专利名称：用于金属热处理设备中的一种冷却装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于热处理设备中的冷却装置，特别是属于金属热处理设备中用于等温热处理的一种冷却装置。
在目前工业生产中，为改善钢材和工件(一般指零件毛坯)锻造后的冷加工性能，一般需要对其进行正火或者退火热处理。对工件进行正火热处理，一般是将其在炉内加热至高温奥氏体化温度(一般为850-950℃)后再将其出炉，堆放于空气中自然冷却；对工件进行退火热处理，一般是将其在炉内加热至奥氏体化温度后在炉内随炉冷却。这种冷却过程使得工件的相变过程都是在一个较大温度范围内完成的。而且在正火时，工件的冷却是堆放在地上冷却，位于堆表面和心部的冷却速度是不同的，又由于季节，空气流通情况不同，其冷却速度也有差异，使每个工件冷却相变后获得的显微组织和硬度都明显不同，出现不合格显微组织，工件切削加工困难(出现粘刀、烧刀、打刀等现象)，加工表面粗糙度不合格及工件渗碳后变形超差等质量问题。因此这种普通的正火或者退火热处理，已经不能满足现代机械工业特别是小汽车工业对零件质量的要求。为解决这一质量问题，人们研究出了可明显提高正火(退火)质量的等温正火(退火)工艺技术，即将工件在奥氏体化温度以较快的冷却速度冷却到指定的等温温度(一般为550-650℃中的某一温度)，使工件在这个等温温度或者在此温度附近的一个较窄温度范围内开始相变并保持到相变结束。从而得到组织均匀(对渗碳钢工件而言，得到的组织形态为柱状铁素体+细珠光体)，硬度差小且硬度大小可以控制的正火(退火)工件。然而，在这项等温正火(退火)工艺技术中，对冷却过程的控制要求较高，既要保证工件准确地冷却到等温温度，还要保证工件在未降至等温温度前不发生相变的冷却速度，使得这项等温正火(退火)工艺技术固无适合实现冷却工艺要求的装置而难以在工业化生产中得到理想应用。
本实用新型提供了一种冷却装置，它能使工件在奥氏体化温度下快速降温，在相变前将工件准确的冷却到等温温度，使得等温正火(退火)工艺技术在工业生产中得到理想应用。
本实用新型连接于加热炉[18]和等温炉[17]之间(参见
图1)，与加热炉[18]和等温炉[17]配合使用。工件(一般指装在料盘内具有一定数量的零件毛坯)在高温加热炉[18]中加热后迅速进入本实用新型进行控制冷却，直至冷却到指定的等温温度范围后，再进入等温炉[17]等温相变，直至相变结束。
本实用新型的结构(参见图2)是由速冷室[14]、送风管[2]、排风管[9]和冷速调节器[15]组合而成。其中送风管[2]的出风口[1]与冷速调节器[15]相连通，冷速调节器[15]的另一端与速冷室[14]的进风口相连通，排风管[9]的进风口[10]与速冷室[14]的出风口相连通。
所说的冷速调节器[15]与速冷室[14]的进风口相连通，排风管[9]的进风口[10]与速冷室[14]的出风口相连通是指将速冷室[14]的上部和下部开有通风口，作为它的进风口或者出风口；也可以是指将速冷室[14]的两侧开有通风口，作为它的进风口或者出风口。将冷速调节器[15]的出风口连接于速冷室[14]的进风口，将排风管[9]的进风口[10]连接于速冷室[14]的出风口。空气流从送风管[2]进入冷速调节器[15]后送入速冷室[14]，将速冷室[14]中放置的工件[12]的热量经排风管[9]排走。
可以将送风管[2]和排风管[9]彼此相连通，构成送风管[2]、冷速调节器[15]速冷室[14]、排风管[9]彼此相连接的循环回路；也可以将送风管[2]开有进风口[5]，排风管[9]开有排风口[6]，与大气相通。外界空气可从进风口[5]进入送风管[2]，再由冷速调节器[15]送入速冷室[14]、排风管[9]，经排风口[6]排出；还可以既将送风管[2]与排风管[9]彼此相连通，又将送风管[2]开有进风口[5]，排风管[9]开有排风口[6]，与大气相通。
可以在送风管[2]的进风口[5]和排风管[9]的排风口[6]安装进风阀门[4]和排风阀门[7]。也可以在送风管[2]和排风管[9]彼此相连通处安装连通阀门[8]。进风阀门[4]和排风阀门[7]开启时，送风管[2]和排风管[9]与大气相通，进风阀门[4]和排风阀门[7]关闭时，送风管[2]和排风管[9]与大气隔离。连通阀门[8]开启时，送风管[2]与排风管[9]彼此相连通，关闭时彼此隔离。
所说的冷速调节器[15]可以是由风机机构构成。风机机构可以是由风机[15-6]构成，也可以是由风机[15-6]与可调节风量的限风阀板[15-4]组合构成。风机[15-6]可以是可调节风速风机也可以是固定风速风机。
所说的冷速调节器[15]也可以是由风机机构与空调器组合构成。空调器可以是由电热元件[15-1]构成，用于对空气流加热；也可以是由制冷元件[15-2]构成，用于对空气流制冷；还可以是由电热元件[15-1]和制冷元件[15-2]组合构成；还可以是由商品空调器(机)构成。
所说的冷速调节器[15]还可以是由压缩空气喷嘴[15-5]构成；或者是由压缩空气喷嘴[15-5]和上述的空调器组合构成；或者是由压缩空气喷嘴[15-5]、上述的风机机构和空调器组合构成。压缩空气喷嘴[15-5]喷出的空气可由空气压缩机提供。
在上述的冷速调节器[15]中还可以安装有水雾化器[15-3]，水雾化器[15-3]的作用是产生雾化水或对其它冷却液体雾化，以调节空气流的湿度。
在速冷室[14]的顶部可以装有喷淋器，用于对速冷室[14]的工件[12]喷水及喷其它冷却液。也可以在速冷室[14]进料口(指工件[12]进入速冷室[14]的入口)的上边缘安装水帘机构[16]。当工件[12]从加热炉[18]进入速冷室[14]过程中，经过水帘机构[16]喷出的水帘可起到短时速冷作用。
送风管[2]、排风管[9]和速冷室[14]内的温度可随时通过热电偶[11]取出温度及温差信号，送至控制仪表或计算机，根据取出的信号、工件的化学成分、等温正火(退火)工艺参数等来对风速、风量、温度、冷却形式进行控制。采用上述方法即可将在高温态的工件[12]在限定时间内迅速而准确的冷至等温温度后，迅速停止冷却(有时在速冷后尚需加热，以保证整盘工件的温度均匀)，推入等温室[17]进行等温相变。
本实用新型的特点在于它可与加热炉[18]和等温炉[17]组成等温正火(退火)自动生产线，实现工业化的等温正火(退火)热处理生产，从而显著地提高工件的正火(退火)质量。另外，组成的这种生产线还可用于非调质钢件及其它金属材料热处理的冷却，即可一炉多用。
图1是本实用新型在等温正火(退火)设备中的位置图。
图2是本实用新型的结构简图。
图3是用计算机对本实用新型进行控制的简图。
以下结合附图对本实用新型作进一步叙述详见附图，在速冷室[14]的上部开有出风口，它与排风管[9]的进风口[10]相连通，排风管[10]的另一端开有与大气相通的排风口[6]。速冷室[14]的下部开有进风口，它与冷速调节器[15]相连通。将送风管[2]的出风口[1]与冷速调节器[15]相连通，送风管[2]的另一端开有与大气相通的进风口[5]。用连通管[3]将排风管[9]和送风管[2]彼此相连通。在送风管[2]的出风口[1]、排风管[9]的排风口[6]和连通管[3]上分别装有进风阀门[4]、排风阀门[7]和连通管阀门[8]。当启开进风阀门[4]和排风阀门[7]而关闭连通管阀门[8]时，速冷室[14]内的空气流与大气循环，这样可加快工件[12]的冷却速度；当启开连通管阀门[8]而关闭进风阀门[4]和排风阀门[7]时，空气流在送风管[2]、冷速调节器[15]、速冷室[14]和排风管[9]内进行自循环，这样可改善工件速冷后的温度均匀性。在冷速调节器[15]中的前部位置(靠近速冷室[14]的部位)安装一组电热元件[15-1]和由制冷机供冷的制冷元件[15-2]。在制冷元件[15-2]的后部安装一个由压缩空气带动的水雾化器[15-3]。在冷速调节器[15]中的后部位置安装带有限风阀板[15-4]的调速风机[15-6]。在调速风机[15-6]的前边(限风阀板[15-4]的后边)安装一组压缩空气喷嘴[15-5]。在速冷室[14]的进料口上边缘安装水帘机构[16]。在速冷室[14]的四壁镶装保温层[13]，作用是进免外界环境温度给速冷室[14]内的温度控制带来干扰。在速冷室[14]的进风口、出风口与限风阀板[15-4]的前面分别装入热电偶[11]，监测和采集温度数据，将采集的温度数据通过温度信号转换接口[23]、[24]输入计算机[19]，由计算机[19]经通讯接口[20]控制可编程控制器[22]或者通过模拟量输出接口[21]对风机[15-6]、限风阀板[15-4]、加热元件[15-1]、制冷元件[15-2]、水雾化器[15-3]、压缩空气喷嘴[15-5]、水帘机构[16]及各阀门[4][7][8]等进行控制。由此构成了用于热处理设备中的一种较完整的冷却系统。
权利要求1.一种冷却装置，它连接于加热炉[18]和等温炉[17]之间，其特征在于它是由速冷室[14]、送风管[2]、排风管[9]和冷速调节器[15]组合而成，其中送风管[2]的出风口[1]与冷速调节器[15]相连通，冷速调节器[15]的另一端与速冷室[14]的进风口相连通，排风管[9]的进风口[10]与速冷室[14]的出风口相连通。
2.如权利要求1所述的一种冷却装置，其特征在于将送风管[2]和排风管[9]彼此相连通。
3.如权利要求1、2所述的一种冷却装置，其特征在于将送风管[2]开有进风口[5]，排风管[9]开有排风口[6]。
4.如权利要求3所述的一种冷却装置，其特征是在送风管[2]的进风口[5]和排风管[9]的排风口[6]安装进风阀门[4]和排风阀门[7]。
5.如权利要求2～4所述的一种冷却装置，其特征是在送风管[2]和排风管[9]彼此相连通处安装连通阀门[8]。
6.如权利要求1～5所述的一种冷却装置，其特征在于所说的冷速调节器[15]是由风机机构构成。
7.如权利要求1～5所述的一种冷却装置，其特征在于所说的冷速调节器[15]是由风机机构与空调器组合构成。
8.如权利要求1～5所述的一种冷却装置，其特征在于所说的冷速调节器[15]是由压缩空气喷嘴[15-5]构成。
9.如权利要求1～5所述的一种冷却装置，其特征在于所说的冷速调节器[15]是由压缩空气喷嘴[15-5]和空调器组合构成。
10.如权利要求1～5所述的一种冷却装置，其特征在于所说的冷速调节器[15]是由压缩空气喷嘴[15-5]、风机机构和空调器组合构成。
11.如权利要求6、7、10所述的一种冷却装置，其特征在于所说的风机机构是由风机[15-6]与限风阀板[15-4]组合构成。
12.如权利要求7、9、10所述的一种冷却装置，其特征在于所说的空调器是由电热元件[15-1]构成。
13.如权利要求7、9、10所述的一种冷却装置，其特征在于所说的空调器是由制冷元件[15-2]构成。
14.如权利要求7、9、10所述的一种冷却装置，其特征在于所说的空调器是由电热元件[15-1]和制冷元件器[15-2]组合构成。
15.如权利要求7、9、10所述的一种冷却装置，其特征在于所说的空调器是由是由商品空调器(机)构成。
16.如权利要求1～15所述的一种冷却装置，其特征是在冷连调节器[15]中安装有水雾化器[15-3]。
17.如权利要求1～16所述的一种冷却装置，其特征在于在速冷室[14]进料口的上边缘安装水帘机构[16]。
专利摘要本实用新型是一种用于等温正火(退火)热处理设备中的冷却装置,它能使工件在奥氏体化温度下快速降温,在相变前将工件准确的冷却到等温温度。它由速冷室[14]、送风管[2]、排风管[9]和冷速调节器[15]组合而成。将本实用新型连接于加热炉[18]和等温炉[17]之间,组成等温正火(退火)自动生产线,用于工业热处理生产,可显著地提高工件的正火(退火)质量。另外它还可用于非调质钢件及其它金属材料热处理的冷却。
文档编号C21D1/26GK2285298SQ9623997
公开日1998年7月1日 申请日期1996年9月7日 优先权日1996年9月7日
发明者阎立群, 李俊义, 王前, 王铁, 于学农, 刘亚春 申请人:吉林工学院高技术产品研制厂