用于經(jīng)過熱處理的金屬產(chǎn)品的噴淋淬火系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于金屬產(chǎn)品的熱處理過程的噴淋淬火系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]加工金屬制品如鋼管時，淬火或淬火與回火的冶金處理廣泛地用于硬化，或硬化與提高韌性，以達到所需的不同于生產(chǎn)金屬制品的原料的冶金和機械屬性。在加熱產(chǎn)品例如電感應(yīng)加熱之后進行淬火。開放式噴淋淬火系統(tǒng)是一種類型的淬火系統(tǒng)，其可以用于提高金屬制品的硬度和韌性。當在生產(chǎn)線上以生產(chǎn)線的速度淬火圓形、方形、矩形或其它形狀的產(chǎn)品諸如管、棒或管道時，由這些過程取得的決定材料屬性的重要參數(shù)是金屬冷卻速度，其通常必須盡可能快以獲得所需的結(jié)果。冷卻速度部分由快速冷卻加熱的金屬零件的過程中使用的淬火劑的量以及金屬表面上淬火劑的速度確定。用于向加熱的零件表面提供大流量的水的傳統(tǒng)裝置有時稱為淬火桶。典型的淬火桶是裝配多個孔或噴嘴的大直徑整體式圓筒，在介質(zhì)壓力下淬火介質(zhì)通過這些孔或噴嘴流出。當接觸到加熱的金屬零件時，淬火劑提供達到所需硬度必要的快速冷卻。固定位置的淬火環(huán)或槽淬火也是眾所周知的。該裝置是空心的環(huán)，待淬火的零件從中穿過。該裝置包括多個等間距的孔或槽，其用作淬火流體的噴嘴。槽淬火通常用于單一零件、小體積的應(yīng)用，如感應(yīng)硬化掃描器。
[0003]也存在噴淋淬火裝置，諸如美國專利第2，657，698號中所示的，噴淋出口形成在徑向法蘭(15)的內(nèi)表面(34)與嵌件(17)和環(huán)形鑄坯(27)各自的內(nèi)表面(31)和(32)之間。法蘭
(15)終止于尖銳邊緣16，其相對于工件行走方向在基本軸向方向上延伸。環(huán)形鑄坯(27)還相對于工件行走方向在軸向方向上延伸并且終止于邊緣(33)。
[0004]淬火系統(tǒng)必須能處理多種直徑的產(chǎn)品。然而，現(xiàn)有的淬火桶和淬火環(huán)具有固定的內(nèi)直徑。當具有不同直徑的產(chǎn)品穿過這些固定直徑的裝置時，由于噴嘴與產(chǎn)品之間的空隙不同，噴液碰撞產(chǎn)品的形狀、噴淋流速和噴淋壓力產(chǎn)生變化。對于現(xiàn)有的淬火系統(tǒng)，當噴液從用于給定噴嘴的產(chǎn)品反射時，反射的噴液能夠干擾相鄰噴嘴的噴液形狀，并減弱甚至破壞其效用?，F(xiàn)有淬火系統(tǒng)的上述限制還能夠?qū)е略诖慊鸬漠a(chǎn)品表面上形成蒸騰的蒸汽。這樣形成了大大降低產(chǎn)品的冷卻速度的熱蒸汽桶。
[0005]進一步地，在現(xiàn)有桶淬火系統(tǒng)中用于形成水注細小的“針孔”淬火噴嘴限制可達到的有效噴淋量和壓力。
[0006]此外，由于產(chǎn)品通常必須線性或旋轉(zhuǎn)地移動穿過淬火裝置，支撐傳送器滾輪相對于產(chǎn)品移動的軸傾斜。這樣引起不同直徑的產(chǎn)品沿不同的中心線穿過常規(guī)的幾何形狀不變的淬火系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的目標是克服現(xiàn)有噴淋淬火系統(tǒng)的上述局限性。
[0008]本發(fā)明的另一個目的是提供噴淋淬火系統(tǒng)，其中噴淋淬火系統(tǒng)中的噴淋環(huán)與提供給噴淋環(huán)的噴淋劑相配合，以改變壓力、噴淋環(huán)出口速率、流速和/或來自噴淋淬火系統(tǒng)中的噴淋環(huán)的出口處的噴淋淬火類型。
[0009]本發(fā)明的其它目的由說明書和隨附的權(quán)利要求中提出的發(fā)明繪示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在一方面，本發(fā)明是用于淬火金屬產(chǎn)品或工件的噴淋淬火系統(tǒng)。將淬火環(huán)供給至一個或多個淬火環(huán)。每個淬火環(huán)具有外環(huán)元件和內(nèi)環(huán)元件。外環(huán)元件具有連接至淬火劑供給源的朝向所述外環(huán)元件的內(nèi)部區(qū)域的至少一個外部開口。內(nèi)環(huán)元件至少部分地插入外環(huán)元件，并且用于接收來自至少一個外部開口的淬火劑供給的淬火環(huán)填充室由外環(huán)元件的內(nèi)部區(qū)域結(jié)合內(nèi)環(huán)元件的內(nèi)部區(qū)域形成。來自淬火環(huán)填充室的出口通道形成在外環(huán)元件和內(nèi)環(huán)元件的相鄰的邊緣面之間，用于從淬火環(huán)接收淬火劑，以及將從淬火環(huán)填充室接收的淬火劑噴射入錐形體，以與工件的表面區(qū)域接觸。一個或多個緊固件連接內(nèi)環(huán)元件和外環(huán)元件。每個淬火環(huán)的淬火劑供給源可以來自固定或可變流速源，包括高壓栗。在本發(fā)明的一些示例中通過緊固件控制裝置以調(diào)節(jié)緊固件，從而在淬火過程中改變一個或多個淬火環(huán)的出口通道的容積。
[0011]在另一方面，本發(fā)明是利用噴淋淬火系統(tǒng)淬火金屬產(chǎn)品或工件的方法。通過淬火環(huán)組件的工件包括一個或多個淬火環(huán)。每個淬火環(huán)具有至少部分地插入內(nèi)環(huán)元件的外環(huán)元件，其中外環(huán)元件和內(nèi)環(huán)元件由一個或多個緊固件連接在一起。外環(huán)元件具有朝向外環(huán)元件的內(nèi)部區(qū)域的至少一個外部開口。淬火環(huán)填充室由外環(huán)元件的內(nèi)部區(qū)域結(jié)合內(nèi)環(huán)元件的內(nèi)部區(qū)域形成，用于從至少一個外部開口接收淬火劑，并且來自淬火環(huán)填充室的出口通道形成在外環(huán)元件和內(nèi)環(huán)元件的相鄰的邊緣面之間，用于接收來自淬火環(huán)填充室的淬火劑，以及將從淬火環(huán)填充室接收的淬火劑噴射入錐形體，以與工件的表面區(qū)域接觸。
[0012]在另一方面，本發(fā)明是根據(jù)當工件穿過所述噴淋淬火系統(tǒng)時對工件的批量冷卻要求，由所述計算機處理器執(zhí)行噴淋淬火控制軟件程序，以調(diào)節(jié)從所述至少兩個淬火環(huán)噴射的淬火劑，通過選擇性地或執(zhí)行以下的結(jié)合:(1)調(diào)節(jié)至少兩個淬火環(huán)淬火的至少兩個之間的同軸距離；(2)調(diào)節(jié)所述至少兩個淬火環(huán)的至少兩個的淬火環(huán)的位置；(3)調(diào)節(jié)與所述至少兩個淬火環(huán)的至少一個相關(guān)的至少一個噴淋防護的位置；(4)調(diào)節(jié)所述至少兩個淬火環(huán)的至少一個的所述出口通道的出口形狀和容積；(5)調(diào)節(jié)用于所述至少兩個淬火環(huán)的流速和淬火劑體積。隨著工件穿過噴淋淬火系統(tǒng)可以感應(yīng)工件的溫度，從而根據(jù)當工件穿過噴淋淬火系統(tǒng)時對工件的批量冷卻要求調(diào)整從至少兩個淬火環(huán)噴射的淬火劑。
[0013]本發(fā)明的上述和其它方面在說明書和權(quán)利要求書中進一步闡述。
【附圖說明】
[0014]結(jié)合附圖閱讀將更好地理解上述
【發(fā)明內(nèi)容】
以及以下對本發(fā)明的詳細說明。為了說明本發(fā)明的目的，在附圖中表示了目前優(yōu)選的本發(fā)明的示例性形式，但是本發(fā)明不限于在附圖中公開的具體構(gòu)造和裝置。
[0015]圖1是本發(fā)明噴淋淬火系統(tǒng)中使用的淬火環(huán)的一個示例的立體圖。
[0016]圖2是本發(fā)明噴淋淬火系統(tǒng)中使用的多個淬火環(huán)的一個示例的立體圖。
[0017]圖3是本發(fā)明噴淋淬火系統(tǒng)的兩個淬火環(huán)的一個示例的剖面圖。
[0018]圖4是本發(fā)明噴淋淬火系統(tǒng)的三個淬火環(huán)的一個示例的剖面圖。
[0019]圖5繪示了穿過本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的淬火環(huán)的工件的中心軸的偏差以及相對于工件的中心軸的偏差對淬火環(huán)的位置調(diào)整。
[0020]圖6是本發(fā)明噴淋淬火系統(tǒng)的兩個淬火環(huán)的一個示例的剖面圖，其中一個淬火環(huán)具有伸出的噴淋防護。
[0021 ]圖7是本發(fā)明噴淋淬火系統(tǒng)中的多個淬火環(huán)的一個示例的立體圖，其中多個淬火環(huán)連接到支撐結(jié)構(gòu)。
[0022]圖8(a)是可用于本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的淬火環(huán)的另一示例的剖面圖。
[0023]圖8(b)是穿過圖8(a)中的線A-A的淬火環(huán)的橫截面圖。
[0024]圖9(a)是可用于本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的淬火環(huán)的出口通道的一個示例的放大的橫截面細節(jié)圖。
[0025]圖9(b)是可用于本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的淬火環(huán)的外環(huán)元件、內(nèi)環(huán)元件和緊固件的一個示例的分解的橫截面圖。
[0026]圖9(c)繪示了圖9(a)中示出的填充腔容積和出口通道的橫截面。
[0027]圖10(a)和圖10(b)繪示了利用緊固件控制裝置改變可用于本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的淬火環(huán)的出口通道的容積的一個設(shè)置，其中相應(yīng)的細節(jié)圖圖10(c)和圖10(d)繪示了橫截面中的容積變化。
[0028]圖11(a)和圖11(b)繪示了利用緊固件控制裝置改變可用于本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的淬火環(huán)的出口通道的容積的另一個設(shè)置。
[0029]圖12(a)繪示了本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的淬火環(huán)的淬火劑供給源的一個設(shè)置。
[0030]圖12(b)繪示了本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的淬火環(huán)的淬火劑供給源的另一個設(shè)置。
[0031]圖12(c)繪示了本發(fā)明的噴淋淬火系統(tǒng)的淬火環(huán)的淬火劑供給源的另一個設(shè)置。