CN100366763C - 辊的热处理加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

提供一种辊的热处理加工装置及方法，将辊均一加热到所希望的温度后，进行均一冷却得到均一的硬度，缩短整体的工序，提高生产性和品质特性。沿加热通路顺次移动的同时加热，将冷却水和空气喷射到加热了的辊上使其冷却，从两面加压，将冷却了的阴阳一对辊压成一个，冷却辊的压入部分的同时利用剩余的余热以自身回火法焊接。

Description

辊的热处理加工装置及方法

技术领域

本发明涉及重装置的下部行驶体的结构部件即辊的热处理加工装置及方法，更详细地说，涉及一种辊的热处理加工装置及方法，能够通过自动顺次进行加热、冷却、压入、利用自身回火(self tempering)法的焊接和取出，缩短工序，提高生产性和品质特性。

背景技术

一般地，履带行驶体用于挖土机或推土机等的农业用、土木用的车，在军事方面用于电车、装甲车等。

在履带车辆的下部行驶体中具有作为主要结构件的辊，如图1所示，2个辊体1通过互相焊接W而连接，其间贯穿有轴3，在该轴3与辊体1之间***有衬套5。

所述轴3的两端分别与轴环7结合，该轴环7与辊体1之间装有一对浮动密封件9。

特别地，由于所述辊体1需要在支持大负荷的同时进行旋转，因此硬度和强度要高，耐磨损性和韧性要好。另外，由于为了圆滑地旋转，内部尺寸变化必须要小，因此，通过热处理工序增强强度。

通常，所谓热处理(heat treatment)是指用加热/冷却等的适当速度进行操作，改良其材料特性的操作。这种热处理有淬火、回火、退火等。

淬火(quenching)是用于在高温进行急冷，从而得到马氏体(martensite)组织，马氏体组织是针状组织的碳(C)在过饱和状态下固溶的铁氧体的一种，其特点是耐腐蚀性、硬度和强度非常大。低温回火(tempering)处理的目的是在淬火之后，在共析温度以下加热，提高延展性和韧性，除去残留应力，稳定组织。

热处理随着加热温度、维持时间、冷却速度等的不同，制品的材料或要得到的特性不同。作为冷却方法，主要有浸渍水中的水冷法、用油冷却的油冷法、以及用冷空气或气体吹的空冷法等。

这种热处理技术是决定对各种机械类的性能起决定性作用的部件的性能、品质和耐久性等的核心技术，非常有助于提高完成的机械类的竞争力。

此处，所述辊体1的品质由上述热处理决定。由于常常存在由于热处理产生的变形(distortion)和裂缝的危险，因此大多采用浸渍水中的水冷、用油的油冷、以及用冷空气的空冷处理等。淬火后，在回火时，大多用回火炉进行，这是为了加热到200～300℃后，在炉内冷却约2小时左右，除去残留应力以使组织稳定。

但是，在将上述辊体1浸渍水中利用水冷热处理方法进行冷却时，由于不能控制流量，因此很难调解冷却速度，另外在冷却后的回火时，由于设备的追加和生产时间的增加，会有降低作业效率的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题提供一种辊的热处理加工装置和方法，其目的是通过连接可以自动调节温度的加热部、可以调节冷却速度的冷却部、利用自身回火法的焊接部的结构，能够在提高辊的热处理特性的同时，提高自动连续生产的生产性，且改善作业环境。

为了达到上述目的，根据本发明的一个侧面，提供一种辊的热处理加工装置，其特征在于，具有：加热部，较长形成加热通路，顺次移动多个辊的同时进行加热；冷却部，设置在所述加热部的出口侧，向所述加热部中加热了的辊的内周面和外周面喷射冷却水和空气，使其冷却；压入部，利用压入汽缸从两面加压，将经过所述冷却部的阴阳一对辊组装成一个；以及焊接部，将所述组装的辊的压入部分的周边进行焊接连接。

优选的是，在所述加热部的入口设置有装入部，该装入部利用按压机构将应该热处理的所述辊顺次投入。

优选的是，所述加热部是利用电热器连续加热的电加热式连续炉。

优选的是，所述加热部在所述加热通路的长度方向上被分隔成多个区域，各区域可以进行另外的温度调节，设置分别的温度控制器和温度传感器。

优选的是，所述冷却部的结构是旋转通过了所述加热部的辊，并且调节冷却水和空气的喷射量的同时进行冷却，从而得到均一的硬度。

优选的是，所述冷却部具有：旋转体，利用气压缸上升，利用电动机旋转所述辊；内径喷嘴和外径喷嘴，被设置成可以上下移动，分别位于所述辊的内径部和外径部，喷射冷却水；以及空气喷嘴，喷射高压空气，除去附着于辊的氧化皮等。

提供一种辊的热处理加工方法，其特征在于，具有：加热工序，沿加热通路顺次移动的同时进行加热；冷却工序，向在所述加热工序中加热了的辊的内周面和外周面喷射冷却水和空气，使其冷却；压入工序，从两面加压，将经过了所述冷却工序的阴阳一对辊组装成一个；以及焊接工序，将所述压入工序中组装的辊的压入部分的周边焊接连接。

优选的是，所述加热工序在经过相对低温的初期余热过程之后，经过相对高温的加热过程的同时加热辊。

优选的是，所述冷却工序在旋转辊的同时喷射空气和冷却水使其冷却。

优选的是，所述焊接工序不需要另外的加热工序，利用经过所述冷却工序时剩余的余热，以自身回火法进行焊接。

根据本发明，利用可以自动调节温度加热辊的加热部、用于淬火的冷却部、相互组装辊的压入部和焊接部连接而成的结构，将辊均一加热到所希望的温度后，进行均一冷却得到均一的硬度，缩短整体的工序，提高生产性和品质特性。

另外，由于冷却辊后，利用余热相互焊接辊，因此可以在不需要其他余热工序的状态下直接进行焊接，由此能够除去淬火了的钢的残留应力，提高韧性和延展性，使不稳定的马氏体组织稳定，提高辊的品质。

附图说明

图1是表示一般的辊结构的剖视图。

图2A是表示本发明的辊的热处理加工装置的概略全体结构图。图2B是表示图2A的“X”部分的放大图。

图3是表示本发明的辊的热处理加工装置的冷却部的主要部分详细图。

图4是表示本发明的辊的热处理加工方法的流程图。

图5是表示本发明的辊的热处理加工方法的加热部的温度调节状态的图表。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。

本发明的辊的热处理加工装置和方法的实施方式有多种，以下对最优选的实施方式进行说明。

图2A是表示本发明的辊的热处理加工装置的概略全体结构图。图2B是表示图2A的“X”部分的放大图，图3是表示本发明的冷却部的详细图。

如这些图所示，本发明的辊的热处理加工装置具有：顺次投入应该热处理加热的辊体(以下仅称为“辊”)1’的装入部10；加热部20，与所述装入部10连接，较长形成加热通路21，将多个辊1’顺次移动的同时进行加热；冷却部40，设置在所述加热部20的出口侧，向所述加热部20中加热了的辊1’的内周面和外周面喷射冷却水和空气使其冷却；辊移送部30，设置在所述加热部20和冷却部40之间，移送辊；压入部50，利用液压缸55从两面加压，将经过所述冷却部40的阴阳一对辊1’组装成一个；焊接部60，将所述组装了的辊1’的压入部分的周边在自身回火条件下，通过图1所示焊接W连接；和取出部70，排出在所述焊接部60中焊接了的辊。

所述装入部10具有：移送辊1’的传送带11和设置在所述加热部20的入口侧，将辊1’压入加热通路21中的按压机构13。

所述加热部20的构成为可以利用电热器25进行自动温度调节，是连续加热的电加热式连续炉，在由电动机23驱动的传送带24移动的同时将辊1’均一地加热到所希望的温度。

在这种加热部20中，长度方向被间隔成多个区域，各区域可以进行另外的温度调节，分别设置有温度控制器(未图示)和温度传感器26。在图2A中，表示了利用间隔板22间隔成一个余热区域Z1，7个加热区域Z2～Z8的结构。

所述辊移送部30的构成为，具有移送指35，在与利用电动机31的驱动力而旋转的带或链条33连接、直线移动的同时，将加热部20的加热通路21内的辊1’移送到外部，通过传送带37将辊1’移送到所述冷却部40。

所述冷却部40的结构为，旋转通过了所述加热部20的辊1’，并且调节冷却水和空气的喷射量同时进行冷却，从而得到均一的硬度。

这种冷却部40如图2B与图3所示，具有：利用气压缸42上升，利用电动机41而旋转辊1’的旋转体43；内径喷嘴46和外径喷嘴47，被设置成可以上下移动，分别位于辊1’的内径部和外径部，喷射冷却水；以及空气喷嘴48，喷射高压空气，除去附着于辊1’的氧化皮等。

所述压入部50具有指形压板51，从所述冷却部40移送辊1’；压入板53，将一对辊相互压入；和液压缸55，向该压入板53提供压入力。

所述焊接部60可以利用CO₂气体等焊接，此时，利用经过所述冷却器40时维持的余热进行焊接，由此不必要设置其他的余热装置。

所述取出部70构成为，设置有液压缸71和接受台73，将经过所述焊接部60的辊1’排出到外部。

图4是表示利用这种结构的热处理加工装置的本发明的辊的热处理加工方法的流程图。

如图所示，本发明的辊的热处理加工方法参照图2A、图2B以及图4，包括：加热工序，将从装入部10投入的辊1’沿加热通路21顺次移动同时进行加热；冷却工序，向在所述加热工序中加热了的辊1’的内周面和外周面喷射冷却水和空气使其冷却；压入工序，从两面加压，将经过了所述冷却工序的阴阳一对辊组装成一个；和焊接工序，将所述压入工序中组装的辊的压入部分的周边焊接连接。

以下对这种结构的本发明的辊的热处理加工装置和方法的作用进行说明。

从装入部10投入到加热部20的加热通路21的辊1’经过余热区域Z1的同时被余热之后，在经过7个加热区域Z2～Z8的同时被正式进行加热。此时，由于每个区域设置有温度传感器26和温度控制器，因此如图5所示，可以利用符合区域条件的温度调节来适当地设定临界点以上的温度，可以防止由于急剧的温度变化而产生的热冲击。另外，根据各辊1’的重量和形状调整停留时间，可以利用移动加热通路21中的辊的传送带24和驱动该传送带的电动机23进行适当的调节。

在所述加热部20中加热完毕的辊1’被加热通路21端部的探测传感器(未图示)探测到，利用辊移送部30的移送指35送出炉外后，利用传送带37移动到进行辊的淬火的冷却部40。

移动到冷却部40的辊1’在利用旋转体43被旋转的状态下，从空气喷嘴48中喷射空气而被除去氧化皮等，利用内外径喷嘴46、47喷射的冷却水被整体的均一的冷却。此时，由于利用冷却速度控制方式，能够得到具有优良硬度和强度的马氏体组织，得到均一的品质，因此，适当地调节所述内外径喷嘴46、47和空气喷嘴48的喷射速度和辊的旋转速度，使其冷却。

辊1’的冷却结束，通过传送带37移动后，利用指形压板51移动到压入部50。各压入板53分别夹住阴阳一对辊，在向下旋转90°的状态下，两面的液压缸55向所述两个压入板53加压，将一对辊连接组装成一个。

在这种阴阳辊的压入结束后，沿线性导轨57移动到焊接部60。

焊接部60由套在辊内径上使其旋转的圆锥状夹具和焊接装置构成。特别地，虽然为了防止焊接部位的高温龟裂，在作业前需要余热，但在本发明的焊接部60中，在经过进行所述淬火的冷却部40后，可以利用剩余的150℃～200℃的残热进行焊接。

另外，由于焊接时产生的热，辊的温度达到200℃～300℃，变成低温回火的条件，除去急冷时产生的残留应力，提高延展性和韧性，使不稳定的马氏体组织稳定。

因此，在本发明的焊接部60中，在焊接工序的同时进行回火处理，进行自身回火工序，用透射电子显微镜(TEM；Transmission electronmicroscope)观察微细组织的结果是在回火炉中进行了正常回火的组织和进行了自身回火的组织是同一组织。即，可以除去淬火的钢的残留应力而稳定组织。

Claims (10)

1.一种辊的热处理加工装置，其特征在于，具有：

加热部，较长形成加热通路，顺次移动多个辊的同时进行加热；

冷却部，设置在所述加热部的出口侧，向所述加热部中加热了的辊的内周面和外周面喷射冷却水和空气，使其冷却；

压入部，利用压入汽缸从两面加压，将经过所述冷却部的阴阳一对辊组装成一个；以及

焊接部，将组装的辊的压入部分的周边进行焊接连接。

2.根据权利要求1所述的辊的热处理加工装置，其特征在于，在所述加热部的入口设置有装入部，该装入部利用按压机构将应该热处理的所述辊顺次投入。

3.根据权利要求1所述的辊的热处理加工装置，其特征在于，所述加热部是利用电热器连续加热的电加热式连续炉。

4.根据权利要求3所述的辊的热处理加工装置，其特征在于，所述加热部在所述加热通路的长度方向上被分隔成多个区域，各区域能够进行另外的温度调节，设置分别的温度控制器和温度传感器。

5.根据权利要求1所述的辊的热处理加工装置，其特征在于，所述冷却部的结构是旋转通过了所述加热部的辊，并且调节冷却水和空气的喷射量的同时进行冷却，从而得到均一的硬度。

6.根据权利要求5所述的辊的热处理加工装置，其特征在于，所述冷却部具有：

旋转体，利用气压缸上升，利用电动机旋转所述辊；

内径喷嘴和外径喷嘴，被设置成能够上下移动，分别位于所述辊的内径部和外径部，喷射冷却水；以及

空气喷嘴，喷射高压空气，除去附着于辊的氧化皮。

7.一种辊的热处理加工方法，其特征在于，具有：

加热工序，沿加热通路顺次移动辊的同时进行加热；

冷却工序，向在所述加热工序中加热了的辊的内周面和外周面喷射冷却水和空气，使其冷却；

压入工序，从两面加压，将经过了所述冷却工序的阴阳一对辊组装成一个；以及

焊接工序，将所述压入工序中组装的辊的压入部分的周边焊接连接。

8.根据权利要求7所述的辊的热处理加工方法，其特征在于，所述加热工序，在经过相对低温的初期余热过程之后，在相对高温的加热过程中加热辊。

9.根据权利要求7所述的辊的热处理加工方法，其特征在于，所述冷却工序，在旋转辊的同时喷射空气和冷却水使其冷却。

10.根据权利要求7所述的辊的热处理加工方法，其特征在于，所述焊接工序，不需要另外的加热工序，利用经过所述冷却工序时剩余的余热，以自身回火法进行焊接。

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