專利名稱：立式真空水淬爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空熱處理裝備領(lǐng)域，確切地說是一種立式真空水淬爐。
背景技術(shù)：
目前技術(shù)成熟、廣泛應(yīng)用的真空淬火爐主要是真空油淬爐和真空高壓氣淬爐，不 能滿足一些材料(如鈦合金、鈹青銅、彈性合金、不銹鋼等)需要用水淬火的技術(shù)要求。真 空水淬爐的應(yīng)用實(shí)例還較少。真空水淬爐的基本技術(shù)要求(1)加熱時(shí)，應(yīng)從傳熱和氣密兩 方面完全隔離加熱室與淬火水槽，因加熱室的工作溫度遠(yuǎn)高于水的沸點(diǎn)，加熱室的壓力遠(yuǎn) 低于水的蒸汽壓；(2)淬火時(shí)，應(yīng)避免淬火產(chǎn)生的水蒸氣污染加熱室，否則會(huì)有損于加熱室 的真空性能或加熱元件的使用壽命。專利200420000295. 4 “雙室真空水或水基介質(zhì)熱處理爐”采用臥式、內(nèi)熱式結(jié)構(gòu)， 加熱室與冷卻室之間設(shè)有隔熱和密封的閘板門，達(dá)到了上述基本要求。但是其工件轉(zhuǎn)移時(shí) 間較長(zhǎng)(打開閘板門取料到爐料全部淬入水中的時(shí)間，約25秒)，原因在于(1)打開閘板 門后，設(shè)在冷卻室中的淬火機(jī)構(gòu)要花一定時(shí)間進(jìn)入加熱室取料；(2)從加熱室取出爐料后， 爐料淬火之前，要等待關(guān)閉閘板門；(3)需要兩套機(jī)械機(jī)構(gòu)順序完成水平取料和垂直入水 兩個(gè)機(jī)械動(dòng)作。專利200510021231. 1 “小型多用單室真空水淬爐”采用外熱式結(jié)構(gòu)滿足上述基本 要求，再加上采用翻轉(zhuǎn)傾倒方式淬火，省去了取料和等待關(guān)閉爐門的時(shí)間，其工件轉(zhuǎn)移時(shí)間 較短(6 8秒)。但是其局限性在于(1)加熱溫度不能高于1100°C; (2)有效加熱區(qū)尺寸 有限(直徑160mm，長(zhǎng)300mm)，故裝爐量有限；(3)淬火時(shí)高于900°C的高溫爐罐完全暴露， 對(duì)工作環(huán)境散熱大，能耗也較高；(4)淬火后要等待爐罐冷卻1 2小時(shí)后才能繼續(xù)裝爐， 生產(chǎn)率低?？傊鲜鰞煞N現(xiàn)有技術(shù)中，前者加熱溫度高、裝爐量較大、無爐罐直接散熱、但是 工件轉(zhuǎn)移時(shí)間較長(zhǎng)；后者工件轉(zhuǎn)移時(shí)間較短，但是加熱溫度和裝爐量有限、爐罐直接散熱 大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在滿足真空水淬爐基本技術(shù)要求的前提下，縮短工件轉(zhuǎn)移時(shí)間， 增加有效加熱區(qū)尺寸，同時(shí)又無爐罐直接散熱。為此，本發(fā)明的技術(shù)方案包括采用現(xiàn)有成熟的內(nèi)熱式結(jié)構(gòu)，加熱溫度高，無爐罐直接散熱，有效加熱區(qū)尺寸大。采用立式爐體結(jié)構(gòu)，淬火機(jī)構(gòu)置于爐頂，淬火水槽置于爐底。加熱時(shí)，淬火機(jī)構(gòu)吊 裝爐料于加熱室，上隔熱門、下隔熱門和下密封門處于關(guān)閉狀態(tài)。淬火時(shí)，打開上隔熱門、下 隔熱門和下密封門，并且在保持上隔熱門、下隔熱門和下密封門打開的狀態(tài)下，淬火機(jī)構(gòu)只 用一個(gè)連續(xù)的垂直動(dòng)作將爐料直接快速送入水中，省去了取料和等待關(guān)閉爐門的時(shí)間。而 且，由于垂直起重動(dòng)作比水平懸臂起重動(dòng)作的穩(wěn)定性高，所以移動(dòng)速度可以較快，可進(jìn)一步縮短工件轉(zhuǎn)移時(shí)間。另外，垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)比水平懸臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。設(shè)有隨淬火機(jī)構(gòu)移動(dòng)的隔離抽氣筒，其高度大于下密封門口到加熱室頂?shù)母叨龋?上下通氣、水平四周不通氣，下端橫截面的尺寸大于下密封門口的尺寸，當(dāng)隨淬火機(jī)構(gòu)下降 落到下密封門口后，隔離抽氣筒下端可以完全封住下密封門口，上端伸出加熱室頂外，其 作用在于防止淬火時(shí)產(chǎn)生的水蒸氣污染加熱室。為配合實(shí)現(xiàn)隔離抽氣筒的作用，爐頂開有 抽氣口，主要用于抽走淬火時(shí)產(chǎn)生的水蒸氣。上隔熱門采用雙扇、水平對(duì)開結(jié)構(gòu)。門縫中間開有吊具過孔，加熱時(shí)處于關(guān)閉狀 態(tài)，仍可允許吊具通過上隔熱門吊裝爐料于加熱室。門口尺寸大于隔離抽氣筒橫截面的尺 寸，淬火時(shí)打開后允許隔離抽氣筒通過，直至隔離抽氣筒落到下密封門口。本發(fā)明的具體方案是一種立式真空水淬爐，其特征在于爐子是自上到下由淬火機(jī)構(gòu)室、上隔熱門、加熱 室、下隔熱門、下密封門和淬火水槽組成的真空氣密結(jié)構(gòu)。上述的立式真空水淬爐，其特征在于淬火機(jī)構(gòu)室高度高于隔離抽氣筒頂最高位， 橫截面的尺寸大于隔離抽氣筒橫截面的尺寸，尺寸以包容隔離抽氣筒為下限。上述的立式真空水淬爐，其特征在于淬火機(jī)構(gòu)室內(nèi)裝有可以帶動(dòng)料鉤和隔離抽氣 筒垂直移動(dòng)的淬火機(jī)構(gòu)，垂直行程等于加熱工位到裝卸料工位的垂直距離。上述的立式真空水淬爐，其特征在于隔離抽氣筒高度大于下密封門口到加熱室頂 的高度，上下通氣、水平四周不通氣，下端橫截面的尺寸大于下密封門口的尺寸，隨淬火機(jī) 構(gòu)下降落到下密封門口后可以完全罩住下密封門口。上述的立式真空水淬爐，其特征在于上隔熱門爐口尺寸大于隔離抽氣筒橫截面的 尺寸。上述的立式真空水淬爐，其特征在于淬火水槽內(nèi)裝有可以托舉爐料在淬火工位、 裝卸料工位和加熱工位之間垂直移動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)。本發(fā)明結(jié)合臥式、內(nèi)熱式雙室真空水淬爐和外熱式單室真空水淬爐的特點(diǎn)，提出 了解決前者工件轉(zhuǎn)移時(shí)間長(zhǎng)和后者加熱溫度和有效加熱區(qū)尺寸有局限等技術(shù)問題的整體 技術(shù)方案。


圖1立式真空水淬爐結(jié)構(gòu)示意圖(加熱狀態(tài))1、淬火機(jī)構(gòu)，2、淬火機(jī)構(gòu)室，3、隔離抽氣筒，4、料鉤，5、加熱工位，6、加熱室，7、裝 卸料工位，8、水面，9、淬火工位，10、淬火水槽，11、上隔熱門，12、隔熱層，13、加熱元件，14、 下隔熱門，15、下密封門，16、爐門，17、爐體支架，18、升降機(jī)構(gòu)圖2立式真空水淬爐結(jié)構(gòu)示意圖(淬火狀態(tài))1、淬火機(jī)構(gòu)，2、淬火機(jī)構(gòu)室，3、隔離抽氣筒，4、料鉤，6、加熱室，7、裝卸料工位，8、 水面，9、淬火工位，10、淬火水槽，11、上隔熱門，12、隔熱層，13、加熱元件，14、下隔熱門，15、 下密封門，16、爐門，17、爐體支架，18、升降機(jī)構(gòu)具體實(shí)施方法淬火機(jī)構(gòu)室為鐘罩式氣密結(jié)構(gòu)，底端配有法蘭與加熱室頂密封連接。淬火機(jī)構(gòu)室 內(nèi)安裝垂直動(dòng)作的氣缸，氣缸推桿向下，氣缸推桿底端裝接可自動(dòng)脫鉤/掛鉤的料鉤，氣缸推桿上托掛隔離抽氣筒，氣缸的垂直行程等于加熱工位到裝卸料工位的垂直距離。氣缸推 桿從加熱工位向下移動(dòng)過程中帶動(dòng)料鉤和隔離抽氣筒同步向下移動(dòng)，當(dāng)隔離抽氣筒落到下 密封門口后，隔離抽氣筒不再隨氣缸推桿向下移動(dòng)，氣缸推桿繼續(xù)向下移動(dòng)直至到達(dá)裝卸 料工位，推動(dòng)自動(dòng)脫鉤/掛鉤機(jī)構(gòu)打開料鉤，使?fàn)t料落入淬火水槽。氣缸推桿從裝卸料工位 向上移動(dòng)時(shí)提起自動(dòng)脫鉤/掛鉤機(jī)構(gòu)鎖緊料鉤，從而吊起爐料，氣缸推桿繼續(xù)向上移動(dòng)過 程中帶動(dòng)擋塊提起隔離抽氣筒直至返回加熱工位。隔離抽氣筒是本發(fā)明的核心，其作用在于有效防止為縮短工件轉(zhuǎn)移時(shí)間而不關(guān) 爐門直接淬火時(shí)產(chǎn)生的水蒸氣污染加熱室。為此，隔離抽氣筒可以做成一個(gè)上下通氣、水平 四周不通氣的圓筒，當(dāng)隨淬火機(jī)構(gòu)下落到下密封門口時(shí)，底端恰好落入下密封門口上的溝 槽中(或接觸面上)，達(dá)到密封下爐口的效果此時(shí)頂端伸于上爐口之上。淬火時(shí)產(chǎn)生的水 蒸氣可經(jīng)隔離抽氣筒和設(shè)在加熱室上方的抽氣口被真空泵抽走，不至接觸加熱室中的加熱 元件和隔熱屏(或隔熱層)等構(gòu)件上隔熱門、加熱室、下隔熱門和下密封門均可采用現(xiàn)有技 術(shù)，具體結(jié)構(gòu)和尺寸視應(yīng)用范圍確定。只是上隔熱門應(yīng)采用中分雙開式隔熱門，中門縫留吊 具過孔。淬火水槽為筒形結(jié)構(gòu)，上端一側(cè)設(shè)密封爐門，作為裝卸料的通道。裝卸料工位爐料 頂面應(yīng)低于爐口上緣，爐口下緣低于裝卸料工位爐料底面，水面低于爐口下緣。采用現(xiàn)有技術(shù)在淬火水槽中配置升降機(jī)構(gòu)，用于將淬入水中的爐料從淬火工位升 起到裝卸料工位，處于淬火工位時(shí)可托住淬入水中的爐料并使?fàn)t料頂面沒于水中，處于裝 卸料工位時(shí)可托住裝入爐內(nèi)的爐料。爐子的典型運(yùn)行過程如下設(shè)初始狀態(tài)為各爐門關(guān)閉，淬火機(jī)構(gòu)處于加熱工位，升降機(jī)構(gòu)處于裝卸料工位。平衡淬火水槽與爐外壓力后，打開爐門，將爐料裝到升降機(jī)構(gòu)上，關(guān)閉爐門平衡淬火水槽與加熱室及淬火機(jī)構(gòu)室的壓力后，打開上隔熱門、下隔熱門和下密 封門，淬火機(jī)構(gòu)到裝卸料工位吊取爐料；淬火機(jī)構(gòu)到將爐料吊至加熱工位后，關(guān)閉上隔熱門、下隔熱門和下密門，升降機(jī)構(gòu) 降至淬火工位，執(zhí)行工藝需要的抽真空和加熱程序；加熱程序結(jié)束后，平衡淬火水槽與加熱室及淬火機(jī)構(gòu)室的壓力，打開上隔熱門、下 隔熱門和下密封門；淬火機(jī)構(gòu)帶著爐料和隔離抽氣筒快速向下運(yùn)動(dòng)，直至隔離抽氣筒完全罩住下密封 門口后，到裝卸料工位放開爐料，使?fàn)t料落到水中處于淬火工位的升降機(jī)構(gòu)上；淬火機(jī)構(gòu)返回加熱工位后，關(guān)閉上隔熱門、下隔熱門和下密封門；淬火冷卻結(jié)束后，升降機(jī)構(gòu)將爐料升至裝卸料工位控水；平衡淬火水槽與爐外壓力后，打開爐門，將爐料從升降機(jī)構(gòu)上取出，關(guān)閉爐門；立式真空水淬爐的主要技術(shù)參數(shù)如下表所列型號(hào)DWF 400/400 V ..‘DWF 400/600 VDWF 600/800 VDWf 600/1000 V有效加熱區(qū)尺寸 (直徑χ卨)，mm400x400 400x600600x800800^1000工件轉(zhuǎn)移時(shí)間,S681012最ft溫度，C1000/ 1350爐溫均勻性，。C士士3極限真空度，Pa彡 5χ10Ρ_3Ρ壓升率，Pa/h^ 0.5注1.本發(fā)明的應(yīng)用范圍不限于上列爐型，有效加熱區(qū)尺寸可根據(jù)實(shí)際需要選 擇。2.本發(fā)明的應(yīng)用范圍不受上列技術(shù)參數(shù)的限制，最高溫度、爐溫均勻性、極限真空 度和壓升率四個(gè)指標(biāo)可根據(jù)實(shí)際需要選擇。這些參數(shù)選擇不同，爐子加熱系統(tǒng)和真空系統(tǒng) 的材料和組態(tài)可能不同，但是不限制本發(fā)明的應(yīng)用。從上表所列的數(shù)據(jù)看，本發(fā)明的立式內(nèi)熱式真空水淬爐突破了外熱式真空水淬爐 加熱溫度和加熱區(qū)尺寸的局限性，工件轉(zhuǎn)移時(shí)間比臥式內(nèi)熱式真空水淬爐的短。由于內(nèi)熱 式真空水淬爐無高溫爐罐，淬火時(shí)高溫爐膽固定不動(dòng)、不暴露，完全消除了外熱式真空水淬 爐淬火時(shí)暴露高溫爐罐對(duì)工作環(huán)境的散熱。第二種實(shí)施方法作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方法，可以將下隔熱門和下密封門合并成一體，用一個(gè) 下隔熱密封門同時(shí)實(shí)現(xiàn)隔熱和密封。第三種實(shí)施方法本發(fā)明中位于爐體上方的淬火機(jī)構(gòu)同時(shí)掛載爐料和隔離抽氣筒，作為本發(fā)明的第 三種實(shí)施方法，可以分離這兩個(gè)機(jī)械動(dòng)作，位于爐體上方的機(jī)構(gòu)只掛載隔離抽氣筒，位于淬 火水槽中的升降機(jī)構(gòu)完成托舉爐料進(jìn)出加熱室和淬火水槽的機(jī)械動(dòng)作。這種情況下，下隔 熱門和下密封門不能合并成一體，下隔熱門須采用中分雙開式隔熱門，中門縫留升降機(jī)構(gòu) 托架過孔，下隔熱門上還要裝備料臺(tái)，以放置加熱爐料。這種爐子的運(yùn)行過程變?yōu)槠胶獯慊鹚叟c爐外壓力后，打開爐門，將爐料裝到升降機(jī)構(gòu)上，關(guān)閉爐門；平衡淬火水槽與加熱室及淬火機(jī)構(gòu)室的壓力后，打開下隔熱門和下密封門，升降 機(jī)構(gòu)將爐料升至加熱工位上方后，關(guān)閉下隔熱門；升降機(jī)構(gòu)下降將爐料放到下隔熱門上的料臺(tái)后，升降機(jī)構(gòu)繼續(xù)下降至裝卸料工 位；關(guān)閉下密封門，執(zhí)行工藝需要的抽真空和加熱程序；加熱程序結(jié)束后，平衡淬火水槽與加熱室及淬火機(jī)構(gòu)室的壓力，打開下密封門；升降機(jī)構(gòu)上升至加熱工位將爐料托起后，打開下隔熱門；打開上隔熱門，淬火機(jī)構(gòu) 帶著隔離抽氣筒向下運(yùn)動(dòng)，直至隔離抽氣筒完全罩住下密封門口 ；與此同時(shí)，升降機(jī)構(gòu)下降 將爐料淬入水槽。關(guān)閉下隔熱門和下密封門；
淬火機(jī)構(gòu)返回加熱工位后，關(guān)閉上隔熱門；淬火冷卻結(jié)束后，升降機(jī)構(gòu)將爐料升至裝卸料工位控水；平衡淬火水槽與爐外壓力后，打開爐門，將爐料從升降機(jī)構(gòu)上取出，關(guān)閉爐門；第四種實(shí)施方法上述前三種實(shí)施方法中，加熱室與淬火水槽是固定一體的。在采用第三種實(shí)施方 法的基礎(chǔ)上，加熱室與淬火水槽可以是分體的，并可相對(duì)移動(dòng)。作為本發(fā)明的第四種實(shí)施方 法，加熱室與淬火水槽是分體的，加熱室是固定的，淬火水槽配備運(yùn)載車可水平移動(dòng)。加熱 室與淬火水槽之間裝有密封對(duì)接裝置。省去淬火水槽側(cè)面的爐門，裝卸料在淬火水槽移開 時(shí)直接通過淬火水槽上方敞口進(jìn)行。第五種實(shí)施方法作為本發(fā)明的第五種實(shí)施方法，在采用第三種實(shí)施方法的基礎(chǔ)上，加熱室與淬火 水槽是分體的，淬火水槽是固定的，加熱室配備運(yùn)載車可水平移動(dòng)。加熱室與淬火水槽之間 裝有密封對(duì)接裝置。省去淬火水槽側(cè)面的爐門，裝卸料在加熱室移開時(shí)直接通過淬火水槽 上方敞口進(jìn)行。改進(jìn)的實(shí)施方法作為本發(fā)明上述五種實(shí)施方法的改進(jìn)實(shí)施方法，合并裝卸料工位和淬火工位，即 省去淬火工位，原裝卸料工位同時(shí)作為裝卸料工位和淬火工位，達(dá)到縮短升降機(jī)構(gòu)行程和 降低淬火水槽高度的目的，有利于進(jìn)一步縮短工件轉(zhuǎn)移時(shí)間。為此，配備儲(chǔ)水槽或儲(chǔ)水箱， 以及儲(chǔ)水槽與淬火水槽之間的抽水裝置。裝卸料時(shí)，將淬火水槽中的水抽至儲(chǔ)水槽，使淬火 水槽中的水面低于處于裝卸料工位的爐料。淬火前將儲(chǔ)水槽中的水抽至淬火水槽，使淬火 水槽中的水面高于處于裝卸料工位(即淬火工位)的爐料。也就是說，用抽水改變淬火水 槽中水面高度代替爐料在裝卸料工位與淬火工位之間的移動(dòng)。簡(jiǎn)化的實(shí)施方法作為本發(fā)明的簡(jiǎn)化實(shí)施方法，省去隔離抽氣筒及相應(yīng)機(jī)構(gòu)。簡(jiǎn)化實(shí)施方法適用于 下列情況可以不考慮淬火水蒸氣對(duì)加熱室和抽真空性能的影響；對(duì)于第三種、第四種和第 五種實(shí)施方法來說，對(duì)工件轉(zhuǎn)移時(shí)間的要求允許淬火時(shí)工件在裝卸料工位等待關(guān)閉下密封 門后再淬火。
權(quán)利要求
一種立式真空水淬爐，其特征在于爐子是自上到下由淬火機(jī)構(gòu)室、上隔熱門、加熱室、下隔熱門、下密封門和淬火水槽組成的真空氣密結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式真空水淬爐，其特征在于淬火機(jī)構(gòu)室高度高于隔離抽氣 筒頂最高位，橫截面的尺寸大于隔離抽氣筒橫截面的尺寸，尺寸以包容隔離抽氣筒為下限。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式真空水淬爐，其特征在于淬火機(jī)構(gòu)室內(nèi)裝有可以帶動(dòng)料 鉤和隔離抽氣筒垂直移動(dòng)的淬火機(jī)構(gòu)，垂直行程等于加熱工位到裝卸料工位的垂直距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式真空水淬爐，其特征在于隔離抽氣筒高度大于下密封門 口到加熱室頂?shù)母叨?，上下通氣、水平四周不通氣，下端橫截面的尺寸大于下密封門口的尺 寸，隨淬火機(jī)構(gòu)下降落到下密封門口后可以完全罩住下密封門口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式真空水淬爐，其特征在于上隔熱門爐口尺寸大于隔離抽 氣筒橫截面的尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式真空水淬爐，其特征在于淬火水槽內(nèi)裝有可以托舉爐料 在淬火工位、裝卸料工位和加熱工位之間垂直移動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明屬于真空熱處理裝備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種立式真空水淬爐。加熱室采用內(nèi)熱式結(jié)構(gòu)，設(shè)有上隔熱門、下隔熱門和下密封門。置于爐頂?shù)拇慊饳C(jī)構(gòu)在吊裝爐料加熱后，在不關(guān)各門狀態(tài)下，直接將爐料垂直淬入置于爐底的淬火水槽。淬火機(jī)構(gòu)配有隨動(dòng)的隔離抽氣筒，加熱時(shí)位于上隔熱門之上，淬火時(shí)落到下密封門口，防止淬火產(chǎn)生的水蒸氣污染加熱室。置于加熱室下方的淬火水槽裝有升降機(jī)構(gòu)垂直輸運(yùn)爐料。解決了臥式真空水淬爐工件轉(zhuǎn)移時(shí)間長(zhǎng)、外熱式真空水淬爐加熱溫度和有效加熱區(qū)尺寸有局限等技術(shù)問題。
文檔編號(hào)C21D1/63GK101967539SQ201010526509
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者盧國(guó)旺, 高寧, 高文棟 申請(qǐng)人:北京易利工業(yè)爐制造有限公司