一种凿岩钎杆风冷淬火装置及淬火方法与流程

本发明属于凿岩钎杆热处理淬火技术领域，具体涉及一种凿岩钎杆风冷淬火装置及淬火方法。

背景技术：

凿岩钎杆是凿岩爆破中必不可少的工具，其中凿岩钎杆在钻凿过程中，承受高频率、高冲击凿岩机施加的拉压、弯曲、扭转循环应力作用，同时承受着巨大的冲击载荷和磨损。另外，凿岩钎杆在高速回转的环境条件下还经受岩石、岩粉和矿水等工作介质的磨蚀作用。因此，凿岩钎杆钎头的服役条件十分恶劣，凿岩钎杆淬火的好坏对凿岩钎杆使用寿命起到非常关键的作用。

凿岩钎杆的质量和性能主要取决于其淬火组织结构，合理的组织结构是获得高寿命钎杆的关键。恶劣的工作环境对钎杆的质量提出了较高的要求 ，不仅要求钎杆表面具有较高的硬度和耐磨性，同时要求钎杆心部具有较高的韧性，利用其它介质很难达到较为理想的金相组织。

目前，国内外凿岩钎杆的最大长度在7-8米，对于较长的钎杆淬火采用油淬、等温盐浴淬火等方式，无法保证钎杆的硬度均匀性及金相组织达不到钎杆的使用条件，凿岩钎杆在使用过程中易出现过早失效，质量不稳定等现象。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种可以实现凿岩钎杆较好的金相组织及表面高硬度、高耐磨和心部高韧性状态的凿岩钎杆风冷淬火装置。

本发明的另一个目的是提供一种凿岩钎杆风冷淬火方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种凿岩钎杆风冷淬火装置，包括加热装置、测温装置、地坑以及设置在地面上的变频调速离心风机，所述地坑的底部安装有风冷塔座，所述风冷塔座上安装有风冷塔，所述风冷塔的顶部设有进风孔且风冷塔的顶部伸出地面，所述风冷塔通过导风筒与变频调速离心风机相连，所述变频调速离心风机的主轴箱安装在机座上，所述变频调速离心风机上设有排风管。

进一步地，所述测温装置包括测温枪和感应热电偶。

进一步地，所述加热装置为850℃井式炉。

进一步地，所述排风管的顶部设有遮雨帽。

一种凿岩钎杆风冷淬火方法，该方法包括以下步骤：

A、将吊装好的凿岩钎杆置于保护气体下加入到850℃井式炉内，加热并在850℃保温1.5小时；

B、待凿岩钎杆出炉前，根据凿岩钎杆的装炉量调整变频调速离心风机的风压和风量，等待凿岩钎杆淬火；

C、凿岩钎杆保温时间结束后，出炉并用天车快速将凿岩钎杆掉入风冷塔中，变频调速离心风机使得空气不断从外界进入风冷塔的进风孔中，实现对凿岩钎杆的冷却，用测温枪和感应热电偶对凿岩钎杆内外进行测温，并根据风压和风量控制变频调速离心风机的频率，保证凿岩钎杆以0.5-1℃ /s的冷却速度冷至500℃；

D、当凿岩钎杆的温度到达500℃时，立即调整变频调速离心风机的频率，并用测温枪和感应热电偶对凿岩钎杆内外进行测温，保证凿岩钎杆以≥5 ℃/s的冷却速度冷至室温。

进一步地，所述步骤A中保护气体为氮气。

本发明相对现有技术具有以下有益效果：本发明的凿岩钎杆风冷淬火装置通过加热装置加热到850℃后利用变频调速离心风机对风冷塔吸风的方式对凿岩钎杆进行冷却，完成凿岩钎杆的淬火热处理及冷却控制，使凿岩钎杆获得表面耐磨性好、心部韧性较为理想的金相组织，实现了凿岩钎杆淬火介质从传统的油淬、盐浴淬火到风冷淬火的转变，淬火后凿岩钎杆获得的表面渗碳组织为针状马氏体+少量残余奥氏体+细粒状分散碳化物，基体为低碳的板条马氏体，整体凿岩钎杆的硬度、金相组织均匀稳定，综合机械性能优良，钎杆凿岩的使用寿命明显延长，具有显著的经济和实用价值。另外，本发明的凿岩钎杆风冷淬火方法操作简单、可操作性强，在风冷过程中分两段进行风冷控温，凿岩钎杆以0.5-1℃ /s的冷却速度冷至500℃后以≥5 ℃/s的冷却速度冷至室温，人为控制实现需要的金相组织以及硬度，产品质量得到显著提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明风冷塔进风孔的结构示意图。

本发明附图标记含义如下：1、风冷塔；2、风冷塔座；3、地坑；4、地面；5、导风筒；6、变频调速离心风机；7、排风管；8、主轴箱；9、机座；10、进风孔；11、遮雨帽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1-2所示，一种凿岩钎杆风冷淬火装置，包括加热装置、测温装置、地坑3以及设置在地面4上的变频调速离心风机6，加热装置为850℃井式炉，测温装置包括测温枪和感应热电偶，地坑3的底部安装有风冷塔座2，风冷塔座2上安装有风冷塔1，风冷塔1的顶部设有进风孔10且风冷塔1的顶部伸出地面，风冷塔1通过导风筒5与变频调速离心风机6相连，变频调速离心风机6的主轴箱8安装在机座9上，变频调速离心风机6上设有排风管7，排风管7的顶部设有遮雨帽11。

将23CrNi3Mo材质的H28、H32、 H35、￠32、￠38、￠45、￠51等凿岩用钎杆加工成型，并进行渗碳、高温回火后进行如下操作 ：

A、将吊装好的凿岩钎杆置于保护气体下加入到850℃井式炉内，加热并在850℃保温1.5小时；保护气体为氮气。

B、待凿岩钎杆出炉前，根据凿岩钎杆的装炉量调整变频调速离心风机6的风压和风量，等待凿岩钎杆淬火。

C、凿岩钎杆保温时间结束后，出炉并用天车快速将凿岩钎杆掉入风冷塔1中，变频调速离心风机6使得空气不断从外界进入风冷塔1的进风孔10中，实现对凿岩钎杆的冷却，用测温枪和感应热电偶对凿岩钎杆内外进行测温，并根据风压和风量控制变频调速离心风机6的频率，保证凿岩钎杆以0.5-1℃ /s的冷却速度冷至500℃。

D、当凿岩钎杆的温度到达500℃时，立即调整变频调速离心风机6的频率，并用测温枪和感应热电偶对凿岩钎杆内外进行测温，保证凿岩钎杆以≥5 ℃/s的冷却速度冷至室温。

淬火后对组织进行检测，凿岩钎杆表面硬度为60 ～ 63HRC，心部为38 ～45 HRC，上中下金相组织均匀，风冷淬火效果良好。