金屬工件利用殘留淬火油通過隧道窯進行低溫回火的方法

2023-04-23 07:01:31

專利名稱：金屬工件利用殘留淬火油通過隧道窯進行低溫回火的方法
技術領域：
本發明涉及低溫回火熱處理工藝領域，特別涉及一種金屬工件利用殘留淬火油通過隧道窯進行低溫回火的方法。
背景技術：
生產中通過淬火與不同溫度的回火配合，對各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齒輪、軋輥、滲碳零件等)進行熱處理，可以大幅度提高金屬的強度、韌性及疲勞強度，並可獲得這些性能之間的綜合機械性能，以滿足不同的使用要求。目前回火設備以箱式回火爐比較常見，當對採用油淬工藝的工件進行回火時，回火爐頂部需裝有抽風機，這樣可及時排除工件表面殘留的淬火油遇熱揮發產生的氣體，避免爐內油氣壓過大產生爆炸。但由於抽風機的運轉使回火爐內溫度快速降低，為了保證保溫的溫度，保溫時間內仍有電耗，增加了生產成本；同時淬火油揮發氣排入大氣，對環境也造成極大汙染。隧道窯是現代化的連續式燒成的熱工設備，廣泛用於陶瓷產品的焙燒生產，在磨料等冶金行業中也有應用。隧道窯一般是一條長的直線形隧道，其兩側及頂部有固定的牆壁及拱頂，窯車沿隧道窯底部鋪設的軌道運行。燃燒設備設在隧道窯的中部兩側，構成了固定的升溫帶(即燒成帶)，燃燒產生的高溫煙氣在隧道窯前端煙囪或引風機的作用下，沿著隧道向窯頭方向流動，同時逐步地預熱進入窯內的製品，這一段構成了隧道窯的預熱帶。在隧道窯的窯尾鼓入冷風，冷卻隧道窯內後一段的製品，這一段構成隧道窯的冷卻帶，鼓入的冷風流經製品被加熱後送入乾燥器作為乾燥生坯的熱源。

發明內容
本發明的目的在於提供一種金屬工件利用殘留淬火油通過隧道窯進行低溫回火的方法，利用隧道窯的保溫優勢以及方便連續作業的優點，通過控制油淬金屬工件入窯的溫度和速度，使工件上殘留的淬火油充分氧化釋放能量即可滿足低溫回火的溫度要求，節約能源，同時避免回火過程中淬火油揮發氣體排放嚴重汙染環境的問題。本發明是採用以下技術方案實現的金屬工件利用殘留淬火油通過隧道窯進行低溫回火的方法，該隧道窯的前段為升溫帶，中段為保溫帶，尾段為冷卻帶，升溫帶和保溫帶的抽風機設為關閉狀態，工件的油淬工步和回火熱處理工步連續進行，其具體操作步驟如下1)回火前先將隧道窯的升溫帶預熱至180-250°C，油淬工步結束後，工件的表面溫度不低於100°c，工件在窯車的牽引下進入隧道窯的升溫帶，電阻絲通電加熱使殘留淬火油開始氧化，升溫帶長度為3. 3-細，工件前進速度為1. 2-1. 5m/h，工件表面溫度升至300°C 後，工件進入保溫帶；2)工件在保溫帶內勻速通過，保溫帶長度為3. 3-細，工件表面殘留的淬火油氧化釋放熱量，使保溫帶內的溫度不低於，滿足低溫回火的溫度要求，工件在保溫帶內停留的時間應滿足低溫回火的保溫時間要求，工件表面殘留的淬火油氧化結束後，工件進入冷卻帶，自然空冷至室溫，完成低溫回火工步。所述步驟幻中，工件表面殘留的淬火油氧化釋放的熱量A應大於工件在保溫帶內散失的熱量A；其中工件表面殘留的淬火油氧化釋放的熱量A為A=AJ*m 油[KJ]公式 1;公式1中Δ J表示單位質量淬火油氧化所能釋放的熱量，單位KJ/Kg ;πιΛ表示工件表面殘留的淬火油質量，單位為Kg ； P表示淬火油的密度為900-1000Kg/m3 ；工件在保溫帶內散失的熱量A為% =[KJ]公式 2 ；公式2中C表示工件比熱容，單位為J/Kg · V ；m工表示工件的質量，單位為Kg ； Δ t表示工件在保溫帶頭尾的溫度差，單位為。C。與現有技術相比，本發明的有益效果是利用隧道窯的保溫優勢以及方便連續作業的優點，通過控制油淬金屬工件入窯的溫度和速度，進而控制了單位時間內窯內產生的可燃氣體總量，將回火保溫工藝中所需的能量通過殘餘淬火油氧化釋放的能量得到，使淬火油得以充分的氧化後排入大氣，保護車間和大氣的環境，同時淬火油產生的熱量在隧道窯內進行利用，降低了企業成本，實現了較好的環保節能效果。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步說明。本發明一種金屬工件利用殘留淬火油通過隧道窯進行低溫回火的方法，是利用隧道窯的保溫優勢以及方便連續作業的優點，與陶瓷產品的焙燒用隧道窯不同，該隧道窯的前段為升溫帶，中段為保溫帶，尾段為冷卻帶，為了避免淬火油揮發物對環境的汙染以及保溫過程中的熱量散失，升溫帶和保溫帶的抽風機均設為關閉狀態，而且工件的油淬工步和回火熱處理工步應連續進行，以便充分利用淬火油充分氧化產生的熱量，降低能源消耗，其具體操作步驟如下1)回火前先將隧道窯的升溫帶預熱至180-250°C，油淬工步結束後，工件的表面溫度應不低於100°c，工件在窯車的牽引下進入隧道窯的升溫帶，升溫帶長度為3. 3m，工件前進速度為1. 5m/h,電阻絲通電加熱使工件表面溫度升至300°C後，工件進入保溫帶；2)工件在保溫帶內勻速通過，保溫帶長度為3. 3m，工件表面殘留的淬火油氧化釋放熱量，使保溫帶內的溫度不低於M0°c，滿足低溫回火的溫度要求，工件在保溫帶內停留的時間為2. 2小時，滿足低溫回火的保溫時間要求，工件表面殘留的淬火油氧化結束後，工件進入冷卻帶，自然空冷至室溫，完成低溫回火工步。以球體金屬工件為例設m工=2. 9Kg，半徑r = 45謹，鐵的比熱容為0. 46KJ/Kg · °C，工件體積V工= 4/3 π r3，表面積S工=4 π r2，一般工件淬火後殘留在表面的油膜厚度可達d = 0. 2mm，則工件表面殘留淬火油的體積V = S*d= 4X3. 14X (45X 1(Γ3)2X0· 2X 1(Γ3 = 5. 0868X 1(Γ6[m3]殘留淬火油的質量m油=PV = 950Kg/m3*5. 0868 X IO-V = 0. 00483246Kg
工件表面殘留的淬火油氧化釋放的熱量Q1 = Δ J*m 油=41816KJ/Kg*0. 00483246 Kg = 202. 07KJ ；工件在保溫帶內散失的熱量％為Q2 = c*m 工* Δ t = 0. 46KJ/Kg · "C *2· 9Kg* (300-240) "C = 80. 04 [KJ]。可見，工件表面殘留的淬火油氧化釋放的熱量％遠大於工件在保溫帶內散失的熱量％，因此生產中只要將工件連續送入隧道窯，即可實現工件的連續低溫回火。
權利要求
1.金屬工件利用殘留淬火油通過隧道窯進行低溫回火的方法，其特徵在於，該隧道窯的前段為升溫帶，中段為保溫帶，尾段為冷卻帶，升溫帶和保溫帶的抽風機設為關閉狀態， 工件的油淬工步和回火熱處理工步連續進行，其具體操作步驟如下1)回火前先將隧道窯的升溫帶預熱至180-250°c，油淬工步結束後，工件的表面溫度不低於100°C，工件在窯車的牽引下進入隧道窯的升溫帶，電阻絲通電加熱使殘留淬火油開始氧化，升溫帶長度為3. 3-4m,工件前進速度為1. 2-1. 5m/h,工件表面溫度升至300°C後， 工件進入保溫帶；2)工件在保溫帶內勻速通過，保溫帶長度為3.3-細，工件表面殘留的淬火油氧化釋放熱量，使保溫帶內的溫度不低於，滿足低溫回火的溫度要求，工件在保溫帶內停留的時間應滿足低溫回火的保溫時間要求，工件表面殘留的淬火油氧化結束後，工件進入冷卻帶，自然空冷至室溫，完成低溫回火工步。
2.根據權利要求1所述的金屬工件利用殘留淬火油通過隧道窯進行低溫回火的方法， 其特徵在於，所述步驟2~)中，工件表面殘留的淬火油氧化釋放的熱量％應大於工件在保溫帶內散失的熱量仏；其中工件表面殘留的淬火油氧化釋放的熱量％為A=AJ*m 油[KJ] 公式 1;公式1中AJ表示單位質量淬火油氧化所能釋放的熱量，單位KJ/Kg ;πιΛ表示工件表面殘留的淬火油質量，單位為Kg ； P表示淬火油的密度為900-1000Kg/m3 ；工件在保溫帶內散失的熱量％為% = c*m 工 * Δ t [KJ] 公式 2 ；公式2中C表示工件比熱容，單位為J/Kg · V ；m工表示工件的質量，單位為Kg ； Δ t表示工件在保溫帶頭尾的溫度差，單位為°C。
全文摘要
本發明涉及低溫回火熱處理工藝領域，特別涉及一種金屬工件利用殘留淬火油通過隧道窯進行低溫回火的方法，其特徵在於，該隧道窯的前段為升溫帶，中段為保溫帶，尾段為冷卻帶，升溫帶和保溫帶的抽風機設為關閉狀態，工件的油淬工步和回火熱處理工步連續進行，1)表面溫度不低於100℃工件進入升溫帶，工件表面溫度升至300℃後，工件進入保溫帶；2)保溫帶內的溫度不低於240℃，滿足低溫回火的溫度要求和保溫時間要求。與現有技術相比，本發明的有益效果是利用隧道窯的保溫優勢以及方便連續作業的優點，通過控制油淬金屬工件入窯的溫度和速度，使淬火油得以充分的氧化後排入大氣，利用淬火油產生的熱量，實現了較好的環保節能效果。
文檔編號C21D1/18GK102409145SQ20111041606
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者李延森, 王小非, 謝晨 申請人:鞍山市東泰耐磨材料有限公司