一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的方法及装置

摘要

本发明涉及一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的方法及装置，该种二次淬火的装置在炉胆的进料口一端设有喷嘴，喷嘴通过管道连接进风阀门和燃油燃气阀门，炉胆的出料口一端设有烟道出口，炉胆的出料口连接冷却淬火装置。将半成品铸态高碳铸钢丸加入该种二次淬火的装置中加热到800℃～900℃并保温1～60分钟，然后进入冷却淬火装置冷却。本发明得到的高碳铸钢丸或高碳铸钢砂可消除成分偏析、改善成分均匀性、硬度均匀性，减少表面脱碳，提高耐冲击性和耐磨损性，等同硬度下比现有高碳铸钢丸产品使用寿命延长10～30％。

权利要求

1.一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的方法，其特征是包括如下步骤：

1)将半成品铸态高碳铸钢丸加入到淬火热处理炉的炉胆内，向炉胆内喷入点燃的空气与燃油或燃气的混合物，使燃烧的火焰直接冲击炉胆内壁及炉内半成品铸态高碳铸钢丸，使半成品铸态高碳铸钢丸加热到800℃～900℃并保温1～60分钟，然后在高速流动的空气中或50℃以下的流动水中进行淬火处理，制得半成品二次淬火高碳铸钢丸；

2)将半成品二次淬火高碳铸钢丸在150℃～650℃温度下，保温10～60分钟，进行回火处理制得高碳铸钢丸；

将粒度≥1.7mm的半成品二次淬火高碳铸钢丸烘干后经破碎机破碎，制成半成品二次淬火高碳铸钢砂，半成品二次淬火高碳铸钢砂在150℃～500℃温度下，保温10～60分钟，进行回火处理制得高碳铸钢砂。

2.按照权利要求1所述的一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的方法，其特征是，所述的高碳铸钢丸粒度为0.1～4.0mm，所述的高碳铸钢砂粒度为0.1～2.4mm。

3.一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的装置，包括炉胆，其特征是，炉胆的进料口一端设有喷嘴，喷嘴通过管道连接进风阀门和燃油燃气阀门，炉胆的出料口一端设有烟道出口，炉胆的出料口连接冷却淬火装置，所述的炉胆上设有传动钢圈。

4.按照权利要求3所述的一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的装置，其特征是，所述的炉胆的外层为耐火材料保温层。

5.按照权利要求3所述的一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的装置，其特征是，所述的炉胆的出料口一端设有热电偶，热电偶连有控温仪表。

6.按照权利要求3所述的一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的装置，其特征是，所述的炉胆的下面设有炉架，炉架上固定着电机。

说明书

一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火方法及装置，高碳铸钢丸及高碳铸钢砂是适用于钢材、铸件、锻件、热处理件的表面抛丸、喷丸、喷砂清理和强化用或石材砂锯切割用，属于金属磨料技术领域。

背景技术

[0002] 目前国内外使用的高碳铸钢丸或高碳铸钢砂产品满足GB/T18838.3-2008高碳铸钢丸和砂、SFSA20-66铸钢磨料、SAE J827-1996铸钢丸、SAE J1993-1996高碳铸钢砂、YB/T5149-1993铸钢丸、YB/T5150-1993铸钢砂、ISO11124-3-1993高碳铸钢丸和砂，JIS G5903-1975铸钢丸和砂，DIN 8201-2-1985铸钢丸和砂标准，主要成分为C：0.75～1.20wt％，碳量高，属过共析钢成分，熔炼好的1580-1650℃钢液，经雾化凝固成丸后落入水中冷却，属一次淬火，铸态组织中存在严重的成分偏析现象，冷却到室温后形成高碳片状马氏体组织，需经再次加热进行二次淬火及回火处理，二次淬火后可消除其成分偏析，获得隐晶马氏体，增加二次淬火工艺可使高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的使用寿命提高10-30％。

[0003] 现国内外二次淬火过程均是采用外加热连续式或外加热周期式滚筒热处理炉，用电炉丝或燃油、燃气(液化石油气、发生炉煤气、天然气)作热源，加热耐热钢或不锈钢炉胆外侧，热量经炉胆传递给滚筒炉胆内的高碳铸钢丸，使其升温到800-900℃，保温1-60分钟后出炉，出炉后迅速用流动用水或空气使高碳铸钢丸冷却淬火，但此种装置及二次淬火方法存在能耗高、加热速度慢、高碳铸钢丸或高碳铸钢砂成分、组织及硬度均匀性差，表面易脱碳，综合淬火质量差等缺点，无法满足表面抛丸、喷砂、喷丸清理和强化及石材切割对高碳铸钢丸及高碳铸钢砂需求。

发明内容

[0004] 本发明的目的是克服现有技术不足，而提供一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的方法。

[0005] 本发明的另一目的是提供一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的装置。

[0006] 经此种二次淬火装置及方法处理后的高碳铸钢丸或高碳铸钢砂具有生产过程能耗低、升温速度快、高碳铸钢丸或高碳铸钢砂成分、组织及硬度均匀性好，表面不易脱碳，综合淬火质量好，强度高、韧性好、耐冲击、耐磨损、使用寿命长等特点。

[0007] 本发明采取的技术方案为：

[0008] 一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的方法，包括如下步骤：

[0009] 1)将半成品铸态高碳铸钢丸加入到淬火热处理炉的炉胆内，向炉胆内喷入点燃的空气与燃油或燃气的混合物，使燃烧的火焰直接冲击炉胆内壁及炉内半成品铸态高碳铸钢丸，使半成品铸态高碳铸钢丸加热到800℃～900℃，并保温1～60分钟，然后在高速流动的空气中或50℃以下的流动水中进行淬火处理，(经水冷却淬火的需干燥)制得半成品二次淬火高碳铸钢丸；

[0010] 2)将半成品二次淬火高碳铸钢丸在150℃～650℃温度下，保温10～60分钟，进行回火处理制得高碳铸钢丸；

[0011] 将粒度≥1.7mm的半成品二次淬火高碳铸钢丸烘干后经破碎机破碎，制成半成品二次淬火高碳铸钢砂，半成品二次淬火高碳铸钢砂在150℃～500℃温度下，保温10～60分钟，进行回火处理制得高碳铸钢砂。

[0012] 所述的高碳铸钢丸粒度为0.1～4.0mm，所述的高碳铸钢砂粒度为0.1～2.4mm。

[0013] 一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的装置，包括炉胆，炉胆的进料口一端设有喷嘴，喷嘴通过管道连接进风阀门和燃油燃气阀门，炉胆的出料口一端设有烟道出口，炉胆的出料口连接冷却淬火装置。

[0014] 所述的炉胆的外层为耐火材料保温层。

[0015] 所述的炉胆的出料口一端设有热电偶，热电偶连有控温仪表。

[0016] 所述的炉胆上设有传动钢圈，传动钢圈通过固定在炉架上的电机驱动带动炉胆转动。炉架在炉胆的下面。

[0017] 采用燃油、燃气(液化石油气、发生炉煤气、天然气)为热源，加热连续式或周期式滚筒淬火热处理炉的炉胆内部，其工作步骤为高碳铸钢丸由料斗的进料口进入炉胆，燃油、燃气由燃油燃气阀门控制，空气由进风阀门控制，燃油或燃气与空气混合后由炉胆加料口一侧的喷嘴喷出并点燃进入炉胆内部，炉胆用耐热钢或不锈钢钢板焊接，或耐热钢与不锈钢的无缝钢管，或耐热钢或不锈钢材质铸造而成，其外侧固定圆型传动钢圈，炉胆外侧覆盖耐火材料保温层，炉架上固定有调速或无调速功能的电机驱动变速机构带动钢圈、炉胆一起转动，高碳铸钢丸在炉胆内部向出口输送并被加热，保温一定时间，由出料口流出，落入冷却淬火装置中冷却淬火，燃烧后的废气经由烟道出口排除，用热电偶及控温仪表测温，并调节燃油或燃气流量，控制淬火温度高低。

[0018] 经本发明所述的一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火方法及装置处理后，化学成分符合GB/T18838.3-2008高碳铸钢丸和砂、SFSA20-66铸钢磨料、SAE J827-1996铸钢丸、SAEJ1993-1996高碳铸钢砂、YB/T5149-1993铸钢丸、YB/T5150-1993铸钢砂、ISO11124-3-1993高碳铸钢丸和砂，JIS G5903-1975铸钢丸和砂，DIN 8201-2-1985铸钢丸和砂标准的高碳铸钢丸或高碳铸钢砂可消除成分偏析、改善成分均匀性、硬度均匀性，减少表面脱碳，提高耐冲击性和耐磨损性，等同硬度下比现有高碳铸钢丸产品使用寿命延长10～30％，按SAE J445-1996金属丸砂性能测试标准中规定的ERVIN欧文寿命100％替代法测定，可达到3000次～3600次。特别适用于钢材、铸件、锻件、热处理件的表面抛丸、喷丸、喷砂清理和强化。

附图说明

[0019] 图1为本发明二次淬火的装置的结构示意图。

[0020] 其中：1.进料口，2.燃油燃气阀门，3.进风阀门，4.喷嘴，5.炉胆，6.传动钢圈，7.耐火材料保温层，8.炉架，9.电机，10.出料口，11.冷却淬火装置，12.烟道出口，13.热电偶，14.控温仪表。

具体实施方式

[0021] 下面结合实施例对本发明进一步说明。

[0022] 实施例1

[0023] 化学成分符合GB/T18838.3-2008高碳铸钢丸和砂、SFSA20-66铸钢磨料、SAE J827-1996铸钢丸、SAE J1993-1996高碳铸钢砂、YB/T5149-1993铸钢丸、YB/T5150-1993铸钢砂、ISO11124-3-1993高碳铸钢丸和砂，JIS G5903-1975铸钢丸和砂，DIN 8201-2-1985铸钢丸和砂标准技术要求的。

[0024] 二次淬火制备方法：

[0025] 1)将半成品铸态高碳铸钢丸加入到淬火热处理炉的炉胆内，向炉胆内喷入点燃的空气与燃油或燃气的混合物，使燃烧的火焰直接冲击炉胆内壁及炉内半成品铸态高碳铸钢丸，使半成品铸态高碳铸钢丸加热到810℃并保温40分钟，然后在50℃以下的流动水中进行淬火处理，干燥制得半成品二次淬火高碳铸钢丸；

[0026] 2)将半成品二次淬火高碳铸钢丸在150℃下，保温50分钟，回火处理制得粒度为0.1～4.0mm的回火马氏体组织(HRC61)高碳铸钢丸；

[0027] 将粒度≥2.0mm的半成品二次淬火高碳铸钢丸经对辊式破碎机破碎制成半成品二次淬火高碳铸钢砂，将半成品二次淬火高碳铸钢砂在150℃下，保温50分钟，回火处理，制得粒度为0.1～2.4mm的回火马氏体组织(HRC61)高碳铸钢砂。

[0028] 二次淬火装置：

[0029] 如图1，一种高碳铸钢丸或高碳铸钢砂的二次淬火的装置，包括炉胆5，炉胆5的进料口1一端设有喷嘴4，喷嘴4通过管道连接进风阀门3和燃油燃气阀门2，炉胆5的出料口10一端设有烟道出口12，炉胆5的出料口10连接冷却淬火装置11。

[0030] 所述的炉胆5的外层为耐火材料保温层7。

[0031] 所述的炉胆5的出料口10一端设有热电偶13，热电偶13连有控温仪表14。

[0032] 所述的炉胆5上设有传动钢圈6，传动钢圈6通过固定在炉架8上的电机9驱动带动炉胆5转动。炉架8在炉胆5的下面。

[0033] 采用燃油、燃气(液化石油气、发生炉煤气、天然气)为热源，加热连续式或周期式滚筒淬火热处理炉的炉胆5内部，其工作步骤为高碳铸钢丸由进料口1进入炉胆5，燃油、燃气由燃油或燃气阀门2控制，空气由进风阀门3控制，燃油或燃气与空气混合后由炉胆加料口1一侧的喷嘴4喷出并点燃进入炉胆5内部，炉胆5用耐热钢或不锈钢钢板焊接，或耐热钢与不锈钢的无缝钢管，或耐热钢或不锈钢材质铸造而成，其外侧固定圆型传动钢圈6，炉胆外侧覆盖耐火材料保温层7，炉架8上固定有调速或无调速功能的电机9驱动变速机构带动钢圈、炉胆一起转动，高碳铸钢丸在炉胆5内部向出料口10输送并被加热，保温一定时间，由出料口10流出，落入冷却淬火装置中冷却淬火，燃烧后的废气经由烟道出口12排除，用热电偶13及控温仪表14测温，并调节燃油或燃气流量，控制淬火温度高低。

[0034] 实施例2

[0035] 化学成分符合GB/T18838.3-2008高碳铸钢丸和砂、SFSA20-66铸钢磨料、SAE J827-1996铸钢丸、SAE J1993-1996高碳铸钢砂、YB/T5149-1993铸钢丸、YB/T5150-1993铸钢砂、ISO11124-3-1993高碳铸钢丸和砂，JIS G5903-1975铸钢丸和砂，DIN 8201-2-1985铸钢丸和砂标准技术要求。

[0036] 二次淬火制备方法：

[0037] 1)将半成品铸态高碳铸钢丸加入到淬火热处理炉的炉胆内，向炉胆内喷入点燃的空气与燃油或燃气的混合物，使燃烧的火焰直接冲击炉胆内壁及炉内半成品铸态高碳铸钢丸，使半成品铸态高碳铸钢丸加热到840℃，并保温30分钟，然后在50℃以下的流动水中进行淬火处理，干燥制得半成品二次淬火高碳铸钢丸；

[0038] 2)将烘干的半成品二次淬火高碳铸钢丸直接在350℃下，保温35分钟，回火处理制得回火屈氏体组织(HRC51)高碳铸钢丸；

[0039] 将粒度≥2.0mm的烘干的半成品二次淬火高碳铸钢丸经对辊式破碎机破碎制成半成品二次淬火高碳铸钢砂，将半成品二次淬火高碳铸钢丸在350℃下，保温35分钟，回火处理，制得回火屈氏体组织(HRC51)高碳铸钢砂。

[0040] 二次淬火装置：同实施例1。

[0041] 实施例3

[0042] 化学成分符合GB/T18838.3-2008高碳铸钢丸和砂、SFSA20-66铸钢磨料、SAE J827-1996铸钢丸、SAE J1993-1996高碳铸钢砂、YB/T5149-1993铸钢丸、YB/T5150-1993铸钢砂、ISO11124-3-1993高碳铸钢丸和砂，JIS G5903-1975铸钢丸和砂，DIN 8201-2-1985铸钢丸和砂标准技术要求的。

[0043] 二次淬火制备方法：

[0044] 1)将半成品铸态高碳铸钢丸加入到淬火热处理炉的炉胆内，向炉胆内喷入点燃的空气与燃油或燃气的混合物，使燃烧的火焰直接冲击炉胆内壁及炉内半成品铸态高碳铸钢丸，使半成品铸态高碳铸钢丸加热到880℃，并保温20分钟，然后在50℃以下的流动水中进行淬火处理，干燥制得半成品二次淬火高碳铸钢丸；

[0045] 2)将半成品二次淬火高碳铸钢丸在460℃下，保温50分钟，回火处理制得粒度为0.1～4.0mm的回火马氏体组织(HRC45)高碳铸钢丸；

[0046] 将粒度≥2.0mm的半成品二次淬火高碳铸钢丸经对辊式破碎机破碎制成半成品二次淬火高碳铸钢砂，将半成品二次淬火高碳铸钢砂在400℃下，保温50分钟，回火处理，制得粒度为0.1～2.4mm的回火马氏体组织(HRC48)高碳铸钢砂。

[0047] 二次淬火装置：同实施例1。