專利名稱：雙室負(或低)壓高流率真空氣淬爐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種真空無氧化處理的氣體淬火爐。
真空氣淬具有氣淬后工件光亮度高，變形量小，淬后不需要清洗，并能避免大截面高速鋼零件真空油淬后產生白亮層等優點，因此受到人們的重視。
機電部北京機電研究所生產的雙室負壓真空氣淬爐以及日本海斯公司生產的雙室負壓真空爐，其結構相似，主要由加熱室、冷卻室、真空系統、充氣系統、淬火冷卻系統、控制系統等組成，除淬火冷卻系統外，其余部分已進入成熟階段。由于現有的雙室負壓真空氣淬爐的淬火冷卻系統氣體循環性差，充氣量小，作為傳熱介質的循環氣體所傳遞的熱量非常有限，使最終熱處理件的淬透性很差。為改變雙室負壓真空氣淬爐的這種不足，發展了高壓真空氣淬爐(6個大氣壓)，用以增加充氣量及單室低壓高流率真空氣淬爐(2～3個大氣壓)，用以增加充氣量及氣體循環性，從而均大大提高了循環氣體的傳熱量。但是這兩種真空氣淬爐由于壓力的提高，導致真空爐設計、制造、使用及維護等方面的復雜化，同時也增加了氮氣的消耗量。
本實用新型的目的是提供一套高效率淬火冷卻系統，使其結構簡單，而且在不增加充氣量的情況下，增加氣體循環性，提高作為傳熱介質的循環氣體所傳遞的熱量，使其和低壓高流率及高壓氣淬真空爐一樣，能處理大中型高速鋼工件及不銹鋼、彈性元件，真空釬焊、真空燒結等要求無氧化處理的工件。
本實用新型的具體解決方案如下在雙室負(或低)壓高流率真空氣淬爐中，其淬火冷卻系統主要由冷卻室外殼、冷卻室內殼、冷卻水、風機和熱交換器組成。在該淬火冷卻系統中，具有封閉通道內壁、封閉氣流通道、導向板和氣流分布板。由封閉通道內壁和冷卻室內殼形成的封閉氣流通道能使氣體在通道內循環。在封閉氣流通道內裝有導向板，均安置在循環氣體流向的拐角處。且與循環氣體流向成45°角。在封閉通道的內壁安裝有氣流分布板，其中二塊板分別安裝在封閉通道的兩個側面，兩塊板上都開有每排數量不等的孔，相鄰二排的孔成相間排列。在封閉通道的底部裝有另一塊氣流分布板，以此板中心為圓心，以等差增加的距離為半徑作同心圓，在每一同心圓周上開有等量的孔，并使相鄰兩圓周上的孔成均勻相間分布。
本實用新型結構由封閉通道內壁和冷卻室內殼形成封閉氣流通道，強迫氣體沿通道流動，使其具有一定速度和與冷卻室內殼進行熱交換。由于本實用新型真空氣淬爐淬火冷卻系統的結構中裝有導向板，使氣流能順利地通過拐角，并且由于導向板與循環氣體流向成45°角，使氣流經導向板反射轉成90°流向，受到反射阻力最小，循環流暢。循環氣體在兩側面的流向與由底部向上的流向和封閉氣流通道內的流向相互垂直，而且它們的速度比較接近，這樣就大大促進了循環氣體微團在循環氣體流向的垂直方向上的摻混和分子間的相互擴散、相互熱傳導。
由于在本實用新型結構中裝有氣流分布板，其中安裝在封閉通道側面的氣流分布板上的小孔，對通過氣流通道和熱處理件的氣體起擾動作用，使氣體更有利于與側壁和工件進行熱交換。在冷卻室底部由于料框中心的工件不易冷卻，在置于封閉通道底部的氣流分布板上開有數量較多的孔，使氣體由中心向四周擴散，增加氣體經過工件的曲折度，從而增加氣體的吸熱量。氣流分布板分布通過熱處理件的氣流量，達到料框心部和外部的一致冷卻。現有的真空氣淬爐的淬火冷卻系統由風速計測知兩側面的最大風速為5m／s，底部的風速幾乎為零。本實用新型結構在不增加充氣量的情況下，增加了氣體的循環性，可使氣流的最大風速達19m／s。再加上各種擾動作用，可使氣體處于紊流狀態。由流體力學可知，循環氣體處于紊流狀態時，循環氣體與周圍環境的熱交換最大，有利于循環氣體的冷卻和加熱。本實用新型真空氣淬爐安置了這一套淬火冷卻系統后，在裝爐量為100kg情況下，對高速鋼棒料，使其極限淬透性尺寸從φ15～20mm提高到φ80mm。同時本實用新型真空氣淬爐的淬火冷卻系統結構簡單，使用和維修都很方便。
圖1為本實用新型真空氣淬爐的淬火冷卻系統圖。
圖2為該冷卻系統中安裝在封閉通道側面的氣流分布板結構圖。
圖3為該冷卻系統中安裝在封閉通道底部的氣流分布板結構圖。
以下結合
本實用新型真空氣淬爐的結構及工作過程。
圖1所示的雙室負壓高流率真空氣淬爐的淬火冷卻系統為實施本實用新型的一個實施例。
圖1中(1)為冷卻室外殼，(2)為冷卻水，(3)為冷卻室內殼，(4)為風扇電機，(5)為風機，(6)為熱交換器，(7)為封閉通道內壁，(8)為料叉。由封閉通道內壁(7)和冷卻室內殼(3)形成封閉氣流通道(9)。在封閉氣流通道內有三塊導向板(10)、(11)，其中兩塊平導向板(10)為方形冷軋薄鋼板，分別安裝在封閉通道底部兩個拐角處，與循環氣體流向成45°角。另一塊(11)為直角薄鋼板，安裝在封閉通道底部的中間。在封閉通道的內壁安裝三塊由長方形冷軋鋼板制成的氣流分布板(12)、(13)，其中如圖2所示的兩塊板(13)分別安裝在封閉通道的兩側面，其底邊與料框底面在同一水平線上。在該兩塊板上都開有三排每個為φ22mm的孔，每排孔的數量不等，自上而下逐漸增加，且相鄰兩排孔相間排列。如圖3所示的另一塊板(12)安裝在封閉通道底部料框的下方，以該板中心為圓心，以等差增加的距離為半徑作同心圓，在每一同心圓周上開有8個φ22mm的孔，相鄰兩圓周上的孔均勻相間分布。
熱交換器(6)可安置在封閉氣流通道(9)內壁的任意一邊，以冷卻在封閉通道內的循環氣體，對整個冷卻效果有利。
本實施例真空氣淬爐的工作過程如下如處理不銹鋼波紋管，首先打開加熱室和冷卻室之間的閥門(圖中未畫出)，把工件從冷卻室送入加熱室后關閉該閥門，加熱保溫到1140℃(最高可達1300℃)打開閥門，把工件從加熱室取回到冷卻室，再關閉閥門，打開充氣閥，充氣到0.85個大氣壓后，啟動淬火冷卻系統中的風扇電機(4)，它帶動風機(5)，使靜態氣體在淬火冷卻系統內形成循環，并使傳熱介質－循環氣體經料叉(8)上的料框(如圖1中點劃線所示，作放工件用)進行加熱，流經熱交換器(6)后進行冷卻，經風機(5)作用進入封閉氣流通道。在通道(9)里，由冷卻室內殼(3)進一步冷卻。冷卻室內殼(3)由在冷卻室外殼(1)和內殼形成封閉容器中的冷卻水(2)冷卻。循環氣體經導向板(10)、(11)導向后到達底部的氣流分布板(12)，氣流分布板(12)對經過料框的氣體進行分配。當循環氣體在封閉通道的兩側面時，氣流分布板(13)對沿通道的循環氣體和經過料框的循環氣體進行擾動，使這兩處的循環氣體處于紊流狀態，這就大大促進了循環氣體微團在循環氣體流向的垂直方向上的摻混和分子間的相互擴散、相互熱傳導，幾分鐘后可冷卻到200℃以下。整個過程由計算機控制，并可隨意選擇手動和自動。
本實用新型真空氣淬爐用于雙室低壓真空氣淬時，其壓力為2～3個大氣壓。
用本實用新型真空氣淬爐能和低壓高流率及高壓真空氣淬爐一樣處理高速鋼、不銹鋼、彈性元件及真空釬焊、真空燒結等要求無氧化處理的工件。
權利要求1.一種雙室負(或低)壓高流率真空氣淬爐，其淬火冷卻系統主要由冷卻室外殼(1)、冷卻室內殼(3)、冷卻水(2)、風機(5)和熱交換器(6)組成，本實用新型的特征在于，該淬火冷卻系統具有封閉通道內壁(7)、封閉氣流通道(9)、導向板(10)、(11)和氣流分布板(12)、(13)。
2.根據權利要求1所述的真空氣淬爐，其特征在于，由封閉通道內壁(7)和冷卻室內殼(3)形成淬火冷卻系統的封閉氣流通道(9)，使氣體在通道內循環；在封閉氣流通道內有導向板(10)、(11)，均安置在循環氣體流向的拐角處，且與循環氣體流向成45°角。
3.根據權利要求1所述的真空氣淬爐，其特征在于，在封閉通道內壁(7)安裝氣流分布板(12)、(13)，其中二塊板(13)分別安裝在封閉通道的二個側面，二塊板上都開有每排數量不等的孔，相鄰二排的孔成相間排列；另一塊板(12)安裝在封閉通道底部，以此板中心為圓心，以等差增加的距離為半徑作同心圓，在每一同心圓周上開有等量的孔，相鄰二圓周上的孔均勻相間分布。
4.根據權利要求1所述的真空氣淬爐，其特征在于，淬火冷卻系統中的熱交換器(6)可安置在封閉氣流通道(9)內壁的任意一邊。
專利摘要一種雙室負(或低)壓高流率真空氣淬爐，其淬火冷卻系統主要由冷卻室外殼、冷卻室內殼、冷卻水、風機及熱交換器組成。在該冷卻系統中具有使氣體在其中循環的封閉氣流通道，并且在通道內安置了引導氣體流向的導向板及在其上開有一系列孔的氣流分布板，增加了氣體的循環性和熱交換性。本實用新型結構簡單，而且在不增加充氣量的情況下，提高了真空氣淬爐的淬火冷卻能力。并能處理高速鋼、不銹鋼、彈性元件及真空釬焊、真空燒結等要求無氧化處理的工件。
文檔編號F27B14/00GK2121668SQ91231350
公開日1992年11月11日 申請日期1991年12月20日 優先權日1991年12月20日
發明者董玉順, 劉迨, 華克徵, 田桐 申請人:機械電子工業部北京機電研究所