling tank with cable thermoelectric converters located therein.
Шахтная печь сопротивления состоит из кожуха 1, муфеля 2 из жаропрочной стали, футеровки 3, по стенкам которой расположены нихромовые нагреватели 4, крышки 5, обеспечивающей герметичность печи в верхней части, трубок 6 для подачи защитного газа в рабочее пространство муфеля 2 печи. Муфель 2 печи, открытый снизу, соединен через переходное устройство 7, имеющее заслонку 8 с емкостью для охлаждения 9 деталей. Емкость для охлаждения 9 имеет с переходным устройством 7 разъемное соединение 10, что позволяет в процессе работы производить замену одной емкости для охлаждения 9 деталей на другую, при этом состав защитного газа в муфеле 2 печи не изменяется. Емкость для охлаждения 9 деталей, например "кольцо", имеет цилиндрическую форму, заполненную защитным газом и окруженную водяной рубашкой 11. Для продувки емкости защитным газом на входе в емкость для охлаждения 9 установлен патрубок 12, а на переходном устройстве 7 установлен патрубок 13.The resistance shaft furnace consists of a casing 1, a muffle 2 made of heat-resistant steel, a lining 3, on the walls of which there are nichrome heaters 4, a cover 5, which ensures the tightness of the furnace in the upper part, tubes 6 for supplying protective gas to the working space of the furnace muffle 2. The muffle 2 of the furnace, open from below, is connected through a transition device 7 having a shutter 8 with a capacity for cooling 9 parts. The
Печь снабжена тремя кабельными термоэлектрическими преобразователями 14 (Т1, Т2, Т3) диаметром 1,5 мм с рабочей длиной не менее 8 м. Кабельные термоэлектрические преобразователи 14 размещены по спирали на рабочих витках пружины растяжения 15, нижний конец которой закреплен на опорном основании 16, жестко установленном на дне емкости для охлаждения 9, а верхний конец закреплен на основании 17 под стойку 18 для термообрабатываемых деталей. На основании 17 зафиксирован улавливатель 19, контактирующий с опорным стержнем 20, установленным на опорном основании 16. Высота опорного стержня 20 должна обеспечивать размещение пружины растяжения 15 с закрепленными на ней кабельными термоэлектрическими преобразователями с зазором до улавливателя 19 не менее 70...80 мм. Длина рабочих концов трех кабельных термоэлектрических преобразователей 14 (Т1, Т2, Т3) подбирается по высоте термообрабатываемых деталей. Опорное основание 16 с установленным в нем опорным стержнем 20 расположено в емкости для охлаждения 9 и жестко крепится болтом 21, имеющим прокладку для герметизации. Свободные концы кабельных термоэлектрических преобразователей 14 для подключения к измерительному прибору выведены наружу через выполненное в опорном основании отверстие 22 и герметичный ввод 23, установленный в стенке емкости для охлаждения 9. Измерительный прибор закреплен на емкости охлаждения 9.The furnace is equipped with three cable thermoelectric converters 14 (T 1 , T 2 , T 3 ) with a diameter of 1.5 mm and a working length of at least 8 m. Cable
Шахтная печь сопротивления для термообработки деталей типа "кольцо" из мартенситностареющей стали работает следующим образом.Shaft resistance furnace for heat treatment of parts of the type "ring" of maraging steel works as follows.
На каждом этапе термообработки, состоящей из цикла закалок и старения, детали 24 устанавливают с зазором на стойку, составленную из n-ого количества оправок, которую располагают в специальном приспособлении с установочными элементами, обеспечивающими концентричное расположение собранной стойки по отношению к внутренней трубе (стойке 18) емкости для охлаждения 9. Рабочие концы-спаи кабельных термоэлектрических преобразователей 14 (Т1, Т2, Т3) устанавливают в отверстиях диаметром 1,7 мм, выполненных на нижней, средней и верхней оправках. Емкость для охлаждения 9 с установленными в ней деталями продувают аргоном при избыточном давлении, затем ее подсоединяют к муфелю 2 печи, продолжая продувку аргоном. Далее стойку из изделий с оправками перемещают через переходное устройство 7 в нагретое рабочее пространство муфеля 2 и устанавливают концентрично цилиндрической поверхности муфеля, при этом заслонка 8 переходного устройства 7 закрывается не полностью во избежание повреждения кабельных термоэлектрических преобразователей. Пружина растяжения 15, растягиваясь, центрирует закрепленные на ней кабельные термоэлектрические преобразователи 14 (Т1, Т2, Т3) относительно внутренних стенок муфеля 2, переходного устройства 7 и емкости для охлаждения 9 с постоянным зазором, что предотвращает их от повреждений. Перемещение, нагрев и выдержку деталей на оправках производят в аргоне при давлении выше атмосферного. После окончания нагрева стойку 18 с деталями перемещают в емкость для охлаждения 9, при этом под действием пружины растяжения 15 кабельные термоэлектрические преобразователи 14 (Т1, Т2, Т3) автоматически укладываются в стопку на опорный стержень с пружиной, что также предохраняет их от повреждений.At each heat treatment stage, consisting of a hardening and aging cycle, the parts 24 are installed with a gap on a rack made up of the nth number of mandrels, which is placed in a special device with mounting elements that provide a concentric location of the assembled rack relative to the inner pipe (rack 18 ) tanks for cooling 9. The working ends-junctions of cable thermoelectric converters 14 (T 1 , T 2 , T 3 ) are installed in holes with a diameter of 1.7 mm, made on the lower, middle and upper mandrels. The
Предложенная конструкция печи позволяет:The proposed furnace design allows you to:
- в реальном течении времени отслеживать изменение температуры по высоте стойки из оправок с деталями при нагреве и охлаждении;- in real time, monitor the temperature change along the height of the rack from the mandrels with parts during heating and cooling;
- устанавливать временные параметры нагрева, выдержки и охлаждения стойки;- set the time parameters for heating, holding and cooling the rack;
- определять временной интервал выгрузки стойки на воздух, предупреждая окисление деталей;- determine the time interval for unloading the rack into the air, preventing the oxidation of parts;
- определять перепад температур по высоте стойки и при необходимости производить его корректировку в установленных пределах;- determine the temperature difference by the height of the rack and, if necessary, make its correction within the established limits;
- обеспечивать требуемое качество деталей как по механическим свойствам, геометрическим размерам, так и по качеству поверхности.- to provide the required quality of parts both in terms of mechanical properties, geometric dimensions, and surface quality.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007101400/02A RU2336477C1 (en) | 2007-01-15 | 2007-01-15 | Shaft-type resistance furnace for thermal treatment of highly-precise and thin-walled details |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007101400/02A RU2336477C1 (en) | 2007-01-15 | 2007-01-15 | Shaft-type resistance furnace for thermal treatment of highly-precise and thin-walled details |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007101400A RU2007101400A (en) | 2008-07-20 |
| RU2336477C1 true RU2336477C1 (en) | 2008-10-20 |
Family
ID=40041311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007101400/02A RU2336477C1 (en) | 2007-01-15 | 2007-01-15 | Shaft-type resistance furnace for thermal treatment of highly-precise and thin-walled details |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2336477C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2544724C2 (en) * | 2013-03-21 | 2015-03-20 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Shaft furnace |
-
2007
- 2007-01-15 RU RU2007101400/02A patent/RU2336477C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2544724C2 (en) * | 2013-03-21 | 2015-03-20 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Shaft furnace |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007101400A (en) | 2008-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8835811B2 (en) | Thermal processing apparatus and method of controlling the same | |
| RU2336477C1 (en) | Shaft-type resistance furnace for thermal treatment of highly-precise and thin-walled details | |
| US3219331A (en) | Heat treating furnace | |
| KR20220044729A (en) | Dynamic test loop to determine molten salt corrosion | |
| KR100851325B1 (en) | Thermal cyclic test facility | |
| US5340091A (en) | Batch coil annealing furnace | |
| JP7184601B2 (en) | Temperature cycle test device and its method | |
| HU207886B (en) | Fuel-temperature controlling device for improving the operating parameters of machines and apparatus operating by solid, fluid or gaseous fuel particularly internal combustion engines and burners | |
| KR0145601B1 (en) | High vacuum sintering and heating apparatus | |
| RU2580353C1 (en) | Method of conducting precision thermal processes in infrared heating furnace and infrared heating furnace for implementation for conducting thermal processes | |
| GB1034729A (en) | Industrial furnace cooling system | |
| US5035610A (en) | Internal heat exchange tubes for inductrial furnaces | |
| KR100339848B1 (en) | Heat treatment equipment of austemper spheroidal graphite cast iron | |
| RU2696159C1 (en) | Heater for liquid and gaseous media | |
| RU2232363C1 (en) | Shaft kiln of resistance for thermal treatment of parts out of steels and alloys | |
| RU2360976C2 (en) | Resistance electric pit-type heating furnace | |
| CN106834631A (en) | Vacuum hardening tube furnace and process for quenching | |
| CN110017692B (en) | Cooling water jacket for temperature measurement recorder in high-temperature furnace and cooling method | |
| US2023101A (en) | Furnace | |
| JP3230921U (en) | Industrial furnace | |
| JP7315149B2 (en) | Surface treatment equipment | |
| CN213454880U (en) | Heat treatment apparatus | |
| FR2487492A1 (en) | Continuous thermochemical or heat treatment furnace for metals - assembled from modules each contg. heating or cooling element and fan circulating air or gas round workpieces | |
| RU2375471C1 (en) | Method for production of strengthened steel products of accurate geometric dimensions and shaft resistance furnace for its realisation | |
| RU2278170C2 (en) | Shaft electric resistance furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200116 |