新型卧式双室真空气冷油淬炉的构成与特点

新型卧式双室真空气冷油淬炉的构成与特点
马卫东
北京易西姆工业炉科技发展有限公司
对金属零件热处理工序而言，使用真空热处理设备可实现工件热处理后无氧化、无脱碳，少畸变，而且干净、无污染，操作便捷可靠。

随着人们对真空热处理优越性的不断认同，这一先进生产技术在中国热处理行业得到了广泛应用，真空退火设备、真空淬火设备、真空回火设备、真空低压渗碳设备、真空钎焊设备等系列产品相继进入了中国制造领域的各个行业。

虽然近年来高压气淬技术开始得以推广，但是就目前技术而言，高压气淬的淬火强度仍无法达到淬火油在搅拌状态下的冷却能力，双室真空油淬炉仍然是市场上的主力供给设备。

北京易西姆工业炉科技发展有限公司针对目前国内市场的双室真空油淬炉存在的主要问题，历经两年的研发过程，依托于易西姆・ecm 的技术力量，最终研发出了“新型卧式双室真空气冷油淬炉”。

该设备具有超前的人文设计理念，紧凑特殊的炉体构造，运行平稳可靠的内部物料自动传送机构，与众不同的气冷及油淬系统，完美精确的控制体系，人机对话的工艺编程和随机修改功能，为用户提供更可靠的质量保证、更短的生产周期和更高的生产效率。

该设备广泛用于航空航天工业及其它机械工业的各类零部件进行相关的热处理，如高速钢、高合金工模具钢、渗碳钢、结构钢、精密轴承、油泵油嘴机械件、精密机器零件等的真空油淬、真空气淬、真空退火、真空正火（气冷）等。

1设备的构成
双室真空气冷油淬炉为卧式双室结构：一室为
加热室，另一室为进出料室（此室包含淬火油槽），两室之间由内部可移动的复合绝热密封门隔离；炉体为双层水冷结构，构成冷壁式；炉体内部装有包括工件自动转移机构（内部料车）在内的各个工作系统。

该设备在图纸设计上、机械部件及电气元件上、操作安全等各个方面皆符合中国和欧洲相关标准。

DGO H -Ⅰ型系列产品———双室真空气冷油淬炉由设备主体（见图1）、真空系统、充气系统、压缩空
气系统、水冷系统、供电系统和电气控制系统及炉外装料小车等组成。

1.进、出料室
2.加热室
3.可移动的复合绝热密封门
4.工件自动转移机构
（内部料车）5.淬火油加热、
冷却及循环搅拌系统 6.气淬、
气冷循环系统图1
DGO H -Ⅰ型真空淬火炉主体示意图
2产品系列和主要技术参数
卧式双室真空气冷油淬炉DGO H 标准系列产品的主要技术参数见表1。

表1
型号
DGO644H -Ⅰ
DGO944H -ⅠDGO966H -ⅠDGO1266H -ⅠDGO1299H -Ⅰ有效加热区mm （L ×W ×H ）600×400×400
900×400×400
900×600
×600
1200×600×600
1200×90×900
总装炉量250kg 350kg 600kg 1000kg 1500kg 最高温度1350℃1350℃1350℃1350℃1350℃加热功率90kw 120kw 160kw 240kw 300kw 炉温均匀度≤±5℃≤±5℃≤±5℃≤±5℃≤±5℃极限真空度 6.67×10-6mbar 6.67×10-6mbar 6.67×10-6mbar 6.67×10-6mbar 6.67×10-6mbar 压升率
≤0.5Pa /h ≤0.5Pa /h ≤0.5Pa /h ≤0.5Pa /h ≤0.5Pa /h 工件移送时间≤15s ≤15s ≤15s ≤15s ≤15s 油淬能力
3000L 4000L 6000L 8000L 10000L 冷室充气压强
2bar
2bar
2bar
2bar
2bar
除DGO H -Ⅰ标准系列产品之外，
还可提供DGO H -Ⅱ系列和DGO H -Ⅲ系列产品。

DGO H -Ⅱ
系列产品具有自动启闭的整体式方形炉门，炉门上装有特殊的可膨胀收缩式真空密封圈（本公司专利
1
012005年第39卷E7
技术），炉门开启由传动系统左右推拉，密封可靠，该型号系列可进入生产线实现在线生产。

DGO
H
-Ⅲ系列产品可根据用户的特殊需求进行设计。

3结构特点与性能
设备主体布局合理，运行安全、可靠，外形独特、美观。

对其主要结构特点与性能分别介绍如下：（1）进、出料室
⊕壳体为带有弧度的、分体式、异型双壁加强结构，整体刚性大、强度高，可确保真空密封状态的实现，确保在2bar气淬压力下长期使用不变形，方便检修和维护；
⊕除配接真空、充放气管路外，还配装有淬火油加热和冷却及循环搅拌系统、工件内部自动转移机构、气冷（气淬）循环系统，这些不同的子系统与进、出料室构成一体。

（2）加热室（见图2）
加热温度最高达1350℃。

在两个不同类型的热处理工艺处理周期之间，本室始终保持在高温状态和相应的真空状态，可节约能源和延长设备的使用寿命。

1.外壳体
2.隔热层
3.料筐
4.发热体
5.炉床
6.立柱
7.滚轮
图2加热室及炉胆示意图
⊕加热室壳体为双层钢板构成套形的卧式圆筒结构，壳体上设有用于加热的水冷电极接口，S型热电偶接口，还预留了用于炉温均匀性测试接口；
⊕维修门开启操作简便，并密封可靠，根据实际使用要求可在维修门上配装低温对流加热风机机组；
⊕炉胆由隔热层、加热元件、料台等组合成整体式八角形结构。

根据用户要求，可在炉胆360º立体空间中布置可供炉内渗碳气氛多组喷嘴，以使被处理工件在渗碳室内得到均匀的渗碳气氛；
⊕加热元件由鼠笼式的石墨棒组成，外观构成八角形，炉温均匀性好。

（3）复合绝热密封门
⊕采用四连杆机构原理设计，结构紧凑、安全可靠，绝热密封新型结构彻底杜绝了淬火油蒸汽对加热室的污染；
⊕采用变频交流电机驱动减速机构，不仅启闭速度快，而且速度可控可调，启闭速度执行“慢—快—慢”节拍，有效缩短了启闭时间，以减少热室热量的散失。

（4）工件自动转移机构（内部料车）
内部料车（见图3）由转移车和升降车叠加在一起，刚性好，强度高，承载重量大（可载重物料1500kg），两套变频交流电机驱动各减速机构，可实现工件的水平移动和垂直移动。

可进行气淬，也可由升降车带动进入油槽的淬火油内，实现油淬。

1.物料加热位
2.物料淬火位
3.物料冷室位
4.升降车驱动轴组
5.移动车驱动轴组
图3内部料车示意图
（5）淬火油加热、冷却及循环搅拌系统（见图4）
1.热油泵
2.油热交换器
3.淬火油特殊喷嘴
图4淬火油加热、冷却及循环搅拌系统
⊕DGO H-Ⅰ系列产品淬火油槽容积大（见表1），有效冷却空间大，冷却效果好；
⊕在油槽内设有加热装置，以便实现对淬火油的加热，提高淬火油的流动性，并在不影响真空状态下加热器维修更换极为方便（不同于国内产品）；
⊕通过置于炉体外部的“油热交换器”实现油温降温。

⊕带有导流板的油槽底部排列着数排循环油管路，每个管路上均装有数个特殊小喷嘴。

淬火时，高压油泵可使每个喷嘴向工件料筐高速喷射出经冷却的油，从而实现油槽内淬火油的剧烈搅拌，强力冲刷
201工具技术
被处理的金属表面，形成强烈流动（对流和紊流），达到料筐内工件均匀冷却之目的，这是该循环搅拌系统独一无二的特点。

（6）气冷（气淬）循环系统
⊕内置风道采用优化气流设计方案：风向强制导流板可保证高速气流（20m/s）将热工件的热量强力喷出，经高效热交换器冷却后的气体又被高压风机机组的高压叶轮再次高速喷吹工件，形成一个循环回路。

⊕密封水冷变频电动机连接的是高压离心叶轮组，转速近3000r/min。

（7）真空系统
DGO H-Ⅰ系列产品（见图5）配置了最新的、质量可靠的进口真空泵组、阀门及连接管路。

1.迄动蝶阀
2.水冷挡板
3.气动角阀
4.罗茨泵
5.压差阀
6.旋片泵
7.扩散泵
8.维持泵
图5真空系统示意图
⊕真空系统配置较高，一般选用LEYBOLD、STOCKS、EDWARDS、VARIAN真空泵组（包括机械泵、罗茨泵、扩散泵、维持泵）；
⊕DGO-Ⅰ系列产品初级真空是由2个PIRANI 真空探头分别测量的冷室和热室，测量范围1×103～10-3mbar，高真空是由PENNING真空探头测量加热室，测量范围1×10-3～1×10-9mbar，配置3通道用于PIRANI/PENNING真空测量的仪表（如COM-BIVAC CM31）；
⊕真空管路采用气流流态优化设计理论，阻力极小，管路短而紧凑。

（8）供电及电气控制系统
双室气冷油淬炉DGO系列产品以施耐德原装组合式电源柜和控制柜（模块化，易拆装）构成控制中心（见图6），包括供电、控制、记录、监视、报警保护等功能在内的供电及电气控制各个子系统，符合欧洲控制箱EN50298标准和IEC国际电工委员会标准。

系统上安装了15寸液晶触摸屏，使用全中文工控组态软件，采用人性化界面设计（见图7）。

控制系统采用特殊的安全控制机制，使用密码权限保护功能，严格限制各类操作权限，从而避免了现场操作的任意性和无序性。

图6电气控制中心
⊕采用欧陆EUROTHERM2704控温仪表，PID 回路自动调节控温、参数自整定，可装入渗碳模拟工艺曲线。

控温精度极高（近万分之一），可存储数条工艺曲线、数组PID参数。

⊕采用低电压、大电流方式供电，由可控硅调节。

⊕系统控制柜配装专用空调，确保控制柜密封无尘，处于恒温状态。

图7显示界面
北京易西姆工业炉科技发展有限公司在“新型卧式双室真空气冷油淬炉”系列产品的研发过程中，组织了中外相关的权威专家和用户对卧式双室真空气冷油淬炉这一新型产品的各项技术指标和性能进行了全面测试，测试结果优于表1，目前已有此系列产品应用于中国航空工业领域。

事实证明此系列产品技术先进、装炉量大，效率高，运行平稳，质量可靠、特点显明，尤其是对要处理的大型工件及大装炉量而言可实现快速加热和快速冷却，长时间运行可靠性极高。

它不仅缩短了工件热处理生产周期，而且降低了成本，对零件热处理质量的提高产生了一个飞跃。

我们相信这一新型系列产品的出现，必将引起国内相关企业和学术界的关注，使其在中国工业制造业中发挥更大的作用。

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2005年第39卷M7。