CN102851481A - 钢板热处理设备及钢板热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢板热处理设备，包括加热炉，淬火装置，回火炉和用于将钢板从加热炉传送至淬火装置，再传送至回火炉的传送装置。应用上述钢板热处理设备进行热处理工艺时，只需要人工将钢板放置在加热炉内，经加热炉加热保温后，利用传送装置将钢板传送至淬火装置处进行淬火，再利用传送装置将钢板传送至回火炉内进行回火，再从回火炉处取出钢板即可；故上述钢板热处理设备进行热处理的过程中，省去了人工搬运过程，缩短了钢板从加热炉到淬火装置的传送时间，从而减少了钢板在运送过程中的热量损失，减小了热量损失对钢板淬火硬度的影响，同时降低了工人的劳动量。本发明还提供了一种钢板热处理工艺，其应用本发明提供的钢板热处理设备进行。

Description

钢板热处理设备及钢板热处理工艺

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，更具体地说，涉及一种钢板热处理设备，本发明还涉及一种钢板热处理工艺。

背景技术

热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构来控制其性能的一种金属热加工工艺。

现有技术的钢板热处理设备包括箱式炉、淬火装置和回火炉，利用上述的热处理设备进行的工艺步骤为：首先将钢板放入箱式炉内进行加热保温，再采用人工取出钢板并将其夹持着放入淬火装置（水槽或者油槽）中进行淬火，淬火完成后将钢板夹持着放进回火炉中，待回火结束后从回火炉出口取出钢板即可。

由于箱式炉与淬火装置、淬火装置与回火炉之间没有相连，上述工艺步骤中，均是通过人工将钢板从箱式炉搬运到淬火装置，再将钢板从淬火装置搬运到回火炉，搬运时间长，容易造成钢板的热量损失，影响了钢板的淬火硬度，同时增加了工人的劳动量。

此外，利用上述淬火装置进行淬火时钢板处于自由状态，淬火后变形量很大，容易产生裂纹缺陷，尤其是一些较窄、较长以及较薄类的钢板经过热处理之后其上设置有榫槽的部位极易发生应力集中而导致淬火裂纹缺陷，且淬火变形量较大，增加了进行校正平面度工序的工人劳动量。

综上所述，如何提供一种钢板热处理设备，以减少钢板在运送过程中的热量损失，从而减小热量损失对钢板淬火硬度的影响，同时降低工人的劳动量，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钢板热处理设备，以减少钢板在运送过程中的热量损失，从而减小热量损失对钢板淬火硬度的影响，同时降低工人的劳动量。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钢板热处理设备，包括：

加热炉；

淬火装置；

回火炉；和

用于将钢板从所述加热炉传送至所述淬火装置，再传送至所述回火炉的传送装置。

优选的，上述钢板热处理设备中，所述传送装置包括：

用于将所述钢板从所述淬火装置传送至所述回火炉的第二传送链机构，所述第二传送链机构包括分别设置在所述回火炉两侧的驱动链轮和从动链轮以及连接两者的链条；

用于将所述钢板从所述加热炉传送至所述淬火装置的第一传送链机构，所述第一传送链机构为自所述加热炉的输入端延伸至所述淬火装置的输出端，并与所述链条相连，能够将所述钢板传送到所述链条上的传送辊道。

优选的，上述钢板热处理设备中，所述淬火装置为淬火压床，该淬火压床包括：

两者之间的间距可调，相互配合能够夹紧所述钢板并相对设置的上压紧块和下压紧块，且所述下压紧块上设置有能够卡设位于其上的所述传送辊道的辊轮的卡槽；

设置在所述上压紧块的顶端，用于向所述钢板的顶面喷水的上喷水系统；

设置在所述下压紧块的底端，用于向所述钢板的底面喷水的下喷水系统。

优选的，上述钢板热处理设备中，所述淬火压床还包括执行元件与所述下压紧块相连，驱动所述下压紧块上下移动并能够向其施加压力的液压系统。

优选的，上述钢板热处理设备中，所述液压系统包括：

油缸；

油泵，所述油泵与所述油缸的上腔通过第一管路相连通，所述油泵与所述油缸的下腔通过第二管路相连通，所述上腔为所述油缸靠近其输出端的腔体；

均与所述第一管路与所述第二管路相连通的三位四通电磁换向阀；

设置在所述第二管路上，位于所述三位四通电磁换向阀与所述油缸的下腔之间的液控单向阀，所述液控单向阀的主油口与所述三位四通电磁换向阀相连通，泄油口与所述油缸的下腔相连通，控制油口与所述第二管路相连通。

优选的，上述钢板热处理设备中，所述上压紧块与所述下压紧块相对的两个面上分别均匀设置有多个上压头和下压头，且所述上压头和所述下压头分别布置为两排，相邻的两个所述下压头之间设置有所述卡槽。

优选的，上述钢板热处理设备中，所述上压头与所述下压头均为不锈钢压头，且两者的压点面积均小于25mm²。

优选的，上述钢板热处理设备中，所述加热炉的入口处加热元件的加热功率大于其出口处加热元件的加热功率。

优选的，上述钢板热处理设备中，所述加热炉内还设置有用于向所述钢板的表面渗碳的保护气氛装置。

从上述的技术方案可以看出，应用本发明提供的钢板热处理设备进行热处理工艺时，只需要人工将钢板放置在加热炉内，经加热炉加热保温后，利用传送装置将钢板传送至淬火装置处进行淬火，再利用传送装置将钢板传送至回火炉内进行回火，待回火结束后从回火炉处取出钢板即可。

利用上述钢板热处理设备进行热处理工艺的过程中，省去了人工搬运过程，缩短了钢板从加热炉到淬火装置的传送时间，从而减少了钢板在运送过程中的热量损失，减小了热量损失对钢板淬火硬度的影响，同时降低了工人的劳动量。

此外，利用本发明提供的钢板热处理设备进行热处理工艺时，只需将钢板放置在加热炉入口处，最后从回火炉出口处取出即可，整个过程无人工搬运，整体连贯，实现了流水线式批量生产。

本发明还提供了一种钢板热处理工艺，其应用上述技术方案中任意一项所述的钢板热处理设备进行，包括以下步骤：

1）将钢板放置在所述加热炉内，使所述钢板加热到830℃-850℃范围内，保温20分钟-30分钟范围内；

2）利用所述传送装置将加热后的所述钢板传送至所述淬火装置处，对所述钢板进行淬火，淬火时间为8秒-10秒；

3）利用所述传送装置将淬火后的所述钢板传送至所述回火炉内，对所述钢板进行回火，将所述回火炉内温度设置在380℃-400℃范围内，保温60分钟-90分钟范围内。

由于本发明提供的钢板热处理工艺应用上述技术方案中任意一项所述的钢板热处理设备进行，所以本发明提供的钢板热处理工艺能够减少钢板在运送过程中的热量损失，从而减小了热量损失对钢板淬火硬度的影响，同时降低了工人的劳动量，本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的钢板热处理设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的淬火压床的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的液压系统原理图；

图4是本发明实施例提供的钢板热处理工艺的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种钢板热处理设备，减少了钢板在运送过程中的热量损失，从而减小了热量损失对钢板淬火硬度的影响，同时降低了工人的劳动量。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1-3，本发明实施例提供的钢板热处理设备包括加热炉1，淬火装置，回火炉3和用于将钢板从加热炉1传送至淬火装置，再传送至回火炉3的传送装置。

应用本发明实施例提供的钢板热处理设备进行热处理工艺时，只需要人工将钢板放置在加热炉1内，经加热炉1加热保温后，利用传送装置将钢板传送至淬火装置处进行淬火，再利用传送装置将钢板传送至回火炉3内进行回火，待回火结束后从回火炉3处取出钢板即可。

由于利用上述钢板热处理设备进行热处理工艺的过程中，省去了人工搬运过程，缩短了钢板从加热炉1到淬火装置的传送时间，从而减少了钢板在运送过程中的热量损失，减小了热量损失对钢板淬火硬度的影响，同时降低了工人的劳动量。

此外，利用本实施例提供的钢板热处理设备进行热处理工艺时，只需将钢板放置在加热炉1入口处（即输入端），最后从回火炉3出口处（即输出端）取出即可，整个过程无人工搬运，整体连贯，实现了流水线式批量生产。

具体的，上述实施例提供的钢板热处理设备中，传送装置包括用于将钢板从加热炉1传送至淬火装置的第一传送链机构4和用于将钢板从淬火装置传送至回火炉3的第二传送链机构5。

优选的，上述第二传送链机构5包括分别设置在回火炉3两侧的驱动链轮和从动链轮以及连接两者的链条；第一传送链机构4为自加热炉1的输入端延伸至淬火装置的输出端，与链条相连，并能够将钢板传送到链条上的传送辊道。这样一来，在进行热处理工艺时，将钢板放置在传送辊道的输入端，利用传送辊道将钢板传送到加热炉1内，待加热保温完毕后，再利用传送辊道将钢板传送到淬火装置处进行淬火，待淬火完毕后，传送辊道继续将钢板朝着回火炉3的方向传送，直到钢板能够搭放在第二传送链机构5的链条上，此时依靠第二传送链机构5将钢板传送到回火炉3处进行回火，待回火完成后，利用链条将钢板传送到输出端，工作人员将钢板取出即可。

本领域技术人员可以理解的是，该传送装置也可为其他结构，如从加热炉1的输入端延伸至回火炉3的输出端的传送辊道，也可以为包括两组传送链轮（与第二传送链机构5结构相同）结构，以达到同样的传送钢板的效果，在此不再一一介绍。

上述实施例提供的钢板热处理设备中，淬火装置为淬火压床2，该淬火压床2包括上压紧块22，下压紧块23，上喷水系统21和下喷水系统24：其中，上压紧块22和下压紧块23相对设置且两者之间的间距可调，两者相互配合能够夹紧钢板，下压紧块22上设置有能够卡设位于其上的传送辊道的辊轮的卡槽；上喷水系统21设置在上压紧块22的顶端，用于向钢板的顶面喷水；下喷水系统24设置在下压紧块23的底端，用于向钢板的底面喷水。上喷水系统21和下喷水系统24中的淬火介质是清水，两者中的冷却水分别通过设置在上压紧块22和下压紧块23中的喷水阀喷到钢板表面，冷却水为循环水。

当钢板传送到淬火压床2处进行淬火时，钢板位于上压紧块22和下压紧块23之间，通过调整两者之间的间距使两者夹紧钢板，使钢板脱离了自由态，减小了钢板淬火后的变形量，降低了进行校正平面度工序的工人劳动量；同时，再利用上喷水系统21和下喷水系统24分别对钢板的顶面和底面进行喷水，淬火时冷却水上下同步喷出，使淬火过程中钢板内部组织应力和热应力转变同步，保证淬火后的钢板表面硬度均匀，减少了钢板淬火后产生的裂纹缺陷。

为了进一步控制上压紧块22和下压紧块23作用在钢板上的压力，淬火压床2还包括执行元件与下压紧块23相连，驱动下压紧块23上下移动并能够向其施加压力的液压系统25。该液压系统25能够给下压紧块23施加压力，进而施加压力给钢板。当然，还可以通过气压控制系统或其他装置对下压紧块23进行施压，本实施例对此不做具体限定。

当传送辊道将钢板传送到淬火压床2处时，位于淬火压床2处的传送辊道的辊轮卡设在下压紧块22上的卡槽内，此时利用液压系统25的执行元件带动下压紧块23向靠近上压紧块22的方向移动，下压紧块23连带着钢板一起移动，使钢板脱离传送辊道，直到两者能够夹紧钢板且具有设定的压力，再利用上喷水系统21和下喷水系统24分别对钢板的顶面和底面进行喷水，待淬火完成后利用液压系统25的执行元件带动下压紧块23向远离上压紧块22的方向移动，直到回到初始位置，钢板落回传送辊道上，再通过链条将钢板传送至回火炉3内。

优选的，上述液压系统25包括油缸254和油泵251，其中，油泵251与油缸254的上腔通过第一管路253相连通，油泵251与油缸254的下腔通过第二管路255相连通；还包括均与第一管路253与第二管路255相连通的三位四通电磁换向阀252；设置在第二管路255上，位于三位四通电磁换向阀252与油缸254的下腔之间的液控单向阀256，液控单向阀256的主油口与三位四通电磁换向阀252相连通，泄油口与油缸254的下腔相连通，控制油口与第二管路255相连通，如附图3所示。需要说明的是，油缸254的腔体被其内部的活塞分为上下两个腔体，上腔为其靠近其输出端的腔体，即设置有弹簧的腔体，下腔为远离其输出端的腔体。

当需要执行元件（即油缸254内的活塞杆）驱动下压紧块23向靠近上压紧块22的方向移动时，油泵251中的液压油会通过三位四通电磁换向阀252进入到第二管路255内，再经液控单向阀256的控制进入到油缸254的下腔内，此时下腔内的油压上升，从而推动油缸254内的活塞向上移动，压缩油缸254内的弹簧，进而使油缸254内的活塞杆同步上移，活塞杆驱使下压紧块23向上移动；此时下腔内的液压油的压力会作用在活塞杆上，进而施压给下压紧块23；由于液控单向阀256的存在，使得液压系统25具有保压作用；当作用在液控单向阀256的控制油口的压力（即第一管路253中的压力）大于其反向开启压力时，液控单向阀256反向打开，第二管路255中的液压油回流到油泵251中，此时下腔的油压降低，受弹簧回复力的作用，活塞杆向下移动，进而带动下压紧块23向下移动至初始位置。

由于液控单向阀256具有保压的作用，能够保证施加在下压紧块23上的压力，进而保证了作用在钢板上的压力值，使得淬火时钢板内部的应力小于其屈服强度，进一步减小了钢板淬火后的变形量。

具体的，上述实施例提供的钢板热处理设备中，上压紧块22与下压紧块23相对的两个面上分别均匀设置有多个上压头和下压头，且上压头和下压头分别布置为两排，相邻的两个下压头之间设置有上述卡槽。在对钢板淬火时，上压头和下压头直接与钢板的表面接触，为了保证水能喷到钢板的表面上，相邻的上压头之间设置有供水喷过的凹槽，相邻的下压头之间设置有供水喷过并可卡设位于淬火压床2上的传送辊道的辊轮的卡槽。当然，上压头和下压头还可以以别的方式均匀布置，如根据钢板的宽度均匀布置为三排，或者以一定规则的形状排列等，本实施例不做限定。

进一步的，上压头与下压头均为不锈钢压头，且两者的压点面积均小于25mm²。上压头与下压头具体采用1Cr18Ni9Ti材质的不锈钢压头，机械强度高，耐腐蚀，当然上压头与下压头还可以利用其它能够满足强度要求的材质制成。

压点面积即压头与钢板的接触面积，由于压点面积过大，冷却水无法喷到被压点压着的钢板上面，造成局部没有淬上火，没有淬上火硬度就会低于淬上火的地方，压点面积太小会损伤工件表面，所以要选择合适的压点面积，与现有技术相比，本实施例中采用小于25mm²的压点面积，减小了压点面积，提高了淬火效果，为了保证较好的淬火效果所以压点面积越小越好，但是必须保证在不损坏钢板表面的前提下。

优选的，上述实施例提供的钢板热处理设备中，加热炉1的入口处加热元件的加热功率大于其出口处加热元件的加热功率。加热炉1的入口处加热元件的加热功率大即入口处的加热元件密度较集中，能够实现钢板在加热炉1的入口处迅速达到淬火所需的温度；同时加热炉1的出口处加热元件的加热功率小即出口处的加热元件密度较稀疏，确保了钢板的保温时间。

为了进一步优化上述技术方案，加热炉1内还设置有用于向钢板的表面渗碳的保护气氛装置。保护气氛装置具有表面渗碳的作用，渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。由于保护气氛装置的存在，使得低碳钢的钢板具有高碳钢的表面层，在加热炉1对钢板进行加热时，能够防止钢板表面由于高温而产生脱碳现象，具有高碳钢的表面层的钢板再经过淬火和低温回火，能够使钢板的表面层具有高的硬度和很好的耐磨性，而钢板的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。

请参考附图4，本发明实施例还提供了一种钢板热处理工艺，其应用本发明实施例任意一项的所提供的钢板热处理设备进行，包括以下步骤：

S1：将钢板放置在加热炉1内，使钢板加热到830℃-850℃范围内，保温20分钟-30分钟范围内：

在钢板加热的过程中，钢板随着传送装置从加热炉1入口被运送到出口，传送装置速度可调，足够保证钢板加热后保温20分钟-30分钟，本实施例优选保温30分钟；同时，钢板热处理设备中设置有保护气氛装置，能够防止钢板加热温度过高发生的脱碳；此外，由于加热炉1的入口处加热元件的加热功率大于其出口处加热元件的加热功率，能够实现钢板在加热炉1的入口处迅速达到淬火所需温度，同时确保了钢板的保温时间；

S2：利用传送装置将加热后的钢板传送至淬火装置处，对钢板进行淬火，淬火时间为8秒-10秒：

优选的，该淬火装置为淬火压床2，其上压紧块22和下压紧块23能够夹紧钢板，使钢板脱离自由状态，减小了钢板淬火后的变形量，降低了进行校正平面度工序的工人劳动量；同时，再利用上喷水系统21和下喷水系统24分别对钢板的顶面和底面进行喷水，淬火时冷却水上下同步喷出，使淬火过程中钢板内部组织应力和热应力转变同步，减少了裂纹缺陷；液压系统能够对钢板施加足够的压力和一定的保压作用，减小了钢板淬火后发生的变形量；

S3：利用传送装置将淬火后的钢板传送至回火炉3内，对钢板进行回火，将回火炉3内温度设置在380℃-400℃范围内，保温60分钟-90分钟范围内：

待回火结束后从回火炉3处取出钢板，使其空冷。

上述的钢板热处理工艺在本实施例提供的钢板热处理设备上进行，其只需要人工将钢板放置在加热炉1内，经加热炉1加热保温后，利用传送装置将钢板传送至淬火装置处进行淬火，再利用传送装置将钢板传送至回火炉3内进行回火，待回火结束后从回火炉3处取出钢板即可。

上述的热处理工艺步骤中，省去了人工搬运过程，缩短了钢板从加热炉1到淬火装置的传送时间，从而减少了钢板在运送过程中的热量损失，减小了热量损失对钢板淬火硬度的影响，同时降低了工人的劳动量。

此外，由于上述热处理工艺过程中，只需将钢板放置在加热炉1入口处（即输入端），最后从回火炉3出口处（即输出端）取出即可，整个过程无人工搬运，整体连贯，实现了流水线式批量生产。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种钢板热处理设备，其特征在于，包括：

加热炉（1）；

淬火装置；

回火炉（3）；和

用于将钢板从所述加热炉（1）传送至所述淬火装置，再传送至所述回火炉（3）的传送装置。

2.根据权利要求1所述的钢板热处理设备，其特征在于，所述传送装置包括：

用于将所述钢板从所述淬火装置传送至所述回火炉（3）的第二传送链机构（5），所述第二传送链机构（5）包括分别设置在所述回火炉（3）两侧的驱动链轮和从动链轮以及连接两者的链条；

用于将所述钢板从所述加热炉（1）传送至所述淬火装置的第一传送链机构（4），所述第一传送链机构（4）为自所述加热炉（1）的输入端延伸至所述淬火装置的输出端，并与所述链条相连，能够将所述钢板传送到所述链条上的传送辊道。

3.根据权利要求2所述的钢板热处理设备，其特征在于，所述淬火装置为淬火压床（2），该淬火压床（2）包括：

两者之间的间距可调，相互配合能够夹紧所述钢板并相对设置的上压紧块（22）和下压紧块（23），且所述下压紧块（22）上设置有能够卡设位于其上的所述传送辊道的辊轮的卡槽；

设置在所述上压紧块（22）的顶端，用于向所述钢板的顶面喷水的上喷水系统（21）；

设置在所述下压紧块（23）的底端，用于向所述钢板的底面喷水的下喷水系统（24）。

4.根据权利要求3所述的钢板热处理设备，其特征在于，所述淬火压床（2）还包括执行元件与所述下压紧块（23）相连，驱动所述下压紧块（23）上下移动并能够向其施加压力的液压系统（25）。

5.根据权利要求4所述的钢板热处理设备，其特征在于，所述液压系统（25）包括：

油缸（254）；

油泵（251），所述油泵（251）与所述油缸（254）的上腔通过第一管路（253）相连通，所述油泵（251）与所述油缸（254）的下腔通过第二管路（255）相连通，所述上腔为所述油缸（254）靠近其输出端的腔体；

均与所述第一管路（253）与所述第二管路（255）相连通的三位四通电磁换向阀（252）；

设置在所述第二管路（255）上，位于所述三位四通电磁换向阀（252）与所述油缸（254）的下腔之间的液控单向阀（256），所述液控单向阀（256）的主油口与所述三位四通电磁换向阀（252）相连通，泄油口与所述油缸（254）的下腔相连通，控制油口与所述第二管路（255）相连通。

6.根据权利要求5所述的钢板热处理设备，其特征在于，所述上压紧块（22）与所述下压紧块（23）相对的两个面上分别均匀设置有多个上压头和下压头，且所述上压头和所述下压头分别布置为两排，相邻的两个所述下压头之间设置有所述卡槽。

7.根据权利要求6所述的钢板热处理设备，其特征在于，所述上压头与所述下压头均为不锈钢压头，且两者的压点面积均小于25mm²。

8.根据权利要求1所述的钢板热处理设备，其特征在于，所述加热炉（1）的入口处加热元件的加热功率大于其出口处加热元件的加热功率。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的钢板热处理设备，其特征在于，所述加热炉（1）内还设置有用于向所述钢板的表面渗碳的保护气氛装置。

10.一种钢板热处理工艺，其特征在于，其应用如权利要求1-9任意一项所述的钢板热处理设备进行，包括以下步骤：

1）将钢板放置在所述加热炉（1）内，使所述钢板加热到830℃-850℃范围内，保温20分钟-30分钟范围内；

2）利用所述传送装置将加热后的所述钢板传送至所述淬火装置处，对所述钢板进行淬火，淬火时间为8秒-10秒；

3）利用所述传送装置将淬火后的所述钢板传送至所述回火炉（3）内，对所述钢板进行回火，将所述回火炉（3）内温度设置在380℃-400℃范围内，保温60分钟-90分钟范围内。

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