一种用于连续进行热处理的装置及热处理方法

专利名称：一种用于连续进行热处理的装置及热处理方法
技术领域：
本发明涉及一种用于连续进行热处理的装置，以及采用该热处理装置的一种连续进行热处理的方法。
背景技术：
美国专利US6147328披露了一种用于工件热处理的连续式设备，具有多个以气闸相连的真空腔室、链式传送装置、电阻式加热装置、冷却装置和热交换器。上述多个真空腔室中至少一个真空腔室用于加热，至少一个真空腔室用于冷却。链式传送装置将整齐排放的多个工件连续地输送，先后经过用于加热的真空腔室和用于冷却的真空腔室。在加热腔，工件温度升高，在冷却腔，冷却装置吹出的冷风使工件温度突然下降，从而实现对薄壁、窄长的零件(例如锯条)的气冷式热处理(气淬)。该链式传送装置贯穿上述多个真空腔室， 因此传送装置在各个腔室内的运动速度是一致的。也就是说，放置在链式传送装置上的工件的运动速度在各个腔室内是一致的。链式传送装置的运转速度不可能太快，否则会造成工件间的碰撞、掉落或工件与腔室内其他部件间的碰撞。然而，工件从加热腔室到冷却腔室的运送速度不够快又会造成工件退火，这造成了链式传送装置传送速度设置的两难处境。因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于气淬的连续式热处理设备，既能稳定地将工件送入加热区域，又能快速地将工件送入冷却区域。

发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种气淬的连续式热处理设备，既能稳定地将工件送入加热区域，又能快速地将工件送入冷却区域。为实现上述目的，本发明提供了一种用于连续进行热处理的装置，包括加热室和冷却室；所述加热室内的加热区域设有加热装置，工件在所述加热区域内被所述加热装置加热；所述加热室包括第一推杆装置；所述加热室与所述冷却室通过第一气闸相连；当所述第一气闸打开时，所述第一推杆装置能够将所述工件从所述加热室推入所述冷却室；所述工件在所述冷却室内被快速冷却。较佳地，本发明的热处理装置中，所述第一推杆装置具有第一推杆传动机构和第一推杆；所述第一推杆传动机构使所述第一推杆产生沿所述第一推杆的轴线方向的前后运动；其中，所述第一推杆传动机构位于所述加热室的所述加热区域之外，所述第一推杆穿过所述加热室的壁，以推动所述工件。较佳地，本发明的热处理装置中，所述加热室还包括送料装置，所述送料装置用于将所述工件运送至所述第一推杆装置能够对所述工件操作的位置。进一步地，本发明的热处理装置中，所述送料装置为第二推杆装置，所述第二推杆装置具有第二推杆传动机构和第二推杆；所述第二推杆传动机构使所述第二推杆产生沿所述第二推杆的轴线方向的前后运动；其中，所述第二推杆传动机构位于所述加热室的加热区域之外，所述第二推杆穿过所述加热室的壁，以推动所述工件；其中，所述第二推杆装置的所述第二推杆的运动方向与所述第一推杆装置的所述第一推杆的运动方向相互垂直，所述第二推杆装置用于将所述工件推至所述第一推杆装置能够对所述工件操作的位置。较佳地，本发明的热处理装置中，所述工件置于托盘中，通过所述第一推杆装置和所述第二推杆装置对所述托盘的推送，实现所述工件在所述热处理装置的内部的移动。较佳地，本发明的热处理装置中，所述加热室内还具有第二气闸，所述第二气闸将所述加热室的所述加热区域分为预热区和保温区。较佳地，本发明的热处理装置还具有设于所述加热室上游的准备室，所述准备室与所述加热室通过第三气闸相连。 较佳地，本发明的热处理装置中，所述冷却室内设有气淬装置。进一步地，所述气淬装置能够将所述冷却室预抽真空后吹入高压氮气，从而对所述工件进行淬火，所述高压氮气的压力为5 lObar。·较佳地，本发明的热处理装置中，加热时，所述加热室中具有保护气氛。进一步地，本发明的热处理装置中，所述保护气氛为氮-氢混合气。进一步地，所述氮-氢混合气中，含氮95%，含氢5% ;所述保护气氛相对外界大气为正压。本发明还公开了一种连续进行热处理的方法，使用前述的热处理装置，包括步骤一，将所述工件送入所述加热室，关闭所述第一气闸；步骤二，在所述加热室内充入氮-氢混合气构成的保护气氛；步骤三，用所述加热装置将所述工件加热至预定温度；步骤四,在所述冷却室内预抽真空；步骤五，开启所述第一气闸，用所述第一推杆装置将所述工件从所述加热室迅速推入所述冷却室；步骤六，关闭所述第一气闸；步骤七，在所述冷却室内吹入高压氮气，对所述工件进行淬火。较佳地，本方法的步骤五和步骤六的过程在总计15秒内完成。本发明采用推杆设计，从而保证产品加热、淬火时间可控，拓宽了设备加工的应用范围。推杆的运动速度可调、可变，适应送入加热区的速度慢，推出加热区的速度快，能够达到淬火的效果，同时又不会在送入工件时发生碰撞。另外，本发明的推杆装置中传动机构可设置在低温区，不容易受热损坏，具有很高的可靠性。本发明通过将两种不同的热处理设备结合在一起，从而解决一些特殊材料的产品淬火均匀性问题。通常情况下，对于一些低碳低合金钢，是不能气淬冷却的。本发明对于一些低合金元素含量(如16MnCr5，100Cr6等)的金属，能够获得理想的气体淬火效果。为了取得更好的产品外观质量，本发明采用气氛保护加热(氮-氢混合气)，从而确保零件表面光亮，其原因是氮-氢保护气氛中，氢是强烈还原剂，与残留的氧反应掉，使工件表面光洁。而现有技术的抽真空结果仍会有少量氧气残留，可能使工件发生少量氧化，外观色泽灰暗。本发明采用推杆炉与高压气淬相结合的设计理念，同时拥有推杆炉的效率和均匀性，以及高压气淬炉的优越变形控制和表面光亮度，从而使得热处理工件同时获得非常光亮的表面质量和优良的淬火均匀性，以及最佳的变形控制。以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。


图I是本发明的一个较佳实施例的结构示意图；图2是本发明的另一个较佳实施例的结构示意图；图3是本发明的再一个较佳实施例的结构示意图。
具体实施例方式具体实施例I :如图I所示，本发明的一种连续式的热处理装置100，至少具有通过一个第一气闸 151(气闸也称火帘，用于高温环境下隔离两侧的气体流通)相连的加热室120和冷却室140，加热室120内设有加热装置(图中未示出)，以对工件加热；冷却室140内设有气淬装置(图中未示出)，以对工件快速冷却。工件放置在托盘131上，以利成批地摆放和运送工件。加热室120设有第一推杆装置111，该第一推杆装置由第一推杆传动机构111-1和第一推杆111-2组成第一推杆传动机构111-1使第一推杆111-2产生沿轴线方向的前后运动。推杆装置中的传动机构可设置在低温区，不容易受热损坏，推杆则可穿过加热室的壁来推动工件。当气闸151打开时，第一推杆装置111能够将工件从加热室120推入冷却室140，在冷却室140内工件快速降温，达到气淬的效果。加热室120还可设有其他运送装置，将工件送至第一推杆装置111能够对所述操作的位置。本实施例中，该运送装置为第二推杆装置112。第二推杆装置112也由第二推杆传动机构112-1和第二推杆112-2组成第二推杆传动机构112-1使第二推杆112-2产生沿轴线方向的前后运动。第二推杆装置112的推杆运动方向102与第一推杆装置111的推杆运动方向101相互垂直。第二推杆装置112中的传动机构同样可设置在低温区，不容易受热损坏，推杆则同样可穿过加热室的壁来推动工件。 在其他实施例中，该其他运送装置还可以是链式传送带、辊棒式、履带式或升降式输送机构。本实施例的加热装置加热时，加热室120中具有保护气氛，保护气氛相对外界大气为正压。该保护气氛可为含氮95%，含氢5%的氮-氢混合气。当然，在其他实施例中，保护气氛的配比、成分也可更换，亦能实现本发明加热的目的。本实施例的气淬装置能够将冷却室140预抽真空后吹入高压氮气，从而对工件进行淬火。高压氮气的压力为5 lObar。在其他实施例中，高压氮气的压力也可超出此范围，亦能实现本发明气淬的目的。具体实施例2 如图2所示，本实施例的热处理装置200在具体实施例I的基础上，将加热室220设计成曲尺形(L形)，并增加了一个第二气闸252，将加热室220分为预热区221和保温区225。安放在托盘231中的工件在预热区221中升温到850°C 1000°C后，打开第二气闸252，第二推杆装置212沿方向202将托盘231推入保温区225。工件在保温区225等待一段时间后，与具体实施例I类似地，打开第一气闸251，托盘231被第一推杆装置211沿方向201推入冷却室240进行气淬。工件在保温区225中等待的时间可根据设备的工作节拍确定，当然，也可根据热处理工艺本身的要求设定，例如使工件内部金相组织达到要求所需要的时间。具体实施例3 如图3所示，本实施例的热处理装置300在具体实施例2的基础上又增加了一个设于加热室320上游的准备室310，准备室310与加热室320的预热区321通过第三气闸353相连。准备室310的目地是为了防止加热区320的保护气氛直接与外界大气连通所造成的安全隐患，还可保护工件防止氧化。第三气闸353通常情况下处于关闭状态。工件放入准备室310后，关闭准备室的门(图中未示出)，预抽真空。然后打开第三气闸353。这时保护气氛流入准备室310，不会发生保护气与空气混合的状况，也就是说，不会有氢氧混合的危险。将工件送入预热区321后关闭第三气闸353。第三气闸353关闭后，可重新打开准备室310的门。由于没有持续供应的气源，准备室310里的少量保护气将很快消散，不会发
生爆燃的危险。这里将工件送入预热区321可采用任何已知的输送手段，例如传送带、机械手、或增设的推杆装置，这里未予图示。工件在预热区321、保温区325和冷却室340中的热处理过程与具体实施例2类似。也是在安放在托盘331中的工件加热到850°C 1000°C后，打开第二气闸352，第二推杆装置312将托盘331推入保温区325。工件在保温区325等待一段时间后，打开第一气闸351，托盘331被第一推杆装置311推入冷却室340进行气淬。具体实施例4:使用上述热处理装置，可以实现工件的连续式热处理。该热处理方法具体为步骤一，将工件送入加热室，关闭第一气闸；步骤二，在加热室内充入氮-氢混合气构成的保护气氛；步骤三，用加热装置对工件加热至预定温度；步骤四，在冷却室内预抽真空；步骤五，开启第一气闸，用第一推杆装置将工件从加热室迅速推入冷却室；步骤六，关闭第一气闸；步骤五和六的过程在15秒内完成，确保工件完全淬火；步骤七，在冷却室内吹入高压氮气，对工件进行淬火。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求
1.一种用于连续进行热处理的装置，其特征在于，包括加热室和冷却室；所述加热室内的加热区域设有加热装置，工件在所述加热区域内被所述加热装置加执.所述加热室包括第一推杆装置；所述加热室与所述冷却室通过第一气闸相连；当所述第一气闸打开时，所述第一推杆装置能够将所述工件从所述加热室推入所述冷却室；所述工件在所述冷却室内冷却。
2.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述第一推杆装置具有第一推杆传动机构和第一推杆；所述第一推杆传动机构使所述第一推杆产生沿所述第一推杆的轴线方向的前后运动；其中，所述第一推杆传动机构位于所述加热室的所述加热区域之外，所述第一推杆穿过所述加热室的壁，以推动所述工件。
3.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述加热室还包括送料装置，所述送料装置用于将所述工件运送至所述第一推杆装置能够对所述工件操作的位置。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述送料装置为第二推杆装置，所述第二推杆装置具有第二推杆传动机构和第二推杆；所述第二推杆传动机构使所述第二推杆产生沿所述第二推杆的轴线方向的前后运动；其中，所述第二推杆传动机构位于所述加热室的加热区域之外，所述第二推杆穿过所述加热室的壁，以推动所述工件；其中，所述第二推杆装置的所述第二推杆的运动方向与所述第一推杆装置的所述第一推杆的运动方向相互垂直，所述第二推杆装置用于将所述工件推至所述第一推杆装置能够对所述工件操作的位置。
5.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述工件置于托盘中，通过所述第一推杆装置和所述第二推杆装置对所述托盘的推送，实现所述工件在所述热处理装置的内部的移动。
6.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述加热室内还具有第二气闸，所述第二气闸将所述加热室的所述加热区域分为预热区和保温区。
7.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述装置还具有设于所述加热室上游的准备室，所述准备室与所述加热室通过第三气闸相连。
8.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述冷却室内设有气淬装置。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述气淬装置能够将所述冷却室预抽真空后吹入高压氮气，从而对所述工件进行淬火，所述高压氮气的压力为5 lObar。
10.如权利要求I所述的装置，其特征在于，加热时，所述加热室中具有保护气氛。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述保护气氛为氮-氢混合气。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述氮-氢混合气中，含氮95%，含氢5%;所述保护气氛相对外界大气为正压。
13.—种连续进行热处理的方法，使用如权利要求I至12中任一所述的装置，其特征在于，包括步骤一，将所述工件送入所述加热室，关闭所述第一气闸；步骤二，在所述加热室内充入氮-氢混合气构成的保护气氛；步骤三，用所述加热装置将所述工件加热至预定温度；步骤四，在所述冷却室内预抽真空；步骤五，开启所述第一气闸，用所述第一推杆装置将所述工件从所述加热室推入所述冷却室；步骤六，关闭所述第一气闸；步骤七，在所述冷却室内吹入高压氮气，对所述工件进行淬火。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述步骤五和所述步骤六的过程在总计15秒内完成。
全文摘要
本发明公开了一种用于连续进行热处理的装置，包括加热室和冷却室；所述加热室内的加热区域设有加热装置，工件在所述加热区域被所述加热装置加热；所述加热室包括第一推杆装置；所述加热室与所述冷却室通过第一气闸相连；当所述第一气闸打开时，所述第一推杆装置能够将所述工件从所述加热室推入所述冷却室；所述工件在所述冷却室内冷却。本发明还公开了一种连续进行热处理的方法，使用前述的装置。本发明既能稳定地将工件送入加热区域，又能快速地将工件送入冷却区域，同时拥有推杆炉的效率和均匀性，以及高压气淬炉的优越变形控制和表面光亮度，从而使得热处理工件同时获得非常光亮的表面质量和优良的淬火均匀性，以及最佳的变形控制。
文档编号C21D1/62GK102952929SQ20111024316
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者汉斯-皮特·辛格勒, 琚正挺 申请人:克恩-里伯斯(太仓)有限公司