Установка для закалки стальных деталей
UNIT FOR QUENCHING STEEL PARTS

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для  термической обработки стали с целью повышения ее механических свойств (твердости, прочности, вязкости и др.) и может быть применено для закалки стальных деталей водой.
Известно устройство для закалки стальных деталей, содержащее закалочный бак в виде U-образной трубы, первая половина которого расположена под углом и имеет транспортер, а вторая половина расположена вертикально, отличающееся тем, что первая половина бака расположена под углом 10-30, а вторая половина бака выполнена с возможностью регулирования угла наклона и снабжена транспортером [Патент №2222609, МПК C21D1/56, C21D1/25, C21D1/63, 2004].
Основным недостатком известного устройства является его U–образная конфигурация, геометрические параметры которой затрудняют размещение и закалку в ней, имеющих вертикальную продолговатую форму деталей, что снижает ее эффективность.
Более близким к предлагаемому устройству является закалочный бак, содержащий ванну с закалочной жидкостью и размещенное в ней транспортное средство (подъемник), выполненное в виде наклонного барабана со смонтированным на нем приводным элементом (лебедки), связанным с приводом его вращения, обечайку с разгрузочным окном в нижней части и рабочим органом в виде спирали или скатов, обечайку с отводящей трубой и установленным в ней вытяжным насосом (обратной воды) с приводом его вращения, сборник отходов (система очистки), расположенный за вытяжным насосом, при этом коллектор-обечайка охватывает барабан, а стенки на участке под коллектором-обечайкой перфорированы. Полезный объем увеличен за счет переноса сборника и привода вытяжного насоса на уровень основных технологических агрегатов и выше уровня закалочной жидкости, при этом сборник отходов выполнен в виде магнитного сепаратора, обеспечивающего кроме очистки закалочной жидкости от твердых отходов и частичное ее охлаждение, а для создания дополнительного потока закалочной жидкости с подачей ее из удаленных частей ванны непосредственно в зону выгрузки изделий из печи установлен второй насос. Разгрузочный барабан может быть выполнен составным, а приводной элемент барабана размещен в месте стыка его частей [Патент №2222609, МПК C21D1/63, 1994].
Основными недостатками известного закалочного бака являются размещение значительного количества рабочих элементов в самой ванне, что затрудняет процесс эксплуатации и возможность появления застойных зон в центре ванны, обусловленное окружной периферийной подачей закалочной жидкости, ведущее к снижению качества закалки деталей, находящихся в центральной зоне ванны, что, в конечном счете, снижает надежность и эффективность установки.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности установки для закалки стальных деталей.
Технический результат достигается установкой для закалки стальных деталей, содержащей корпус ванны с пирамидальным днищем, снабженный патрубком входа охлажденной и циркуляционной воды, патрубками выхода циркуляционной и обратной воды, в центре которого помещена вертикальная клетка подъемника, снабженного сверху подъемной лебедкой, соединенной подъемными тросами с решетчатым поддоном, на котором установлены обрабатываемые детали, представляющие собой вертикальные стаканы с отверстиями возле днища, причем над деталями расположен горизонтально в рабочем положении вертикально и вертикально в перерыве между процессами закалки распределительный коллектор с ветвями, скрепленными друг с другом соединительной планкой, соединенной подвижно тросом с поворотной лебедкой, размещенной на опоре, при этом ветви коллектора снабжены снизу вертикальными патрубками, выходные отверстия которых направлены в центр деталей, сами ветви коллектора соединены через сальниковые уплотнения с поворотной втулкой тройника, с возможностью поворота вокруг него, причем тройник соединен, в свою очередь, через входной патрубок и напорный клапан с напорным патрубком питательно–циркуляционного насоса, соединенного через всасывающий клапан с трубопроводом охлажденной воды, патрубок выхода циркуляционной воды и входа охлажденной воды соединен через оборотный всасывающий клапан с всасывающим патрубком питательно–циркуляционного насоса и через оборотный напорный клапан с напорным патрубком этого насоса, а патрубок выхода обратной воды соединен через клапан обратной воды и насос обратной воды с установкой очистки.
На фиг. 1–4 представлена установка для закалки стальных деталей водой (фиг. 1–3 – общий вид и разрез, фиг. 4 – узел установки детали на поддон).
Установка для закалки стальных деталей содержит корпус ванны 1 с пирамидальным днищем 2, снабженный патрубком входа охлажденной и циркуляционной воды 3, патрубками выхода циркуляционной и обратной воды 4 и 5, в центре которого помещена вертикальная клетка подъемника 6, снабженного сверху подъемной лебедкой 7, соединенной подъемными тросами (на фиг. 1–4 не показаны) с решетчатым поддоном 8, на котором установлены обрабатываемые детали 9, представляющие собой вертикальные стаканы с отверстиями 10 возле днища, причем над деталями 9 расположен горизонтально (в рабочем положении) распределительный коллектор 11 с ветвями 12, скрепленными друг с другом соединительной планкой 13 (11нрп–коллектор 11 в нерабочем положении), соединенной подвижно тросом 14 с поворотной лебедкой 15, размещенной на опоре 16, при этом ветви 12 коллектора 11 снабжены снизу вертикальными патрубками 17, выходные отверстия которых направлены в центр деталей 9, сами ветви 12 коллектора 11 соединены через сальниковые уплотнения (на фиг. 1–4 не показаны) с поворотной втулкой 18 тройника 19, с возможностью поворота вокруг него, причем тройник 19 соединен, в свою очередь, через входной патрубок 3 и напорный клапан 20 с напорным патрубком питательно–циркуляционного насоса 21, соединенного через всасывающий клапан 23 с трубопроводом охлажденной воды, патрубок выхода циркуляционной воды и входа охлажденной воды 4 соединен через оборотный всасывающий клапан 22 с всасывающим патрубком питательно–циркуляционного насоса 21 и через оборотный напорный клапан 24 с напорным патрубком этого же насоса 21, а патрубок выхода обратной воды 5 соединен через клапан обратной воды 25 и насос обратной воды 26 с установкой очистки (на фиг. 1–4 не показана).
Закалка стальных деталей водой в предлагаемой установке происходит следующим образом. Предварительно корпус ванны 1 заполняется охлажденной водой насосом 21 при открытых клапанах 23, 24, закрытых клапанах 20, 22 и 25 через патрубок 4 при вертикальном (нерабочем) положении распределительного коллектора 11, затем выключается питательно–циркуляционный насос 21 и закрываются клапаны 23 и 24 и в полость корпуса 1, заполненную охлажденной водой, подъемной лебедкой 7 погружают поддон 8 с раскаленными до требуемой температуры в нагревательной печи (на фиг. 1–4 не показана) деталями 9. Далее распределительный коллектор 11 путем включения поворотной лебедки 15 устанавливается в горизонтальное положение и включается питательно–циркуляционный насос 21 при открытых клапанах 20 и 22 и закрытых клапанах 23, 24 и 25, в результате чего из вертикальных патрубков 17 коллектора 11 начинают подаваться струи воды, забираемой насосом 21 из ванны 1 через патрубок 4 под некоторым давлением в полости деталей 9 и в объеме ванны 1 устанавливается циркуляция воды, направление которой указано на фиг 1 стрелками. Кратность циркуляции и, соответственно, режим движения воды и ее средняя температура в ванне 1 регулируются клапаном 20. Созданная циркуляция позволяет осуществить равномерное охлаждение деталей 9 до требуемой температуры в течение заданного времени и обеспечивает их качественную закалку.
После окончания процесса закалки выключают питательно–циркуляционный насос 21, закрываются клапаны 20, 22, открывается клапан 25, включается насос обратной воды 26 и производится слив загрязненной горячей воды из ванны 1 в установку очистки (на фиг. 1–4 не показана). При этом пирамидальная конструкция днища 2 обеспечивает за счет уклона минимальное загрязнение частицами окалины, образующейся при закалке стальных деталей 9, которые удаляются вместе с загрязненной водой в установку очистки, после чего вышеописанный процесс повторяется снова.
Таким образом, предлагаемая установка для закалки стальных деталей за счет выноса основного оборудования за пределы ванны, центрального расположения патрубков подачи циркуляционной воды, пирамидальной конструкции днища ванны, наличия регулирующих клапанов на соединительных трубопроводах обеспечивает надежную циркуляцию охлаждающей воды, полное удаление частиц окалины из полости ванны, возможность полной автоматизации процесса закалки, что повышает ее надежность и эффективность.