一种热处理炉及系统的制作方法

本实用新型涉及金属热处理领域，具体而言，涉及一种热处理炉及系统。

背景技术：

目前，传统的贝氏体铸铁热处理工艺，多以等温盐浴淬火的方式进行处理，存在污染严重、成本高等缺点。而且，采用已有喷淋冷却装置，很难控制终冷温度，无法达到等温淬火效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种热处理炉及系统，以改善现有设备难以实现等温淬火热处理的问题。

为了解决上述技术问题中的至少一个，本实用新型提供了以下技术方案：

一种热处理炉，包括输送装置、淬火加热炉、喷淋淬火设备和回火炉。

其中，所述输送装置包括沿输送方向依次设置的淬火加热段、喷淋淬火段和回火段；所述淬火加热炉对应设置于所述淬火加热段以作用于所述淬火加热段；所述喷淋淬火设备对应设置于所述喷淋淬火段以作用于所述喷淋淬火段；所述回火炉对应设置于所述回火段以作用于所述回火段。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述喷淋淬火段至少包括第一冷却段，所述喷淋淬火设备至少包括与所述第一冷却段对应的第一冷却喷嘴组。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述喷淋淬火段包括沿输送方向依次设置的第一冷却段、保温段以及第二冷却段，所述喷淋淬火设备包括与所述第一冷却段对应的第一冷却喷嘴组、与所述保温段对应的加热组件以及与所述第二冷却段对应的第二冷却喷嘴组。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述保温段还设置有温度传感器，所述温度传感器与所述第一冷却喷嘴组直接或者间接数据连接，以使所述第一冷却喷嘴组可根据所述温度传感器获取的温度数据调整喷淋参数。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述淬火加热段包括沿输送方向依次设置的输送加热段和出炉段，所述输送加热段与所述出炉段的传动装置彼此独立，以使所述出炉段的传送速度可被配置成大于所述输送加热段的传送速度。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述淬火加热段与所述第一冷却段之间设置有可被穿过的第一隔热帘。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述喷淋淬火设备还包括可被穿过的第二隔热帘和第三隔热帘，所述第二隔热帘位于所述第一冷却段与所述保温段之间，所述第三隔热帘位于所述保温段与所述第二冷却段之间。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述淬火加热段、所述喷淋淬火段和所述回火段连续设置，且所述淬火加热段、所述喷淋淬火段和所述回火段彼此独立，以使所述淬火加热段、所述喷淋淬火段和所述回火段的传送速度能够被分别控制。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述淬火加热炉包括设置在淬火加热段的上下两侧的第一加热管组，所述第一加热管组沿输送方向间隔设置；所述回火炉包括设置在淬火加热段的上下两侧的第二加热管组，所述第二加热管组沿输送方向间隔设置。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，所述喷淋淬火段还设置有用于提供和/或回收淬火介质的淬火介质槽。

本发明还提供了一种热处理系统，包括上述任一种热处理炉，还包括用于控制所述输送装置的传送速度的第一控制器、用于控制所述淬火加热炉的加热温度的第二控制器、用于控制所述喷淋淬火设备的喷淋参数的第三控制器和用于控制所述回火炉的加热温度的第四控制器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的热处理炉及系统，其淬火加热炉、喷淋淬火设备和回火炉通过输送装置串联起来，实现“无缝对接”。并且进一步使淬火设备进行分区设置，可实现多种形式的淬火。还可以使热处理炉和喷淋淬火设备联动，实现连续化热处理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型第一种实施方式提供的热处理炉的内部结构示意图；

图2是图1中Ⅱ区域的局部放大图；

图3是本实用新型第二种实施方式提供的热处理炉的内部结构示意图；

图4是本实用新型第一种实施方式提供的热处理炉外部示意图，其中虚线表示铸件的预设运动轨迹；

图5是本实用新型第三种实施方式提供的热处理炉外部示意图，其中虚线表示铸件的预设运动轨迹。

图标：10-热处理炉；100-输送装置；110-淬火加热段；111-输送加热段；112-出炉段；120-喷淋淬火段；121-第一冷却段；122-保温段；123-第二冷却段；130-回火段；200-淬火加热炉；210-第一加热管组；300-喷淋淬火设备；310-第一冷却喷嘴组；320-加热组件；330-第二冷却喷嘴组；340-温度传感器；400-回火炉；410-第二加热管组；500-第一隔热帘；600-第二隔热帘；700-第三隔热帘；800-第四隔热帘；900-淬火介质槽。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

参照图1和图2所示，一种热处理炉10，包括输送装置100、淬火加热炉200、喷淋淬火设备300和回火炉400。

其中，输送装置100包括沿输送方向依次设置的淬火加热段110、喷淋淬火段120和回火段130。淬火加热炉200对应设置于淬火加热段110以作用于淬火加热段110，也就是说淬火加热炉200可以对位于淬火加热段110的工件(例如铸件)进行加热。喷淋淬火设备300对应设置于喷淋淬火段120以作用于喷淋淬火段120，也就是说喷淋淬火设备300可以对位于喷淋淬火段120的铸件进行淬火。回火炉400对应设置于回火段130以作用于回火段130，也就是说回火炉400可以对位于回火段130的铸件进行回火。

这样设置，铸件可以在输送装置100的作用下依次经过淬火加热炉200、喷淋淬火设备300和回火炉400，以实现对铸件的加热、淬火和回火可以连续地进行。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，淬火加热段110、喷淋淬火段120和回火段130连续设置，以使铸件能够依次经过淬火加热段110、喷淋淬火段120和回火段130，且淬火加热段110、喷淋淬火段120和回火段130彼此独立，以使淬火加热段110、喷淋淬火段120和回火段130的传送速度能够被分别控制。

换句话说，本实施例的热处理炉10在工作过程中，淬火加热段110、喷淋淬火段120和回火段130的输送速度可以相同，也可以不同，具体根据工艺来选择。在该实施例中，至少淬火加热段110、喷淋淬火段120和回火段130是可以独立控制速度的。

例如，可以通过控制淬火加热炉200所对应的淬火加热段110的传送速度，使铸件在淬火加热炉200内的保温时间满足要求。也可以通过控制喷淋淬火设备300所对应的喷淋淬火段120的传送速度，使铸件在喷淋淬火设备300内停留足够的时间，以满足淬火要求。

此外，虽然淬火加热段110、喷淋淬火段120和回火段130是独立控制的，但是它们是可以“无缝对接”的，例如淬火加热段110、喷淋淬火段120和回火段130的输送面基本持平，并且淬火加热段110的输出端靠近喷淋淬火段120的输入端(例如可以间隔1-2cm，也可以将间隔设置得更小)，喷淋淬火段120的输出端和回火段130的输入端靠近。这样铸件就可以从淬火加热段110自动进入喷淋淬火段120，接着再自动进入回火段130。

进一步地，淬火加热段110、喷淋淬火段120和回火段130均可以包括网带、将网带张紧的涨紧轮以及与网带传动连接的驱动轮等，网带、涨紧轮及驱动轮的连接关系属于现有技术，在此不再赘述。此外，输送装置100可以是如上所述的网带式也可以采用推杆式的输送方式。

进一步地，淬火加热炉200、喷淋淬火设备300和回火炉400均可以包括可保温的壳体，它们也可以共用一个保温的壳体，壳体内部可以分隔出对应的内腔。输送装置100可以设置在淬火加热炉200、喷淋淬火设备300和回火炉400的内部。

进一步地，还可以设置支架将上述淬火加热炉200、喷淋淬火设备300和回火炉400架设在合适的高度。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，喷淋淬火段120至少包括第一冷却段121，喷淋淬火设备300至少包括与第一冷却段121对应的第一冷却喷嘴组310。例如图3所示的装置中，其喷淋淬火段120可以仅包括第一冷却段121。

对于某一些热处理工艺而言，仅经过一次冷却即可，例如贝氏体钢的热处理。所以喷淋淬火段120可以仅包括第一冷却段121。第一冷却喷嘴组310包括多个喷嘴，这些喷嘴可以分布在喷淋淬火段120的上方以及下方。这些喷嘴既可以喷水雾也可以喷气雾，此外具体的淬火介质可以根据工艺选择，在此不做限制。

进一步地，参考图2在本实用新型的可选实施例中，喷淋淬火段120包括沿输送方向依次设置的第一冷却段121、保温段122以及第二冷却段123，喷淋淬火设备300包括与第一冷却段121对应的第一冷却喷嘴组310、与保温段122对应的加热组件320以及与第二冷却段123对应的第二冷却喷嘴组330。第一冷却喷嘴组310以及第二冷却喷嘴组330所喷射的淬火介质可以为气、水雾、水以及它们的组合，选用不同的淬火介质可以实现不同的冷却速度，以确保生产符合环保要求。加热组件320可以电加热也可以是感应加热。

在该实施例中，热处理炉10的普适性更广，能够适应于更多类型的热处理工艺。例如，该实施例的热处理炉10，既可以适用于贝氏体钢的热处理又可以适用于贝/马氏体复相组织球墨铸铁热处理。

本实施例的喷淋淬火设备300为连续式，通过对喷嘴数量布置和加热装置设置，喷淋淬火段120分为第一冷却段121、保温段122以及第二冷却段123，分别对应第一冷却区、保温区和第二冷却区三个功能区，分别实现快速冷却到贝氏体区、贝氏体等温、快速冷却到马氏体区。

进一步地，请再次参考图2，在本实用新型的可选实施例中，保温段122还设置有温度传感器340，温度传感器340可以用于检测进入保温段122的铸件的温度，温度传感器340与第一冷却喷嘴组310直接或者间接数据连接，以使第一冷却喷嘴组310可根据温度传感器340获取的温度数据调整喷淋参数。喷淋参数可以包括但不限于介质、压力或流量中的至少一种。

进一步地，温度传感器340设置在保温段122的前端。保温段122的前端是指保温段122的输入端，也即是靠近第一冷却段121的那一端。

可以将温度传感器340检测到的实测温度反馈给前工序(第一冷却段121)，第一冷却段121的第一冷却喷嘴组310可以根据该温度进行调整参数。温度传感器340可以对刚离开第一冷却段121(也即是刚进入保温段122)的铸件温度进行检测，然后将铸件的实测温度与预设温度进行比较，得到一个比较结果，然后第一冷却喷嘴组310可以根据该比较结果执行预设温度对应的命令。例如，预设温度为A，而实测温度大于预设温度A时，对应的命令是增大流量(或者增加压力等)，实测温度小于预设温度A时，对应的命令是减小流量(或者减小压力等)。

进一步地，请参考图1，在本实用新型的可选实施例中，淬火加热段110包括沿输送方向依次设置的输送加热段111和出炉段112，也即是说，在淬火加热段110，铸件会先经过加热段111，然后再经过出炉段112。输送加热段111与出炉段112的传动装置彼此独立，以使出炉段112的传送速度可被配置成大于输送加热段111的传送速度。

通过该出炉段112的加速运动，可以达到铸件快速出炉的目的。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，淬火加热段110与第一冷却段121之间设置有可被穿过的第一隔热帘500。

第一隔热帘500至少可以包括上下两部分，第一隔热帘500的上部位于输送带的上方，并且第一隔热帘500的上部是可摆动的，其顶端可以固定在输送带上方，并且下端可以在作用下摆动，这样铸件经过时可以推动第一隔热帘500并穿过，在没有铸件通过时，第一隔热帘500可以将淬火加热段110与第一冷却段121分隔开，以减少两段之间的影响。此外，第一隔热帘500的下部设置在网带的下方，并且留有一个供网带的回程段通过的间隙。进一步地，第一隔热帘500可以采用耐高温且隔热的材料制成，可以采用现有材料制备。

进一步地，为了减小喷淋淬火设备300内第一冷却段121、保温段122以及第二冷却段123之间的相互干扰。在本实用新型的可选实施例中，喷淋淬火设备300还包括可被穿过的第二隔热帘600和第三隔热帘700，第二隔热帘600位于第一冷却段121与保温段122之间，第三隔热帘700位于保温段122与第二冷却段123之间。

再进一步地，第二冷却段123与回火段130之间还可以设置第四隔热帘800。第二隔热帘600、第三隔热帘700以及第四隔热帘800可以采用和第一隔热帘500相同的结构和材料。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，淬火加热炉200包括设置在淬火加热段110的上下两侧的第一加热管组210，第一加热管组210沿输送方向间隔设置；回火炉400包括设置在淬火加热段110的上下两侧的第二加热管组410，第二加热管组410沿输送方向间隔设置。第一加热管组210和第二加热管组410的加热方式可以是电加热也可以是燃气加热。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，喷淋淬火段120还设置有用于提供和/或回收淬火介质的淬火介质槽900。

请参考图4，展示了图1对应的实施方式中，铸件的预设运动轨迹，该实施方式中预设运动轨迹基本为直线。对应的热处理炉10需要占用较长的空间。进一步地，铸件的预设运动轨迹也可以是其他形状，可以是折线、曲线等。例如，图5示出了第三种实施方式中，铸件的预设运动轨迹，该轨迹基本为折线形。这种实施方式，对应的热处理炉10不需要占用过长的空间。铸件的预设运动轨迹可以根据具体场地和需求设计或者作出改变。

本发明还提供了一种热处理系统，包括上述任一种热处理炉10，还包括用于控制输送装置100的传送速度的第一控制器、用于控制淬火加热炉200的加热温度的第二控制器、用于控制喷淋淬火设备300的喷淋参数的第三控制器和用于控制回火炉400的加热温度的第四控制器。

进一步地，在本实用新型的可选实施例中，第三控制器与温度传感器340数据连接，第三控制器至少被配置成用于接收温度传感器340的温度数据，并根据温度数据向第一冷却喷嘴组310输出与温度数据对应的喷淋控制命令。喷淋控制命令可以是调整第一冷却喷嘴组310的喷淋参数的命令。喷淋参数的含义可以参照上文的描述。

本实用新型实施例的热处理系统的工作过程可以为：

1、贝氏体钢热处理

(1)首先根据贝氏体钢铸件成分计算出奥氏体化温度，贝氏体转变温度。用淬火加热炉200将铸件加热到奥氏体化温度+50℃，保温时间按有效壁厚的1.0～1.3min/mm控制。通过控制淬火加热段110的传送速度，使铸件的保温时间满足要求。

(2)当铸件达到出炉段112时，出炉段112加速将铸件送入喷淋淬火设备300。

(3)喷淋淬火设备300只开启第一冷却段121对应的第一冷却喷嘴组310(第一冷却区)。当铸件达到第一冷却段121时第一冷却喷嘴组310喷射气雾对铸件进行冷却，使铸件快速降温到贝氏体温度。

(4)铸件被冷却到贝氏体温度后，紧接着被送入回火炉400，进行贝氏体等温回火。回火炉400设定温度为贝氏体点温度，保温时间按有效壁厚的3.0～3.5min/mm控制。

(5)最后铸件得到的组织为贝氏体组织。

2、贝/马氏体复相组织球墨铸铁热处理

(1)通过淬火加热炉200将铸件加热到奥氏体区，温度860～880℃，保温时间1.3～1.5min/mm控制。

(2)当铸件达到出炉段112时，出炉段112加速将铸件送入喷淋淬火设备300。

(3)喷淋淬火设备300开启第一冷却喷嘴组310(第一冷却区)，加热组件320(保温区)，第二冷却喷嘴组330(第二冷却区)。当铸件达到第一冷却段121时采用气雾对铸件进行冷却，使铸件快速降温到贝氏体温度。保温区设定温度贝氏体点温度，对铸件进行贝氏体等温回火。进入第二冷却段123(第二冷却区)时，采用水雾冷却，将铸件快速冷却到马氏体点以下。

(4)冷却后，铸件被送入回火炉400，进行回火。回火炉400设定温度150～250℃，保温时间按有效壁厚的3.0～3.5min/mm控制。

本实用新型实施例的热处理炉10及系统至少可以具有以下优点：

1、采用喷淋淬火设备300，喷淋淬火设备300进行分区设置；

2、采用淬火加热炉200和喷淋淬火设备300联动，实现化热处理；

3、通过对喷淋淬火设备300采用的冷却介质选择(气、水雾、水和它们的组合体)，实现不同的冷却速度；

4、通过喷淋淬火设备300采用的冷却介质、压力和流量的控制，可以实现淬火终冷温度的精确控制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。