本實(shí)用新型涉及一種在重軌鑄坯表面快速噴涂防脫碳涂層的裝置，屬于金屬熱處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

碳是重軌鋼中除鐵以外的的主要元素，也是主要的強(qiáng)化元素，它能夠增強(qiáng)重軌的強(qiáng)度、硬度以及耐磨性。隨著碳含量的增加，重軌鋼的強(qiáng)度極限、硬度及耐磨性迅速增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)碳含量從0.35%增加到0.65%時(shí)，可使鋼的耐磨性提高60%。

重軌鋼的碳含量通常在0.71%~0.80%，由于碳含量較高，導(dǎo)致鑄坯在加熱爐內(nèi)的過(guò)熱、過(guò)燒敏感性較大，容易出現(xiàn)嚴(yán)重的脫碳現(xiàn)象。所謂脫碳現(xiàn)象，是指鑄坯在加熱過(guò)程中，表面金屬因氧化造成含碳量減少甚至不含碳元素含量的現(xiàn)象。其脫碳機(jī)理是加熱爐內(nèi)的H₂O、CO₂、O₂、H₂等各種氣氛和鋼中的Fe₃C發(fā)生了較強(qiáng)的氧化反應(yīng)，從而使Fe₃C中的C原子被氧化掉。

脫碳現(xiàn)象會(huì)使重軌鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能大幅降低，嚴(yán)重影響重軌產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，如何減輕甚至避免重軌鋼鑄坯表面的脫碳現(xiàn)象，降低脫碳層厚度，是重軌生產(chǎn)企業(yè)一直追求解決的問(wèn)題。

目前，重軌生產(chǎn)企業(yè)解決重軌鋼鑄坯加熱過(guò)程中表面脫碳問(wèn)題，避免鑄坯表面脫碳層較厚的方法主要有三種：

第一種方法是優(yōu)化加熱工藝，嚴(yán)格控制鑄坯在加熱爐內(nèi)的加熱時(shí)間，并控制加熱爐包內(nèi)的氣體成分，避免爐內(nèi)含有較多的H₂O、O₂等氣體。這種方法盡管可以起到降低重軌鋼表面脫碳層厚度的作用，但在具體的執(zhí)行過(guò)程中，由于會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)及工藝執(zhí)行效果的影響，往往很難真正的達(dá)到減小重軌鋼表面的氧化程度、有效降低鑄坯表面脫碳層厚度的目的。

第二種方法是在爐內(nèi)加入大量的木炭，通過(guò)木炭與加熱爐內(nèi)的氧化性氣體反應(yīng)，生產(chǎn)大量的CO氣體，從而將爐內(nèi)的氧化性氣氛調(diào)整為還原性氣氛，避免鑄坯表面被氧化，降低脫碳層厚度。這種方法盡管在理論上能起到減輕鑄坯表面被氧化的作用，但是這種方法一方面在實(shí)際操作上存在較大的難度；另一方面容易在爐內(nèi)積累過(guò)量的CO氣體，當(dāng)加熱爐爐門打開時(shí)，容易造成CO外泄，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員造成傷害。

第三種方法是在鑄坯表面覆蓋一層防脫碳涂層。這種涂層能夠在高溫下熔化，形成一層粘稠的熔膜，從而將加熱爐內(nèi)的氧化性氣氛與鑄坯基體進(jìn)行隔離，避免基體被氧化。該種方法不但能夠有效降低重軌鋼鑄坯表面的脫碳層厚度，而且所生成的物質(zhì)不會(huì)對(duì)人身造成傷害，真正做到了綠色、環(huán)保生產(chǎn)。目前，這種方法已成為解決以重軌鋼為代表的高碳鋼鑄坯表面在加熱爐內(nèi)被氧化問(wèn)題的最重要手段。目前，該方法在具體實(shí)施過(guò)程中仍然存在著執(zhí)行復(fù)雜的問(wèn)題，具體原因是，防脫碳涂層通常由若干種氧化物粉末混合并加水等粘結(jié)劑攪勻后，由現(xiàn)場(chǎng)操作人員手工涂抹到鑄坯表面，而這種操作方式通常會(huì)消耗大量的人工，同時(shí)還由于處理時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法滿足重軌大批量生產(chǎn)的需要。針對(duì)這一問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)對(duì)方法通常有兩種：一種是將防脫碳涂層材料加水混勻后，通過(guò)噴槍均勻的噴涂到鑄坯表面，這種方法能夠有效縮短重軌鋼鑄坯的處理時(shí)間，提高重軌的生產(chǎn)效率，但缺點(diǎn)是長(zhǎng)時(shí)間使用容易造成噴槍的噴口堵塞，影響以后操作的正常運(yùn)行；另一種方法是將防脫碳涂層材料加水混勻后，通過(guò)電動(dòng)輥?zhàn)油磕ǖ借T坯表面，這種方法盡管同樣能夠有效縮短重軌鋼鑄坯的處理時(shí)間，提高重軌的生產(chǎn)效率，但缺點(diǎn)同樣是涂層材料由于長(zhǎng)時(shí)間附著在輥?zhàn)颖砻妫绊懸院蟛僮鞯恼＿\(yùn)行。因此，改進(jìn)目前在鑄坯表面覆蓋防脫碳涂層的設(shè)備是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在重軌鑄坯表面快速噴涂防脫碳涂層的裝置，這種裝置能夠快速將防脫碳涂層材料涂抹到重軌鋼鑄坯表面，并能夠減少設(shè)備故障，提高工作效率，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，確保重軌產(chǎn)品的表面質(zhì)量。

解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：

一種在重軌鑄坯表面快速噴涂防脫碳涂層的裝置，它包括噴涂室、水噴嘴環(huán)、粉末噴嘴環(huán)、無(wú)葉風(fēng)扇、抽風(fēng)機(jī)、輸送輥道，噴涂室的長(zhǎng)度大于鑄坯的長(zhǎng)度，噴涂室的兩端開口，輸送輥道沿著噴涂室的長(zhǎng)度方向穿過(guò)噴涂室，水噴嘴環(huán)、粉末噴嘴環(huán)、無(wú)葉風(fēng)扇安裝在噴涂室的底部，水噴嘴環(huán)、粉末噴嘴環(huán)、無(wú)葉風(fēng)扇沿著輸送輥道交替間隔排列，且它們的中心線在一條直線上，輸送輥道從水噴嘴環(huán)、粉末噴嘴環(huán)、無(wú)葉風(fēng)扇的中心穿過(guò)，水噴嘴環(huán)、粉末噴嘴環(huán)、無(wú)葉風(fēng)扇分別固定在輸送輥道的相鄰輥?zhàn)又g的位置上，抽風(fēng)機(jī)安裝在噴涂室內(nèi)的頂部。

上述在重軌鑄坯表面快速噴涂防脫碳涂層的裝置，所述水噴嘴環(huán)和粉末噴嘴環(huán)分別由噴淋架、噴管和噴嘴組成，噴淋架為圓環(huán)形管，噴管為多根，多根噴管沿著噴淋架的圓周均布，噴管的后端與噴淋架圓環(huán)形管垂直連接，噴管的前端與噴淋架的圓環(huán)形管的中心相對(duì)，噴嘴安裝在噴管的前端出口上，水噴嘴環(huán)的噴淋架與水管相連接，粉末噴嘴環(huán)的噴淋架與防脫碳涂層粉末管路相連接，防脫碳涂層粉末管路與高壓氣體管路相連通，在水噴嘴環(huán)和粉末噴嘴環(huán)上分別安裝有水噴嘴環(huán)電磁開關(guān)和粉末噴嘴環(huán)電磁開關(guān)。

上述在重軌鑄坯表面快速噴涂防脫碳涂層的裝置，它還有鑄坯來(lái)料檢測(cè)部分，在噴涂室的入口兩側(cè)分別安裝入口處激光發(fā)射器和入口處激光接收器，在噴涂室的出口兩側(cè)分別安裝出口處激光發(fā)射器和出口處激光接收器，入口處激光發(fā)射器和入口處激光接收器、出口處激光發(fā)射器和出口處激光接收器分別位于鑄坯側(cè)面的兩側(cè)。

上述在重軌鑄坯表面快速噴涂防脫碳涂層的裝置，它還有控制部分，控制部分由計(jì)算機(jī)、可編程序控制器PLC組成，水噴嘴環(huán)電磁開關(guān)、粉末噴嘴環(huán)電磁開關(guān)、無(wú)葉風(fēng)扇、入口處激光發(fā)射器、入口處激光接收器、出口處激光發(fā)射器、出口處激光接收器分別與可編程序控制器PLC相連接，可編程序控制器PLC與計(jì)算機(jī)相連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型在鑄坯輸送輥道上設(shè)置了噴涂室，噴涂室內(nèi)有水噴嘴環(huán)和粉末噴嘴環(huán)，分別對(duì)鑄坯噴射水和粉末，使鑄坯表面首先覆蓋一層水膜，然后表面再粘附上一層防脫碳涂層粉末，再經(jīng)過(guò)噴風(fēng)干燥處理，使鑄坯表面最終覆蓋上一層嚴(yán)密的防脫碳涂層，同時(shí)徹底避免了粉末漿體堵塞噴口的弊端。

本實(shí)用新型能夠確保噴涂設(shè)備的長(zhǎng)期有效運(yùn)行，避免了傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中涂料因硬化影響噴涂設(shè)備的工作狀態(tài)，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)還可大幅降低現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。本實(shí)用新型提高了重軌鑄坯表面涂防脫碳涂層的噴涂效率，可以有效降低鑄坯表面的脫碳層厚度，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在行業(yè)內(nèi)有極好地推廣使用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是水噴嘴環(huán)和粉末噴嘴環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記如下：噴涂室1、水噴嘴環(huán)2、粉末噴嘴環(huán)3、無(wú)葉風(fēng)扇4、抽風(fēng)機(jī)5、鑄坯6、輸送輥道7、加熱爐8、入口處激光發(fā)射器9、入口處激光接收器10、出口處激光發(fā)射器11、出口處激光接收器12、噴淋架13、噴管14、噴嘴15。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型由噴涂室1、水噴嘴環(huán)2、粉末噴嘴環(huán)3、無(wú)葉風(fēng)扇4、抽風(fēng)機(jī)5、入口處激光發(fā)射器9、入口處激光接收器10、出口處激光發(fā)射器11、出口處激光接收器12、計(jì)算機(jī)和可編程序控制器PLC組成。其中噴涂室1、水噴嘴環(huán)2、粉末噴嘴環(huán)3、無(wú)葉風(fēng)扇4、抽風(fēng)機(jī)5為噴涂部分；入口處激光發(fā)射器9、入口處激光接收器10、出口處激光發(fā)射器11、出口處激光接收器12為鑄坯來(lái)料檢測(cè)部分；計(jì)算機(jī)和可編程序控制器為控制部分。

圖中顯示，噴涂部分的噴涂室1的長(zhǎng)度大于鑄坯6的長(zhǎng)度，噴涂室1的兩端開口，輸送輥道7沿著噴涂室1的長(zhǎng)度方向穿過(guò)噴涂室1，鑄坯6在噴涂室1內(nèi)進(jìn)行噴涂作業(yè)。

圖中顯示，水噴嘴環(huán)2、粉末噴嘴環(huán)3、無(wú)葉風(fēng)扇4安裝在噴涂室1的底部，水噴嘴環(huán)2、粉末噴嘴環(huán)3、無(wú)葉風(fēng)扇4沿著輸送輥道7交替間隔排列，彼此間隔為2m，且它們的中心線在一條直線上。輸送輥道7從水噴嘴環(huán)2、粉末噴嘴環(huán)3、無(wú)葉風(fēng)扇4的中心穿過(guò)，水噴嘴環(huán)2、粉末噴嘴環(huán)3、無(wú)葉風(fēng)扇4分別固定在輸送輥道7的相鄰輥?zhàn)又g的位置上。水噴嘴環(huán)2、粉末噴嘴環(huán)3、無(wú)葉風(fēng)扇4分別向輸送輥道7上的鑄坯6噴水、噴涂料和吹風(fēng)。

圖中顯示，抽風(fēng)機(jī)5安裝在噴涂室1的頂部，用于吸附噴涂室1室內(nèi)的粉塵，避免污染環(huán)境。

圖中顯示，水噴嘴環(huán)2和粉末噴嘴環(huán)3分別由噴淋架13、噴管14和噴嘴15組成。噴淋架13為圓環(huán)形管，噴管14為多根，多根噴管14沿著噴淋架13的圓周均布，噴管14的后端與噴淋架13圓環(huán)形管垂直連接，噴管14的前端與噴淋架13的圓環(huán)形管的中心相對(duì)，噴嘴15安裝在噴管14的前端出口上。在水噴嘴環(huán)2和粉末噴嘴環(huán)3上分別安裝有水噴嘴環(huán)電磁開關(guān)和粉末噴嘴環(huán)電磁開關(guān)，用于控制噴水和噴粉的開啟和關(guān)閉。本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的噴管14為8根，8根噴管14均勻的分布在噴淋架13上，相鄰噴管14之間的夾角為45°，從而確保水和粉末能夠均勻的噴涂在鑄坯的各個(gè)位置。

圖中顯示，水噴嘴環(huán)2的噴淋架13與水管相連接，向外噴出的是霧化的水。粉末噴嘴環(huán)3的噴淋架13與防脫碳涂層粉末管路相連接，防脫碳涂層粉末管路與高壓氣體管路相連通，向外噴出的是由高壓空氣驅(qū)動(dòng)的防脫碳涂層粉末。

圖中顯示，鑄坯來(lái)料檢測(cè)部分在在噴涂室1的入口兩側(cè)分別安裝入口處激光發(fā)射器9和入口處激光接收器10，在噴涂室1的出口兩側(cè)分別安裝出口處激光發(fā)射器11和出口處激光接收器12，入口處激光發(fā)射器9和入口處激光接收器10、出口處激光發(fā)射器11和出口處激光接收器12分別位于鑄坯6側(cè)面的兩側(cè)。這些激光發(fā)射器和激光接收器正相對(duì)，且激光發(fā)射器所發(fā)出的激光束能夠被鑄坯6所遮擋。

圖中顯示，控制部分由計(jì)算機(jī)、可編程序控制器PLC組成。水噴嘴環(huán)電磁開關(guān)、粉末噴嘴環(huán)電磁開關(guān)、無(wú)葉風(fēng)扇4、入口處激光發(fā)射器9、入口處激光接收器10、出口處激光發(fā)射器11、出口處激光接收器12分別與可編程序控制器PLC相連接，可編程序控制器PLC與計(jì)算機(jī)相連接。

本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下：

檢測(cè)鑄坯。

確保輸送輥道7穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)確保入口處激光發(fā)射器9、入口處激光接收器10、出口處激光發(fā)射器11、出口處激光接收器12正常運(yùn)行，保證入口處激光接收器10能夠穩(wěn)定接收入口處激光發(fā)射器9發(fā)出的激光信號(hào)，出口處激光接收器12能夠穩(wěn)定接收入口處激光發(fā)射器11發(fā)出的激光信號(hào)。

鑄坯6在輸送輥道7上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)鑄坯6的頭部運(yùn)行到入口處激光發(fā)射器9和入口處激光接收器10之間時(shí)，將遮擋住入口處激光發(fā)射器9射向入口處激光接收器10的激光。此時(shí)，入口處激光接收器10將信號(hào)反饋給可編程序控制器PLC和計(jì)算機(jī)，表明鑄坯6準(zhǔn)備進(jìn)入噴涂室1。

噴涂鑄坯。

計(jì)算機(jī)接收到入口處激光接收器10的反饋信號(hào)7后，向可編程序控制器發(fā)送指令，可編程序控制器PLC打開水噴嘴環(huán)2的水噴嘴環(huán)電磁開關(guān)和粉末噴嘴環(huán)3的粉末噴嘴環(huán)電磁開關(guān)，并啟動(dòng)無(wú)葉風(fēng)扇4、抽風(fēng)機(jī)5。此時(shí)，水將從水噴嘴環(huán)2的噴嘴15中呈水霧狀噴出，防脫碳涂層粉末在壓縮空氣的帶動(dòng)下從粉末噴嘴環(huán)3的噴嘴15中噴出，空氣壓力為0.15~0.25MPa。這樣，鑄坯6在依次穿過(guò)水噴嘴環(huán)2、粉末噴嘴環(huán)3、無(wú)葉風(fēng)扇4的過(guò)程中，其表面首先會(huì)覆蓋一層水膜，然后表面再粘附上一層防脫碳涂層粉末，然后再經(jīng)過(guò)噴風(fēng)干燥處理，使鑄坯表面最終覆蓋上一層嚴(yán)密的防脫碳涂層。而抽風(fēng)機(jī)5將把漂浮在噴涂室1內(nèi)的防脫碳涂層粉末抽走，從而避免對(duì)環(huán)境的污染。

噴涂過(guò)程控制。

當(dāng)鑄坯6的尾部進(jìn)入噴涂室1后，入口處激光接收器10將恢復(fù)接收入口處激光發(fā)射器9發(fā)射的激光，入口處激光接收器10向計(jì)算機(jī)發(fā)出反饋信號(hào)，表明鑄坯6已完全進(jìn)入噴涂室1；當(dāng)鑄坯6的頭部運(yùn)行到出口處激光發(fā)射器11和出口處激光接收器12之間時(shí)，將遮擋住出口處激光發(fā)射器11射向出口處激光接收器12的激光，出口處激光接收器12向計(jì)算機(jī)發(fā)出反饋信號(hào)，表明鑄坯6準(zhǔn)備離開噴涂室1；當(dāng)鑄坯6的尾部離開噴涂室1后，出口處激光接收器12將恢復(fù)接收出口處激光發(fā)射器11發(fā)射的激光，出口處激光接收器12向計(jì)算機(jī)發(fā)出反饋信號(hào)，表明鑄坯6已完全離開噴涂室1。

噴涂完成。

鑄坯6完全離開噴涂室1后，鑄坯6通過(guò)輸送輥道7運(yùn)往加熱爐8。計(jì)算機(jī)在收到鑄坯6已完全離開噴涂室1的信號(hào)后，向可編程序控制器PLC發(fā)送指令，關(guān)閉水噴嘴環(huán)2的水噴嘴環(huán)電磁開關(guān)和粉末噴嘴環(huán)3的粉末噴嘴環(huán)電磁開關(guān)，停止向外噴水和防脫碳涂層粉末，并關(guān)閉無(wú)葉風(fēng)扇4、抽風(fēng)機(jī)5。