專利名稱：金屬熱處理可控緩冷裝置及智能在線監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種金屬熱處理可控緩冷裝置及智能在線監(jiān)控系統(tǒng)，適用于在線 精確可控多功能底裝料的滲碳后無氧化脫碳情況下可控冷卻系統(tǒng)。屬于金屬熱處理設(shè)備技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
滲碳淬火回火是金屬表面強(qiáng)化的主要熱處理工藝方法。滲碳使金屬工件表面層 碳含量增加，通過隨后的淬火回火，使金屬工件表面的硬度大大提高，增加耐磨性和使用壽 命；同時使工件的心部獲得良好的強(qiáng)度和塑性、韌性配合，滿足工件保持良好強(qiáng)度和韌性要 求，所以滲碳后淬火回火工藝對滲碳件組織性能至關(guān)重要。滲碳后熱處理工藝有如下七種直接淬火低溫回火、預(yù)冷后直接淬火低溫回火、緩 冷后機(jī)加工再一次加熱淬火低溫回火、緩冷后高溫回火機(jī)加工再一次淬火低溫回火，緩冷 后機(jī)加工再二次淬火低溫回火、二次淬火冷處理低溫回火、感應(yīng)淬火低溫回火。對于技術(shù)要 求不高，變形和承受沖擊載荷不大的零件，一般采用直接淬火低溫回火或預(yù)冷后直接淬火 低溫回火工藝。而對于技術(shù)要求高，Cr-M合金鋼滲碳件以及滲碳后需機(jī)加工件大都在滲 碳后需要緩冷，再進(jìn)行淬火低溫回火處理。因此，緩冷裝置是要求高性能、高質(zhì)量滲碳件的 生產(chǎn)必備生產(chǎn)條件和設(shè)備?，F(xiàn)有技術(shù)的緩冷裝備，大多是設(shè)置簡易結(jié)構(gòu)式緩冷坑或緩冷筒，這種簡易結(jié)構(gòu)式 緩冷坑或緩冷筒在滲碳件緩冷過程中易產(chǎn)生氧化脫碳。為防止?jié)B碳件緩冷時產(chǎn)生氧化脫 碳，一般廠家是向緩冷坑或緩冷筒內(nèi)放置燃燒的廢油棉紗，由所述廢油棉紗構(gòu)成緩冷結(jié)構(gòu)。 存在如下缺點構(gòu)成所述緩冷結(jié)構(gòu)的材料保溫效果不良，因此緩冷結(jié)構(gòu)的緩冷效果很差，嚴(yán) 重影響熱處理質(zhì)量。(2)容易污染環(huán)境，與國家實施的節(jié)能減排政策背道而馳。中國專利號為“200820193455. X”的實用新型專利公開了一種特優(yōu)鋼材加工氣浴 緩冷裝置，它是對普通緩冷坑裝置的改進(jìn)，它包括有緩冷坑和保溫蓋，緩冷坑內(nèi)布置有隔離 支架，緩冷坑底部放置有若干方鋼墊鐵，其特征是所述保溫蓋上開有散氣孔，設(shè)置有進(jìn)水 管通至緩冷坑的底部；或在緩冷坑底部開有儲水槽，該儲水槽延伸至緩冷坑外部；本裝置 雖然增設(shè)了加水功能，可提高緩冷效果和效率。但是還存在以下問題1、不能控制冷卻速 度；2、無法保證在緩冷時不產(chǎn)生氧化脫碳；3、不能實現(xiàn)全自動化緩冷。

實用新型內(nèi)容本實用新型的第一個目的，是為了克服現(xiàn)有緩冷裝置緩冷效果差、容易污染環(huán)境 的缺點，提供一種金屬熱處理可控緩冷裝置。本實用新型的第二個目的，是為了提供一種金屬熱處理可控緩冷智能在線監(jiān)控系 統(tǒng)。本實用新型的第一個目的可以通過如下措施達(dá)到金屬熱處理可控緩冷裝置，其結(jié)構(gòu)特點是包括爐體和風(fēng)機(jī)，爐體的內(nèi)腔設(shè)有升/降平臺、熱交換器和溫度檢測器；爐體的上側(cè)壁設(shè)有工件進(jìn)/出口，在所述工件進(jìn)/出口處設(shè)有密封蓋；風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口從側(cè)下部連通爐體的內(nèi)腔，風(fēng)機(jī)的回風(fēng)口從側(cè)上部連通位于爐 體內(nèi)熱交換器的出風(fēng)口，在爐體的內(nèi)腔、風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口與熱交換器的進(jìn)風(fēng)口之間形成單向 風(fēng)道，升/降平臺位于所述單向風(fēng)道中；爐體的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有保溫層；所述風(fēng)機(jī)、熱交換器和 升降機(jī)構(gòu)分別設(shè)有控制輸入信號端。本實用新型的第一個目的還可以通過如下措施達(dá)到實現(xiàn)本實用新型的第一個目的的一個方案是在所述風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口與爐體內(nèi)腔的 連接處設(shè)有一個導(dǎo)風(fēng)筒，在爐體的內(nèi)腔形成的單向風(fēng)道可以包括單向?qū)эL(fēng)筒、熱交換器的 進(jìn)風(fēng)口以及供升/降平臺活動的爐體內(nèi)腔空間。實現(xiàn)本實用新型的第一個目的的一個方案是所述風(fēng)機(jī)可以由變頻式風(fēng)機(jī)構(gòu)成； 所述熱交換器可以由水冷式結(jié)構(gòu)熱交換器構(gòu)成。實現(xiàn)本實用新型的第一個目的的一個方案是所述溫度檢測器可以由至少二個測 溫?zé)犭娪缁驕囟葌鞲衅鳂?gòu)成；該測溫?zé)犭娪缁驕囟葌鞲衅鞯男盘栞敵龆送饨涌刂葡到y(tǒng)的反 饋信號輸入端。實現(xiàn)本實用新型的第一個目的的一個方案是所述爐體為一種底裝立式多用爐。實現(xiàn)本實用新型的第一個目的的一個方案是所述保溫層可以由纖維氈保溫套構(gòu) 成。本實用新型的第二個目的可以通過如下措施達(dá)到金屬熱處理可控緩冷智能在線監(jiān)控系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點是包括與前述風(fēng)機(jī)、熱交換 器和升降機(jī)構(gòu)的控制輸入信號端連接的溫度控制模塊，該溫度控制模塊的信號輸出端分別 連接風(fēng)機(jī)、熱交換器和升降機(jī)構(gòu)的控制輸入信號端，該溫度控制模塊的反饋信號輸入端連 接溫度檢測器的信號輸出端，該溫度控制模塊的控制信號輸入端連接工業(yè)控制計算機(jī)的一 個信號輸出端。本實用新型的第二個目的可以通過如下措施達(dá)到實現(xiàn)本實用新型的第二個目的的一個方案是工業(yè)控制計算機(jī)還連接有壓力控制 模塊、流量控制模塊、氮氣氣氛保護(hù)模塊；1)所述工業(yè)控制計算機(jī)的控制輸I/O端口分別與溫度控制模塊、壓力控制模塊、 流量控制模塊的信號輸入/輸出端連接；2)所述溫度控制模塊的控制輸出端與緩冷裝置的信號輸入端連接，溫度控制模塊 的反饋信號輸入端與測溫?zé)犭娕嫉男盘栞敵龆诉B接；3)所述壓力控制模塊的控制輸出端通過一穩(wěn)壓閥連接緩冷裝置的爐體內(nèi)腔；4)所述流量控制模塊的控制輸出端分別與流量計和氮氣保護(hù)氣氛系統(tǒng)的信號輸 入端連接、其反饋信號輸入端與氮氣保護(hù)氣氛系統(tǒng)的反饋信號輸出端連接，所述氮氣保護(hù) 氣氛系統(tǒng)的信號輸出端與流量計的信號輸入端連接。本實用新型中，可以由控制處理裝置連接風(fēng)機(jī)和換熱器組成冷卻系統(tǒng)，由控制處 理裝置連接升/降平臺3構(gòu)成快速升/降工件支撐系統(tǒng)；由控制處理裝置和爐體1構(gòu)成惰 性氣體保護(hù)系統(tǒng)。本實用新型的有益效果是1、本實用新型為高質(zhì)量高性能滲碳件提供一種可以控制冷卻速度，保證滲碳件緩冷時不產(chǎn)生氧化脫碳，全自動化緩冷的裝置，并能與底裝料立式多用爐生產(chǎn)線精確對接，實 現(xiàn)可控氣氛滲碳自動化生產(chǎn)。2、本實用新型通過預(yù)先純氮吹掃、良好密封、冷卻過程純氮保護(hù)，使?jié)B碳工件緩冷 過程不產(chǎn)生氧化脫碳；3、本實用新型通過保溫層、換熱器和風(fēng)機(jī)，以及溫度測量和控制系統(tǒng)，使?jié)B碳工件 在可控冷速的情況下進(jìn)行緩慢冷卻，達(dá)到最佳的組織性能。4、本實用新型通過傳感器和控制系統(tǒng)與底裝立式多用爐生產(chǎn)線無縫對接，實現(xiàn)底 裝料立式多用爐生產(chǎn)線具有滲碳后緩冷功能的自動化生產(chǎn)。

圖1是滲碳后熱處理緩冷裝置的一個實施例結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實用新型的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
具體實施例1 圖1構(gòu)成本實用新型的具體實施1的金屬熱處理可控緩冷裝置。參照圖1，本實施例涉及的金屬熱處理可控緩冷裝置，包括爐體1和風(fēng)機(jī)4，爐體1 的內(nèi)腔設(shè)有升/降平臺6、熱交換器5和溫度檢測器8 ；爐體1的上側(cè)壁設(shè)有工件進(jìn)/出口 10，在所述工件進(jìn)/出口 10處設(shè)有密封蓋2 ；風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口 41從側(cè)下部連通爐體1的內(nèi)腔， 風(fēng)機(jī)的回風(fēng)口 42從側(cè)上部連通位于爐體內(nèi)熱交換器的出風(fēng)口 51，在爐體1的內(nèi)腔、風(fēng)機(jī)的 出風(fēng)口 41與熱交換器5的進(jìn)風(fēng)口之間形成單向風(fēng)道，升/降平臺6位于所述單向風(fēng)道中； 爐體1的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有保溫層3 ；所述風(fēng)機(jī)4、熱交換器5和升降機(jī)構(gòu)6分別設(shè)有控制輸入信 號端。本實施例中，在所述風(fēng)機(jī)4的出風(fēng)口 41與爐體1內(nèi)腔的連接處設(shè)有一個導(dǎo)風(fēng)筒7， 在爐體1的內(nèi)腔形成的單向風(fēng)道可以包括單向?qū)эL(fēng)筒7、熱交換器5的進(jìn)風(fēng)口以及供升/降 平臺3活動的爐體內(nèi)腔空間。所述風(fēng)機(jī)4可以由變頻式風(fēng)機(jī)構(gòu)成；所述熱交換器5可以由 水冷式結(jié)構(gòu)熱交換器構(gòu)成。所述溫度檢測器5可以由二個測溫?zé)犭娪鐦?gòu)成；該測溫?zé)犭娪?或溫度傳感器的信號輸出端外接控制系統(tǒng)的反饋信號輸入端所述爐體1為一種底裝立式 多用爐。所述保溫層3可以由纖維氈保溫套構(gòu)成。由控制處理裝置連接風(fēng)機(jī)和換熱器組成冷卻系統(tǒng)，由控制處理裝置連接升/降平 臺6構(gòu)成快速升/降工件支撐系統(tǒng)；由控制處理裝置和爐體1構(gòu)成惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)。本實用新型的工作原理是滲碳工件進(jìn)入緩冷系統(tǒng)之前，緩冷裝置通過通氮清掃， 保持裝置內(nèi)無污染和氧化氣氛，滲碳工件放置在快速升/降平臺6，并快速裝入該緩冷裝置 內(nèi)，通過氮氣保護(hù)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)實現(xiàn)對滲碳工件的無氮化脫碳的可控冷卻。所述緩冷裝 置通過預(yù)先通氮吹掃，由于裝置的密封性很好、使?jié)B碳工件始終在純氮氣保護(hù)的條件下冷 卻，保證滲碳工件緩冷過程中不氧化脫碳。控制系統(tǒng)通過控制風(fēng)機(jī)4來調(diào)整風(fēng)機(jī)進(jìn)/回風(fēng) 的速度、控制熱交換器5的流量來改變冷卻氮氣的冷卻效果，達(dá)到調(diào)整工件冷速的目的。滲 碳工件可以通過升/降平臺6升降、可以通過工件進(jìn)/出口 10裝卸。利用裝置內(nèi)設(shè)有的熱電偶，測試內(nèi)部溫度，作為計算和調(diào)整冷卻速度的依據(jù)。通過調(diào)整風(fēng)機(jī)速度和通過熱交換的流量來改變冷卻氮氣的冷卻效果，來達(dá)到調(diào)整工件冷速的目 的。通過預(yù)先通氮吹掃裝置良好密封、冷卻中純氮氣保護(hù)，保證滲碳工件緩冷過程中不氧化 脫碳。本實用新型構(gòu)成在線精確可控多功能底裝料滲碳緩冷裝置。具體實施例2 圖1和圖2構(gòu)成本實用新型的金屬熱處理可控緩冷智能在線監(jiān)控系統(tǒng)。參照圖2，金屬熱處理可控緩冷智能在線監(jiān)控系統(tǒng)，是在圖1公開的金屬熱處理可控緩冷裝置的基礎(chǔ)上連接一工業(yè)計算機(jī)控制系統(tǒng)，主要包括與前述風(fēng)機(jī)4、熱交換器5和 升降機(jī)構(gòu)6的控制輸入信號端連接的溫度控制模塊，該溫度控制模塊的信號輸出端分別連 接風(fēng)機(jī)4、熱交換器5和升降機(jī)構(gòu)6的控制輸入信號端，該溫度控制模塊的反饋信號輸入端 連接溫度檢測器8的信號輸出端，該溫度控制模塊的控制信號輸入端連接工業(yè)控制計算機(jī) 的一個信號輸出端。工業(yè)控制計算機(jī)還連接有壓力控制模塊、流量控制模塊、氮氣氣氛保護(hù)模塊；所述 工業(yè)控制計算機(jī)的控制輸I/O端口分別與溫度控制模塊、壓力控制模塊、流量控制模塊的 信號輸入/輸出端連接；所述溫度控制模塊的控制輸出端與緩冷裝置的信號輸入端連接， 溫度控制模塊的反饋信號輸入端與測溫?zé)犭娕嫉男盘栞敵龆诉B接；所述壓力控制模塊的控 制輸出端通過一穩(wěn)壓閥連接緩冷裝置的爐體內(nèi)腔；所述流量控制模塊的控制輸出端分別與 流量計和氮氣保護(hù)氣氛系統(tǒng)的信號輸入端連接、其反饋信號輸入端與氮氣保護(hù)氣氛系統(tǒng)的 反饋信號輸出端連接，所述氮氣保護(hù)氣氛系統(tǒng)的信號輸出端與流量計的信號輸入端連接。參照圖1，本實施例所述的金屬熱處理可控緩冷裝置與具體實施例1相同。
權(quán)利要求金屬熱處理可控緩冷裝置，其特征是包括爐體(1)和風(fēng)機(jī)(4)，爐體(1)的內(nèi)腔設(shè)有升/降平臺(6)、熱交換器(5)和溫度檢測器(8)；爐體(1)的上側(cè)壁設(shè)有工件進(jìn)/出口(10)，在工件進(jìn)/出口(10)處設(shè)有密封蓋(2)；風(fēng)機(jī)位于爐體(1)外、其出風(fēng)口(41)從側(cè)下部連通爐體(1)的內(nèi)腔、其回風(fēng)口(42)從側(cè)上部連通熱交換器的出風(fēng)口(51)，在爐體(1)的內(nèi)腔、風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口(41)與熱交換器(5)的進(jìn)風(fēng)口之間形成單向風(fēng)道，升/降平臺(6)位于所述單向風(fēng)道中；爐體(1)的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有保溫層(3)；所述風(fēng)機(jī)(4)、熱交換器(5)和升降機(jī)構(gòu)(6)分別設(shè)有控制輸入信號端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬熱處理可控緩冷裝置，其特征是在風(fēng)機(jī)(4)的出風(fēng)口 (41)與爐體(1)內(nèi)腔的連接處設(shè)有一個導(dǎo)風(fēng)筒(7)，在爐體(1)的內(nèi)腔形成的單向風(fēng)道包 括單向?qū)эL(fēng)筒(7)、熱交換器(5)的進(jìn)風(fēng)口以及供升/降平臺(3)活動的爐體內(nèi)腔空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬熱處理可控緩冷裝置，其特征是所述風(fēng)機(jī)(4)由 變頻式風(fēng)機(jī)構(gòu)成；所述熱交換器(5)由水冷式結(jié)構(gòu)熱交換器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬熱處理可控緩冷裝置，其特征是所述溫度檢測器 (8)由至少二個測溫?zé)犭娪缁驕囟葌鞲衅鳂?gòu)成；該測溫?zé)犭娪缁驕囟葌鞲衅鞯男盘栞敵龆?外接控制系統(tǒng)的反饋信號輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬熱處理可控緩冷裝置，其特征是所述爐體(1)為 底裝立式多用爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬熱處理可控緩冷裝置，其特征是所述保溫層(3)由 纖維氈保溫套構(gòu)成。
7.金屬熱處理可控緩冷智能在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是包括與前述風(fēng)機(jī)(4)、熱交換器 (5)和升降機(jī)構(gòu)(6)的控制輸入信號端連接的溫度控制模塊，該溫度控制模塊的信號輸出 端分別連接風(fēng)機(jī)(4)、熱交換器(5)和升降機(jī)構(gòu)(6)的控制輸入信號端，該溫度控制模塊的 反饋信號輸入端連接溫度檢測器(8)的信號輸出端，該溫度控制模塊的控制信號輸入端連 接工業(yè)控制計算機(jī)的一個信號輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬熱處理可控緩冷智能在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是工業(yè)控 制計算機(jī)還連接有壓力控制模塊、流量控制模塊、氮氣氣氛保護(hù)模塊；1)所述工業(yè)控制計算機(jī)的控制輸I/O端口分別與溫度控制模塊、壓力控制模塊、流量 控制模塊的信號輸入/輸出端連接；2)所述溫度控制模塊的控制輸出端與緩冷裝置的信號輸入端連接，溫度控制模塊的反 饋信號輸入端與測溫?zé)犭娕嫉男盘栞敵龆诉B接；3)所述壓力控制模塊的控制輸出端通過一穩(wěn)壓閥連接緩冷裝置的爐體內(nèi)腔；4)所述流量控制模塊的控制輸出端分別與流量計和氮氣保護(hù)氣氛系統(tǒng)的信號輸入端 連接、其反饋信號輸入端與氮氣保護(hù)氣氛系統(tǒng)的反饋信號輸出端連接，所述氮氣保護(hù)氣氛 系統(tǒng)的信號輸出端與流量計的信號輸入端連接。
專利摘要本實用新型涉及金屬熱處理可控緩冷裝置及智能在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是包括爐體(1)和風(fēng)機(jī)(4)，爐體(1)的內(nèi)腔設(shè)有升/降平臺(6)、熱交換器(5)和溫度檢測器(8)；爐體(1)的上側(cè)壁設(shè)有工件進(jìn)/出口(10)，風(fēng)機(jī)位于爐體(1)外、其出風(fēng)口(41)連通爐體(1)的內(nèi)腔、其回風(fēng)口(42)連通熱交換器的出風(fēng)口(51)，在爐體(1)的內(nèi)腔、風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口(41)與熱交換器(5)的進(jìn)風(fēng)口之間形成單向風(fēng)道，升/降平臺(6)位于所述單向風(fēng)道中；所述風(fēng)機(jī)(4)、熱交換器(5)和升降機(jī)構(gòu)(6)分別設(shè)有控制輸入信號端。本實用新型保證滲碳件緩冷時不產(chǎn)生氧化脫碳，實現(xiàn)可控氣氛滲碳自動化生產(chǎn)。
文檔編號C21D11/00GK201587962SQ20092026269
公開日2010年9月22日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者梁航, 王桂茂, 蘇宇輝, 董小虹, 陳志強(qiáng) 申請人:廣東世創(chuàng)金屬科技有限公司