CN102154539A - 燃气式甲板加热压淬方法 - Google Patents

Abstract

本发明应用于装甲钢板的加热压淬生产，涉及一种燃气式甲板加热压淬方法。通过采用天然气作为燃烧介质，控制炉内环境在低氧化气氛环境，防止产品发生氧化和脱碳；通过创新研制了多点同步式整体框架结构及梯形压头压淬设备，在压床压力、压床的框架同步性、压头设计、压头平面度、冷却一致性这些方面采取措施；该方法解决了大尺寸装甲板压力淬火过程中的温度不均匀、产品质量差、产品平面度低及自动化水平低等技术问题，生产效率与自动化水平高、排放低，满足了环保、绿色的生产方式。

Description

燃气式甲板加热压淬方法

技术领域

本发明应用于装甲钢板的加热压淬生产，涉及一种燃气式甲板加热压淬方法，属于高技术装备制造领域。

背景技术

目前，加热介质主要以电阻式和燃油式为主，他们各有优缺点，电阻式优点是无污染、温度控制精度高、设备制造简单、生产成本较低、温度控制自动化，缺点是造价相对较高、对电网要求较高、加热功率低、升温速度慢、生产效率低、受各地区供电影响比较大；燃油式加热炉优点是升温速度快、生产效率高、受地区环境影响少，缺点是烧嘴设计落后、空气污染严重、生产环境恶劣、生产费用相当高、温度控制精度不高，不能实现控制自动化、全部手工操作、劳动生产强度大。

燃气式加热生产线没有得到较大的推广的原因，有多年来烧嘴设计不能满足生产实际使用，导致生产效率低；天燃气供应不足，基础设施不配套；温度控制精度不高，温度波动大；控制不能实现自动化，生产强度高。但是随着技术水平的不断进步，城市天然气供应的加强，燃气式加热炉的优势逐渐体现出来，首先燃气与燃油相比具有成本低，升温速度可以与燃油式达到同样水平，随着烧嘴水平进步、满足自动燃烧的要求，控温理论改进、控温软件的提高，控温精度大幅提高，所以特别是在大型加热炉方面有逐步取代燃油式和电阻式加热炉的趋势。

装甲钢板是装甲车辆防护性能好坏的关键所在。装甲钢的硬度、平面度、抗弹性能、甲板质量的均匀性上均提出了很高的要求，这就要求我们在热处理方法上要采用更加先进的技术。通过电炉进行热处理，如果在空气环境下加热会造成产品表面产生脱碳和氧化，会造成产品厚度下降、造成表面硬度下降都会影响产品的防弹性能，电炉要解决上述问题就需要安装气氛保护系统，这样不仅会增加制造成本，还会增加维修成本和使用成本。但是，燃气式辊底炉就可以很好的对上述问题加以解决，通过燃烧系统使得加热炉内处于一种低氧化性气氛，这样对于产品会起到很好的保护作用。产品的平面度对于产品的质量也有着很好的影响。过低的平面度会增加后续的加工工序和时间，同时由于在材料表面逐点进行大锤打击等方法以获得零件内应力释放。加工困难、效率低、校正难度大、合格率低、环境噪音大，此加工方法不能适合大批量生产需要。同时由于调平后产品内依然会存在较大的变形抗力，会造成在焊接后整个产品发生变形，影响产品质量和产品性能。所以，通过压淬技术在产品淬火过程中，使得产品得到较好的平面度，既可以解决质量问题，又可以解决生产效率问题。

发明内容

本发明提供了燃气式甲板加热压淬方法，该方法解决了大尺寸装甲板压力淬火过程中的温度不均匀、产品质量差、产品平面度低及自动化水平低等技术问题，生产效率与自动化水平高、排放低，满足了环保、绿色的生产方式。

该燃气式甲板加热压淬方法，在装甲板加热中采用天然气作为加热介质，淬火压床由压床传动系统、上框架、下框架、上下压头、顶升系统组成；通过将在淬火温度的产品送入到淬火压床压头之间，用上下压头将产品加紧，上压头工作过程中保持不动，下压头带动产品上移，压头接触位置为梯形接触，然后通过冷却介质加以淬火，喷水孔设置在上下压头平面上，淬火时上下压头同时、同量将冷却水喷洒在产品的上下表面上。

本发明的有益效果：

首次在装甲板加热中采用天然气作为加热介质，通过控制燃气燃烧，得到低氧化性的气氛，较少表面的氧化和脱碳，使得产品脱碳层在0.05mm以下的先进水平，解决了国内大尺寸高强度薄装甲板淬火均匀性、平面度的难题。

附图说明

图1本发明中淬火压头示意图。

具体实施方式

现在根据产品的重量、形状、冷板进炉后的升温速度、炉体的结构、对产品氧化量的要求、炉温均匀性的要求，在不同的控温区内合理配置烧嘴(数量、功率、出口速度、入炉角度，应与炉体设计时一同考虑)，达到节能、环保、产品合格的要求。

为了保证沿炉子长度方向温度的均匀性，热处理炉沿炉长方向分布适当的控温区段，各个控温区段上下部独立控制。以保证工艺要求的升温速度和各区到达时间的时间差。上下部的烧嘴均采用水平形式安装。烧嘴前燃烧设备：每套烧嘴的燃气支管上设手动球阀，燃气电磁阀，空燃比例阀，旋塞阀及燃气波纹管。每套烧嘴的助燃空气支管上设手动蝶阀、电动空气调节阀及空气波纹管。每套烧嘴配备控制器和点火变压器，实现自动点火和火焰监测。空燃比例阀的作用是实现助燃空气和天然气的理想配比，完全采用自动方式，无需人工参与，可以实现天然气用量随空气用量的随时调整，节约燃气、控制炉内气氛。

淬火压床由压床传动系统、上框架、下框架、上下压头、顶升系统组成。零件平面度是通过压淬机床的是用来达到的。通过将在淬火温度的产品送入到淬火压床压头之间，用上下压头将产品加紧，然后通过冷却介质加以淬火，同时在压力的控制之下，产品不会因为组织应变而产生变形的工艺，这样既可以保证产品的硬度、组织，又可以保证零件的形状。为了实现理想的平面度，压床压力、压床的框架同步性、压头设计、压头平面度、冷却一致性都是影响平面度的关键因素。

压头压力对于不同厚度的产品在淬火过程中产生的变形抗力、应力均有不同，所以需要根据不同产品的性能制定不同的压力参数。压力过大会造成产品表面出现死弯、压坑，使得产品不能通过调平工序加以恢复使用，造成废品；压力过小又不能抵抗产品变形，起不到抗变形的意义，同样会给后续工序带来问题。设计可以通过电脑随时调整的工作压力来达到控制变形的目的。

压床同步性是保证产品所有平面同时受力，使得平面度得到实现的重要一步。因为在实际的工作过程中，产品是通过下压头抬升，与上压头实现产品夹合。但是如果下压头框架不能保证下框架平面的同步性，就使得产品整个平面不能保证同时受力，可能局部地方根本没有受力，这样在淬火过程中，局部会产生非常大的变形，导致调平不法实现，甚至会卡板使得整个传动无法正常运行。通过设计顶升油缸的位置与各顶升油缸顶升的同步性速度来达到下框架一直运行的目的。

压床运行速度也是影响平面度的因素之一。速度包括产品出炉速度和压床抬起速度。首先，速度决定着产品淬火温度是否满足工艺的要求，当然时间越短越有利于产品硬度的保障，因为甲板钢的防护性能是通过产品的高硬度来保证的，所以淬火温度的准确性就显得十分重要了。其次，速度的合理性也很重要。如果一味的提高出料速度和压床抬升速度，可能会导致制造成本的大幅上升，同时也不利于产品定位精度的提高。在这两个速度中，出料速度占据的时间相对较长。如果提高过快的出料速度，产生产品在减速过程中，发生较大位置的滑移，而且位置无法精确的控制，只能通过增加淬火压床的有限尺寸加以保证，这样会造成很大的浪费；抬升速度加快会带来液压站电机的功率相应加大，也不利于产品加持位置的确定。所以选择较为合理的出料速度和压床抬升速度就是非常重要的。

压头的设计是影响产品平面度的关键。淬火压床的压头分为上下两部分。工作方式是上压头在工作过程中保持不动，下压头带动产品上移。压头的平面度、可靠性、耐用性是问题的关键；以往压头的设计包括框架式和整体式两种，其具有各自的优缺点。从造价上来比较：焊接框架式结构简单、造价低，而采用的整体铸造结构，造价相对会高很多；从应用的效果上来比较：两种结构应该均可以满足使用要求；从使用的稳定性上来比较：框架结构随着使用时间的延长，焊接而成的框架压头在对薄钢板进行压淬时可能问题不大，但对15mm以上的厚装甲钢板在高低温快速冲击下极易产生变形，导致甲板的平面度达不到使用要求，而整体铸造式结构，整体的刚度有了很大的保证，保证长时间的使用稳定性能，有长寿命性；同时上下压头表面由龙门镗铣中心一次加工完成，平面度和平行度精度很高，为产品压淬平面度提供保障；从设备的可维修性上来比较，焊接式压头维修更换非常麻烦，时间长，问题不易得到迅速解决，整体铸造压头都独立安装，维修更换十分方便迅速，对公司的生产非常有利。目前，上下压头采用优质合金钢整体铸造而成，压头接触位置为梯形接触，这样既可以保证产品具有很好的平面度，同时又保证压头所接触的产品质量符合要求。

冷却一致性对于产品质量和平面度的影响关键。喷水的角度、速度、流量、上下压头喷水的匹配性、孔的分布均匀度都是重要的参数。喷水孔设置在上下压头平面上，要求在淬火的时候，上下压头同时、同量将冷却水喷洒在产品的上下表面上，如果不同区域、上下表面之间存在水量的差距，就会导致整个产品各个部分所产生的变形抗力不均匀，导致严重变形。所以，关键技术是控制到达产品表面的水量。

Claims (1)

1.燃气式甲板加热压淬方法，其特征在于：在装甲板加热中采用天然气作为加热介质，淬火压床由压床传动系统、上框架、下框架、上下压头、顶升系统组成；通过将在淬火温度的产品送入到淬火压床压头之间，用上下压头将产品加紧，上压头工作过程中保持不动，下压头带动产品上移，压头接触位置为梯形接触，然后通过冷却介质加以淬火，喷水孔设置在上下压头平面上，淬火时上下压头同时、同量将冷却水喷洒在产品的上下表面上。

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