辊底式淬火炉技术改造

辊底式淬火炉技术改造程宏伟,储少敏(洛阳LYC轴承有限公司,河南洛阳471039):分析原辊底式淬火炉热处理零件存在的质量波动大及返工率高的原因,采用高效节能的高铝纤维材料对辊底炉线淬火炉炉衬进行改造,并重新设计了第Ô区电辐射管及定位快速传动光电开关机构。改进后提高了设备保温性能,降低了动能单耗,改善了炉温均匀性,产品质量大幅提升。:滚动轴承;淬火炉;纤维炉衬;改造:TG155.3:B:1000-3762(2010)09-0023-03辊底炉生产线是具有氮基保护气氛的较为先进的金属热处理生产线,主要用于大批量的轴承套圈、滚动体、各类紧固件、小型环状零件等的光亮淬火、回火和调质处理。近年来,对该设备加工的产品质量统计发现,同一批次产品既产生马氏体大于5级又产生屈氏体大于1级的现象,返工率极高。在对设备的技术状况进行检查时发现,该设备炉温均匀性较差,且炉壁温升较高。针对出现的问题对辊底式淬火炉进行了技术改造。1存在问题及分析辊底炉生产线的淬火炉由前室(进料室)、前炉门、加热室、后炉门等几部分组成。改造前前室及前、后炉门保温密封材料均采用轻质钙板和轻质抗渗碳砖砌筑;加热室采用轻质钙板作为保温层,轻质抗渗碳砖作为耐火层。由于炉衬的热胀冷缩造成粘接缝大量出现开裂,加上维修更换辐射管和辊棒对炉衬的碰撞造成炉衬破碎、塌陷。炉门的升降由液压缸驱动,对进、出料口的炉衬产生一定的震动,造成炉衬和炉门砖开裂、松动、掉落,最终造成前、后炉门保温密封材料损坏。以上问题使得淬火炉的保温性能急剧下降,炉壁温度急剧升高,动能消耗随之迅速升高。该淬火炉分为4个区,均采用电辐射管加热。Ñ,Ò,Ó区每区设计安装15根辐射管,Ô区设计安装9根辐射管。Ñ区为预热区,即零件从前室进入Ñ区后温度开始缓慢升高,到达Ñ区测温点时温度还达不到Ò区工艺设定温度的区域;Ò区为:2010-01-26;:2010-04-23加热区,即零件进入Ò区后在较短时间内达到工艺设定温度,并实现在工艺设定的时间内进行加热;Ó,Ô区为保温区,即按照工艺要求,当零件进入Ó区后在一个相对恒定的温度下加热的区域。Ó,Ô区最为重要,是完成零件内部显微组织和零件表面化学成分改变的关键区域。改造前的炉温曲线如图1所示。由图可知,Ñ,Ò区及Ó,Ô区之间出现较大波峰和波谷,温差超过10e。Ñ,Ò,Ó区出现较大波峰和波谷系炉衬破损造成保温性能下降所致。从Ó,Ô区到达光电开关位置,炉温已降低22e,原因在于加热系统功率设计偏低和分布偏差过大以及快速传动的光电开关位置离出口太近。以上炉温的波动是造成同一批次产品既产生马氏体大于5级(过热)又产生屈氏体大于1级(欠热)的关键因素。图1辊底炉改造前、后炉温曲线(仪表温度设定为850e)2改造措施为了解决淬火炉保温性能急剧下降和炉壁温度急剧升高的问题,同时提升设备的整体性能,降低能耗,研究采用高铝纤维材料重新设计改造炉衬。改造后炉衬结构如图2所示。由于高铝纤维热导率低,蓄热量少(仅为一般砖炉衬的1/4左ISSN1000-3762CN41-1148/TH轴承2010年9期Bearing2010,No.923-25右),因而炉体升温时间短,同时,该材料具有抗热震性能强,化学稳定性好等优点[1-2]。为使炉衬具备较强的抗震动及冲击能力,克服热变形,确保炉衬的稳定性,采用整体压制,确保其容重达到350kg/m3左右。同时,为了克服热变形以及安装辐射管和辊棒时产生的震动、冲击,确保炉衬的稳定性,两侧炉壁和炉顶设计锚固件,其设计在炉衬中间,可避免高温时热量向炉壳传递,减少热量损失。为了保证辐射管支撑点的牢固,设计耐热钢挂件进行支撑[3-4]。1)普通硅酸铝纤维棉;2)高铝纤维针刺毯;3)耐热钢锚固件;4)普通硅酸铝纤维毯;5)抗渗碳砖;6)轻质钙板图2炉衬结构图重新计算第Ô区加热系统功率,设计电辐射加热系统。首先,增加了辐射管的数量,并重新分布安装。原设备Ô区加热系统为9根电辐射管加热,上层6根,下层3根。重新设计分布后,将上层辐射管增加2根并依次递减一定距离后再向Ó区方向分布,下层的辐射管向出口方向增加1根。其次,光电开关位置(光1)离出口太近,造成工件未到达光电开关处时温度急剧下降。经测算,将光电开关装置(光2)前移0.2m,可缩短工件在淬火炉出口处的停留时间3min左右,使工件未降温就进入淬火油中,达到工件淬火工艺要求。通过对辊底炉炉衬、第Ô区加热系统及光电开关位置的改造后,炉温较为均匀,测绘出的炉温曲线(图1)非常平缓,未出现较大的波峰和波谷。在Ò区测温点到Ô区测温点区域内,测试温度最低为845e,仅低于设定温度5e,而最高温度与设定温度相同,Ô区测温点温度为849e,零件到达光电开关处(光2)温度为845e,仅降温4e,极大地改善了炉温均匀性,完全满足工艺要求。3改造前、后设备性能对比设备改造前、后的技术状况检测数据如表1所示。辊底炉改造前、后加工的同一型号轴承零件质量技术检测统计如表2所示。由表2可知,改造前设备加工零件不合格率非常高,重点产品352226/04,353130B/04,NJ3226/04出现大批量多次返工,主要原因是炉温不均匀造成零件过热(M5级)和加热不足(T1级)。改造后设备加工零件不合格率大幅降低,从根本上解决了此类重点零件加工难的瓶颈问题,达到了零件热处理后的技术要求。此外,改造前的能耗为720kW#h/,t改造后的能耗为640kW#h/,t下降了11.1%。1项目改造前改造后炉壁温升/e4827.2空炉到温时间/h1810空炉升温耗电/(kW#h)3549(通电吸合率85%)1624(通电吸合率70%)动能消耗/(kW#h#t-1)720640炉温均匀性/e?16?5零件淬火前温度变化/e-22-52型号改造前改造后加工数量/粒不合格数/粒金相组织/级不合格率/%加工数量/粒不合格数/粒金相组织/级不合格率/%30222/0483563144288M55.3993720298M40.03NJ232EM/04836652092T12.51297451250M31.053628/0467358674M51.029102无M4032222/0481992025008T13.18208456300M30.832226/041307258236T16.372955无M4032318/04132801992M515.061640925M40.532224/042206609000M513507T110.2110800550M40.5352226/044394000466640M5311098T117.710338423100M30.3353130B/0438830021000M514000T19.06097692440M40.4NJ3226/0442200032916M521944T3133386931200M40.35#24#5轴承62010.l.9小型碟形弹簧的工艺改进佟艳海,李丽波,佟娜(哈尔滨轴承集团公司锻压分厂,哈尔滨150036):针对轴承套圈锻造压力机用碟形弹簧存在的寿命低,质量差,强度不足的问题,对碟形弹簧的加工工艺过程、成形模具和热处理工艺进行了改进。:压力机;碟形弹簧;工艺;改进:TG315.4;U463.33+4.1:B:1000-3762(2010)09-0025-021改进前碟形弹簧某锻造生产线用压力机JB31-160T,J31-250T,J31-315T等大多采用碟形弹簧装置对锻件进行卸料,碟形弹簧结构如图1所示。图15100mm/541mm@4mm碟形弹簧该碟形弹簧采用弹簧钢板制成或用60Si2MnA圆钢退火后车加工而成。其工艺流程为:下料y退火y车外径面和内孔y切片y磨两端面y去毛刺y冷压成形y淬火y回火。加工出的碟形弹簧结构简单,吸震能力强,适合于轴向空间小的场合。但碟形弹簧片未经锻造加工,存在有流线分:2010-05-31;:2010-06-21:佟艳海(1953-),男,工程师,主要从事轴承锻造工艺设计与施工。布不合理,紧密度不好,组织不细密等内部缺陷。并且碟形弹簧加工成形时存在变形量大,强度不足等缺点,造成碟形弹簧质量差,使用寿命低。2改进后碟形弹簧针对上述问题,对碟形弹簧片加工工艺进行了改进,采用3片合锻或2片合锻,锻后退火,然后进行车加工和车切分片。改进后工艺流程为:下料y锻造y退火(正火)y车内、外径面y车切分片y磨两端面y去毛刺y冷压成形y淬火y模具夹紧回火y强压3次y检查。压形前锻件车制碟形弹簧片的工艺设计图如图2所示。图2压形前锻件车制碟形弹簧片工艺图4结束语对辊底炉生产线淬火炉进行的全纤维结构炉衬设计及炉温均匀性改造,整体上提升了设备的技术性能和经济效益。炉壁保温性能明显提高,能耗下降了11.1%,年可节约电费25.3万元,年新增利润65万元;炉温均匀性提升到?5e,达到了加工重点零件时对设备炉温均匀性的技术要求。:[1]GB/T16400)2003,绝热用硅酸铝棉及其制品[S].北京:中国标准出版社,2003.[2]热处理手册[M].3版.北京:机械工业出版社,2002.[3]王秉铨.工业炉设计手册[M].2版.北京:机械工业出版社,2000.[4]GB50309)2007,工业炉砌筑工程施工质量验收规范[S].北京:中国计划出版社,2008.(:)ISSN1000-3762CN41-1148/TH轴承2010年9期Bearing2010,No.925-26