[发明专利]金属工件的热处理方法

说明书

本发明涉及一种金属工件的热处理方法，其中借助风扇在真空炉中产生冷却气流，以便对工件淬火，在高于真空炉中的最低压强条件下，风扇由利用预定的电源电压启动的多相电流电机驱动，根据多相电流电机的电机功率，确定所述压强。

在金属工件的热处理，例如淬火，回火或退火中，正在越来越多地使用真空炉。在加热之后，工件在这些真空炉中被气体介质，例如氮气冷却。与常规的油浴淬火或盐浴淬火方法相比，这种气体淬火的优点在于不会污染工件，即消除了费用高的清洁措施。为了在气体淬火中获得类似于油浴淬火或盐浴淬火方法的冷却效果，已为人们所知的是提供确保由于与之相关的气体密度的增大所造成的所需热传递的较高冷却气体压强。但是，高的冷却气体压强要求复杂的安全措施，同时，真空炉的进气和排气所需时间也相当长。

在高压气体淬火过程中发生的另一缺陷是用于在真空炉中产生冷却气流的风扇需要相当高的传动轴输出，以便确保在高压下产生的负荷转矩所需的冷却气体速度。高的传动轴输出同样使得必须获得驱动风扇的电机的较高的电机功率。从而，这种电机通常为额定功率为，例如220kW的多相电流电机。在约400伏的电源电压下，额定功率220kW的电机功率得到400A的额定电机电流。当风扇被起动时，由于在起动过程中发生的电涌的缘故，产生3600A的起动电流，该电流相当于在标准的冷却气体条件下的额定电机电流的9倍。

这种类型的高电流经常导致网络中断及主要在连接点导致严重的磨损。通过利用实现所谓的多相电流电机的软起动的起动装置可防止这种情况。这是通过把起动电流限制于额定电机电流的5倍或6倍来实现的。但是，这种起动装置费用很高，因此从经济的角度来考虑，是不能令人满意的。

虽然驱动风扇的电机的软起动使得能够在低的炉压下，即在真空炉的进气过程中对要处理的工件淬火，但是就时间而论，淬火工序的开始存在一个下限时间。这可归因于在可起动风扇之前，必须把真空炉充气到根据多相电流电机的电源电压确定的最低压强。该措施用于防止例如导致绝缘损坏的飞弧的产生。对于电源电压为400伏的多相电流电机来说，可借助所谓的Paschen曲线确定的最低压强通常约为750毫巴。

由于只有当在利用冷却气体充填真空炉的过程中，达到最低压强时，才可起动风扇，因此由于不可避免的风扇起动时间的缘故，淬火时间及可获得的淬火效果会受到不利的影响。

本发明的目的是开发一种能够简单，经济地获得改进的淬火效果的金属加械件热处理方法。

通过在真空炉中低于最低压强的压强下起动风扇，同时多相电流电机由另一个较低的电源电压运转，直到达到真空炉中的最低压强时为止，可实现本发明的上述及其它目的。

这种方法使得能够获得改进的淬火效果。其主要原因是由于在真空炉中，在低于最低压强的压强下起动风扇，可获得较短的淬火时间，相对于要处理的相应工件的所需淬火行为，这可提供较高的可变性。

本发明的特征是如果利用比对于规定的冷却气体速度所需的风扇传动轴输出所需的电源电压更低的电源电压运转多相电流电机，能够在低于最低压强的压强下，起动风扇，而不会发生飞弧的危险。降低的电源电压同样降低了起动电流，即可除去能够实现软起动的起动装置。虽然较低的电源电压也降低了电机功率，但是由于真空炉中的低气压及与之相关的低的冷却气体密度的缘故，电机功率足以起动风扇。

一旦达到真空炉中的最低压强，则利用较高的电源电压运转风扇。由于这时风扇已经以其额定速度旋转，一旦转换到较高的电源电压，即可立即获得对工件淬火所需的传动轴输出，即不会如同现有技术中的情况那样，由于起动风扇导致的时间损失的缘故，影响淬火效果。在这方面，考虑到由于风扇的旋转，在达到真空炉中的最低压强之前已存储在风扇中的动能，同时当转换到较高的电源电压时，所述动能表现为飞轮效应，这是特别有益的。由于起动电流较低，就经济考虑来论，根据本发明的方法有益于降低耗电量，并且使得能够消除难于实现的非常高的淬火压强，同时仍能获得可比的淬火效果。

如果利用变压器把电源电压施加给多相电流电机，并使之从较高的电源电压降低到较低的电源电压，以及从较低的电源电压升高到较高的电源电压将特别有益。借助变压器的电压变换相当经济，并且使得能够容易地改进现有的热处理系统，以便执行根据本发明的方法。出于同样的原因，本发明建议在高于最低压强的条件下，利用约400伏的电源电压运转多相电流电机，在低于最低压强的条件下，利用约230伏的电源电压运转多相电流电机。