CN103397162B - 钢板倾斜浸液淬火冷却方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢板倾斜浸液淬火冷却方法及设备，该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的一侧为转轴向下旋转某一固定角度，使钢板以该角度倾斜浸没在液体之中，其中料架的宽度大于钢板宽度一尺寸，该尺寸应能保证料架与钢板旋转某一固定角度后钢板全部被浸入液体之中。所述设备包括料架旋转驱动组件、吊绳、钢板、料架、转轴、限位桩和槽体，其中：料架旋转驱动组件设置于槽体外部，料架、转轴、限位桩设置于槽体的内部，料架与转轴和吊绳联接，料架旋转驱动组件与吊绳联接。本发明方便实现钢板以一倾斜角度浸入介质之中，从而实现减小钢板淬火畸变量的目标。

Description

钢板倾斜浸液淬火冷却方法及设备

技术领域

本发明涉及热处理淬火冷却领域，具体地，涉及一种钢板倾斜浸液淬火冷却方法及设备。

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。该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，此专利方法实现浸液淬火需要配置相内槽体注水系统以及向外槽体快速放水系统，通过向内槽体注水将倾斜淬火后尚露出液面的钢板浸入液体之中，通过快速放水系统将内槽体中的部分液体放到外槽体之中实现钢板完全露出液面。该专利的优点是料架的宽度尺寸不需要大于钢板宽度太大的尺寸即可，缺点是需要配置相内槽体注水系统以及向外槽体快速放水系统。

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浸液淬火冷却方法及设备。

根据本发明的一个方面，提供一种钢板倾斜浸液淬火冷却方法，该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某一固定角度，使钢板以该角度倾斜浸没在液体之中；其中料架的宽度大于钢板宽度一尺寸，该尺寸应能保证料架与钢板旋转某一固定角度后钢板能全部被浸入液体之中。

优选地，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。

根据本发明的另一个方面，提供一种钢板倾斜浸液淬火冷却设备，包括料架旋转驱动组件、吊绳、料架、转轴和槽体，其中：料架旋转驱动组件设置于槽体外部；料架、转轴设置于槽体内部的上部；料架旋转驱动组件与吊绳一端联接，吊绳另一端联接料架的一端；料架的另一端与转轴联接，料架围绕转轴旋转；由料架旋转驱动组件和料架组成的将钢板以倾斜方式进行浸液与出液过程的系统，料架的宽度必须大于钢板宽度，保证料架与钢板旋转一角度后钢板能全部被浸入液体之中。

优选地，所述的由料架旋转驱动组件和料架组成的将钢板以倾斜方式进行浸液与出液过程的系统，其倾斜角度α（与水平位置的夹角）介于0°～90°之间。

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

优选地，所述的料架，可以是各种结构，其作用是承载钢板进行浸液与出液过程。

优选地，所述的转轴，设置在料架的一侧，其长度根据料架的长度确定。

优选地，所述的槽体，可以是各种结构的装水容器。

优选地，所述的限位桩，可以是各种结构，其作用是支撑料架在下限位的重量和最大旋转角度。

本发明所适用的钢板，可以是任何尺寸和形状的钢板，可以是宽厚板、中厚板、普通钢板、模具钢，材料可以是低碳钢、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。

本发明设备的工作过程如下：

设备初始状态：料架处于水平位置；

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，在料架旋转驱动组件的驱动下经吊绳带动料架、钢板一起绕转轴做向下旋转运动，直到到达预定角度或限位桩的位置，此时钢板全部被介质浸没；

出液过程：在料架旋转驱动组件的驱动下经吊绳带动料架、钢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；

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：

本发明提出的一种钢板倾斜淬火冷却方法和设备，方便实现钢板以一倾斜角度浸入介质之中，从而实现减小钢板淬火畸变量的目标。

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为本发明钢板倾斜浸液淬火冷却设备结构示意图；

图2为本发明钢板即将放置在料架之上的设备结构示意图；

图3为本发明钢板放置在料架之上的设备结构示意图；

图4为本发明钢板放置在料架之上并做旋转浸液过程中的设备结构示意图；

图5为本发明钢板放置在料架之上并旋转到下限位位置的设备结构示意图；

图6为本发明未设置限位桩的钢板倾斜浸液淬火冷却设备结构示意图。

图中：料架旋转驱动组件1、吊绳2、液面3、钢板4、料架5、转轴6、限位桩7、槽体8。

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。

如图1所示，本实施例提供的一种钢板倾斜浸液淬火冷却设备，由料架旋转驱动组件1、吊绳2、液面3、钢板4、料架5、转轴6、限位桩7和槽体8组成，其中：料架旋转驱动组件1设置于槽体8外部；料架5、转轴设置于槽体8内部的上部；限位桩7设置于槽体8内部的底部；料架旋转驱动组件1与吊绳2的一端联接；吊绳2的另一端联接料架5的一端；料架5的另一端与转轴6联接，料架5围绕转轴6旋转；料架5的宽度大于6000mm，同时液面3在一定高度，以保证料架5与钢板4向下旋转45°后使钢板4全部浸入液体之中。

如图2所示，为钢板即将放置在料架之上的设备结构示意图，此时料架5处于水平位置（上位）。

如图3所示，为钢板放置在料架之上的设备结构示意图，即将钢板4转移至处于水平位置的料架5之上。

如图4所示，为钢板放置在料架之上并做旋转浸液过程中的设备结构示意图，即在料架旋转驱动组件1的驱动下经吊绳2带动料架5、钢板4一起绕转轴6做向下旋转运动。

如图5所示，为钢板放置在料架之上并旋转到下限位位置的设备结构示意图，即料架5、钢板4一起围绕转轴6向下旋转到限位桩7的位置，此时钢板4已经全部被介质浸没。

采用上述装置，所述淬火冷却方法具体实施如下：

设备初始状态：钢板4即将放置在料架5之上，料架5处于水平位置（上位）（如图2所示）；

钢板转移到料架过程：将钢板4转移到处于水平位置的料架5之上（如图3所示）；

钢板浸液过程：在料架旋转驱动组件1的驱动下经吊绳2带动料架5、钢板4一起绕转轴6做向下旋转运动，直到到达限位桩7的位置，此时钢板4全部被介质浸没，即在液面3以下（如图4、5所示）。

钢板出液过程：在料架旋转驱动组件1的驱动下经吊绳2带动料架5、钢板4一起绕转轴6做向上旋转运动，直到到达水平位置，此时钢板4全部在液面3上部。

钢板移出过程：将完成淬火过程钢板4从料架5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。

所不同的该设备未设置限位桩7（如图6所示）。

钢板浸液过程：在料架旋转驱动组件1的驱动下经吊绳2带动料架5、钢板4一起绕转轴6做向下旋转运动，其倾斜角度α即与水平位置的夹角介于0°～90°之间，只要钢板4全部被介质浸没，即在液面3以下，此时倾斜角度由料架旋转驱动组件1控制并固定。

实施例3

本实例处理的产品对象为长7000mm、宽2000mm、厚500mm的P20塑料模具钢，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。

为避免淬火过程中产生开裂，采用水-空交替控时淬火冷却工艺，即在严格控制时间前提下的水淬+空冷+水淬+空冷+......的工艺。

淬火设备是采用本发明提出的钢板倾斜浸液淬火冷却设备，设备结构和动作均与实施例1相同，所不同的是钢板进行多次的水淬（浸液）和空冷（出液），目的是在避免开裂前提下完成淬火过程。

以上实施例的方法与设备，可以方便实现钢板以一倾斜角度浸入介质之中，可以实现减小钢板淬火畸变量的目标。

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 (4)

1.一种钢板倾斜浸液淬火冷却设备，其特征在于，由料架旋转驱动组件、吊绳、料架、转轴和槽体组成，其中：料架旋转驱动组件设置于槽体外部；料架、转轴设置于槽体内部的上部；料架旋转驱动组件与吊绳一端联接，吊绳另一端联接料架的一端；料架的另一端与转轴联接，料架围绕转轴旋转；由料架旋转驱动组件和料架组成的将钢板以倾斜方式进行浸液与出液过程的系统；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，料架在料架旋转驱动组件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，使钢板以该角度倾斜浸没在液体之中，其中料架的宽度大于钢板宽度一尺寸，该尺寸应能保证料架与钢板旋转某一固定角度后钢板全部被浸入液体之中；

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；钢板旋转角度小于该最大旋转角度，即钢板在0°和该最大旋转角度之间倾斜浸液；

所述的由料架旋转驱动组件和料架组成的将钢板以倾斜方式进行浸液与出液过程的系统，其倾斜角度α即与水平位置的夹角介于0°～90°之间；

所述钢板倾斜浸液淬火冷却设备的几个状态：

设备初始状态：料架处于水平位置；

浸液状态：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，在料架旋转驱动组件的驱动下经吊绳带动料架、钢板一起绕转轴做向下旋转运动，直到到达预定角度或限位桩的位置，此时钢板全部被介质浸没；

出液状态：在料架旋转驱动组件的驱动下经吊绳带动料架、钢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；

钢板移出状态：将完成淬火过程的钢板从料架移出。

2.根据权利要求1所述的一种钢板倾斜浸液淬火冷却设备，其特征在于，所述料架旋转驱动组件是液压系统、减速机系统或卷扬机系统。

3.根据权利要求1所述的一种钢板倾斜浸液淬火冷却设备，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。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种钢板倾斜浸液淬火冷却设备，其特征在于，所述槽体是装水容器。