CN103397149A - 钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌方法及装置，所述方法是将钢板板面以与液面平行的方式放置在淬火槽上方的水平放置的料架上，料架在驱动装置的驱动下以料架长度方向一侧为转轴向下旋转一定角度，使钢板以一定倾斜角度浸没在液体之中，并通过上导流板系统、下导流板系统实现钢板上、下板面的介质搅拌；所述装置包括以倾斜方式实现浸液与出液过程的系统、上导流板系统、下导流板系统。本发明的搅拌方法及装置实现了钢板以一倾斜角度浸入介质之中后的介质沿上板面和下板面快速流动，解决了钢板倾斜浸液淬火中对上板面和下板面搅拌困难的难题。

Description

钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌方法及装置

技术领域

本发明涉及热处理淬火冷却领域，具体地，涉及一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌方法及装置。

背景技术

热处理是指将奥氏体组织状态的钢以适当速度冷却，获得预期组织与性能的过程。钢在淬火冷却过程中除了组织和性能发生变化外，还伴随着产生开裂和畸变。如果钢在淬火中产生开裂将造成报废，淬火开裂可以通过合适的工艺和淬火方式来避免；淬火畸变是指工件的原始尺寸或形状在淬火冷却时发生的变化，无论通过何种措施（改变加热与冷却工艺、装夹方式、淬火介质种类、淬火方式）都无法避免淬火畸变的产生，所不同的是产生畸变的大小。这里的钢板是指钢锭经轧制或锻造而成一定厚度的矩形体或其它形状板类件。

目前钢板淬火分为轧后在线淬火和轧后或锻后重新加热淬火两类：轧后在线淬火是将经热轧后的钢板直接输送到专用淬火机上以水平的方式进行淬火冷却，专用淬火机在上板面设置有压力机构，钢板的上下板面在上下喷水的状态下实现淬火冷却，对于板厚小的钢板采用该方式淬火冷却可以控制畸变量在一定范围内，对于板厚大的钢板由于专用淬火机压力机构的压力限制，控制淬火畸变的效果不明显；钢板重新加热淬火，普遍采用台车炉或辊底炉加热，然后采用行车和专用夹钳将钢板转移到淬火槽中进行浸液淬火冷却。钢板浸液淬火的入液方式有两种，一种为钢板上下板面与淬火介质液面之间呈水平方式浸液淬火，这种方式淬火冷却由于下板面产生的蒸汽膜厚度大于上板面，造成上板面的冷却强度明显大于下板面，导致淬火后钢板的畸变量明显增大；另一种为钢板的上下板面与淬火介质液面呈垂直方式浸液淬火冷却，这种方式由于减少了上下板面之间的冷却差异，淬火后的畸变量相对较小，但是这种淬火方式需要在淬火之前将水平加热的钢板翻转90°，需要配置大型专用翻转机构，对厂房高度空间有要求，同时由于宽板面钢板先浸液一边与后浸液一边的冷却时间差较大而影响板面质量的一致性。

经对现有技术文献检索发现，专利号201210384743.4，一种钢板淬火冷却方法及设备，该发明提供一种钢板淬火冷却方法及设备，其方法将钢板板面以与液面平行的方式放置在淬火槽上方的料架上，料架在驱动装置的驱动下以料架长度方向的一侧为转轴向下旋转一定角度，此时钢板部分浸入到液体之中，同时向淬火槽内注入液体，淬火槽中液体的液面上升直到将钢板全部浸没，从而实现钢板倾斜淬火冷却；所述设备包括淬火钢板倾斜浸液与出液系统、由外槽体向内槽体注水系统以及快速放水系统。本发明可以快速方便的实现钢板以一定倾斜角度浸入液体之中，解决了钢板水平放置浸入液体后钢板下表面大量蒸汽膜不能顺畅排出而产生上下板面冷却强度差异大的问题，同时也减小了钢板垂直方式浸入液体中的先浸液一边与后浸液一边的时间差。但是此专利方法没有涉及如何通过对介质的搅拌来提高钢板冷却强度的内容，而对于大厚度的钢板淬火，不但要求上下板面冷却强度的一致性，而且要求通过对介质的搅拌提高钢板冷却强度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌方法及装置，该方法与装置可以实现钢板以一倾斜角度浸入介质之中后的介质沿板面快速流动，解决了钢板倾斜浸液淬火中对上板面和下板面搅拌困难的难题。

根据本发明的一个方面，提供一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌方法，该方法具体如下：

（1）将钢板板面以与液面平行的方式放置在淬火槽上方的水平放置的料架上，料架在驱动装置的驱动下以料架长度方向的一侧为转轴向下旋转一角度，使钢板以一倾斜角度浸没在液体之中；

（2）为了实现钢板下板面的介质搅拌，在料架的下面设置与钢板平行的导流板或在淬火槽内料架旋转的最大角度处设置一个与钢板平行的下导流板，在下导流板下部设置下板面介质注入管路，介质通过下板面介质注入管路进入钢板与导流板之间的空间，带动介质沿着钢板的倾斜方向自下而上的运动；

（3）为了实现钢板上板面的介质搅拌，设置可水平移动和可随料架旋转的上导流板，在上导流板上设置上板面介质注入管路，在钢板放置到料架上之后将上导流板水平移动到钢板上方，然后上导流板随料架一起做向下旋转动作，料架到达预定位置后通过上板面介质注入管路向上导流板和钢板之间注入介质，注入的介质带动上导流板与钢板之间的介质沿着钢板的倾斜方向自下而上的运动。

根据本发明的另一个方面，提供一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌装置，包括槽体、上板面介质注入泵组件、以倾斜方式实现浸液与出液过程的系统、上导流板系统、下导流板系统和下板面介质注入泵组件，其中：以倾斜方式实现浸液与出液过程的系统由料架旋转驱动组件和料架组成，由驱动机构和吊绳组成的料架旋转驱动组件设置于槽体的外部，吊绳的一端连接驱动机构，另一端连接料架的一端；料架设置于槽体内的上部，料架的另一端设置转轴，料架围绕转轴旋转；上板面介质注入泵组件、下板面介质注入泵组件设置于槽体的外部；上导流板系统设置于槽体的上部；下导流板系统设置于料架的下面或槽体内的下部。

优选地，所述以倾斜方式实现浸液与出液过程的系统的倾斜角度α即与水平位置的夹角，介于0°～90°之间。

优选地，在所述槽体的底部设置限位桩，该限位桩用于限制料架在下限位的重量和最大旋转角度。限位桩的一个作用是给出钢板旋转的最大角度，即每次钢板都旋转到这个角度后停止。但是在实际应用中钢板旋转角度可以小于该角度，也就是说钢板可以在0°和该角度之间倾斜浸液。

优选地，所述上导流板系统由上板面介质注入管路、上导流板和驱动组件组成，上导流板为一可水平移动和可随料架一起做旋转运动的平板，上板面介质注入管路为安装在上导流板上的管路；上导流板的另一端连接驱动组件，驱动组件由驱动装置及滚轮组成。

更优选地，所述上导流板系统仅包含上板面介质注入管路和上导流板，上导流板系统通过行车吊挂的方式转移到料架上。

优选地，所述下导流板系统包括下板面介质注入管路和下导流板，下导流板系统设置于料架的下面，即下导流板与料架平行连接，所述下板面介质注入管路为安装在下导流板上的管路。

更优选地，所述下导流板系统设置于槽体内的下部，即下导流板设置于槽体内的下部，且下板面介质注入管路与下板面介质注入泵组件之间的管路直接联接。

优选地，所述上板面介质注入泵组件和下板面介质注入泵组件均由泵和管路组成，用以将介质由槽体下部抽出输送到槽体内的指定部位。

优选地，所述料架旋转驱动组件是指可以实现提升重物的提升装置，是液压系统、减速机系统或卷扬机系统。

优选地，所述料架为可围绕一端旋转的平台，用以承载钢板进行浸液与出液过程。

优选地，所述转轴设置在料架的一侧，其长度根据料架的长度确定。

优选地，所述槽体为方形容器。

本发明装置的淬火冷却钢板是任何尺寸和形状的钢板，包括宽厚板、中厚板、普通钢板、模具钢，材料是低碳钢、低碳合金钢、中碳钢、中碳合金钢、高碳钢、高碳合金钢、以及其他金属材料。

本发明装置的工作过程如下：

装置初始状态：料架处于水平位置，上导流板系统处于槽体上部一侧；

浸液过程：首先将完成奥氏体化的钢板转移到处于水平位置的料架上，上导流板系统在驱动组件的驱动下由槽体侧部移向钢板的上方，在料架旋转驱动组件的驱动下带动料架、钢板和上板面介质注入管与上导流板一起绕转轴做向下旋转运动，直到到达设定角度或限位桩的位置，此时钢板全部被介质浸没，即在液面以下；

介质搅拌过程：启动上板面介质注入泵组件和下板面介质注入泵组件，介质被分别注入到上板面介质注入管路和下板面介质注入管路之中，并通过上板面介质注入管路和下板面介质注入管路将介质分别注入钢板与上导流板之间和钢板与下导流板之间，从而实现钢板周围介质的快速流动；

出液过程：在料架旋转驱动组件的驱动下带动料架、钢板和上板面介质注入管路与上导流板一起绕转轴做向上旋转运动，直到到达水平位置，此时钢板全部在液面之上；

上导流板系统退出过程：在料架、钢板和上导流板处于水平位置后，启动驱动组件带动导流板退出到槽体的一侧；

钢板移出过程：将完成淬火过程的钢板从料架移出。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提出了钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌方法及装置，该方法与装置可以实现钢板以一倾斜角度浸入介质之中后的介质沿板面快速流动，解决了钢板倾斜浸液淬火中对上板面和下板面搅拌困难的难题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌装置结构示意图；

图2为钢板即将放置在料架之上的装置结构示意图；

图3为钢板放置在料架之上的装置结构示意图；

图4为上导流板系统在驱动组件的驱动下由槽体侧部移向钢板的上方的装置结构示意图；

图5为钢板进行倾斜浸液淬火和钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌的装置结构示意图；

图6为下导流板安装在槽体底部的装置结构图；

图7为上导流板系统不包含驱动组件的装置结构图。

图中：槽体1、上板面介质注入泵组件2、料架旋转驱动组件3、液面4、上板面介质注入管路5、钢板6、上导流板7、驱动组件8、转轴9、料架10、下导流板11、下板面介质注入泵组件12、下板面介质注入管路13、限位桩14。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实例处理的产品对象为长10000mm、宽5000mm、厚200mm的低碳合金钢板，要求淬火冷却后沿整个截面获得马氏体、下贝氏体及少量残余奥氏体组织，同时要求畸变量控制在一定范围。为了将畸变量控制在一定范围，需要采用倾斜方式浸液淬火，同时需要通过对介质的搅拌提高钢板的冷却强度。

如图1所示，本实施例采用的钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌装置结构，由槽体1、上板面介质注入泵组件2、料架旋转驱动组件3、液面4、上板面介质注入管路5、钢板6、上导流板7、驱动组件8、转轴9、料架10、下导流板11、下板面介质注入泵组件12、下板面介质注入管路13、限位桩14组成，其中：槽体1为方形容器；上板面介质注入泵组件2和下板面介质注入泵组件12均由泵和管路组成，用以将介质由槽体1下部抽出输送到槽体1内的指定部位；料架旋转驱动组件3、料架10组成钢板6以倾斜方式实现浸液与出液过程的系统；上板面介质注入管路5、上导流板7和驱动组件8组成上导流板系统，上导流板系统设置于槽体1上部；下板面介质注入管路13和下导流板11组成下导流板系统，下导流板系统设置于料架10的下面；上板面介质注入泵组件2、下板面介质注入泵组件12和料架旋转驱动组件3安装在槽体1的外部；料架旋转驱动组件3由驱动机构和吊绳组成，吊绳的一端连接驱动机构，另一端连接料架10的一端；料架10与转轴9设置于槽体1内的上部，料架10的另一端连接转轴9，料架10围绕转轴9旋转；限位桩14设置于槽体1的底部。

装置初始状态，如图2所示为钢板6即将放置在料架10之上的装置结构示意图，即料架10处于水平位置（上位），上导流板系统处于槽体1上部一侧。

钢板转移到料架过程，如图3所示为钢板6放置在料架10之上的装置结构示意图，即将钢板6转移到处于水平位置的料架10之上。

上导流板系统移到料架上方的过程，如图4所示为上导流板系统在驱动组件8的驱动下由槽体1侧部移向钢板6的上方的装置结构示意图。

浸液与介质搅拌过程，如图5所示为钢板6进行倾斜浸液淬火和钢板6倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌的装置结构示意图。

采用上述装置淬火冷却钢板具体实施如下：

装置初始状态：钢板6即将放置在料架10之上，料架10处于水平位置（上位），上导流板系统处于槽体1上部一侧（见图2）。

钢板转移到料架过程：将钢板6转移到处于水平位置的料架10之上（见图3）。

上导流板系统移到料架上方的过程：上导流板系统在驱动组件8的驱动下由槽体1侧部移向钢板6的上方（见图4）。

浸液与介质搅拌过程：在料架旋转驱动组件3的驱动下带动料架10、钢板6和上板面介质注入管路5与上导流板7一起绕转轴9做向下旋转运动，直到到达某一角度或限位桩14的位置，此时钢板6全部被介质浸没，即在液面4以下；介质搅拌过程为启动上板面介质注入泵组件2和下板面介质注入泵组件12，介质被分别注入到上板面介质注入管路5和下板面介质注入管路13之中，并通过上板面介质注入管路5和下板面介质注入管路13将介质分别注入钢板6与上导流板7之间和钢板6与下导流板11之间，从而实现钢板6周围介质的快速流动（见图5）。

钢板出液过程：在料架旋转驱动组件3的驱动下带动料架10、钢板6和上板面介质注入管路5与上导流板7一起绕转轴9做向上旋转运动，直到到达水平位置，此时钢板6全部在液面4上部。

上导流板系统退出过程：在料架10、钢板6和上导流板7处于水平位置后，启动驱动组件8带动上导流板7退出到槽体1的一侧。

钢板移出过程：将完成淬火过程的钢板6从料架10移出。

实施例2

本实例处理的产品对象与对产品性能要求均与实施例1相同。

所不同的是将下导流板11设置于槽体1内的下部（实施例1中下导流板11设置在料架10的下面，即下导流板11与料架10平行连接），并将下板面介质注入管路13与下板面介质注入泵组件12之间的管路直接联接（如图6所示）。

钢板实施倾斜浸液过程和介质搅拌过程均与实施例1相同。

实施例3

本实例处理的产品对象与对产品性能要求均与实施例1相同。

所不同的是上导流板系统仅包含上板面介质注入管路5和上导流板7，而不包含驱动组件8(如图7所示)，上导流板系统是通过行车吊挂的方式转移到料架10之上。

钢板实施倾斜浸液过程和介质搅拌过程均与实施例1相同。

以上实施例方法与装置，可以方便的实现钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌，解决了对钢板上下板面同时进行介质搅拌的难题。

应当指出的是，以上实施例仅为本发明的一部分实施方式，比如上板面介质注入泵组件2与上板面介质注入管路5之间的位置和联接还可以采用软联接或其它能实现此功能的其它方式联接；下板面介质注入泵组件12与下板面介质注入管路13之间的位置和联接还可以采用软联接或其它能实现此功能的其它方式联接；上导流板7和下导流板11的位置和结构均可以发生变动等。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌方法，其特征在于，该方法具体如下：

（1）将钢板板面以与液面平行的方式放置在淬火槽上方的水平放置的料架上，料架在驱动装置的驱动下以料架长度方向的一侧为转轴向下旋转一角度，使钢板以一倾斜角度浸没在液体之中；

（2）为了实现钢板下板面的介质搅拌，在料架的下面设置与钢板平行的导流板或在淬火槽内料架旋转的最大角度处设置一个与钢板平行的下导流板，在下导流板下部设置下板面介质注入管路，介质通过下板面介质注入管路进入钢板与导流板之间的空间，带动介质沿着钢板的倾斜方向自下而上的运动；

（3）为了实现钢板上板面的介质搅拌，设置可水平移动和可随料架旋转的上导流板，在上导流板上设置上板面介质注入管路，在钢板放置到料架上之后将上导流板水平移动到钢板上方，然后上导流板随料架一起做向下旋转动作，料架到达预定位置后通过上板面介质注入管路向上导流板和钢板之间注入介质，注入的介质带动上导流板与钢板之间的介质沿着钢板的倾斜方向自下而上的运动。

2.根据权利要求1所述的一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌方法，其特征在于，所述料架在驱动装置的驱动下以料架长度方向的一侧为转轴向下旋转某一固定角度，该角度在0°～90°之间。

3.一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌装置，其特征在于，包括槽体、上板面介质注入泵组件、以倾斜方式实现浸液与出液过程的系统、上导流板系统、下导流板系统和下板面介质注入泵组件，其中：以倾斜方式实现浸液与出液过程的系统由料架旋转驱动组件和料架组成，由驱动机构和吊绳组成的料架旋转驱动组件设置于槽体的外部，吊绳的一端连接驱动机构，另一端连接料架的一端；料架设置于槽体内的上部，料架的另一端设置转轴，料架围绕转轴旋转；上板面介质注入泵组件、下板面介质注入泵组件设置于槽体的外部；上导流板系统设置于槽体的上部；下导流板系统设置于料架的下面或槽体内的下部。

4.根据权利要求3所述的一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌装置，其特征在于，所述以倾斜方式实现浸液与出液过程的系统的倾斜角度α即与水平位置的夹角，介于0°～90°之间。

5.根据权利要求3所述的一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌装置，其特征在于，在所述槽体内部的底部设置有限位桩，该限位桩用于限制料架在下限位的重量和最大旋转角度。

6.根据权利要求3所述的一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌装置，其特征在于，所述上导流板系统由上板面介质注入管路、上导流板和驱动组件组成，上导流板为一可水平移动和可随料架一起做旋转运动的平板，上板面介质注入管路设置在上导流板上，上导流板的另一端连接驱动组件，驱动组件由驱动装置及滚轮组成；

或者所述上导流板系统仅包含上板面介质注入管路和上导流板，上导流板系统通过行车吊挂的方式转移到料架上。

7.根据权利要求3所述的一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌装置，其特征在于，所述下导流板系统设置于料架的下面，即下导流板与料架平行连接，下板面介质注入管路设置在下导流板上；

或下导流板系统设置于槽体内的下部，即下导流板设置于槽体内的下部，且下板面介质注入管路与下板面介质注入泵组件之间的管路直接联接。

8.根据权利要求3所述的一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌装置，其特征在于，所述上板面介质注入泵组件和下板面介质注入泵组件均由泵和管路组成，用以将介质由槽体下部抽出输送到槽体内的指定部位。

9.根据权利要求3所述的一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌装置，其特征在于，所述料架旋转驱动组件实现提升重物的提升装置，是液压系统、减速机系统或卷扬机系统。

10.根据权利要求3所述的一种钢板倾斜淬火冷却过程中介质的搅拌装置，其特征在于，所述转轴设置在料架的一侧，其长度根据料架的长度确定。

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