一种可移动式淬火冷却系统及淬火冷却方法与流程

本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及一种用于对钢制工件进行淬火处理的可移动式淬火冷却系统及淬火冷却方法。

背景技术：

淬火是对钢进行调质热处理的重要工序，它是将加热到AC3或AC1点以上某一温度并保持一定时间的钢，通过与冷却介质进行热交换使其以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。目前常采用在加热炉附近设置固定式淬火槽作为淬火设备，并以淬火液作为冷却介质，高温钢件通过人工夹持或辅助设备送入淬火槽，在重力作用下钢件在冷却液中自由落体至淬火槽底部，完成淬火后，再经由人工夹持或提升机构将钢件送出淬火槽。这种淬火方法的缺点是淬火槽为固定式，无法在不同加热炉间切换，使加热炉与淬火槽之间空间距离受限；同时，高温钢件从加热炉内移出至淬火槽内的时间间隔取决于人工操作的熟练程度或辅助设备的便利程度而产生差异；淬火过程中，由于钢件部分表面与淬火槽底部接触及淬火槽内冷却液温度不一致等因素，使钢件在淬火过程中各处的冷却不均匀进而导致组织不均匀及产生应力变形等问题；此外，淬火结束后，取出位于淬火液底部的钢件也很不方便。因此，开发一种自动化程度较高的可移动式淬火冷却系统，对于淬火精度要求较高、热处理厂房空间受限、多个加热炉共用一套淬火冷却系统进而节约设备成本及人工成本等方面具有重要意义。

目前公开文献中记载的淬火热处理装置，如申请号为201210384743.4的中国专利，公开的“一种钢板淬火冷却方法及设备”，通过将高温钢板以与液面平行的方式放置在淬火槽上方的料架上，料架在驱动装置的驱动下以料架长度方向的一侧为转轴向下旋转一定角度，此时钢板部分浸入到液体之中，同时向淬火槽内注入液体，淬火槽中液体的液面上升直到将钢板全部浸没，从而实现钢板倾斜淬火冷却。该方法解决了钢板水平放置浸入液体后钢板下表面大量蒸汽膜不能顺畅排出而产生上下板面冷却强度差异大的问题，但缺点是向淬火槽内注入液体的过程致使高温钢板先浸液部分与后浸液部分产生时间差，并且在淬火过程中冷却液温度不均匀也会对淬火精度产生影响。

申请号为201310195648.4的中国专利，公开了“一种淬火件自动旋转的淬火槽”，其由吊车将经加热炉加热的淬火件放置在淬火槽底部带有旋转叶片的旋转料盘上，通过管道泵作用，使具有一定压力的淬火介质经进水管流入淬火槽底部并冲击旋转叶片使之旋转，进而带动旋转料盘上的淬火件在淬火介质中旋转，当淬火件冷却到工艺规定温度时，停止管道泵使进水停止。该方法能够使淬火件冷却均匀一致，但缺点是加热炉加热后的高温淬火件需经由吊车才能移至旋转料盘上，不仅淬火上料不方便，而且淬火连续性受到影响，此外，由于旋转料盘下的旋转轴通过轴承座福鼎在淬火槽底部，故淬火件的重量不能过大，而且高温淬火件放置到旋转料盘上时也需要避免放置偏心产生的影响。

申请号为201410357927.0的中国专利，公开了一种“淬火冷却系统及淬火冷却方法”，其淬火冷却系统包括淬火槽和淬火操作装置，淬火操作装置包括支架和设置在支架上的行走小车，支架架设在淬火槽上，并能够通过其底部设置的滑块与地面上设置的滑轨滑动配合，行走小车由电机带动沿支架在淬火槽上方移动，行走小车的运动方向与滑块的运动方向垂直，行走小车上设置有能够沿竖直方向运动的操作台，该淬火冷却系统使淬火件浸入淬火槽内的淬火液中，并在三个方向上移动进行冷却，从而使淬火件冷却更加均匀，且便于控制淬火工件的冷却速度。但缺点是淬火槽为固定式，并且需要指定加热炉设置的位置，不便于在多个加热炉之间进行淬火冷却工作；淬火槽内设置有搅拌装置组成淬火液内循环冷却系统而非外循环冷却系统，因此为保证淬火过程中的淬火液升温不显著，需要配备具有较大蓄水量的淬火槽，不仅占用空间比较大，而且不利于节能环保；此外，该系统设备庞大复杂，后期使用和维护过程也不利于节约成本。

技术实现要素：

本发明提供了一种可移动式淬火冷却系统及淬火冷却方法,所述淬火冷却系统的结构简单精巧，使用方便，自动化程度高，节能环保；对各类淬火件通用性较强；在保证淬火精度的前提下，实现了一套淬火冷却系统为多个加热炉配套，节约了工艺成本。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种可移动式淬火冷却系统，包括淬火槽、传输装置、上料装置、对中装置和料架升降装置；所述传输装置、上料装置和对中装置集成后通过销轴铰接在淬火槽一侧，并可在翻转后折叠到淬火槽内；料架升降装置中的料架能够在淬火槽内平面升降移动。

所述传输装置由辊道支承座和安装在辊道支承座内的辊道组成，辊道的上料侧设上料装置，辊道中部设对中装置。

所述上料装置由上料架、上料拉杆和上料液压缸组成；上料拉杆一端可在上料液压缸的带动下沿固定的滑轨滑动，另一端与上料架铰接；上料架能够在水平方向与向上的竖直方向之间绕铰接点转动90°，并可在水平方向移动。

所述料架升降装置由料架及料架平面升降机构组成，料架可在料架平面升降机构带动下在淬火槽进行平面升降移动。

所述料架与淬火件底部为点接触或线接触。

所述淬火槽底部设车轮；淬火槽内设有内循环变频搅拌装置、导流板及液温传感装置；淬火槽侧壁设有溢流口及进/出液口，溢流口通过带快速接头的软管连接地下储液池，进/出液口通过带快速接头的软管连接地下储液池内的外循环变频泵。

所述淬火槽一侧设操作面板，操作面板上设多个控制按钮，通过控制系统分别对应连接传输装置、上料装置、对中装置、料架升降装置、内循环变频搅拌装置、液温传感装置及外循环变频泵。

基于所述系统的一种淬火冷却方法，包括如下步骤：

1)将折叠状态的可移动式淬火冷却系统移至加热炉一侧，当淬火件加热完成加热炉罩升起后，将集成的传输装置、上料装置和对中装置绕销轴旋转180度展开，并将上料架搭接到炉台上；

2)启动料架平面升降机构，将料架升起到淬火槽顶部并与辊道的出料侧对接；

3)将溢流口通过带快速接头的软管与地下储液池相连接，将进/出液口通过带快速接头的软管与地下储液池中的外循环变频泵相连接，通过外循环变频泵将地下储液池内的淬火液注入淬火槽内；

4)当淬火槽内淬火液液面上升到溢流口以上高度时，部分淬火液通过溢流口回流至地下储液池内；此时，启动淬火槽内的内循环变频搅拌装置，使淬火槽内的淬火液产生涡旋；

5)高温的淬火件从加热炉内移至炉台后，通过上料液压缸伸缩带动上料架移动将淬火件移至辊道上，开始传输；

6)淬火件在辊道上传输过程中，由对中装置对中后传输到料架上；

7)载有淬火件的料架在料架平面升降机构的作用下平面移动，瞬间浸入淬火槽内的呈涡旋状态的淬火液中进行淬火冷却；

8)利用液温传感装置对淬火槽内淬火液的温度进行实时检测，通过控制系统控制外循环变频泵向淬火槽内注入淬火液的速度，进而调节淬火槽内淬火液的温度；

9)淬火件冷却至工艺要求温度后，料架平面升降机构将载有淬火件的料架抬升至淬火液液面以上，以便取走淬火件；

10)淬火工作结束后，关闭外循环变频泵，淬火槽内的淬火液在重力作用下由进/出液口经软管回流至地下储液池中；

11)将连接淬火槽与地下储液池、外循环变频泵的软管通过快速接头脱开；将料架下降至淬火槽内底部，将上料架收缩至非工作状态，再将集成的传输装置、上料装置和对中装置重新折叠收纳到淬火槽内，最后将可移动式淬火冷却系统移至存放位置即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)淬火冷却系统的结构简单精巧，使用方便，自动化程度高，节能环保；

2)对各类淬火件通用性较强；

3)在保证淬火精度的前提下，实现了一套淬火冷却系统为多个加热炉配套，节约了工艺成本。

附图说明

图1是本发明所述可移动式淬火冷却系统的立体结构示意图一(折叠状态，主视)。

图2是本发明所述可移动式淬火冷却系统的立体结构示意图二(折叠状态，后视)。

图3是本发明所述可移动式淬火冷却系统的使用状态示意图一(前视)。

图4是本发明所述可移动式淬火冷却系统的使用状态示意图一(后视)。

图5是本发明所述可移动式淬火冷却系统的使用状态示意图三(局部剖视，料架处于淬火槽顶部)

图6是本发明所述可移动式淬火冷却系统的使用状态示意图四(局部剖视，料架处于淬火槽底部)

图7是本发明所述操作面板的布置图。

图中：1.淬火槽 2.销轴 3.传输装置 4.上料装置 5.对中装置 6.料架 7.料架平面升降机构 8.外循环变频泵 9.液温传感装置 10.内循环变频搅拌装置 11.车轮12.导流板 13.操作面板 14.进/出液口 15.溢流口 16.地下储液池 17.软管 18.淬火液 19.加热炉罩 20.淬火件 21.炉台 22.液晶显示板 23.总开关 24.功能菜单选择按钮 25.增量调整按钮 26.减量调整按钮 27.确认按钮 28.传输装置开关29.上料装置开关 30.对中装置开关 31.料架升降装置开关 32.外循环变频泵开关33.内循环变频搅拌装置开关

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1-图3所示，本发明所述一种可移动式淬火冷却系统，包括淬火槽1、传输装置3、上料装置4、对中装置5和料架升降装置；所述传输装置3、上料装置4和对中装置5集成后通过销轴2铰接在淬火槽1一侧，并可在翻转后折叠到淬火槽1内；料架升降装置中的料架能够在淬火槽1内平面升降移动。

所述传输装置3由辊道支承座和安装在辊道支承座内的辊道组成，辊道的上料侧设上料装置4，辊道中部设对中装置5。

所述上料装置4由上料架、上料拉杆和上料液压缸组成；上料拉杆一端可在上料液压缸的带动下沿固定的滑轨滑动，另一端与上料架铰接；上料架能够在水平方向与向上的竖直方向之间绕铰接点转动90°，并可在水平方向移动。

所述料架升降装置由料架6及料架平面升降机构7组成，料架6可在料架平面升降机构7带动下在淬火槽1进行平面升降移动。

所述料架6与淬火件20底部为点接触或线接触。

所述淬火槽1底部设车轮11；淬火槽1内设有内循环变频搅拌装置10、导流板12及液温传感装置9；淬火槽1侧壁设有溢流口15及进/出液口14，溢流口15通过带快速接头的软管17连接地下储液池16，进/出液口14通过带快速接头的过软管17连接地下储液池16内的外循环变频泵8。

所述淬火槽1一侧设操作面板13，操作面板13上设多个控制按钮，通过控制系统分别对应连接传输装置3、上料装置4、对中装置5、料架升降装置、内循环变频搅拌装置10、液温传感装置9及外循环变频泵8。

基于所述系统的一种淬火冷却方法，包括如下步骤：

1)如图3所示，将折叠状态的可移动式淬火冷却系统移至加热炉一侧，当淬火件20加热完成加热炉罩19升起后，将集成的传输装置3、上料装置4和对中装置5绕销轴2旋转180度展开，并将上料架搭接到炉台21上；

2)启动料架平面升降机构7，将料架6升起到淬火槽1顶部并与辊道的出料侧对接；

3)如图4所示，将溢流口15通过带快速接头的软管17与地下储液池16相连接，将进/出液口14通过带快速接头的软管17与地下储液池16中的外循环变频泵8相连接，通过外循环变频泵8将地下储液池16内的淬火液18注入淬火槽1内；

4)当淬火槽1内淬火液18液面上升到溢流口15以上高度时，部分淬火液18通过溢流口15回流至地下储液池16内；此时，启动淬火槽1内的内循环变频搅拌装置10，使淬火槽1内的淬火液18产生涡旋；

5)高温的淬火件20从加热炉内移至炉台21后，通过上料液压缸伸缩带动上料架移动将淬火件20移至辊道上，开始传输；

6)如图5所示，淬火件20在辊道上传输过程中，由对中装置5对中后传输到料架6上；

7)如图6所示，载有淬火件20的料架6在料架平面升降机构7的作用下平面移动，瞬间浸入淬火槽1内的呈涡旋状态的淬火液18中进行淬火冷却；

8)利用液温传感装置9对淬火槽1内淬火液18的温度进行实时检测，通过控制系统控制外循环变频泵8向淬火槽1内注入淬火液18的速度，进而调节淬火槽1内淬火液18的温度；

9)淬火件20冷却至工艺要求温度后，料架平面升降机构7将载有淬火件20的料架6抬升至淬火液18液面以上，以便取走淬火件20；

10)淬火工作结束后，关闭外循环变频泵8，淬火槽1内的淬火液18在重力作用下由进/出液口14经软管17回流至地下储液池16中；

11)将连接淬火槽1与地下储液池16、外循环变频泵8的软管17通过快速接头脱开；将料架6下降至淬火槽1内底部，将上料架收缩至非工作状态，再将集成的传输装置3、上料装置4和对中装置5重新折叠收纳到淬火槽1内，最后将可移动式淬火冷却系统移至存放位置即可。

本发明所述一种可移动式淬火冷却系统，淬火槽1底部带有车轮11以实现淬火冷却系统在非工作状态下的移动；集成在一起的传输装置3、上料装置4和对中装置5通过销轴2与淬火槽1的上料侧铰接并可以绕销轴2转动，以实现非工作状态下折叠收纳在淬火槽1内，方便移动淬火冷却系统，在非工作状态下展开，实现节省存放空间、方便移动的目的。

上料装置4安装在传输装置3一侧，能够与加热炉炉台21搭接，用于在工作状态时将加热炉炉台21上的淬火件20移至传输装置3的辊道上实现高温淬火件的传输；安装于传输装置3辊道中部的对中装置5用于实现淬火件20在传输过程的对中，为淬火件20传输后准确放置到料架6上做好准备。

料架6与淬火件20底面为点接触或线接触，不仅可以降低淬火件20从传输装置3移至料架6上的阻力，而且能够使淬火件20下表面与淬火液18充分接触，提高淬透性。

淬火槽1内部设置的料架升降装置7，不仅能够使传输至料架6上的淬火件20瞬间浸入淬火槽1的淬火液18中以减小淬火件20各表面浸液时间差，而且便于淬火件20完成淬火工艺后从淬火液18中取出。

淬火槽1侧壁上开设进/出液口14和溢流口15通过带有快速接头的软管17与地下储液池16和外循环变频泵8相连，用于向淬火槽1内注入淬火液18；淬火槽1内的液温传感装置9对工作状态下淬火槽1内的淬火液18温度进行实时监测，其采集的温度信号传递给控制系统即时调节地下储液池16中外循环变频泵8对淬火槽1内淬火液18的供给速度，进而实现对淬火液18温度的控制。

固定安装在淬火槽1内侧壁上的内循环变频搅拌装置10和导流板12能够使淬火槽1内的淬火液18产生涡旋，不仅有助于使淬火槽1内的淬火液18温度均匀，还能实现多种冷却功能，而且有助于淬火件20浸入淬火液18后表面大量蒸汽膜的顺畅排出，进而使淬火件20表面冷却强度趋于一致。

本发明中，传输装置3、上料装置4、对中装置5、料架升降装置7、外循环变频泵8、液温传感装置9、内循环变频搅拌装置10等均通过控制系统控制，并通过操作面板实现集中操作；如图7所示，淬火槽1外侧的操作面板上设总开关23、功能菜单选择按钮24、增量调整按钮25、减量调整按钮26、确认按钮27、传输装置开关28、上料装置开关29、对中装置开关30、料架升降装置开关31、外循环变频泵开关32和内循环变频搅拌装置开关33等按键，各系统的自动控制均可通过操作面板13完成，同时各系统的工作状态和操作情况均可通过操作面板13上的液晶显示板22进行实时显示。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。