滲碳淬火流水線及其工藝方法
2023-06-01 20:31:01
專利名稱：：滲碳淬火流水線及其工藝方法
技術領域：
：本發明涉及一種對零部件進行滲碳淬火的流水線，尤其涉及一種適合於對內燃機活塞銷進行熱處理的滲碳淬火流水線及其工藝方法。
背景技術：
：機械行業或汽車行業或動力機中的零部件經常需要進行滲碳淬火處理，比如內燃機活塞銷一般需要通過滲碳淬火工藝來改變內部組織，提高它的耐磨性、抗彎曲及抗衝擊疲勞性能。滲碳是一種高能耗熱的加工工藝，通常採用二次淬火工藝，二次淬火工藝的流程為活塞銷首先進入脫脂爐內進行預熱脫脂，然後進入滲碳爐中進行滲碳，再進入淬火槽中淬火，淬火後進入鹽爐中加熱，再進入二次淬火爐內進行二次淬火，最後進入井式回火爐回火；滲碳爐包括主爐加熱區、主爐滲碳區、主爐滲碳區、主爐擴散區、主爐降溫區，需要被滲碳的活塞銷置於溫度為900-950'C的滲碳爐中，在滲碳介質中保溫數小時至數十小時，將活塞銷表面滲入碳原子，然後將活塞銷取出後放入淬火槽中淬火，然後經鹽爐二次加熱淬火工序，以便活塞銷表面硬度達到HRC58-65，使活塞銷表面具有高的硬度、強度及耐磨性，增加其抗彎曲、抗接觸疲勞性能。由於活塞銷原材料為本質促晶粒鋼，再加上活塞銷置於高溫滲碳爐內的時間比較長，造成其奧氏體組織晶粒比較粗大，在滲碳淬火後獲得的內在金相組織不均勻，滲層顯微組織不理想，導致產品質量比較差；另外，傳統滲碳淬火工藝中的鹽爐二次加熱淬火工序非常複雜，鹽爐及二次淬火耗費較大的電能，該工序會造成能源的浪費及給環境帶來不良影響。.
發明內容本發明要解決的技術問題是針對以上問題，提供一種工藝簡單、節約電能、滲碳淬火效果好的滲碳淬火流水線及其工藝方法。為解決以上技術問題，本發明所採用的技術方案是滲碳淬火流水線，包括依次排列的脫脂爐、主爐、淬火槽、清洗機和回火爐，其特徵在於在主爐與淬火槽之間依次設置有中冷爐和再加熱爐。上述技術方案的一種具體優化方案，-所述中冷爐內設有冷卻水箱，冷卻水箱設有進水管和出水管。中冷爐內充有氮氣作為保護氣體。冷卻水箱在中冷爐內工件運行的導軌兩側設有兩個，並分別具有進水管和出水管，冷卻水通過進水管和出水管循環降溫。主爐設有五個分區，依次為主爐加熱區、主爐滲碳區、主爐滲碳區、主爐擴散區和主爐降溫區。依次排列的脫脂爐、主爐、中冷爐、再加熱爐、淬火槽、清洗機與回火爐之間串接有用來輸送工件的導軌。滲碳淬火流水線的工藝方法，所述工藝方法包括以下步驟1)預熱脫脂將工件裝在料盤上通過導軌進入脫脂爐內進行預熱脫脂；2)滲碳處理a、脫脂後的工件從脫脂爐進入主爐的主爐加熱區內，工件被加熱至860-920。C;b、加熱後的工件依次進入主爐滲碳區和主爐滲碳區內；c、然後工件進入主爐擴散區內，；d、工件從主爐擴散區進入主爐降溫區內，工件的溫度降至860-88(TC;3)中冷降溫滲碳後的工件進入中冷爐，在中冷爐內工件的溫度降至500-700'C;4)再加熱在中冷爐內降溫後的工件進入再加熱爐，在再加熱爐內對工件進行再加熱，加熱到860-880°C;5)淬火再加熱以後的工件進入淬火槽進行油淬淬火；6)清洗淬火後的工件進入清洗機內的清洗液中進行清洗；7)回火清洗後的工件進入回火爐回火。上述工藝方法中，清洗液中NaOH的濃度為30g/L，1304的濃度為50g/L。本發明採用以上技術方案，與現有技術相比，具有以下優點(1)本發明省卻了傳統滲碳淬火工藝中的鹽爐二次加熱淬火這一複雜工序，降低了能耗，減輕了環境汙染，每天可以節約電能8000多KWh，同時工藝更簡單，生產效率提高近50%。(2)在主爐的主爐降溫區為工件進入中冷爐做準備，工件直接進入中冷爐，就會造成電能的浪費，還會增加中冷的冷卻難度，在中冷爐通過水箱內的循環水將工件工件溫度快速降至工析轉變溫度以下，然後經過再加熱爐將工件加熱到淬火前溫度，從而細化工件的內部組織，工件內部及滲層範圍存在均勻的珠光體及細小塊狀的鐵素體，細長的碳化物很容易溶解、擴散形成細小的顆粒狀碳化物，同時珠光體及鐵素體組織的均勻化，使得奧氏體中溶解的飽和的碳化物細小，淬火後得到細針狀馬氏體及彌散分布的顆粒狀碳化物，滲碳淬火的效果更好，提高了產品的質量。(3)在中冷爐內充有氮氣作為保護氣體，防止了工件在冷卻過程中出現的氧化現象。(4)清洗機的清洗液中含有NaOH和Na:aV使得工件經過清洗機後表面含油量大大減少，從而避免了工件進入回火爐回火時會產生大量的油煙，造成環境汙染。下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。附圖1為本發明實施例中滲碳淬火流水線的結構示意圖；附圖2為本發明實施例中中冷爐的結構示意圖。具體實施例方式l-脫脂爐，2-主爐前室，3-主爐，4-中冷爐，5-再加熱爐，6-淬火槽，7-清洗機，8-回火爐，9-導軌，10-冷卻水箱，11-料盤，12-主爐前爐門，13-側爐門，14-進水管，15-出水管，16-風扇，17-輻射管，18-進口，19-出口，20-殼體，I-主爐加熱區，II-主爐滲碳區，III-主爐滲碳區，IV-主爐擴散區，V-主爐降溫區實施例，以615活塞銷為例，如圖1所示，滲碳淬火流水線，包括依次排列的脫脂爐l、主爐前室2、主爐3、中冷爐4、再加熱爐5、淬火槽6、清洗機7和回火爐8，依次排列的脫脂爐l、主爐前室2、主爐3、中冷爐4、再加熱爐5、淬火槽6、清洗機7與回火爐8之間串接有用來輸送活塞銷的導軌9，主爐前室2與主爐3連接，主爐3與主爐前室2之間設有主爐前爐門12，主爐前室2設有側爐門13，主爐3設有五個分區，依次為主爐加熱區I、主爐滲碳區II、主爐滲碳區III、主爐擴散區IV和主爐降溫區V，在主爐加熱區I內設有6對輻射管17，在主爐滲碳區II、主爐滲碳區III、主爐擴散區IV和主爐降溫區V內分別設有3對輻射管n，在主爐加熱區i、主爐滲碳區n、主爐滲碳區m、主爐擴散區IV和主爐降溫區V內分別設有一個風扇16，再加熱爐5包括殼體20，殼體20內豎直設置有6個輻射管17，殼體20的頂部設有一個風扇16。如圖2所示，中冷爐4具有工件進口18和工件出口19，中冷爐4內設有兩個冷卻水箱10,冷卻水箱10設有進水管14和出水管15，冷卻水通過進水管14和出水管15循環，中冷爐4的頂部設有一個風扇16，中冷爐4內部充有氮氣，在中冷爐4內部工件進口18和工件出口19之間設有用來輸送活塞銷的導軌9。滲碳淬火流水線的工藝方法為1)預熱脫脂將615活塞銷裝在料盤11上通過導軌9進入脫脂爐1內進行預熱脫脂；2)滲碳處理a、脫脂後的活塞銷從脫脂爐1先進入主爐前室2，活塞銷沿導軌9經側爐門13進入主爐前室2，側爐門13關閉後主爐前爐門12開啟，從而防止主爐3內滲碳氣體及熱能外洩，活塞銷進入主爐3的主爐加熱區I，在主爐加熱區I內活塞銷被加熱至90(TC;b、加熱後的活塞銷進入主爐滲碳區n和主爐滲碳區in，在主爐滲碳區II和主爐滲碳區m內活塞銷的表面得到高濃度的碳，加大滲碳的速度；c、然後活塞銷進入主爐擴散區IV，在主爐擴散區IV內降低碳勢，使活塞銷表面的碳向內和爐氣中擴散；d、活塞銷從主爐擴散區IV進入主爐降溫區V，在主爐降溫區V內對活塞銷進行降溫至87(TC,為活塞銷進入中冷爐4做準備，活塞銷直接進入中冷爐4，就會造成電能的浪費，還會增加中冷的冷卻難度；3)中冷降溫滲碳後的活塞銷進入中冷爐4，中冷爐4內充有高純度的氮氣作為保護氣體，防止活塞銷在冷卻過程中出現的氧化現象，通過中冷爐4內冷卻水箱10的循環水將活塞銷溫度降至工析轉變溫度6S(TC，使活塞銷內部粗大的奧氏體晶粒轉變為珠光體及滲碳體；4)再加熱在中冷爐4內降溫後的活塞銷進入再加熱爐5，將活塞銷進行再加熱，加熱到淬火前溫度870'C，將活塞銷經過中冷爐4轉變的珠光體重新轉變為細化的奧氏體組織及均勻分布的碳化物；5)淬火再加熱以後的活塞銷進入淬火槽6進行油淬淬火；6)清洗淬火後的活塞銷進入清洗機7的清洗液內進行清洗，將活塞銷在油淬淬火工序中表面沾染的淬火油清洗掉，清洗液包含NaOH和Na3P04，清洗液中NaOH的濃度為30g/L，Na:,P04的濃度為50g/L;7)回火清洗後的活塞銷進入回火爐8回火，從而消除活塞銷經淬火產生的淬火應力。以下為本發明滲碳淬火工藝與現有的二次淬火工藝電耗對比表分項設備明細tableseeoriginaldocumentpage8以上表格中，二次淬火工藝日耗電能:Q1=1041X24KWh=24984KWh採用本發明滲碳淬火工藝日耗能-Q2=682X24KWh=16368KWh採用本發明滲碳淬火工藝與二次淬火工藝相比每天節約△Q=Q1-Q2=(24984-16368)KWh=8616KWh該滲碳淬火流水線通常24小時運轉，一般每年停爐維修的次數為5次，每次停爐維修的時間為10天，即每年的運行時間為315天，每年節約電能為Q=8616KWh*315=2714040KWh從以上數據可以看出，本發明技術方案與二次淬火工藝相比，可以節約大量電能。採用二次淬火工藝生產100萬支615活塞銷，採用本發明滲碳淬火工藝在相同時間內可以生產150萬支，生產效率提高了50%。權利要求1、滲碳淬火流水線，包括依次排列的脫脂爐(1)、主爐(3)、淬火槽(6)、清洗機(7)和回火爐(8)，其特徵在於在主爐(3)與淬火槽(6)之間依次設置有中冷爐(4)和再加熱爐(5)。2、如權利要求1所述的滲碳淬火流水線，其特徵是所述中冷爐(4)內設有冷卻水箱(10)，冷卻水箱(10)設有進水管(14)和出水管(15)。3、如權利要求2所述的滲碳淬火流水線，其特徵是主爐(3)設有五個分區，依次為主爐加熱區(I)、主爐滲碳區(II)、主爐滲碳區(III)、主爐擴散區(IV)和主爐降溫區(V)。4、如權利要求3所述的滲碳淬火流水線，其特徵是依次排列的脫脂爐(l)、主爐(3)、中冷爐(4)、再加熱爐(5)、淬火槽(6)、清洗機(7)與回火爐(8)之間串接有用來輸送工件的導軌(9)。5、如權利要求4所述的滲碳淬火流水線的工藝方法，其特徵是所述工藝方法包括以下步驟1)預熱脫脂將工件裝在料盤(11)上通過導軌(9)進入脫脂爐(1)內進行預熱脫脂；2)滲碳處理a、脫脂後的工件從脫脂爐(1)進入主爐(3)的主爐加熱區(I)內，工件被加熱至860-92(TC;b、加熱後的工件依次進入主爐滲碳區(II)和主爐滲碳區(III)內；C、然後工件進入主爐擴散區(IV)內'，；d、工件從主爐擴散區(IV)進入主爐降溫區(V)內，工件的溫度降至860-880。C;3)中冷降溫滲碳後的工件進入中冷爐(4)，在中冷爐(4)內工件的溫度降至500-700°C;4)再加熱在中冷爐(4)內降溫後的工件進入再加熱爐(5)，在再加熱爐(5)內對工件進行再加熱，加熱到860-88(TC;5)淬火再加熱以後的工件進入淬火槽(6)進行油淬淬火；6)清洗淬火後的工件進入清洗機(7)內的清洗液中進行清洗；7)回火清洗後的工件進入回火爐(8)回火。6、如權利要求5所述的滲碳淬火流水線的工藝方法，其特徵是清洗液中包含NaOH、Na3P04，NaOH的濃度為30g/L，NasP04的濃度為50g/L。全文摘要本發明涉及一種滲碳淬火流水線，包括依次排列的脫脂爐、主爐、淬火槽、清洗機和回火爐，在主爐與淬火槽之間依次設置有中冷爐和再加熱爐，工藝方法包括預熱脫脂、滲碳處理、中冷降溫、再加熱、淬火、清洗和回火，省卻了傳統滲碳淬火工藝中的鹽爐二次加熱淬火這一複雜工序，降低了能耗，減輕了環境汙染，每天可以節約電能8000多KWh.，同時工藝更簡單，生產效率提高近50％。文檔編號C21D1/62GK101358269SQ20081013990公開日2009年2月4日申請日期2008年9月5日優先權日2008年9月5日發明者竇坦彬申請人:濰坊濰柴零部件機械有限公司