專利名稱：一種鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱處理技術(shù)，具體地，涉及一種鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前，在傳統(tǒng)的淬火冷卻技術(shù)中，淬火槽中一般不加攪拌和冷卻裝置，只通過人 工、天車及吹氣等簡單的機械運動，靠淬火液自身流動與鋼件進行熱交換。但在淬火高溫 區(qū)，由于鋼件表面會產(chǎn)生蒸汽膜，降低了淬火冷卻的速度，使鋼件表面形成軟點、硬度不均 勻現(xiàn)象，導致淬透性降低、且力學性能經(jīng)常達不到技術(shù)要求。 若采用鹽水淬火，可以克服上述不足，使鋼件獲得較高的淬透性。但是，鹽水會嚴 重腐蝕鋼件和設(shè)備，使鋼件和設(shè)備存在一定的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)，以實現(xiàn)鋼件 的強烈淬火為目的，使鋼件的淬硬層更深、鋼件表面硬度更高更均勻，并使鋼件的強度和疲 勞度得以提高的優(yōu)點。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)，包括淬
火槽，在所述淬火槽中，設(shè)有攪拌裝置和導流裝置；在所述淬火槽外部，設(shè)有與所述淬火槽
配合連接的冷卻裝置，其中所述攪拌裝置，用于攪動所述淬火槽中的淬火液，以形成高動
能的淬火液；所述冷卻裝置，用于快速對所述淬火槽中的淬火液進行降溫；所述導流裝置，
用于使所述高動能的淬火液，集中沖刷鋼件表面。 進一步地，所述攪拌裝置包括至少2臺電機攪拌器。進一步地，所述電機攪拌器的功率為11-40KW，轉(zhuǎn)速為460r/min。 進一步地，所述冷卻裝置包括空冷器。 進一步地，所述導流裝置包括集中密排分布的至少2個導流筒。
同時，本發(fā)明采用的有關(guān)技術(shù)方案是一種鋼件強烈淬火冷卻方法，使用以上所述 的鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)，包括如下步驟a、在淬火槽中加入攪拌裝置，攪動淬火槽中的淬 火液，使淬火液的流速> 1.0m/s、且形成高動能淬火液時，將所述鋼件浸入淬火液；b、與所 述攪拌裝置配合，在淬火槽中集中密排分布有導流裝置，使高動能的淬火液集中沖刷鋼件 表面，進行強烈熱交換；c、在所述淬火槽外部安裝冷卻裝置，使淬火液快速降溫冷卻。
進一步地，在步驟a中，所述攪拌裝置包括至少2臺電機攪拌器，所述電機攪拌器 的功率為11-40KW，大葉片直徑小為600mm，轉(zhuǎn)速為460r/min。 進一步地，在步驟b中，所述導流裝置包括集中密排分布的至少2個導流筒。
進一步地，在步驟c中，所述冷卻裝置包括空冷器，所述空冷器與淬火槽連接。
本發(fā)明鋼件強烈淬火冷卻方法，是以本發(fā)明的鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)為先決條件 的，具體的，在淬火槽中設(shè)置攪拌裝置，攪動淬火槽中的淬火液，當淬火液的流速> 1.0m/s 形成高動能淬火液，將需要淬火的鋼件浸入淬火液中，在2臺以上攪拌裝置與集中密排分
3布的導流筒配合下，其作用將高動能淬火液集中沖刷鋼件表面，使鋼件最大限度的進行熱
交換；同時，通過設(shè)在淬火槽外空氣冷卻器設(shè)備，對淬火液進行快速降溫冷卻。 本發(fā)明的鋼件強烈淬火冷卻方法，基于傳統(tǒng)技術(shù)中在淬火槽中不加攪拌和冷卻裝
置，而引起鋼件表面易形成軟點、鋼件的淬透性低、力學性能不能滿足使用要求等，以及采
用鹽水淬火時，鹽水會嚴重腐蝕鋼件及設(shè)備，使鋼件和設(shè)備存在安全隱患。 較佳地，在本發(fā)明種，以4臺11Kw的電機攪拌器，在清水淬火槽中強烈攪拌，當清
水流速> lm/s形成高動能淬火液，在電機攪拌器與集中密排分布的導流筒裝置配合下，高
動能淬火液集中沖刷鋼件表面，使鋼件最大限度的進行熱交換；同時槽外空氣冷卻器裝置
快速對淬火液進行降溫，使淬火冷卻效果更強烈，鋼件表面硬度更高更均勻，強度、疲勞強
度提高；從而可以克服傳統(tǒng)技術(shù)中鋼件淬硬層淺、易出現(xiàn)軟點，鋼件及設(shè)備存在一定安全隱
患的缺陷；以期實現(xiàn)鋼件強烈淬火的目的，使鋼件表面硬度更高更均勻、鋼件淬硬層更深，
強度、疲勞強度可以提高，鋼件無銹蝕、環(huán)境無污染等優(yōu)點。 本發(fā)明各實施例的鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)及方法，在淬火槽中設(shè)置攪拌裝置，攪 動淬火槽中的淬火液，當淬火液的流速> 1. Om/s、且形成高動能淬火液時，將需要淬火的 鋼件浸入淬火液中，并通過集中密排分布在淬火槽中的多個導流筒，攪拌裝置與導流筒配 合，使高動能的淬火液集中沖刷鋼件表面，進行熱交換；同時，通過設(shè)在淬火槽外的冷卻裝 置，使淬火液快速降溫冷卻；該系統(tǒng)及方法基于先有技術(shù)中，在淬火槽中不加攪拌和冷卻裝 置時，鋼件表面易形成軟點，鋼件的淬透性低、力學性能不能滿足使用要求；以及，采用鹽水 淬火時，鹽水會嚴重腐蝕鋼件及設(shè)備，使鋼件和設(shè)備存在安全隱患；提出一種清水劇烈攪拌 強烈淬火技術(shù)，即在淬火介質(zhì)的水溶液中，獲得超高冷速，使鋼件表面達到高硬度和高強韌 性；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中鋼件淬透性低、鋼件及設(shè)備存在安全隱患的缺陷，以實現(xiàn)鋼件 強烈淬火，使鋼件淬硬層更深、鋼件表面硬度更高更均勻，并使鋼件強度和疲勞度得以提高 的優(yōu)點。 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變
得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明
書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的俯視圖； 圖3為根據(jù)本發(fā)明鋼件強烈淬火冷卻方法的流程示意圖。 結(jié)合附圖，本發(fā)明實施例中附圖標記如下 1-淬火槽；2_攪拌裝置；3_導流裝置；4_冷卻裝置。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
系統(tǒng)實施例 根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了一種鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)。如圖1和圖2所示，本實施例包括淬火槽l，在淬火槽1中，設(shè)有大功率的攪拌裝置2、導流裝置3在淬火槽1外設(shè)有冷卻裝置4 ;其中，攪拌裝置2用于攪動淬火槽1中的淬火液；導流裝置3與攪拌裝置2相配合，且集中密排分布，獲得高動能淬火液集中沖刷鋼件表面，使鋼件最大限度的進行熱交換；冷卻裝置4，用于加速對淬火槽1中淬火液的冷卻降溫。 進一步地，在本實施例中，攪拌裝置2包括多臺電機攪拌器，導流裝置3包括多個導流筒，冷卻裝置4包括空冷器。 較佳地，在本實施例中，攪拌裝置2包括2臺以上電機攪拌器，該電機攪拌器的功率為IIKW(最大功率40KW)，大葉片直徑小為600mm，轉(zhuǎn)速為460r/min ;導流裝置3包括2個以上導流筒，該2個以上導流筒集中密排分布在淬火槽1中，實際攪動淬火液的重量可以達到30t ;在淬火槽1外增設(shè)空冷器，可以對淬火液進行快速降溫，加速對淬火液中鋼件的冷卻，使淬火冷卻效果更強烈。 在本實施例中，將大功率攪拌器和導流筒密排布置，是完成清水劇烈攪拌強烈淬火新技術(shù)的專有設(shè)備和保障條件。 本實施例的鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)，適用于各種淬火冷卻介質(zhì)，即淬火液，如水、鹽水、油和PAG水溶液等各類液態(tài)淬火介質(zhì)。 在本實施例中，強烈淬火是熱處理領(lǐng)域的技術(shù)術(shù)語，具體可參見《熱處理手冊》第4版第1巻P822，即第11. 2章節(jié)"強烈淬火"。
方法實施例 根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了一種鋼件強烈淬火冷卻方法。如圖3所示，本實施例包括如下步驟 步驟201 :在裝有攪拌器淬火槽中加入清水淬火介質(zhì)，攪拌淬火槽中的淬火液；具體的采用2臺以上電機攪拌器作為攪拌裝置，攪動淬火槽中的淬火液，該2臺以上電機攪拌器的功率分別為11KW(最大40KW)，大葉片直徑小為600mm，轉(zhuǎn)速為460r/min ;另外，必要時，可以對50t容量的淬火槽的攪拌功率增大一倍； 步驟202 :基于步驟201，當淬火液的流速> 1. Om/s時，將需要淬火的鋼件浸入淬火液中；在步驟202中，當淬火液的流速達到> 1. Om/s形成高動能淬火液(實際攪動淬火液的重量約達30t)時，淬火烈度大大提高；這里，淬火液可以為清水； 步驟203 :通過攪拌器與集中密排分布的導流裝置相配合，具體的與步驟201的攪拌裝置相配合，在淬火槽中集中密排分布2個以上導流筒作為導流裝置，獲得高動能清水淬火液集中沖刷鋼件表面，使鋼件最大限度的進行熱交換，提高清水的淬火烈度(H)。這里，將大功率攪拌器和集中密排分布導流筒配合使用，是完成清水劇烈攪拌強烈淬火新技術(shù)的專有關(guān)鍵設(shè)備和保障條件； 步驟204 :通過冷卻裝置，加速對淬火液的冷卻；具體的在淬火槽外設(shè)置空氣冷卻器與淬火槽連接，對流動清水快速冷卻降溫，同時增強對步驟202鋼件的強烈淬火冷卻，使鋼件淬火冷卻效果更強烈； 在上述實施例中，經(jīng)步驟201-步驟204，可以完成鋼件的強烈淬火冷卻；其中，淬火液可以是水、鹽水(必要時)、油和PAG水溶液等各類液態(tài)淬火介質(zhì)。 優(yōu)選地，在本實施例中，可以選用功率為11KW(最大40KW)的2臺以上電機攪拌
器，配合2個以上導流筒，在集中密排分布下，例如以清水為淬火液，可以造成高動能清水
快速沖刷鋼件表面，鋼件達到最大限度的熱交換；當清水的流速達到> 1. Om/s形成高動能
淬火液，可以使清水的淬火烈度值從H = 1提高到H > 2. 0 ;使用空氣冷卻器可快速對淬火
液降溫，使鋼件淬火冷卻效果更強烈、硬度更高更均勻，由于鋼件表面產(chǎn)生高的壓應力，大
幅度提高材料的強度和疲勞強度，可以減少鋼件畸變和開裂。 試驗表明通過清水劇烈攪拌完成鋼件強烈淬火冷卻的全過程，使鋼件表面硬度 更高更均勻，淬火后鋼件表面產(chǎn)生應力，使畸變開裂傾向減小，清水劇烈攪拌，當流速達到 > 1. Om/s可形成高動能清水淬火液，使鋼件最大限度的進行熱交換，能大幅度提高清水的 淬火烈度(H);由于清水介質(zhì)對鋼件和設(shè)備無腐蝕作用，是一種安全、清潔、環(huán)保的鋼件強 烈淬火冷卻技術(shù)，同時，是一種在清水介質(zhì)中獲得高動能淬火液，集中沖刷鋼件表面，使鋼 件最大限度的進行熱交換，提高清水的淬火烈度(H)，使鋼件表面硬度更高更均勻，鋼件淬 硬層更深，強度和疲勞強度得到提高等優(yōu)點，清水劇烈攪拌強烈淬火技術(shù)就是這種能滿足 上述要求的淬火新技術(shù)。 在本發(fā)明上述各技術(shù)方法實施例中，通過劇烈攪拌淬火介質(zhì)，可以實現(xiàn)鋼件和淬 火介質(zhì)之間最大的熱交換，可大幅度的提高介質(zhì)的淬火烈度值(H);與國外同類產(chǎn)品(柯巴 斯科院士)相比，從結(jié)構(gòu)上大大得到簡化，適用于清水、鹽水、油、PAG水溶液等，囊括所有液 態(tài)淬火冷卻液；淬火后鋼件表面硬度更高、更均勻、淬透層更深，強度及疲勞強度得到提高， 由于在鋼件表面產(chǎn)生了高的壓應力，可減少鋼件畸變和開裂。 另外，在本發(fā)明上述各技術(shù)方法實施例中，可以使用低合金鋼代替中合金鋼材料， 可以降低鋼件的材料成本。 本發(fā)明上述各裝置實施例和技術(shù)方法實施例，技術(shù)新穎、實用、結(jié)構(gòu)簡單，一次性 投資少，前景看好，能走進熱處理生產(chǎn)廠家的'千家萬戶'，具有實用的普遍意義；該產(chǎn)品單 價15萬元，利潤20 % ，如年銷售100臺，可實現(xiàn)利潤300萬元/年；并且，因?qū)︿摷驮O(shè)備 無腐蝕及環(huán)境無污染，具有一定實用的環(huán)保意義。 綜上所述，本發(fā)明各實施例的鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)及方法，在淬火槽中設(shè)置有2 個以上大功率攪拌裝置，用于攪動槽中的淬火液，當淬火液的流速> 1. Om/s可形成高動能 淬火液，將需要淬火的鋼件浸入淬火液中，并通過集中密排分布在淬火槽中的多個導流筒， 目的是獲得高動能淬火液集中沖刷鋼件表面，使鋼件最大限度的進行熱交換；同時，通過設(shè) 在淬火槽外的空氣冷卻器裝置，快速對淬火液冷卻降溫；通過劇烈攪拌淬火介質(zhì)，實現(xiàn)鋼件 和淬火介質(zhì)之間最大的熱交換，以期大幅度的提高介質(zhì)的淬火烈度值(H);并且，淬火后鋼 件表面硬度更高更均勻，強度及疲勞強度得到提高；由于在鋼件表面產(chǎn)生高的壓應力，可減 少鋼件畸變和開裂，從而克服傳統(tǒng)技術(shù)中鋼件淬硬層淺，鋼件及設(shè)備存在一定安全隱患的 缺陷；以實現(xiàn)鋼件強烈淬火的目的，使鋼件表面硬度更高更且均勻，鋼件淬硬層更深，強度、 疲勞強度得到提高等優(yōu)點。該發(fā)明裝置投產(chǎn)以來，上述技術(shù)效果均已完全得到體現(xiàn)。
最后應說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可 以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)，包括淬火槽，其特征在于，在所述淬火槽中，設(shè)有攪拌裝置和導流裝置；在所述淬火槽外部，設(shè)有與所述淬火槽配合連接的冷卻裝置，其中所述攪拌裝置，用于攪動所述淬火槽中的淬火液，以形成高動能的淬火液；所述冷卻裝置，用于快速對所述淬火槽中的淬火液進行降溫；所述導流裝置，用于使所述高動能的淬火液，集中沖刷鋼件表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述攪拌裝置包括至 少2臺電機攪拌器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述電機攪拌器的功 率為11-40KW，轉(zhuǎn)速為460r/min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置包括空 冷器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述導流裝置包括集 中密排分布的至少2個導流筒。
6. —種鋼件強烈淬火冷卻方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1所述的鋼件淬火冷卻 系統(tǒng)，包括如下步驟a、 在淬火槽中加入攪拌裝置，攪動淬火槽中的淬火液，使淬火液的流速〉1. Om/s、且形 成高動能淬火液時，將所述鋼件浸入淬火液；b、 與所述攪拌裝置配合，在淬火槽中集中密排分布有導流裝置，使高動能的淬火液集 中沖刷鋼件表面，進行強烈熱交換；c、 在所述淬火槽外部安裝冷卻裝置，使淬火液快速降溫冷卻。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼件強烈淬火冷卻方法，其特征在于，在步驟a中，所述攪 拌裝置包括至少2臺電機攪拌器，所述電機攪拌器的功率為11-40KW，大葉片直徑小為 600mm，轉(zhuǎn)速為460r/min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼件強烈淬火冷卻方法，其特征在于，在步驟b中，所述導流 裝置包括集中密排分布的至少2個導流筒。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼件強烈淬火冷卻方法，其特征在于，在步驟c中，所述冷卻 裝置包括空冷器，所述空冷器與淬火槽連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼件強烈淬火冷卻系統(tǒng)及方法，其中，該系統(tǒng)包括淬火槽，在淬火槽中，設(shè)有攪拌裝置和導流裝置；在淬火槽外部，設(shè)有與淬火槽配合連接的冷卻裝置，其中攪拌裝置，用于攪動淬火槽中的淬火液，以形成高動能的淬火液；冷卻裝置，用于快速對淬火槽中的淬火液進行降溫；導流裝置，用于使高動能的淬火液，集中沖刷鋼件表面。本發(fā)明所述系統(tǒng)及方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中鋼件的淬透層淺、表面存在軟點，以及鋼件及設(shè)備存在一定安全隱患等缺陷；以實現(xiàn)鋼件的強烈淬火冷卻，使鋼件的淬硬層深度更深、硬度更高更均勻，并且，鋼件的強度和疲勞強度得以提高。
文檔編號C21D1/62GK101693942SQ200910162348
公開日2010年4月14日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者丁得剛, 劉占斌, 姚軍戰(zhàn), 張仁俊, 張成學, 楊建國, 王菲, 田阜澤 申請人:巨力索具股份有限公司;