專利名稱：齒圈氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱處理設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種用于齒圈的正火設(shè)備。
背景技術(shù)：
根據(jù)GB7232及GB/T16923的定義，鋼的正火通常是把鋼加熱到臨界溫度Ac3或 Accm線以上，保溫一段時間，然后進(jìn)行空冷。由于冷卻速度較快，與退火組織相比，組織中 的珠光體量相對較多，且片層較細(xì)密，故性能有所改善，細(xì)化晶粒，改善組織，并消除了殘余 應(yīng)力。對低碳鋼來說，正火后提高硬度可改善切削加工性，提高零件表面光潔度；對于高碳 鋼，正火則可消除網(wǎng)狀滲碳體，為下一步球化退火及淬火作好組織準(zhǔn)備。齒圈用碳素結(jié)構(gòu)鋼(如S45C、S48C)屬于中碳鋼，在軋制、彎曲和焊接的過程中會 出現(xiàn)一些不穩(wěn)定組織和內(nèi)應(yīng)力，正火的主要目的是為了使內(nèi)部組織正常化，硬度正常化以 及消除內(nèi)應(yīng)力，為后續(xù)工序中的高頻淬火和回火做好準(zhǔn)備，同時改善切削加工性能，并提高 材料的綜合力學(xué)性能。正火熱處理主要包括普通正火、二段正火及等溫正火三種方式，目前齒輪制造行 業(yè)普遍采用的是等溫正火，正火設(shè)備大多為非連續(xù)式正火爐，雖然能夠有效的改善材料的 內(nèi)部組織，但實際生產(chǎn)中，工件表面會產(chǎn)生氧化脫碳現(xiàn)象，為了去除齒坯表面的氧化皮，在 正火后必須對齒圈表面進(jìn)行噴丸處理，既增加了生產(chǎn)成本，又延長了生產(chǎn)周期，而且污染環(huán) 境，齒坯在正火過程中產(chǎn)生氧化脫碳的主要原因是由于，在普通等溫正火爐的加熱和保溫 過程中，齒坯始終暴露在空氣中，由于溫度高、時間長，齒坯表面在沒有保護(hù)措施的情況下， 加速了氧化過程。另外目前的正火爐一股采用單純的風(fēng)冷方式降溫，對于中碳鋼來說，由于溫度下 降速度較慢，不利于材料內(nèi)部組織的細(xì)化和改善，容易出現(xiàn)不穩(wěn)定組織，影響后續(xù)的生產(chǎn)工 序，產(chǎn)生不良品。

實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的正火爐對齒圈進(jìn)行正火熱處理過程中容易出現(xiàn)不良品的缺陷，提 出了一種齒圈氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐，該正火爐可以防止齒坯在正火過程中發(fā)生氧化脫碳 現(xiàn)象，確保齒坯表面無氧化皮，提高正火質(zhì)量和齒圈的質(zhì)量及性能。本實用新型是采用以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的一種齒圈氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐，包 括爐膛、輸送帶和出料部，輸送帶貫穿爐膛內(nèi)部，爐膛內(nèi)沿入口至出口方向依次設(shè)有加熱 區(qū)、保溫區(qū)和氮氣冷卻區(qū)，加熱區(qū)和保溫區(qū)與加熱保溫系統(tǒng)連接，爐膛的入口與加熱區(qū)連 通，爐膛的出口與氮氣冷卻區(qū)連通，其中，所述的正火爐還包括氮氣站，氮氣站通過輸送管 道分別與加熱區(qū)、保溫區(qū)和氮氣冷卻區(qū)連接，爐膛的入口處設(shè)置一個氮氣進(jìn)氣口，爐膛的出 口處設(shè)置兩個氮氣進(jìn)氣口，爐膛入口處的外側(cè)設(shè)有入口密封區(qū)，入口密封區(qū)呈傾斜狀。本實用新型中，所述的輸送帶與電機(jī)連接，其中輸送帶可以采用網(wǎng)帶輸送部；電機(jī) 可以為變頻調(diào)速電機(jī)，變頻調(diào)速電機(jī)可以實現(xiàn)無級調(diào)速。所述的加熱保溫系統(tǒng)包括電加熱管和熱電偶，通過電加熱管實現(xiàn)了加熱和保溫，熱電偶用于監(jiān)控爐內(nèi)溫度，從而控制電加熱 管的加熱程度。所述的爐膛出、入口采用耐火密封材料，限制了爐膛內(nèi)的氣體與外界空氣的流通。 除此之外，通過加長入口密封區(qū)的長度、減小入口截面積、并采用傾斜式結(jié)構(gòu)，都可以有效 地抑制外界空氣的進(jìn)入和內(nèi)部氮氣的溢出。所述的氮氣輸送管道上設(shè)有玻璃轉(zhuǎn)子流量計，用于隨時監(jiān)控氮氣的流量。所述爐膛出口的外側(cè)設(shè)有出料部，出料部的下方設(shè)有風(fēng)機(jī)。當(dāng)高溫齒坯隨著輸送 帶被傳送至氮氣冷卻區(qū)進(jìn)行初步快速冷卻后，被輸送帶繼續(xù)傳送直至從爐膛出口處排出， 并落在出料部及后續(xù)的周轉(zhuǎn)車內(nèi)，利用風(fēng)機(jī)將工件繼續(xù)冷卻至常溫。本實用新型的有益效果是由于工件的加熱、保溫和快速冷卻都是在氮氣保護(hù)氣 氛中進(jìn)行，因此有效地抑制了齒坯在正火過程中發(fā)生的氧化脫碳現(xiàn)象，確保齒坯表面無氧 化皮，提高了正火質(zhì)量，改善齒圈生產(chǎn)工藝流程，有效提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和性能；其次，正火 工藝中采用高壓低溫氮氣進(jìn)行快速冷卻，有利于材料內(nèi)部組織的細(xì)化和完善，獲得良好的 工藝性和機(jī)械性能指標(biāo)；另外，與普通正火爐相比，其省去了排氣除塵系統(tǒng)和進(jìn)料裝置，簡 化了正火爐結(jié)構(gòu)，同時實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，該正火爐包括輸送帶1、爐膛和出料部5，爐膛內(nèi)設(shè)有加熱區(qū)、保溫區(qū) 和氮氣冷卻區(qū)4，其中加熱區(qū)和保溫區(qū)與加熱保溫系統(tǒng)3連接。爐膛的入口與加熱區(qū)連通， 爐膛的出口與氮氣冷卻區(qū)4連通。爐膛入口的外側(cè)處設(shè)有入口密封部2，入口密封部2與加 熱區(qū)之間通過入口相連通。該正火爐包括氮氣站7，氮氣站7通過氮氣輸送管道與加熱區(qū)、 保溫區(qū)和氮氣冷卻區(qū)4連通，氮氣輸送管道上設(shè)有玻璃轉(zhuǎn)子流量計，隨時監(jiān)控氮氣的流量， 達(dá)到可控調(diào)節(jié)的目的。爐膛的入口較窄處設(shè)置一個氮氣進(jìn)氣口。爐膛出口處由于爐門開放 面積較大，并且需要對工件進(jìn)行快速有效的冷卻，因此爐膛出口處設(shè)置兩個氮氣進(jìn)氣口，以 保證爐內(nèi)氣體的純凈度和工件的冷卻質(zhì)量。綜上所述，正火熱處理過程都是在氮氣保護(hù)氣 氛中進(jìn)行的。網(wǎng)帶輸送部采用變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動，可實現(xiàn)無級變速。加熱保溫系統(tǒng)采用電加熱 管加熱，通過熱電偶監(jiān)控爐內(nèi)溫度，爐內(nèi)采用高溫耐火密封材料，有效地阻止熱量的散失和 氮氣的溢出，保證了工件不被氧化，以及工件內(nèi)部組織的平穩(wěn)轉(zhuǎn)變。為減少氮氣的消耗量，爐膛的出口及入口處采用耐火密封材料，限制了爐膛內(nèi)氣 體與外界空氣的流通，另外通過加長入口密封部2的長度、減小進(jìn)口截面積，并將入口密 封部2設(shè)計成傾斜式，可以達(dá)到有效地抑制外界空氣進(jìn)入爐膛以及爐膛內(nèi)部氮氣溢出的目 的。利用上述正火爐進(jìn)行正火處理的工作過程為首先，加熱保溫系統(tǒng)3對加熱區(qū)和 保溫區(qū)進(jìn)行加熱升溫，當(dāng)加熱區(qū)的溫度升至Ac3以上的設(shè)定溫度并保持恒定以后，由氮氣 站開始向爐內(nèi)供氣，在爐內(nèi)通入高純度氮氣，把爐內(nèi)空氣排空，同時啟動電機(jī)，驅(qū)動輸送帶1
4轉(zhuǎn)動，工人將齒坯擺放于入口處輸送帶1上，輸送帶1把齒坯輸送至爐內(nèi)加熱區(qū)進(jìn)行加熱， 并且在保溫區(qū)保溫一段時間，當(dāng)高溫齒坯隨著輸送帶1輸送至氮氣冷卻區(qū)4后，氮氣輸送管 路噴出的高壓低溫氮氣進(jìn)行初步快速冷卻，瞬時將工件冷卻至Ac3以下，此時的工件溫度 為550°C，相變基本完成，并且不再容易被氧化，最后工件被出料部5快速輸送并落至周轉(zhuǎn) 車8內(nèi)，由風(fēng)機(jī)6對工件進(jìn)一步冷卻至常溫，齒圈成型，正火熱處理完成。 上述正火熱處理是在氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐生產(chǎn)線上進(jìn)行，在正火爐整個的加熱 和保溫過程中，在爐膛內(nèi)通入高純度氮氣，以達(dá)到隔離和排空爐膛內(nèi)氧氣的目的，抑制材料 表面的氧化脫碳過程，并且在工件出爐前，利用出口處的高壓低溫氮氣對材料進(jìn)行初步快 速冷卻，有利于材料內(nèi)部組織的細(xì)化和完善，使最終成型的齒圈具有良好的工藝性和機(jī)械 性能指標(biāo)。
權(quán)利要求一種齒圈氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐，包括爐膛、輸送帶和出料部，輸送帶貫穿爐膛內(nèi)部，爐膛內(nèi)沿入口至出口方向依次設(shè)有加熱區(qū)、保溫區(qū)和氮氣冷卻區(qū)，加熱區(qū)和保溫區(qū)與加熱保溫系統(tǒng)連接，爐膛的入口與加熱區(qū)連通，爐膛的出口與氮氣冷卻區(qū)連通，其特征在于所述的正火爐還包括氮氣站，氮氣站通過輸送管道分別與加熱區(qū)、保溫區(qū)和氮氣冷卻區(qū)連接，爐膛的入口處設(shè)置一個氮氣進(jìn)氣口，爐膛的出口處設(shè)置兩個氮氣進(jìn)氣口，爐膛入口處的外側(cè)設(shè)有入口密封區(qū)，入口密封區(qū)呈傾斜狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒圈氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐，其特征在于所述的輸送帶與 電機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的齒圈氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐，其特征在于所述的輸送 帶為網(wǎng)帶輸送部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的齒圈氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐，其特征在于所述的電機(jī)為變 頻調(diào)速電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒圈氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐，其特征在于所述的加熱保溫 系統(tǒng)包括電加熱管和熱電偶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒圈氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐，其特征在于所述的爐膛出、入 口均采用耐火密封材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒圈氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐，其特征在于所述的氮氣輸送 管道上設(shè)有玻璃轉(zhuǎn)子流量計。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒圈氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐，其特征在于所述爐膛出口的 外側(cè)設(shè)有出料部，出料部的下方設(shè)有風(fēng)機(jī)。
專利摘要本實用新型涉及熱處理設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種用于齒圈的正火設(shè)備。克服現(xiàn)有的正火爐對齒圈進(jìn)行正火熱處理過程中容易出現(xiàn)不良品的缺陷，提出了一種齒圈氮氣保護(hù)連續(xù)式正火爐。本實用新型包括爐膛、輸送帶和出料部，輸送帶貫穿爐膛內(nèi)部，爐膛內(nèi)沿入口至出口方向依次設(shè)有加熱區(qū)、保溫區(qū)和氮氣冷卻區(qū)，加熱區(qū)和保溫區(qū)與加熱保溫系統(tǒng)連接，爐膛的入口與加熱區(qū)連通，爐膛的出口與氮氣冷卻區(qū)連通，其中，所述的正火爐還包括氮氣站，氮氣站通過輸送管道分別與加熱區(qū)、保溫區(qū)和氮氣冷卻區(qū)連接，爐膛的入口處設(shè)置一個氮氣進(jìn)氣口，爐膛的出口處設(shè)置兩個氮氣進(jìn)氣口，爐膛入口處的外側(cè)設(shè)有入口密封區(qū)，入口密封區(qū)呈傾斜狀。該正火爐可以防止齒坯在正火過程中發(fā)生氧化脫碳現(xiàn)象，確保齒坯表面無氧化皮，提高正火質(zhì)量和齒圈的質(zhì)量及性能，簡化了正火爐結(jié)構(gòu)，同時實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。
文檔編號C21D1/28GK201648470SQ201020144888
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者八代行雄, 劉永江, 鄭光源 申請人:青島奔達(dá)汽車配件有限公司