专利名称:一种曲轴热处理装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种曲轴热处理装置，包括轨道行车和依次设置在地面凹糟里的井式加热炉，第一淬火水槽，第二淬火水槽，井式回火炉和淬火油槽，所述轨道行车与控制主机相连；所述曲轴热处理装置还包括用于取放曲轴的料架，所述料架由80mm厚度的十字钢材和4个卡扣组成，4个卡扣用来固定曲轴。本实用新型热处理装置主要用于军工用品曲轴生产的热处理，将井式加热炉，第一淬火水槽，第二淬火水槽，井式回火炉和淬火油槽依次设置，通过控制主机控制轨道行车取放曲轴到各种工序进行处理，本实用新型代替传统人工操作，实现自动化生产，提高生产效率，节能环保。
【专利说明】一种曲轴热处理装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种曲轴热处理装置。
【背景技术】
[0002]军工用品一般广泛应用于航空、航天、兵器和船舰等军事行业领域中。随着现代科学技术的发展，武器装备的技术密集程度越来越高，正在从机械化战争向信息化战争演变，武器装备向精确制导方向发展。因此，对军用材料提出了更高、更新的要求。一般用于生产曲轴军工用品的设备比较落后，需要大量人工操作，这样既容易造成人员伤亡，而且能耗大。
实用新型内容
[0003]本实用新型主要是解决现有技术所存在的问题，提供一种节能环保、生产效率高的曲轴热处理装置。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
[0004]本实用新型提供一种曲轴热处理装置，包括轨道行车和依次设置在地面凹糟里的井式加热炉，第一淬火水槽，第二淬火水槽，井式回火炉和淬火油槽，所述轨道行车与控制主机相连；所述曲轴热处理装置还包括用于取放曲轴的料架，所述料架由80mm厚度的十字钢材和4个卡扣组成，4个卡扣用来固定曲轴。
[0005]作为优选，所述井式加热炉包括第一炉壳和第一炉体，所述炉体设有第一进口和第一出口，所述第一炉体顶部设有第一炉盖，所述第一炉体内设有第一炉衬、第一马弗罐、第一加热元件和第一温控装置，所述第一炉体外设有平台梯子和栏杆。
[0006]作为优选，所述井式加热炉第一炉壳包括多节筒体，所述筒体为圆筒形结构，所述每节筒体之间使用法兰和螺栓连接固定，所述第一炉壳底部安装金属接地装置。
[0007]作为优选，所述筒体长为2.5-3m
[0008]作为优选，所述井式回火炉包括第二炉壳和第二炉体、所述第二炉体设有第二进口和第二出口，所述第二炉体顶部设有第二炉盖和炉盖升降机构，所述第二炉体内设有第二炉衬、第二马弗罐、第二加热元件和第二温控装置，所述炉体内还设有保护筐导风筒和循环风机。
[0009]作为优选，所述井式回火炉炉壳包括由槽钢或角钢焊接而成的骨架，所述骨架上焊接有圆筒形的Q235钢板，所述骨架与钢板间焊有筋板。
[0010]作为优选，所述炉盖升降机构包括电机和蜗轮蜗杆减速器，电机带动蜗轮蜗杆减速器，通过蜗杆伸缩，带动升降轴使第二炉盖打开或关闭。
[0011]作为优选，所述淬火油槽包括淬火油槽槽体和对开式油槽盖机构、所述槽体内设有搅拌装置和循环冷却装置，所述槽体上引风排烟装置、消防装置和事故排油装置。
[0012]作为优选，所述槽体底部设有由型钢制成的底盘，槽体外表面喷涂有防锈油漆，安装后槽体上沿距地面700mm-800mm。
[0013]作为优选，所述槽体搅拌装置包括变频电机和搅拌螺旋浆，搅拌器采用侧装顶插式结构。
[0014]本实用新型热处理装置主要用于军工用品曲轴生产的热处理，将井式加热炉，第一淬火水槽，第二淬火水槽，井式回火炉和淬火油槽依次设置，通过控制主机控制轨道行车取放曲轴到各种工序进行处理，本实用新型代替传统人工操作，实现自动化生产，提高生产效率，节能环保。本实用新型的料架可以很方便快速地取放曲轴，节省时间，同时具有结构简单，经久耐用的特点。
【附图说明】
[0015]附图1是本实用新型整体结构构示意图；
[0016]附图2是本实用新型料架结构示意图；
【具体实施方式】
[0017]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0018]如附图1所示，井式加热炉1，第一淬火水槽2，第二淬火水槽3，井式回火炉4和淬火油槽5。
[0019]本实用新型主要包括由井式加热炉1，第一淬火水槽2，第二淬火水槽3，井式回火炉4和淬火油槽5、轨道行车、控制主机组成的一条曲轴生产线。所述曲轴热处理装置包括轨道行车和依次设置的井式加热炉1，第一淬火水槽2，第二淬火水槽3，井式回火炉4和淬火油槽5，所述轨道行车与控制主机相连，所述井式加热炉I，第一淬火水槽2，第二淬火水槽3，井式回火炉4和淬火油槽5的出口设置在地面同一水平线上，其余部分设置在地面凹槽内；所述曲轴热处理装置还包括用于取放曲轴的料架，所述料架由80mm厚度的十字钢材和4个卡扣组成，4个卡扣用来固定曲轴。曲轴热处理装置主要包括以下几部分内容:
[0020]一、井式加热炉
[0021]主要由炉壳、马弗罐、平台梯子和栏杆、炉衬、炉口装置、炉盖、电热元件、热工仪表和电气及自动控制系统等组成。
[0022]1、炉壳采用Q235钢板焊接成的圆筒形结构，分节制作，每节间使用法兰和螺栓连接固定，底部安装金属接地装置
[0023]I).圆筒使用δ = 6mm钢板分段焊接，并采用14#槽钢作支撑型钢结构，确保筒体的刚性和强度符合要求。
[0024]2).每节筒体长约2.5_3m，同心度控制在±5mm以内。
[0025]3).所有焊接采用C02气体保护焊，确保焊接强度。
[0026]4).炉体底部采用1mm钢板制作箱型护圈，具有一定强度，支撑炉体重量，并于地面锚固钢板连接。
[0027]2、在炉子周围和炉顶的各操作、检修区域，根据需要设有安全操作、检修平台及梯子。平台、通道和梯子均设有安全防护栏杆。平台、通道根据不同部位分别由型钢和花纹钢板、栅隔板组成。
[0028]3、炉衬采用由高铝耐火砖及陶瓷纤维毯筑成的复合炉衬；
[0029]I).炉膛侧墙及炉底耐火层选用1.0高强度轻质砖，厚度δ = 113mm ;
[0030]2).侧墙保温层选用1200°C型陶瓷纤维毯组成，厚度δ = 100mm；
[0031]3).炉底保温层选用轻质砖；
[0032]4).侧墙耐火层与保温层之间铺一层陶瓷纤维毡，厚度δ =40m;
[0033]5).炉壳内壁铺一层绝热层，厚度δ =40m。
[0034]4、炉盖由炉盖板及其集热箱组成，炉盖采用Q235-A钢板，其厚度为30mm，集热箱为耐热钢铸造体，内部填充硅酸铝纤维作为保温层。
[0035]炉盖内衬采用耐火纤维，平铺纤维毯与叠铺耐火纤维模块吊挂安装。耐火纤维四周有50mm凸起，在炉盖压紧时，内嵌到炉口护板上，软硬密封，效果更佳。内衬三年不大修。
[0036]炉口护板采用耐热铸铁制作，炉口护板与炉体钢结构螺栓连接，减少接触面积，降低对炉体钢结构热变形的影响。采用耐热铸钢，材质为ZG30Crl8Mnl2Si2N，厚度大于25mm。
[0037]炉盖密封炉盖与炉体之间设环状密封槽，可填纤维或沙子实现炉口密封，高度约100_150mm。
[0038]炉盖之间采用凹凸形状相互咬合密封。
[0039]5、炉盖提升机构采用电动推杆提升，安装在箱型梁上，箱型梁支撑炉盖重量及工件重量。
[0040]炉盖旋转机构采用电动推杆结构，设有炉盖运动警示电铃，确保安全操作。
[0041]6、电热元件使用电阻带，弯成波形利用异型陶瓷件吊挂在炉衬内壁上
[0042]I).电阻带材质:Cr20Ni80，厚度1.5-2.0mm,宽度15_25mm，表面负荷随温度升高而下降。
[0043]2).电热元件每组星型连接，控温精度高，电热元件寿命长。
[0044]3).电阻带吊挂系统由异型陶瓷穿钉等组成，陶瓷材质为耐热陶瓷。
[0045]4).电阻带每个波蜂、波谷均有陶瓷固定件。
[0046]5).电热元件之间及与引出棒之间的焊接均采用搭焊连接，焊条采用A402焊条。
[0047]6).设有保护加热元件的耐热钢护罩，防止工件与加热元件触碰。护罩悬挂在炉口耐热钢圈上，自由挂在炉内，上、中、下部位用耐火砖定位，防止跑偏，并设计充分考虑热膨胀防止变形。
[0048]7).引出棒材质采用310S不锈钢。
[0049]8).引出棒保护罩采用薄钢板冲出的网格结构，拆卸方便、安全可靠。
[0050]7、承料架由耐热钢型钢组焊而成，材质Cr25Ni20，坐落在炉壳上，工件加热时工装直接放置在承料架上。
[0051]8、电阻炉的主要热工仪表是热电偶。
[0052]I).每个控温区设I支单管双芯K分度热电偶。
[0053]2).热电偶补偿导线采用硅橡胶耐高温的屏蔽导线。
[0054]9、控制系统主要由温度控制系统、连锁保护控制系统、显示和记录及报警系统等组成。
[0055]I).温度(闭环)控制系统:控温热电偶把温度信号送入到日本岛电智能温控仪，温控仪把采集到的温度信号与设定值进行比较，并输出信号给可控硅调功器(过零触发)来实现温度控制，具备有断路器的电流过载保护，快速熔断器的短路保护，RC阻容网路的浪涌保护等完善的措施。
[0056]温度控制系统具备设定温度，温度修正，温度显示，执行控制和温度记录、与上位机通讯连接实现计算机群控等功能。
[0057]2).连锁保护控制系统:主要有炉盖状态与加热系统的连锁控制。
[0058]3).显示和记录及报警系统:各段炉温显示和记录，电耗显示和记录，各段炉温及降温系统温度超标报警及炉盖状态显示等。
[0059]二、井式回火炉
[0060]由炉壳、炉衬、加热元件、保护筐导风筒、循环风机、炉盖及炉盖升降机构组成。
[0061]1、炉壳由槽钢、角钢等型钢焊接而成主体骨架，用优质Q235钢板卷成圆筒形与骨架焊接，骨架与钢板间焊有筋板，整个壳体具有良好的结构稳定性，足够的刚度及强度。面板为铸铁板，面板内圆处有密封圈。
[0062]2、炉衬由轻质耐火砖、硅酸铝纤维、保温层(珍珠岩填料及膨胀珍珠岩砖)、石棉板等构成节能型复合炉衬；为便于维修，所有材料及砖选用标准型，筑炉用耐火制品。
[0063]I)炉衬砌砖以炉膛中心线为基准，先砌筑内壁层，再逐渐砌至炉壳层。
[0064]2)炉墙错缝砌筑，内外层之间不得有直通灰缝。
[0065]3、电热元件材质为Cr20Ni80高温合金电阻丝，采用专用无芯绕丝机绕制成螺旋圈，安放在炉膛搁丝砖上，并用小钩定位以免炉丝受热后变形滑出，加热元件通过引出棒引出炉膛外，引出棒采用310s，引出棒与加热元件的焊接采用钻孔焊。即在引出棒的一端钻一中心孔，孔径比加热元件线径大0.1mm左右，深度为25?35mm，将加热元件末端插入中心孔中再焊接，螺旋形加热元件的外径D与d比值严格按D/d = 6?8mm，节距S为S/d =2?4，以保证加热时元件的强度和防倾斜倒塌。
[0066]4、保护筐采用304耐热不锈钢板材(条状)焊接而成，起保护炉膛内壁的作用；导风筒采用304耐热不锈钢板材焊接成筒状，在离心高温风机的作用下，炉内气流经导风筒与炉壁内衬之间由上而下均匀吹过，并从炉底通过炉膛由下向上回到风机吸风口，促使炉内温度均匀。
[0067]5、为了使炉内温度均匀性能够满足工件处理的工艺要求，在炉盖上设一台循环风机，电机和风叶轴采用直联方式；风机支架采用铸造加工，风扇轴采用耐热不锈钢加工，叶轮采用耐热不锈钢材料焊制作，焊制后的风叶先进行去应力退火处理，再做平衡试验，风机轴承冷却采用铝散热盘风冷方式。
[0068]6、炉盖升降机构采用电机带动蜗轮蜗杆减速器，通过蜗杆伸缩，带动升降轴使炉盖打开或关闭，炉盖的打开和关闭均由计算机集成统一控制。
[0069]7、设备的温度控制采用先进的串级控制技术，采用改变控制设定值的方法，能够尽快地响应过程中的干扰，得到最小的系统过冲.串级控制由两个PID控制回路构成，这三个控制回路称为:主回路(the master)和从回路(the slave),主回路的控制输出作为从回路设定值.在串级控制中，从回路的控制灵敏度高于主控制回路。
[0070]8、仪表根据设定的工艺温度搜寻合适的设定值，根据实际的炉温自动进行补偿，使温度控制在设定的工艺温度上，避免了由于环境温度的不同，需要人工根据经验找寻罐外温度表的设定值的现象，使温度控制更加精确，完全排除人工的因素。
[0071]三、淬火油槽
[0072]主要由淬火油槽、搅拌系统、对开式油槽盖机构、油循环冷却系统、油烟引风排烟装置、消防系统(灭火装置)、事故排油系统、仪表及电气和自动控制系统等组成。
[0073]1、槽体采用Q235钢板焊接成的圆筒形结构，外表面使用型钢加强其强度
[0074]I).圆筒焊接钢材使用δ = 12mm钢板，底板使用δ = 16mm钢板，槽体同心度控制在±5_以内；所有加强筋与槽体钢板之间采用断续焊，两侧焊口要求对称。钢板之间连接，一律开双面坡口密封焊接，保证焊接处无气孔、虚焊。槽体应作渗漏试验和超声波探伤检查。保证不渗漏和其他质量缺陷及安全隐患。
[0075]2).槽体最底部由型钢制成的底盘支撑，整体要求具有足够的强度和刚性。槽体上部分设有排烟接口。槽外表面作防腐处理，喷涂防锈油漆。现场安装后应保证槽体上沿距地面700mm-800_之间。
[0076]2、槽体中采用螺旋桨搅拌系统，搅拌装置主要由两侧变频电机、搅拌螺旋浆等组成，沿淬火槽长侧面配置，搅拌器采用侧装顶插式结构。通过变频器调速确保淬火油的流动速度为O?30m/min连接可调。安装位置应考虑避免工件碰撞。搅拌装制启动后，应保证槽内任意点的油温温差不大于±4°C。
[0077]3、油冷却循环系统采用上出下进方式，主要由过滤器、油泵、冷却器、阀门、压力表及相应的管道构成。
[0078]I).过滤器(泵前):Y型
[0079]2).油泵:KCB型(泊头)，1台(经阀门切换后兼做事故排油泵)
[0080]3).喷嘴与环管之间有立体角度(内倾及侧倾各约30°角)，以便油液在槽内形成螺旋流，进一步提高淬火效率。
[0081]4).采用采用保定金能CKL-2WB型空冷器，该空冷器在结构形式上仍沿用卧式结构，采用吸风形式，附加了喷淋系统。适宜连续性工作，或要求介质温度较低情况下使用。最佳工作温度为:40?60°C。
[0082]4、仪表
[0083]I).温度检测仪表
[0084]油槽中、上部各设一个油温检测热电阻(共2个)，信号显示、记录在工控机上，有报警点设置。
[0085]2).压力检测仪表
[0086]泵出口有压力检测和变送，信号显示、记录在工控机上，有报警点设置。
[0087]3).现场仪表
[0088]过滤器进、出口，油泵出口，冷油进口，换热器油和冷却水进、出口等处设适当量程的现场压力表。
[0089]5、电气及自动控制系统
[0090]I).共用合同中的台湾研华工控机
[0091]2).PLC:西门子 S7-300
[0092]3).控制柜上设有各功能按钮、温度显示仪表、搅拌速度调节器及分段搅拌速度和时间显示器及各种报警显示灯等，搅拌调速系统由PLC的D/A模块通过隔离模块控制变频器及搅拌电机实现，具有分时间段分组控制搅拌速度的功能。
[0093]4).远传温度信号、远传压力信号、各电机的开关状态、各泵的开关状态、各电动或气动阀门的开关状态、槽盖开闭等在工控机上均有显示，记录或报警按功能需要设置。
[0094]5)通过PLC可实现功能:搅拌强度变速调整；淬火介质温度自动控制、报警、灭火控制、排烟、过滤器超压自动切换和报警；控温仪表带有通讯接口，通过通讯电缆将相关参数传输至上位机。
[0095]四、淬火水槽
[0096]与淬火油槽结构一样，唯一区别为将槽里的油替换为水。
[0097]五、曲轴热处理生产线控制
[0098]本套热处理生产线控制全程采用工业组态控制技术，机械臂机构的动作由可编程控制器(PLC)控制，机械臂机构的控制分为垂直运行控制、机械臂水平运行控制、机械臂抓放料控制、炉门的打开与关闭等。生产线的各个炉的温度监测和控制均由PLC完成，同时整个系统的运行由工业控制计算机通过工业组态软件完成监控。
[0099]1.主要由上级机和下级机控制系统组成，上级机为工业PC机，可同时控制4台炉体和2台水槽、冷却槽同时进行加热、淬火、回火、氮化等控制，下级机可与上级机联网进行计算机联网控制，也可脱离上级机单独对炉子温度和氮势进行自动控制，以上两种控制方式都是全自动闭环控制，按照预先存储的工艺自动控制，不需要工人进行干预操作。
[0100]2.现场由一台计算机分别控制气氛炉和温度加热炉，热处理管理部门安装一台计算机，与现场一台计算机通过局域网进行联网，实时访问现场计算机及时准确监控热处理工艺和人员动态管理。
[0101]本曲轴节能热处理装置在PLC控制的机械配合下完成加淬火、氮化和回火，解决了曲轴的热处理变形问题，并避免了曲轴在热处理过程中相互碰撞。提高了曲轴调质效率，降低了人工成本。
[0102]上述【具体实施方式】用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种曲轴热处理装置，其特征在于包括轨道行车和依次设置在地面凹糟里的井式加热炉(1)，第一淬火水槽(2)，第二淬火水槽(3)，井式回火炉(4)和淬火油槽(5)，所述轨道行车与控制主机相连；所述曲轴热处理装置还包括用于取放曲轴的料架，所述料架由80mm厚度的十字钢材和4个卡扣组成，4个卡扣用来固定曲轴。2.如权利要求1所述的曲轴热处理装置，其特征在于所述井式加热炉(I)包括第一炉壳和第一炉体，所述炉体设有第一进口和第一出口，所述第一炉体顶部设有第一炉盖，所述第一炉体内设有第一炉衬、第一马弗罐、第一加热元件和第一温控装置，所述第一炉体外设有平台梯子和栏杆。3.如权利要求2所述的曲轴热处理装置，其特征在于所述井式加热炉(I)第一炉壳包括多节筒体，所述筒体为圆筒形结构，所述每节筒体之间使用法兰和螺栓连接固定，所述第一炉壳底部安装金属接地装置。4.如权利要求3所述的曲轴热处理装置，其特征在于所述筒体长为2.5m-3m。5.如权利要求1所述的曲轴热处理装置，其特征在于所述井式回火炉4包括第二炉壳和第二炉体、所述第二炉体设有第二进口和第二出口，所述第二炉体顶部设有第二炉盖和炉盖升降机构，所述第二炉体内设有第二炉衬、第二马弗罐、第二加热元件和第二温控装置，所述炉体内还设有保护筐导风筒和循环风机。6.如权利要求5所述的曲轴热处理装置，其特征在于所述井式回火炉(4)炉壳包括由槽钢或角钢焊接而成的骨架，所述骨架上焊接有圆筒形的Q235钢板，所述骨架与钢板间焊有筋板。7.如权利要求5所述的曲轴热处理装置，其特征在于所述炉盖升降机构包括电机和蜗轮蜗杆减速器，电机带动蜗轮蜗杆减速器，通过蜗杆伸缩，带动升降轴使第二炉盖打开或关闭。8.如权利要求1所述的曲轴热处理装置，其特征在于所述淬火油槽(5)包括淬火油槽槽体和对开式油槽盖机构、所述槽体内设有搅拌装置和循环冷却装置，所述槽体上引风排烟装置、消防装置和事故排油装置。9.如权利要求8所述的曲轴热处理装置，其特征在于所述槽体底部设有由型钢制成的底盘，槽体外表面喷涂有防锈油漆，安装后槽体上沿距地面700mm-800mm。10.如权利要求8所述的曲轴热处理装置，其特征在于所述槽体搅拌装置包括变频电机和搅拌螺旋浆，搅拌器采用侧装顶插式结构。
【文档编号】C21D1-63GK204281793SQ201420699552
【发明者】吴俊涵 [申请人]浙江宇清炉料科技有限公司