CN102010967B - 控制特大型钢板高温热处理变形的方法及专用垫块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能有效控制特大型钢板高温热处理变形的方法。该方法具体通过至少两个垫块将待热处理的钢板立放在加热炉中进行加热；所述垫块为长条形铸件，其上具有至少一个深度与钢板的立放高度之比为0.1～0.2、宽度略大于所述钢板厚度，并且在垫块的厚度方向上贯通的凹槽；装炉时，所述各垫块均纵向摆放，钢板则横向卡接在这些垫块上相应的凹槽内成为立放状态。按照上述方法试制40件背景技术中所说的C形板刀头锻件，经统计，变形量控制在双边≤10mm的有36件，双边为在10～15mm的仅4件，全部工件均不用校直即可直接精加工。可见，相比于原有的平躺装炉方式，本发明非常有效的控制了工件变形。

Description

控制特大型钢板高温热处理变形的方法及专用垫块

技术领域

本发明涉及一种控制特大型钢板高温热处理变形的方法及专用垫块。

背景技术

本文所称的“特大型钢板”，具体指短边长度大于3000mm的钢板。

“大型薄形调质钢板热处理冷压淬火畸变控制”(徐立科等，热处理技术与装备，第30卷第4期，2009年8月)一文(下称参考文件)曾明确指出：“大型钢板调质是热处理行业中多年来难以控制变形、淬火变形大、十分棘手的难题之一。”而特大型钢板的调质热处理难度相比于一般的大型钢板而言则更为困难。

特大型模锻液压机机架用C形板刀头锻件，为压机机架重点关键锻件，其锻件形状为“L”形，粗加工后调质尺寸为4280(短边长度)×390(厚度)×4680(长边长度)mm，属于特大型钢板，其具有超长超宽而厚度相对薄的特点。目前尚无对此类似钢板进行调质热处理的先例，故对该钢板的调质热处理已属于目前的加工极限。

如图1所示，在调质热处理过程中，该钢板以平躺装炉方式进行加热。采用上述方式加热并冷却后发现，钢板变形量双边至少超过40mm，且是不规则的扭曲变形。由于该钢板的长宽尺寸远远超过目前已有水压机的最大生产极限，因此无法再对其进行校直。

目前对尺寸较大的薄形钢板的调质热处理都是以平躺装炉方式进行加热的。虽然，这种加热方式有可能导致较大的变形量，但本领域长期以来却一直都采用这种装炉方式。在本申请之前，还从未见到任何对平躺装炉进行改进的尝试。

实际上，本领域技术人员在面对较大薄形钢板的调质热处理变形问题所能想到的解决思路，均未放在对平躺装炉方式的改进方面。现有技术中无论是采用后续的校直，还是参考文件中采用铸铁平板夹压淬火，都是期望通过外力来抑止钢板的变形。

对于本领域技术人员在面对长期未能解决的技术问题时为何不去考虑对平躺装炉方式进行改进的原因，本申请的申请人无法给出确切的答案。但唯一清楚的客观事实是，较大薄形钢板的调质热处理变形是本领域长期存在且一直未能得到有效解决的问题，但现有技术均想依靠外力来抑止钢板的变形，却没有想到改变钢板的平躺装炉方式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效控制特大型钢板高温热处理变形的方法。

为解决上述技术问题，该方法具体通过至少两个垫块将待热处理的钢板立放在加热炉中进行加热；所述垫块为长条形铸件，其上具有至少一个深度与钢板的立放高度之比为0.1～0.2、宽度略大于所述钢板厚度，并且在垫块的厚度方向上贯通的凹槽；装炉时，所述各垫块均纵向摆放，钢板则横向卡接在这些垫块上相应的凹槽内成为立放状态。

作为对垫块结构的进一步优化，该垫块的横截面为厚度由上至下逐渐变大的等腰梯形，在该垫块长度方向的两端对称设置有吊钩，并且在该垫块上还设置有沿垫块厚度方向贯通的通气孔。

本发明在解决上述技术问题的同时，提供了一种能够将特大型钢板立方在加热炉内的垫块。该垫块的结构为长条形铸件，其上具有至少一个深度与钢板的立放高度之比为0.1～0.2、宽度略大于所述钢板厚度，并且在垫块的厚度方向上贯通的凹槽。

作为对垫块结构的进一步优化，该垫块的横截面为厚度由上至下逐渐变大的等腰梯形，在该垫块长度方向的两端对称设置有吊钩，并且在该垫块上还设置有沿垫块厚度方向贯通的通气孔。

本发明的有益效果是：按照上述方法试制40件背景技术中所说的C形板刀头锻件，经统计，变形量控制在双边≤10mm的有36件，双边为在10～15mm的仅4件，全部工件均不用校直即可直接精加工。可见，相比于原有的平躺装炉方式，本发明非常有效的控制了工件变形。此外，从机械性能结果上看，上述40件锻件的机械性能全部合格，性能均匀性正常合理，没有明显差异。

附图说明

图1为目前平躺装炉方式的示意图。

图2为本发明立放装炉方式的示意图。

图3为图2中所示垫块的主视图。

图4为图3的A向示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

以背景技术中所说的C形板刀头锻件为例，该工件粗加工后厚度为390mm，边长分别为4280×4680mm，工件总重43吨。如按图1所示的平躺装炉方式进行调质热处理，钢板变形量双边至少超过40mm。由于该工件为特大型钢板，超过了已有水压机的最大生产极限，因此无法进行校直。同时，现有技术中也没有能够将该尺寸的钢板直立起来的手段。

在上述困难的影响下，本领域的一般技术人员通常不会想到将钢板直立起来进行调质热处理的技术手段，更不会去探索将特大型钢板直立起来的具体方式，而是会选择增加粗加工余量来克服变形量过大的问题。

另一方面，由于该工件的特殊性，不仅要考虑直立工件的安全性和稳定性，同时还要考虑对炉内温度的影响、对工件加热均匀性的影响，以及实际的可操作性，因此本申请的发明人在考虑如何将该钢板直立起来的过程中，几经周折，并尝试了多种方案。在经过创造性劳动后，最后确定的方法如下。

如图1所示，该方法具体通过至少两个垫块2将待热处理的钢板1立放在加热炉中进行加热；所述垫块2为长条形铸件，其上具有至少一个深度D1与钢板1的立放高度D2之比为0.1～0.2、宽度H1略大于所述钢板1的厚度H2，并且在垫块2的厚度方向上贯通的凹槽201；装炉时，所述各垫块2均纵向摆放，钢板1则横向卡接在这些垫块2上相应的凹槽201内成为立放状态。

具体来讲，是以C形板刀头锻件的长边(边长4680)作为底边，短边(边长4280)作为高度进行直立，垫块2上的凹槽201的深度D1在500mm～800mm范围附近均可，且每两根垫铁2装一件钢板1。

按照上述方法试制40件背景技术中所说的C形板刀头锻件，经统计，变形量控制在双边≤10mm的有36件，双边为在10～15mm的仅4件，全部工件均不用校直即可直接精加工。可见，相比于原有的平躺装炉方式，本发明非常有效的控制了工件变形。此外，从机械性能结果上看，上述40件锻件的机械性能全部合格，性能均匀性正常合理，没有明显差异。

从结构上分析，本发明的垫块2也有诸多优点。首先，该结构能够在保证钢板1立放稳定性的基础上确保对钢板1的均匀加热。其次，由于垫块2的体积和重量较小，不会对炉内温度产生明显的影响。此外，垫块2也不会明显阻碍炉内高温气氛的均匀流动。

结合试制的结果和对结构的分析可见，本发明技术手段的产生需要依赖发明人丰富的实践经验和正确的理论分析，技术效果上又达到了出乎意料的程度，因此本发明相对于本领域技术人员不可能是显而易见的。

在其基础上，本发明还对垫块2的结构进行了如下的优化。如图3～4所示，该垫块2的横截面为厚度由上至下逐渐变大的等腰梯形，在该垫块2长度方向的两端对称设置有吊钩203，并且在该垫块2上还设置有沿垫块2厚度方向贯通的通气孔202。

首先，将垫块2的横截面设计成厚度由上至下逐渐变大的等腰梯形，能够确保垫块2的稳定性。其次，通过对称设置在该垫块2长度方向的两端的吊钩203，能够方便的利用行车实现对垫块2的吊装搬运。再次，这些通气孔202有利于炉内高温气体的流动，进一步提高炉内高温气氛的均匀性。

Claims (4)

1.控制特大型钢板高温热处理变形的方法，所述特大型钢板指短边长度大于3000mm的钢板，该方法的特征在于：通过至少两个垫块（2）将待热处理的钢板（1）立放在加热炉中进行加热；所述垫块（2）为长条形铸件，其上具有至少一个深度（D1）与钢板（1）的立放高度（D2）之比为0.1～0.2、宽度（H1）略大于所述钢板（1）的厚度（H2），并且在垫块（2）的厚度方向上贯通的凹槽（201）；装炉时，所述各垫块（2）均纵向摆放，钢板（1）则横向卡接在这些垫块（2）上相应的凹槽（201）内成为立放状态。

2.如权利要求1所述的控制特大型钢板高温热处理变形的方法，其特征在于：该垫块（2）的横截面为厚度由上至下逐渐变大的等腰梯形，在该垫块（2）长度方向的两端对称设置有吊钩（203），并且在该垫块（2）上还设置有沿垫块（2）厚度方向贯通的通气孔（202）。

3.权利要求1或2所述控制特大型钢板高温热处理变形的方法的专用垫块，其特征在于：该垫块（2）为长条形铸件，其上具有至少一个深度（D1）与钢板（1）的立放高度（D2）之比为0.1～0.2、宽度（H1）略大于所述钢板（1）的厚度（H2），并且在垫块（2）的厚度方向上贯通的凹槽（201）。

4.如权利要求3所述的垫块，其特征在于：该垫块（2）的横截面为厚度由上至下逐渐变大的等腰梯形，在该垫块（2）长度方向的两端对称设置有吊钩（203），并且在该垫块（2）上还设置有沿垫块（2）厚度方向贯通的通气孔（202）。

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