专利名称：钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备的制作方法
技术领域：
本发明属于钢丝热处理设备技术领域，具体是涉及一种钢丝穿管式加热水淬保 温组合式等温淬火设备。
背景技术：
现有技术中，为了提高钢丝的综合性能，通常需要对钢丝进行各种热处理。其 中，将钢丝转化为索氏体组织可以使钢丝具有良好的综合机械性能。索氏体组织属于珠 光体类型的组织，但其组织比珠光体组织更细，拉拔性等机械性能更优秀。目前，常用的对钢丝进行索氏体化热处理的设备主要由铅锅以及与铅锅配套的 加热器、冷却器和电控设备构成。铅锅内盛满500°C 600°C熔融铅液，加热到900°C的 钢丝进入到铅锅内的铅液中，钢丝被迅速冷却至与铅液相同的温度。由于铅锅具有一定 的长度，钢丝在铅锅内移动时就相当于在500°C 600°C下保温，钢丝在这段时间内实现 索氏体组织转变，直至钢丝离开铅锅完成索氏体转变过程。但这种处理设备需要始终将 铅液维持在500°C 600°C，需要耗费大量的能源，而且熔融状态的铅液会形成铅蒸汽， 污染环境和危害身体健康，而且容易给操作人员造成烫伤、烧伤等伤害，危险性极高。另外，也有采用风冷、水冷等处理形式，但在此类设备中，温度的控制及保持 非常困难，往往是钢丝表面的温度已经降下来，但内部的温度仍然很高，导致索氏体组 织转化不完善，钢丝质量不稳定，在拉丝过程中容易断裂。而且这类设备的制造、使用 及维护成本高，难以推广应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种钢丝穿管式加热水淬 保温组合式的等温淬火设备，该等温淬火设备将水淬火装置和保温炉结合应用，用于对 穿管式热处理炉加热处理后的钢丝进行淬火处理，经该设备淬火处理后的钢丝的索氏体 组织转化完善，机械性能优良。按照本发明提供的技术方案钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备， 其特征在于包括沿钢丝传输方向顺次设置的水淬火装置和保温炉，所述水淬火装置设 置在钢丝穿管式热处理炉的后方，钢丝穿管式热处理炉出口处的炉内穿丝耐热管伸入水 淬火装置前部；所述保温炉设置在水淬火装置的后方，保温炉内设有用于穿设钢丝的走 丝管，走丝管的前端伸入水淬火装置后部。作为本发明的进一步改进，所述水淬火装置包括工作槽体、槽体托架、固定挡 板、调节挡板、移动伸缩机构、水淬出线托辊、淬火液循环系统和水淬出线盖板；所述 工作槽体依靠槽体托架支撑，钢丝穿管式热处理炉的炉内穿丝耐热管从工作槽体前端壁 伸入，保温炉内的走丝管从工作槽体后端壁伸入；所述固定挡板竖直设置在工作槽体内 的前部，调节挡板竖直设置在工作槽体内的后部，固定挡板与调节挡板之间构成一个用 于盛放淬火液的淬火室，淬火室上设置有用于通入淬火液的进水口；所述调节挡板与移
4动伸缩机构相连，依靠移动伸缩机构带动在工作槽体内移动，以调节淬火室的长度；所 述水淬出线托辊安装在调节挡板后部；所述固定挡板与工作槽体前端壁之间设置有回流 管，所述调节挡板与工作槽体后端壁之间设置有溢流管，回流管和溢流管分别与淬火液 循环系统相连通；所述水淬出线盖板可移动地设置在工作槽体的后部，水淬出线盖板用 于防止从淬火液中出来的钢丝直接暴露在空气中。作为本发明的进一步改进，所述淬火液循环系统包括上位储液槽、进水管、出 水管、下位储液槽和循环泵，所述上位储液槽的出口通过进水管与淬火室内部相连通； 所述回流管、溢流管通过出水管与下位储液槽相连通，下位储液槽内设置有保持温度稳 定的换热器；下位储液槽的出口经由循环泵与上位储液槽的进口相连通，循环泵用于将 淬火液由下位储液槽泵入上位储液槽。作为本发明的进一步改进，所述淬火室的进水口设置在淬火室的前部，在进水 口的上方设置有保持淬火液平稳上升的进水稳流板。作为本发明的进一步改进，所述进水管由工作槽体侧壁伸入淬火室内，进水管 内端头封闭，在进水管内端管壁上开设有一定数量的开口向下的出水小孔。作为本发明的进一步改进，所述移动伸缩机构包括调节轴、齿轮和齿条，所述 调节轴可转动地安装在工作槽体上，所述齿轮安装在调节轴两端，所述齿条与所述调节 挡板相连接，齿条与齿轮相啮合，齿轮转动带动齿条移动；所述调节轴的两端安装有用 于旋转调节轴的调节手柄。作为本发明的进一步改进，所述溢流管在工作槽体内的部分具有一定高度，以 使调节挡板与工作槽体前部之间能够贮存一定液位高度的淬火液。所述保温炉包括依靠托架支撑的炉体，在炉体的进出口端设置有进炉封口砖和 出炉封口砖；所述炉体内部为炉膛，炉膛内设有盖砖和用于安装电热丝并支托走丝管的 支架砖，所述走丝管沿炉体的长度方向设置，走丝管前端贯穿进炉封口砖并伸入水淬火 装置内，走丝管后端贯穿出炉封口砖并伸出；所述炉体顶部设有盖板。所述炉体内设有 防止热量散失的保温层。所述水淬火装置中的淬火室内可换装淬火油，以生产油淬火回 火马氏体弹簧钢丝。本发明与现有技术相比，优点在于(1)、以水淬火形式来实现索氏体组织 的形成，与传统的铅锅等温淬火形式相比，更加健康环保，危险性低；(2)、采用水 淬火装置，既不需要耗费铅材料，也不需要耗费大量的能源来保持高温度，生产成本节 约，能源耗费量低；(3)、将水淬火装置和保温炉结合应用，经淬火处理后的钢丝的 索氏体组织转化完善，机械性能优良，而且操作相对简单。
图1为本发明的结构主视图。图2为本发明的结构俯视图。附图标记说明A-钢丝、1-钢丝穿管式热处理炉、1.1-炉内穿丝耐热管、 1.2-观察门、2-水淬火装置、2.1-工作槽体、2.2-固定挡板、2.3-进水稳流板、2.4-移 动伸缩机构、2.4.1-齿条、2.4.2-齿轮、2.4.3-调节轴、2.4.4-调节手柄、2.5-调节挡板、 2.6-水淬出线托辊、2.7-水淬出线盖板、2.8-回流管、2.9-进水管、2.9.1-出水小孔、
52.10-出水管、2.11-槽体托架、2.12-淬火室、2.13-溢流管、2.14-上位储液槽、2.15-下 位储液槽、2.16-循环泵、2.17-换热器、3-保温炉、3.1-炉体、3.2-进炉封口砖、3.3-炉 膛、3.4-走丝管、3.5-盖砖、3.6-支架砖、3.7-盖板、3.8-保温层、3.9-出炉封口砖、 3.10-托架。
具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。如图所示本发明提供了一种水淬保温组合式等温淬火设备，其主要用于对钢 丝穿管式热处理炉1加热处理后的钢丝A进行淬火处理，所述钢丝穿管式热处理炉1可以 采用天然气、油、煤、电等作为加热能源。所述水淬保温组合式等温淬火设备主要由水 淬火装置2和保温炉3组成，水淬火装置2和保温炉3沿钢丝A传输方向顺次设置，水淬 火装置2设置在钢丝穿管式热处理炉1的后方，钢丝穿管式热处理炉1上设有用于观察钢 丝A情况的观察门1.2，钢丝穿管式热处理炉1出口处的炉内穿丝耐热管1.1伸入水淬火 装置2前部；保温炉3设置在水淬火装置2的后方，保温炉3内设有用于穿设钢丝A的 走丝管3.4，走丝管3.4的前端伸入水淬火装置2后部。如图1、图2所示，所述水淬火装置2主要由工作槽体2.1、槽体托架2.11、固定 挡板2.2、调节挡板2.5、移动伸缩机构2.4、水淬出线托辊2.6、淬火液循环系统和水淬出 线盖板2.7组成；所述工作槽体2.1依靠槽体托架2.11支撑，钢丝穿管式热处理炉1的炉 内穿丝耐热管1.1从工作槽体2.1前端壁伸入，保温炉3内的走丝管3.4从工作槽体2.1后 端壁伸入；所述固定挡板2.2竖直设置在工作槽体2.1内的前部，调节挡板2.5竖直设置 在工作槽体2.1内的后部，固定挡板2.2与调节挡板2.5之间构成一个用于盛放淬火液的淬 火室2.12，淬火室2.12上设置有用于通入淬火液的进水口；所述调节挡板2.5与移动伸缩 机构2.4相连，依靠移动伸缩机构2.4带动在工作槽体2.1内移动，以调节淬火室2.12的 长度，从而可以根据钢丝A的传输速度来灵活调节淬火时间；所述水淬出线托辊2.6安装 在调节挡板2.5后部；所述固定挡板2.2与工作槽体2.1前端壁之间设置有回流管2.8，所 述调节挡板2.5与工作槽体2.1后端壁之间设置有溢流管2.13，回流管2.8和溢流管2.13 分别与淬火液循环系统相连通；所述水淬出线盖板2.7可移动地设置在工作槽体2.1的后 部，水淬出线盖板2.7用于防止从淬火液中出来的钢丝A直接暴露在空气中。如图1、图2所示，所述淬火液循环系统主要由上位储液槽2.14、进水管2.9、出 水管2.10、下位储液槽2.15和循环泵2.16组成，所述上位储液槽2.14的出口通过进水管 2.9与淬火室2.12内部相连通；进水管2.9由工作槽体2.1侧壁伸入淬火室2.12内，进水管 2.9内端头封闭，在进水管2.9内端管壁上开设有一定数量的开口向下的出水小孔2.9.1， 淬火液从出水小孔2.9.1向下流出；所述回流管2.8、溢流管2.13通过出水管2.10与下位 储液槽2.15相连通，下位储液槽2.15内设置有保持温度稳定的换热器2.17;下位储液槽 2.15的出口经由循环泵2.16与上位储液槽2.14的进口相连通，循环泵2.16用于将淬火液 由下位储液槽2.15泵入上位储液槽2.14。如图1所示，所述淬火室2.12的进水口设置在淬火室2.12的前部。由于刚进入 淬火室2.12内的淬火液温度低，而刚进入淬火室2.12的钢丝A温度高，进水口设置在淬 火室2.12前部可以使温度较低的淬火液冷却温度较高的钢丝A，提高了冷却效率。在进水口的上方设置有保持淬火液平稳上升的进水稳流板2.3。进水稳流板2.3可以使淬火液 平稳上升，不会破坏钢丝A表面的保护膜，避免了由于保护膜破裂而导致钢丝A急剧降 温的现象，确保钢丝A的索氏体组织转化完善彻底。另外，所述进水管2.9内端管壁上 的出水小孔2.9.1开口向下的目的也是为了使淬火液平稳上升。本发明中的移动伸缩机构2.4可以选用多种形式，只要具有带动调节挡板2.5移 动的功能即可。图1、图2所示的移动伸缩机构2.4主要由调节轴2.4.3、齿轮2.4.2和齿 条2.4.1组成，所述调节轴2.4.3可转动地安装在工作槽体2.1上，所述齿轮2.4.2安装在调 节轴2.4.3两端，所述齿条2.4.1与所述调节挡板2.5相连接，齿条2.4.1与齿轮2.4.2相啮 合，齿轮2.4.2转动带动齿条2.4.1移动；所述调节轴2.4.3的两端安装有用于旋转调节轴 2.4.3的调节手柄2.4.4。如图1所示，本发明中的溢流管2.13在工作槽体2.1内的部分具有一定高度，这 样可以使淬火室2.12内溢出的淬火液部分贮存在调节挡板2.5与工作槽体2.1前部之间， 直至达到一定的液位高度才能从溢流管2.13流出，贮存的淬火液可以给调节挡板2.5提供 一定的支撑力，防止因调节挡板2.5密封不严而导致淬火液渗漏。所述保温炉3包括依靠托架3.10支撑的炉体3.1，在炉体3.1的进出口端设置有 进炉封口砖3.2和出炉封口砖3.9 ；所述炉体3.1内部为炉膛3.3，炉膛3.3内设有盖砖3.5 和用于安装电热丝并支托走丝管3.4的支架砖3.6，所述走丝管3.4沿炉体3.1的长度方向 设置，走丝管3.4前端贯穿进炉封口砖3.2并伸入水淬火装置2内，走丝管3.4后端贯穿出 炉封口砖3.9并伸出；所述炉体3.1顶部设有盖板3.7。另外，所述炉体3.1内还设有防 止热量散失的保温层3.8。本发明的具体应用情况如下
经钢丝穿管式热处理炉1加热处理至900°C的钢丝A经由炉内穿丝耐热管1.1伸入水 淬火装置2的工作槽体2.1内，所述炉内穿丝耐热管1.1内通有保护钢丝A不被氧化的氨 分解气体；钢丝A从炉内穿丝耐热管1.1出来后就进入固定挡板2.2和调节挡板2.5之间 的淬火液中，所述淬火液是添加有水基淬火剂的水，900°C的钢丝A进入淬火液中，通过 低温的淬火液冷却，高温钢丝A的表面会形成保护膜，该保护膜可以防止钢丝A温度急 剧降低。所述钢丝A在淬火液中行走一段时间，在此时间段内，钢丝A的温度从900°C 降至550°C 630°C之间，即索氏体组织转变的温度区间。钢丝A从淬火液中出来后，即 进入保温炉3的走丝管3.4内，保温炉3内的温度控制在500°C 600°C之间，钢丝A在走 丝管3.4内继续穿行，从而使索氏体组织的转换得更加完善。另外，本发明也可以用于回火马氏体组织的转化，只需在水淬火装置2中的淬 火室2.12内换装淬火油，同时将保温炉3的温度对应调整至适合马氏体组织回火所需的 温度，即可生产油淬火回火马氏体弹簧钢丝。
权利要求
1.钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备，其特征在于包括沿钢丝(A) 传输方向顺次设置的水淬火装置(2)和保温炉(3)，所述水淬火装置(2)设置在钢 丝穿管式热处理炉(1)的后方，钢丝穿管式热处理炉(1)出口处的炉内穿丝耐热管(1.1)伸入水淬火装置(2)前部；所述保温炉(3)设置在水淬火装置(2)的后方， 保温炉(3)内设有用于穿设钢丝(A)的走丝管(3.4)，走丝管(3.4)的前端伸入水 淬火装置(2)后部。
2.如权利要求1所述的钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备，其特征在于 所述水淬火装置(2)包括工作槽体(2.1)、槽体托架(2.11)、固定挡板(2.2)、调 节挡板(2.5)、移动伸缩机构(2.4)、水淬出线托辊(2.6)、淬火液循环系统和水淬 出线盖板(2.7)；所述工作槽体(2.1)依靠槽体托架(2.11)支撑，钢丝穿管式热处 理炉(1)的炉内穿丝耐热管(1.1)从工作槽体(2.1)前端壁伸入，保温炉(3)内 的走丝管(3.4)从工作槽体(2.1)后端壁伸入；所述固定挡板(2.2)竖直设置在工 作槽体(2.1)内的前部，调节挡板(2.5)竖直设置在工作槽体(2.1)内的后部，固 定挡板(2.2)与调节挡板(2.5)之间构成一个用于盛放淬火液的淬火室(2.12)，淬 火室(2.12)上设置有用于通入淬火液的进水口；所述调节挡板(2.5)与移动伸缩机 构(2.4)相连，依靠移动伸缩机构(2.4)带动在工作槽体(2.1)内移动，以调节淬 火室(2.12)的长度；所述水淬出线托辊(2.6)安装在调节挡板(2.5)后部；所述 固定挡板(2.2)与工作槽体(2.1)前端壁之间设置有回流管(2.8)，所述调节挡板(2.5)与工作槽体(2.1)后端壁之间设置有溢流管(2.13)，回流管(2.8)和溢流管(2.13)分别与淬火液循环系统相连通；所述水淬出线盖板(2.7)可移动地设置在工作 槽体(2.1)的后部，水淬出线盖板(2.7)用于防止从淬火液中出来的钢丝(A)直接 暴露在空气中。
3.如权利要求2所述的钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备，其特征在 于所述淬火液循环系统包括上位储液槽(2.14)、进水管(2.9)、出水管(2.10)、 下位储液槽(2.15)和循环泵(2.16)，所述上位储液槽(2.14)的出口通过进水管(2.9)与淬火室(2.12)内部相连通；所述回流管(2.8)、溢流管(2.13)通过出水管(2.10)与下位储液槽(2.15)相连通，下位储液槽(2.15)内设置有保持温度稳定的 换热器(2.17)；下位储液槽(2.15)的出口经由循环泵(2.16)与上位储液槽(2.14) 的进口相连通，循环泵(2.16)用于将淬火液由下位储液槽(2.15)泵入上位储液槽(2.14)。
4.如权利要求2所述的钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备，其特征在于 所述淬火室(2.12)的进水口设置在淬火室(2.12)的前部，在进水口的上方设置有保 持淬火液平稳上升的进水稳流板(2.3)。
5.如权利要求2所述的钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备，其特征在于 所述进水管(2.9)由工作槽体(2.1)侧壁伸入淬火室(2.12)内，进水管(2.9)内端 头封闭，在进水管(2.9)内端管壁上开设有一定数量的开口向下的出水小孔(2.9.1)。
6.如权利要求2所述的钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备，其特征在于 所述移动伸缩机构(2.4)包括调节轴(2.4.3)、齿轮(2.4.2)和齿条(2.4.1)，所述 调节轴(2.4.3)可转动地安装在工作槽体(2.1)上，所述齿轮(2.4.2)安装在调节轴(2.4.3)两端，所述齿条(2.4.1)与所述调节挡板(2.5)相连接，齿条(2.4.1)与齿 轮(2.4.2)相啮合，齿轮(2.4.2)转动带动齿条(2.4.1)移动；所述调节轴(2.4.3) 的两端安装有用于旋转调节轴(2.4.3)的调节手柄(2.4.4)。
7.如权利要求2所述的钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备，其特征在于 所述溢流管(2.13)在工作槽体(2.1)内的部分具有一定高度，以使调节挡板(2.5)与 工作槽体(2.1)前部之间能够贮存一定液位高度的淬火液。
8.如权利要求1所述的钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备，其特征在 于所述保温炉(3)包括依靠托架(3.10)支撑的炉体(3.1)，在炉体(3.1)的进 出口端设置有进炉封口砖(3.2)和出炉封口砖(3.9)；所述炉体(3.1)内部为炉膛(3.3)，炉膛(3.3)内设有盖砖(3.5)和用于安装电热丝并支托走丝管(3.4)的支架 砖(3.6)，所述走丝管(3.4)沿炉体(3.1)的长度方向设置，走丝管(3.4)前端贯 穿进炉封口砖(3.2)并伸入水淬火装置(2)内，走丝管(3.4)后端贯穿出炉封口砖 (3.9)并伸出；所述炉体(3.1)顶部设有盖板(3.7)。
9.如权利要求8所述的钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备，其特征在于 所述炉体(3.1)内设有防止热量散失的保温层(3.8)。
10.如权利要求2所述的钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备，其特征在 于所述水淬火装置(2)中的淬火室(2.12)内可换装淬火油，以生产油淬火回火马氏 体弹簧钢丝。
全文摘要
本发明涉及一种钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备。按照本发明提供的技术方案钢丝穿管式加热水淬保温组合式等温淬火设备，其特征在于包括沿钢丝传输方向顺次设置的水淬火装置和保温炉，所述水淬火装置设置在钢丝穿管式热处理炉的后方，钢丝穿管式热处理炉出口处的炉内穿丝耐热管伸入水淬火装置前部；所述保温炉设置在水淬火装置的后方，保温炉内设有用于穿设钢丝的走丝管，走丝管的前端伸入水淬火装置后部。本发明将水淬火装置和保温炉结合应用，用于对穿管式热处理炉加热处理后的钢丝进行淬火处理，经该设备淬火处理后的钢丝的索氏体组织转化完善，机械性能优良。
文档编号C21D9/56GK102010979SQ20101061406
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者胡建平 申请人:无锡市新科冶金设备有限公司