一种固溶热处理急冷器的制作方法

1.本技术涉及热处理的领域，尤其是涉及一种固溶热处理急冷器。


背景技术：

2.目前，无缝钢管经冷拔( 或冷轧) 至成品规格后进行固溶热处理时，要求出炉的无缝钢管进行急剧冷却，才能保证成品无缝钢管的力学性能、工艺性能达到国家标准要求并且同一批的无缝钢管力学性能和工艺性能的试验数值稳定可靠。
3.相关技术中，如授权公告号为cn203700437u的中国专利，公开了一种无缝钢管热处理冷却装置，包括一基座，以及安装在基座上的两个辊轴、轴向推杆和多个喷头，所述两个辊轴平行相邻设置，由电机驱动旋转的同时带动放置在两个辊轴之间的钢管旋转；每个辊轴的侧壁上都开设有若干个喷水孔；所述轴向推杆用于推动放置在两个辊轴之间的钢管做轴向运动；所述多个喷头均布在两个辊轴中间位置的上方。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为无缝钢管通过上述冷却装置冷却时会和外界空气接触，使得无缝钢管容易被氧化，影响无缝钢管冷却时的质量，尚有改进的空间。


技术实现要素：

5.为了改善固溶热处理之后的无缝钢管的冷却质量，本技术提供一种固溶热处理急冷器。
6.本技术提供的一种固溶热处理急冷器采用如下的技术方案：一种固溶热处理急冷器，包括壳体、保护气输送装置和保护气冷却装置，所述壳体具有一工件进口、一工件出口、一冷却腔、一收集腔和一交换腔；所述工件进口与所述工件出口均和所述冷却腔互相连通，所述冷却腔具有至少一个保护气进气孔，所述冷却腔与所述交换腔通过至少一所述保护气进气孔连通，所述冷却腔具有至少一个保护气出气孔，所述冷却腔与所述收集腔通过至少一所述保护气出气孔连通，所述收集腔与所述交换腔互相连通；所述保护气输送装置嵌设于所述收集腔内以将收集腔内的保护气输送至交换腔，所述保护气冷却装置用于给交换腔内的保护气冷却降温；保护气依次经过交换腔、冷却腔、收集腔与交换腔进行循环。
7.通过采用上述技术方案，收集腔内的保护气在保护气输送装置的作用下输送至交换腔，保护气冷却装置对进入交换腔的保护气进行降温，降温之后保护气通过保护气出气孔进入冷却腔，对经过冷却腔的工件进行冷却降温，而自身升温，升温之后的保护气经保护气出气孔进入收集腔，依次循环。以保护气为冷却的媒介，使得固溶热处理之后的工件在冷却时不易与空气中的氧气发生接触，使得工件在冷却时不易被氧化，改善了固溶热处理之后的无缝钢管的冷却质量。
8.可选的，所述壳体内设有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板与所述第二隔板、壳体配合形成冷却腔，至少一所述保护气进气孔设于所述第一隔板上，至少一个保护气出气
孔设于所述第二隔板上。
9.通过采用上述技术方案，通过第一隔板与第二隔板在壳体内隔出冷却腔，操作方便。
10.可选的，所述壳体内设有套管，所述套管与所述壳体的工件进口处的侧壁之间有间隙，所述第一隔板上设有穿设孔，所述套管依次穿设于穿设孔与工件出口伸出壳体，工件依次穿过工件进口、套管与工件出口。
11.通过采用上述技术方案，使得工件进口通过套管直接与冷却腔连接。
12.可选的，所述壳体内设有至少两个吹气管，至少两所述吹气管环绕于所述套管的外侧，所述吹气管远离所述第一隔板的一端封闭，所述吹气管的另一端穿设于所述保护气进气孔内且与所述第一隔板固定，所述吹气管的另一端与所述交换腔互相连通，所述吹气管靠近所述套管的侧壁上设有至少一个喷气孔。
13.通过采用上述技术方案，使得交换腔内的保护气经吹气管之后能够快速喷射于工件的外表面，加快了保护气的循环，进而加快了保护气与工件之间的热交换，提高了急冷器的冷却效果。
14.可选的，所述壳体上还设有保护气补充管，所述保护气补充管与所述收集腔互相连通，所述保护气补充管设有控制保护气补充管启闭的阀门。
15.通过采用上述技术方案，急冷器在使用时，其内部的保护气会损耗，保护气补充管与阀门的设置，方便向急冷器内补充保护气。
16.可选的，所述壳体于保护气进气孔处固定有连接管，所述连接管上设有保护气引进管，所述保护气引进管的一端与所述交换腔互相连通，所述保护气引进管的另一端与连接管互相连通。
17.通过采用上述技术方案，能够对经过连接管的工件进行初步保护和冷却。
18.可选的，所述连接管上还设有连接管冷却装置，所述连接管冷却装置包括套设于所述连接管上的冷却罩，所述冷却罩具有一内腔、一冷却液进口和一冷却液出口，所述冷却液进口与所述冷却液出口均和所述内腔互相连通。
19.通过采用上述技术方案，冷媒经冷却液进口进入，之后经冷却液出口流出，带走冷却罩内的热量，以对连接管以及连接管内的保护气进行降温，提高了经过连接管的工件的冷却效果。
20.可选的，所述保护气引进管上还设有引进输送装置。
21.通过采用上述技术方案，使得经过保护气引进管的保护气的流速更大，以带走连接管处更多的热量，提高了工件于连接管处的冷却效果。
22.可选的，还包括设于壳体上侧的防爆组件，所述防爆组件包括防爆片，所述防爆片上设有防爆槽，所述壳体的上侧设有防爆孔，所述防爆片固定于所述壳体上且盖合所述防爆孔。
23.通过采用上述技术方案，防爆孔的设置，使得壳体内的气体引燃发生爆炸时，防爆片率先破裂，从而使得壳体不易发生破裂甚至爆炸，提高了急冷器使用时的安全性。
24.可选的，所述防爆组件还包括导向管，所述导向管的一端固定于所述防爆片远离所述壳体的一侧，所述导向管的另一端背向所述壳体设置。
25.通过采用上述技术方案，导向管的设置，将经过防爆孔释放出的能量导向上方，而
不易伤害急冷器附近的工作人员，提高了急冷器使用时的安全性。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：以保护气为冷却的媒介，使得固溶热处理之后的工件在冷却时不易与空气中的氧气发生接触，使得工件在冷却时不易被氧化，改善了固溶热处理之后的无缝钢管的冷却质量。
附图说明
27.图1是本技术实施1的一种固溶热处理急冷器的结构示意图。
28.图2是本技术实施例1的一种固溶热处理急冷器的俯视图。
29.图3是图2中a
‑
a线的剖视图。
30.图4是本技术实施例1的保护气冷却装置的结构示意图。
31.图5是本技术实施例1的第一隔板与套管、吹气管的结构示意图。
32.图6是本技术实施例1的壳体与防爆片、导向管的局部爆炸示意图。
33.图7是本技术实施例2的第一隔板与套管、吹气管的结构示意图。
34.附图标记说明：10、壳体；11、工件进口；12、工件出口；13、冷却腔；131、保护气进气孔；132、保护气出气孔；14、收集腔；15、交换腔；16、第一隔板；161、穿设孔；17、第二隔板；18、保护气补充管；181、阀门；19、防爆孔；191、凸环；20、保护气输送装置；30、保护气冷却装置；31、冷却管；32、散热翅片；33、弯管；40、套管；50、吹气管；51、喷气孔；52、弧形部；53、导向部；60、连接管；61、保护气引进管；62、小径段；63、大径段；70、连接管冷却装置；71、冷却罩；711、内腔；712、冷却液进口；713、冷却液出口；80、防爆组件；81、防爆片；811、防爆槽；82、导向管；821、固定环；90、工件。
具体实施方式
35.以下结合附图1
‑
7对本技术作进一步详细说明，建立坐标系xyz，以箭头x指示的方向为左，以箭头y指示的方向为前，以箭头z指示的方向为上。
36.实施例1：本技术实施例公开一种固溶热处理急冷器。参照图1、图2与图3，固溶热处理急冷器包括壳体10、保护气输送装置20和保护气冷却装置30。
37.参照图2与图3，壳体10的内部设有一冷却腔13、一收集腔14和一交换腔15，壳体10的后侧板上设有一工件进口11，壳体10的前侧板上设有一工件出口12，冷却腔13与工件进口11、工件出口12均互相连通，冷却腔13与收集腔14、交换腔15均互相连通。保护气输送装置20嵌设于收集腔14内，保护气输送装置20用于将收集腔14内的保护气输送至交换腔15内。保护气冷却装置30用于对进入交换腔15内的保护气进行降温，降温之后的保护气从交换腔15进入冷却腔13对依次经过工件进口11、冷却腔13与工件出口12的工件90进行急速冷却，保护气依次经过交换腔15、冷却腔13、收集腔14与交换腔15进行循环。保护气可以为氮气、惰性气体，也可以为氢气，本实施例中保护气以氢气为例进行介绍，在起到保护气体的作用的同时，还可以对工件90表面的氧化层进行还原，本实施例中工件90以管件为例进行介绍。
38.参照图3，冷却腔13设于壳体10内部的后上侧，收集腔14位于冷却腔13的下侧，交
换腔15位于壳体10内部的前下侧。具体地，壳体10围成一空腔，壳体10内固定有第一隔板16和第二隔板17，第一隔板16从上到下设置，第一隔板16与壳体10的前侧板之间有间隙，第二隔板17从前到后设置，第一隔板16的下侧与所述第二隔板17的前侧固定，第一隔板16与第二隔板17、壳体10配合形成冷却腔13、收集腔14和交换腔15。第二隔板17上设有保护气出气孔132，冷却腔13与收集腔14通过保护气出气孔132进行连通，保护气出气孔132设于第二隔板17的后侧。保护气出气孔132为一个时，保护气出气孔132呈长条形设置，保护气出气孔132的长度方向与套管40的轴线互相垂直。保护气出气孔132为两个以上时，保护气出气孔132均匀设于第二隔板17的后侧。第一隔板16上开设有至少一个保护气进气孔131，交换腔15与冷却腔13通过保护气进气孔131进行连通，保护气进气孔131数量为一个时，保护气进气孔131位于穿设孔161的一侧，保护气进气孔131数量为两个以上时，两个以上保护气进气孔131沿套管40的周向均匀设置。
39.冷却腔13与工件进口11、工件出口12均互相连通。具体地，壳体10内设有一套管40，套管40的前端穿过工件出口12伸出壳体10，第一隔板16上开设有穿设孔161，套管40的后端穿过穿设孔161延伸至冷却腔13内，套管40与第一隔板16、壳体10均固定连接。
40.保护气输送装置20嵌设于收集腔14与交换腔15的连接处，保护气输送装置20用于将收集腔14内的保护气输送至交换腔15内，保护气输送装置20可以为鼓风机，也可以为风机，本实施例中保护气输送装置20以风机为例进行介绍。
41.参照图3与图4，保护气冷却装置30嵌设于交换腔15内，保护气冷却装置30用于对交换腔15内的保护气进行冷却，为了提高保护气冷却装置30对进入交换腔15内的保护气的冷却效果，保护气冷却装置30毗邻保护气输送装置20设置。保护气冷却装置30包括冷却管31、弯管33和散热翅片32。冷却管31的数量为多个，冷却管31从左至右设置，多个冷却管31通过弯管33依次连接。散热翅片32呈环形设置，散热翅片32套设于冷却管31的外侧且与冷却管31固定连接，散热翅片32与冷却管31的轴线互相垂直，散热翅片32沿冷却管31的轴向均匀设置,保护气冷却装置30内通冷媒，以对经过相邻冷却管31间隙以及相邻散热翅片32间隙的保护气降温。此外保护气冷却装置30也可以为列管式冷却器、板式冷却器或风冷式冷却器，保护气冷却装置30的冷媒可以是水，也可以是氟利昂其它制冷剂，本实施例中冷媒以水为例进行介绍。
42.参照图3与图5，为了提高工件90于冷却腔13内的冷却效率，壳体10内还设有至少两个吹气管50，至少两个吹气管50沿套管40的周向均匀设置，吹气管50的后端封闭，吹气管50的前端敞开，吹气管50的前端插入第一隔板16的保护气进气孔131内并与第一隔板16固定连接，本实施例中吹气管50的数量以四个为例进行介绍，四个吹气管50均匀环设于套管40的外侧。吹气管50靠近套管40的侧壁上设有至少一个喷气孔51，喷气孔51的数量为一个、两个或三个时，喷气孔51呈长条形设置，喷气孔51沿吹气管50的轴向设置；喷气孔51的数量为多个时，喷气孔51呈圆孔设置，喷气孔51沿吹气管50的轴向均匀设置，本实施例中，喷气孔51以呈长条形设置为例进行介绍。
43.参照图3与图5，为了进一步提高工件90于冷却腔13内的冷却效果，吹气管50与套管40毗邻设置，使得保护气经过喷气孔51喷出时紧贴于套管40的外侧壁。
44.参照图3，为了进一步提高工件90的冷却效果，壳体10于工件进口11处固定有连接管60，连接管60用于连接固溶热处理设备的出口，连接管60上连接有保护气引进管61，保护
气引进管61的左端与连接管60的内部互相连通，保护气引进管61的右端与壳体10内的交换腔15互相连通，以将交换腔15内降温之后的保护气输送至连接管60内，以对经过连接管60的工件90进行降温和保护还原。
45.参照图3，为了进一步提高工件90于连接管60处的冷却效果，连接管60包括大径段63和小径段62，大径段63的直径大于小径段62的直径，小径段62的数量为两个且分别固定于大径段63的两端，保护气引进管61的左端与连接管60的大径段63互相连通，大径段63使得连接管60内保持有足量的保护气，进而提高了工件90于连接管60处的冷却效果。
46.参照图3，为了进一步提高保护气引进管61内保护气的流量，保护气引进管61上连接有引进输送装置，引进输送装置为鼓风机。
47.参照图3，为了进一步提高连接管60处的冷却效果，连接管60上还设有连接管冷却装置70。具体地，连接管冷却装置70包括冷却罩71，冷却罩71套设于连接管60的小径段62，冷却罩71可以毗邻壳体10设置，也可以不毗邻壳体10设置，本实施例中冷却罩71以毗邻壳体10设置为例进行介绍。冷却罩71配合连接管60的小径段62、壳体10的左侧壁形成有一内腔711，冷却罩71上还设有一冷却液进口712和一冷却液出口713，冷却液进口712和冷却液出口713均与内腔711互相连通，冷却液进口712位于冷却罩71的下侧，冷却液出口713位于冷却罩71的上侧。连接管冷却装置70的冷媒可以是水，也可以是氟利昂其它制冷剂，冷媒从冷却液进口712进入，从冷却液出口713流出，以对毗邻壳体10的连接管60以及连接管60内的保护气进行降温。
48.参照图3与图6，为了进一步提高急冷器工作时的安全性，急冷器还包括防爆组件80。具体地，防爆组件80的数量至少为一个，防爆组件80设于壳体10的上侧。防爆组件80的数量为一个时，防爆组件80设于壳体10上侧靠近工件进口11处。防爆组件80的数量为两个时，两个防爆组件80分别设于壳体10上侧靠近工件进口11处以及工件出口12处。防爆组件80的数量为三个时，其中两个防爆组件80分别设于壳体10上侧靠近工件进口11处以及工件出口12处，第三个防爆组件80设于上述两防爆组件80之间。本实施例中，防爆组件80以两个为例进行介绍，防爆组件80包括防爆片81，防爆片81呈圆盘状设置，防爆片81的至少一端表面加工有防爆槽811，防爆槽811沿防爆片81的周向均匀设置，本实施例中以防爆片81的两端面上均设有防爆槽811为例进行介绍。壳体10的上侧板上开设有防爆孔19，壳体10于防爆孔19处一体设有凸环191，凸环191与防爆孔19呈同心设置，防爆片81固定于凸环191上对防爆孔19进行盖合。
49.防爆组件80还包括导向管82，导向管82下端的外侧壁上固定有固定环821，固定环821与防爆片81呈同心设置，固定环821通过螺钉固定于防爆片81的上侧，以将导向管82固定于壳体10的上侧。当壳体10内的保护气引燃时，导向管82将经过防爆孔19释放出的能量导向上方，不易伤害急冷器附近的工作人员。
50.本技术实施例一种固溶热处理急冷器的实施原理为：收集腔14内的保护气在保护气输送装置20的作用下输送至交换腔15内，交换腔15内的保护气冷却装置30对进入交换腔15内保护气进行冷却降温，冷却降温之后的保护气经吹气管50的右端进入吹气管50并经喷气孔51贴着套管40喷出至冷却腔13，以对套管40和套管40内的保护气进行降温而自身升温，升温之后的保护气经过保护气出气孔132进入收集腔14，依次循环。
51.经过固溶热处理的工件90经固溶热处理设备的出口出来后直接经过连接管60，连
接管60内的保护气在对工件90进行保护的同时带走工件90的一部分热量，对工件90进行初步冷却，随后工件90经工件进口11进入壳体10穿过套管40再次进行降温，之后冷却之后的工件90经工件出口12移动出壳体10，完成冷却。
52.实施例2：参照图7，与实施例1的不同之处在于，吹气管50包括弧形部52和导向部53。弧形部52呈弧形板状设置，导向部53的数量为两个，两个导向部53分别设于弧形部52的两侧，两个导向部53从弧形部52至套管40的方向逐渐靠近，喷气孔51设于两个导向部53之间，以使的保护气从喷气孔51喷出时的速度更快。
53.本技术实施例一种固溶热处理急冷器不仅可用于工件90固溶热处理之后的急速冷却，还可以用于工件90其它热处理之后的急速冷却。
54.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。