齒圈氮氣保護連續式正火爐的製作方法
2023-09-22 10:28:25
專利名稱：齒圈氮氣保護連續式正火爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及熱處理設備領域，尤其是一種用於齒圈的正火設備。
背景技術：
根據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，然後進行空冷。由於冷卻速度較快，與退火組織相比，組織中 的珠光體量相對較多，且片層較細密，故性能有所改善，細化晶粒，改善組織，並消除了殘餘 應力。對低碳鋼來說，正火後提高硬度可改善切削加工性，提高零件表面光潔度；對於高碳 鋼，正火則可消除網狀滲碳體，為下一步球化退火及淬火作好組織準備。齒圈用碳素結構鋼(如S45C、S48C)屬於中碳鋼，在軋制、彎曲和焊接的過程中會 出現一些不穩定組織和內應力，正火的主要目的是為了使內部組織正常化，硬度正常化以 及消除內應力，為後續工序中的高頻淬火和回火做好準備，同時改善切削加工性能，並提高 材料的綜合力學性能。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，目前齒輪製造行 業普遍採用的是等溫正火，正火設備大多為非連續式正火爐，雖然能夠有效的改善材料的 內部組織，但實際生產中，工件表面會產生氧化脫碳現象，為了去除齒坯表面的氧化皮，在 正火後必須對齒圈表面進行噴丸處理，既增加了生產成本，又延長了生產周期，而且汙染環 境，齒坯在正火過程中產生氧化脫碳的主要原因是由於，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，由於溫度高、時間長，齒坯表面在沒有保護措施的情況下， 加速了氧化過程。另外目前的正火爐一股採用單純的風冷方式降溫，對於中碳鋼來說，由於溫度下 降速度較慢，不利於材料內部組織的細化和改善，容易出現不穩定組織，影響後續的生產工 序，產生不良品。
實用新型內容為了克服現有的正火爐對齒圈進行正火熱處理過程中容易出現不良品的缺陷，提 出了一種齒圈氮氣保護連續式正火爐，該正火爐可以防止齒坯在正火過程中發生氧化脫碳 現象，確保齒坯表面無氧化皮，提高正火質量和齒圈的質量及性能。本實用新型是採用以下的技術方案實現的一種齒圈氮氣保護連續式正火爐，包 括爐膛、輸送帶和出料部，輸送帶貫穿爐膛內部，爐膛內沿入口至出口方向依次設有加熱 區、保溫區和氮氣冷卻區，加熱區和保溫區與加熱保溫系統連接，爐膛的入口與加熱區連 通，爐膛的出口與氮氣冷卻區連通，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、保溫區和氮氣冷卻區連接，爐膛的入口處設置一個氮氣進氣口，爐膛的出 口處設置兩個氮氣進氣口，爐膛入口處的外側設有入口密封區，入口密封區呈傾斜狀。本實用新型中，所述的輸送帶與電機連接，其中輸送帶可以採用網帶輸送部；電機 可以為變頻調速電機，變頻調速電機可以實現無級調速。所述的加熱保溫系統包括電加熱管和熱電偶，通過電加熱管實現了加熱和保溫，熱電偶用於監控爐內溫度，從而控制電加熱 管的加熱程度。所述的爐膛出、入口採用耐火密封材料，限制了爐膛內的氣體與外界空氣的流通。 除此之外，通過加長入口密封區的長度、減小入口截面積、並採用傾斜式結構，都可以有效 地抑制外界空氣的進入和內部氮氣的溢出。所述的氮氣輸送管道上設有玻璃轉子流量計，用於隨時監控氮氣的流量。所述爐膛出口的外側設有出料部，出料部的下方設有風機。當高溫齒坯隨著輸送 帶被傳送至氮氣冷卻區進行初步快速冷卻後，被輸送帶繼續傳送直至從爐膛出口處排出， 並落在出料部及後續的周轉車內，利用風機將工件繼續冷卻至常溫。本實用新型的有益效果是由於工件的加熱、保溫和快速冷卻都是在氮氣保護氣 氛中進行，因此有效地抑制了齒坯在正火過程中發生的氧化脫碳現象，確保齒坯表面無氧 化皮，提高了正火質量，改善齒圈生產工藝流程，有效提高了產品的質量和性能；其次，正火 工藝中採用高壓低溫氮氣進行快速冷卻，有利於材料內部組織的細化和完善，獲得良好的 工藝性和機械性能指標；另外，與普通正火爐相比，其省去了排氣除塵系統和進料裝置，簡 化了正火爐結構，同時實現了連續生產，達到了節能減排的目的。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
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，爐膛內設有加熱區、保溫區 和氮氣冷卻區4，其中加熱區和保溫區與加熱保溫系統3連接。爐膛的入口與加熱區連通， 爐膛的出口與氮氣冷卻區4連通。爐膛入口的外側處設有入口密封部2，入口密封部2與加 熱區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、 保溫區和氮氣冷卻區4連通，氮氣輸送管道上設有玻璃轉子流量計，隨時監控氮氣的流量， 達到可控調節的目的。爐膛的入口較窄處設置一個氮氣進氣口。爐膛出口處由於爐門開放 面積較大，並且需要對工件進行快速有效的冷卻，因此爐膛出口處設置兩個氮氣進氣口，以 保證爐內氣體的純淨度和工件的冷卻質量。綜上所述，正火熱處理過程都是在氮氣保護氣 氛中進行的。網帶輸送部採用變頻調速電機驅動，可實現無級變速。加熱保溫系統採用電加熱 管加熱，通過熱電偶監控爐內溫度，爐內採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，以及工件內部組織的平穩轉變。為減少氮氣的消耗量，爐膛的出口及入口處採用耐火密封材料，限制了爐膛內氣 體與外界空氣的流通，另外通過加長入口密封部2的長度、減小進口截面積，並將入口密 封部2設計成傾斜式，可以達到有效地抑制外界空氣進入爐膛以及爐膛內部氮氣溢出的目 的。利用上述正火爐進行正火處理的工作過程為首先，加熱保溫系統3對加熱區和 保溫區進行加熱升溫，當加熱區的溫度升至Ac3以上的設定溫度並保持恆定以後，由氮氣 站開始向爐內供氣，在爐內通入高純度氮氣，把爐內空氣排空，同時啟動電機，驅動輸送帶1
4轉動，工人將齒坯擺放於入口處輸送帶1上，輸送帶1把齒坯輸送至爐內加熱區進行加熱， 並且在保溫區保溫一段時間，當高溫齒坯隨著輸送帶1輸送至氮氣冷卻區4後，氮氣輸送管 路噴出的高壓低溫氮氣進行初步快速冷卻，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，並且不再容易被氧化，最後工件被出料部5快速輸送並落至周轉 車8內，由風機6對工件進一步冷卻至常溫，齒圈成型，正火熱處理完成。 上述正火熱處理是在氮氣保護連續式正火爐生產線上進行，在正火爐整個的加熱 和保溫過程中，在爐膛內通入高純度氮氣，以達到隔離和排空爐膛內氧氣的目的，抑制材料 表面的氧化脫碳過程，並且在工件出爐前，利用出口處的高壓低溫氮氣對材料進行初步快 速冷卻，有利於材料內部組織的細化和完善，使最終成型的齒圈具有良好的工藝性和機械 性能指標。
權利要求一種齒圈氮氣保護連續式正火爐，包括爐膛、輸送帶和出料部，輸送帶貫穿爐膛內部，爐膛內沿入口至出口方向依次設有加熱區、保溫區和氮氣冷卻區，加熱區和保溫區與加熱保溫系統連接，爐膛的入口與加熱區連通，爐膛的出口與氮氣冷卻區連通，其特徵在於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、保溫區和氮氣冷卻區連接，爐膛的入口處設置一個氮氣進氣口，爐膛的出口處設置兩個氮氣進氣口，爐膛入口處的外側設有入口密封區，入口密封區呈傾斜狀。
2.根據權利要求1所述的齒圈氮氣保護連續式正火爐，其特徵在於所述的輸送帶與 電機連接。
3.根據權利要求1或2所述的齒圈氮氣保護連續式正火爐，其特徵在於所述的輸送 帶為網帶輸送部。
4.根據權利要求2所述的齒圈氮氣保護連續式正火爐，其特徵在於所述的電機為變 頻調速電機。
5.根據權利要求1所述的齒圈氮氣保護連續式正火爐，其特徵在於所述的加熱保溫 系統包括電加熱管和熱電偶。
6.根據權利要求1所述的齒圈氮氣保護連續式正火爐，其特徵在於所述的爐膛出、入 口均採用耐火密封材料。
7.根據權利要求1所述的齒圈氮氣保護連續式正火爐，其特徵在於所述的氮氣輸送 管道上設有玻璃轉子流量計。
8.根據權利要求1所述的齒圈氮氣保護連續式正火爐，其特徵在於所述爐膛出口的 外側設有出料部，出料部的下方設有風機。
專利摘要本實用新型涉及熱處理設備領域，尤其是一種用於齒圈的正火設備。克服現有的正火爐對齒圈進行正火熱處理過程中容易出現不良品的缺陷，提出了一種齒圈氮氣保護連續式正火爐。本實用新型包括爐膛、輸送帶和出料部，輸送帶貫穿爐膛內部，爐膛內沿入口至出口方向依次設有加熱區、保溫區和氮氣冷卻區，加熱區和保溫區與加熱保溫系統連接，爐膛的入口與加熱區連通，爐膛的出口與氮氣冷卻區連通，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、保溫區和氮氣冷卻區連接，爐膛的入口處設置一個氮氣進氣口，爐膛的出口處設置兩個氮氣進氣口，爐膛入口處的外側設有入口密封區，入口密封區呈傾斜狀。該正火爐可以防止齒坯在正火過程中發生氧化脫碳現象，確保齒坯表面無氧化皮，提高正火質量和齒圈的質量及性能，簡化了正火爐結構，同時實現了連續生產，達到了節能減排的目的。
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 優先權日2010年3月30日
發明者八代行雄, 劉永江, 鄭光源 申請人:青島奔達汽車配件有限公司