用于经过热处理的金属产品的喷淋淬火系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于金属产品的热处理过程的喷淋淬火系统。
【背景技术】
[0002]加工金属制品如钢管时，淬火或淬火与回火的冶金处理广泛地用于硬化，或硬化与提高韧性，以达到所需的不同于生产金属制品的原料的冶金和机械属性。在加热产品例如电感应加热之后进行淬火。开放式喷淋淬火系统是一种类型的淬火系统，其可以用于提高金属制品的硬度和韧性。当在生产线上以生产线的速度淬火圆形、方形、矩形或其它形状的产品诸如管、棒或管道时，由这些过程取得的决定材料属性的重要参数是金属冷却速度，其通常必须尽可能快以获得所需的结果。冷却速度部分由快速冷却加热的金属零件的过程中使用的淬火剂的量以及金属表面上淬火剂的速度确定。用于向加热的零件表面提供大流量的水的传统装置有时称为淬火桶。典型的淬火桶是装配多个孔或喷嘴的大直径整体式圆筒，在介质压力下淬火介质通过这些孔或喷嘴流出。当接触到加热的金属零件时，淬火剂提供达到所需硬度必要的快速冷却。固定位置的淬火环或槽淬火也是众所周知的。该装置是空心的环，待淬火的零件从中穿过。该装置包括多个等间距的孔或槽，其用作淬火流体的喷嘴。槽淬火通常用于单一零件、小体积的应用，如感应硬化扫描器。
[0003]也存在喷淋淬火装置，诸如美国专利第2，657，698号中所示的，喷淋出口形成在径向法兰(15)的内表面(34)与嵌件(17)和环形铸坯(27)各自的内表面(31)和(32)之间。法兰
(15)终止于尖锐边缘16，其相对于工件行走方向在基本轴向方向上延伸。环形铸坯(27)还相对于工件行走方向在轴向方向上延伸并且终止于边缘(33)。
[0004]淬火系统必须能处理多种直径的产品。然而，现有的淬火桶和淬火环具有固定的内直径。当具有不同直径的产品穿过这些固定直径的装置时，由于喷嘴与产品之间的空隙不同，喷液碰撞产品的形状、喷淋流速和喷淋压力产生变化。对于现有的淬火系统，当喷液从用于给定喷嘴的产品反射时，反射的喷液能够干扰相邻喷嘴的喷液形状，并减弱甚至破坏其效用。现有淬火系统的上述限制还能够导致在待淬火的产品表面上形成蒸腾的蒸汽。这样形成了大大降低产品的冷却速度的热蒸汽桶。
[0005]进一步地，在现有桶淬火系统中用于形成水注细小的“针孔”淬火喷嘴限制可达到的有效喷淋量和压力。
[0006]此外，由于产品通常必须线性或旋转地移动穿过淬火装置，支撑传送器滚轮相对于产品移动的轴倾斜。这样引起不同直径的产品沿不同的中心线穿过常规的几何形状不变的淬火系统。
[0007]本发明的目标是克服现有喷淋淬火系统的上述局限性。
[0008]本发明的另一个目的是提供喷淋淬火系统，其中喷淋淬火系统中的喷淋环与提供给喷淋环的喷淋剂相配合，以改变压力、喷淋环出口速率、流速和/或来自喷淋淬火系统中的喷淋环的出口处的喷淋淬火类型。
[0009]本发明的其它目的由说明书和随附的权利要求中提出的发明绘示。
【发明内容】
[0010]在一方面，本发明是用于淬火金属产品或工件的喷淋淬火系统。将淬火环供给至一个或多个淬火环。每个淬火环具有外环元件和内环元件。外环元件具有连接至淬火剂供给源的朝向所述外环元件的内部区域的至少一个外部开口。内环元件至少部分地插入外环元件，并且用于接收来自至少一个外部开口的淬火剂供给的淬火环填充室由外环元件的内部区域结合内环元件的内部区域形成。来自淬火环填充室的出口通道形成在外环元件和内环元件的相邻的边缘面之间，用于从淬火环接收淬火剂，以及将从淬火环填充室接收的淬火剂喷射入锥形体，以与工件的表面区域接触。一个或多个紧固件连接内环元件和外环元件。每个淬火环的淬火剂供给源可以来自固定或可变流速源，包括高压栗。在本发明的一些示例中通过紧固件控制装置以调节紧固件，从而在淬火过程中改变一个或多个淬火环的出口通道的容积。
[0011]在另一方面，本发明是利用喷淋淬火系统淬火金属产品或工件的方法。通过淬火环组件的工件包括一个或多个淬火环。每个淬火环具有至少部分地插入内环元件的外环元件，其中外环元件和内环元件由一个或多个紧固件连接在一起。外环元件具有朝向外环元件的内部区域的至少一个外部开口。淬火环填充室由外环元件的内部区域结合内环元件的内部区域形成，用于从至少一个外部开口接收淬火剂，并且来自淬火环填充室的出口通道形成在外环元件和内环元件的相邻的边缘面之间，用于接收来自淬火环填充室的淬火剂，以及将从淬火环填充室接收的淬火剂喷射入锥形体，以与工件的表面区域接触。
[0012]在另一方面，本发明是根据当工件穿过所述喷淋淬火系统时对工件的批量冷却要求，由所述计算机处理器执行喷淋淬火控制软件程序，以调节从所述至少两个淬火环喷射的淬火剂，通过选择性地或执行以下的结合:(1)调节至少两个淬火环淬火的至少两个之间的同轴距离；(2)调节所述至少两个淬火环的至少两个的淬火环的位置；(3)调节与所述至少两个淬火环的至少一个相关的至少一个喷淋防护的位置；(4)调节所述至少两个淬火环的至少一个的所述出口通道的出口形状和容积；(5)调节用于所述至少两个淬火环的流速和淬火剂体积。随着工件穿过喷淋淬火系统可以感应工件的温度，从而根据当工件穿过喷淋淬火系统时对工件的批量冷却要求调整从至少两个淬火环喷射的淬火剂。
[0013]本发明的上述和其它方面在说明书和权利要求书中进一步阐述。
【附图说明】
[0014]结合附图阅读将更好地理解上述
【发明内容】
以及以下对本发明的详细说明。为了说明本发明的目的，在附图中表示了目前优选的本发明的示例性形式，但是本发明不限于在附图中公开的具体构造和装置。
[0015]图1是本发明喷淋淬火系统中使用的淬火环的一个示例的立体图。
[0016]图2是本发明喷淋淬火系统中使用的多个淬火环的一个示例的立体图。
[0017]图3是本发明喷淋淬火系统的两个淬火环的一个示例的剖面图。
[0018]图4是本发明喷淋淬火系统的三个淬火环的一个示例的剖面图。
[0019]图5绘示了穿过本发明的喷淋淬火系统的淬火环的工件的中心轴的偏差以及相对于工件的中心轴的偏差对淬火环的位置调整。
[0020]图6是本发明喷淋淬火系统的两个淬火环的一个示例的剖面图，其中一个淬火环具有伸出的喷淋防护。
[0021 ]图7是本发明喷淋淬火系统中的多个淬火环的一个示例的立体图，其中多个淬火环连接到支撑结构。
[0022]图8(a)是可用于本发明的喷淋淬火系统的淬火环的另一示例的剖面图。
[0023]图8(b)是穿过图8(a)中的线A-A的淬火环的横截面图。
[0024]图9(a)是可用于本发明的喷淋淬火系统的淬火环的出口通道的一个示例的放大的横截面细节图。
[0025]图9(b)是可用于本发明的喷淋淬火系统的淬火环的外环元件、内环元件和紧固件的一个示例的分解的横截面图。
[0026]图9(c)绘示了图9(a)中示出的填充腔容积和出口通道的横截面。
[0027]图10(a)和图10(b)绘示了利用紧固件控制装置改变可用于本发明的喷淋淬火系统的淬火环的出口通道的容积的一个设置，其中相应的细节图图10(c)和图10(d)绘示了横截面中的容积变化。
[0028]图11(a)和图11(b)绘示了利用紧固件控制装置改变可用于本发明的喷淋淬火系统的淬火环的出口通道的容积的另一个设置。
[0029]图12(a)绘示了本发明的喷淋淬火系统的淬火环的淬火剂供给源的一个设置。
[0030]图12(b)绘示了本发明的喷淋淬火系统的淬火环的淬火剂供给源的另一个设置。
[0031]图12(c)绘示了本发明的喷淋淬火系统的淬火环的淬火剂供给源的另一个设置。