CN103667609A - 一种921a球扁钢穿透式感应加热淬火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及调质淬火领域，尤其涉及一种921A球扁钢穿透式感应加热淬火方法，其特征在于，从感应线圈的结构和电源的频率选择、夹送辊的结构、稳定冷却几方面提高加热均匀性和效率，保证连续的稳定生产，其具体操作步骤如下：1）在浮动装置的上游和下游分别设置夹送装置；2）球扁钢依次通过预热线圈和加热线圈，两组线圈均为双子圈结构；3）喷水装置设于加热线圈的下游，所述喷水装置与回流沟槽、淬火水储存槽和淬火水冷却装置构成冷却水的闭环使用。与现有技术相比，本发明的有益效果是：提高了单根球扁钢机械性能的均匀性，保证了批量生产的连续，减少球扁钢淬火后的变形量及后续矫形的成本，达到了军工产品标准的高质量要求。
Description
技术领域
本发明涉及热处理调质淬火技术领域，尤其涉及一种921A球扁钢穿透式感应加热淬火方法。
背景技术
球扁钢是一种主要应用于造船和造桥领域的中型材，其形状不规则，一侧是较厚的筋骨或龙骨，另一侧则是与后序连接板材厚度相同的板材。由于船用球扁钢的形状特殊，目前很少进行热处理淬火，多是轧制状态交货。感应加热主要用于工业金属零件的表面淬火，其基本原理是通过感应线圈在工件表面产生一定的感应电流，使工件表面迅速被加热到工艺温度，然后快速冷却以达到金属表面淬火的目的，由于单根球扁钢较长，通常在8米以上，采用常规的炉中整体加热淬火的方法，存在单根机械性能均匀性不好、批量淬火质量不稳定、变形大等缺陷。
因此在对高质量要求的军工产品921A球扁钢进行调质淬火处理时，为了得到稳定均匀的综合机械性能，需要采用感应加热的淬火方式，但目前少数厂家采用单电源、单感应线圈、单一电源频率的加热方法，很难保证整个球扁钢截面温度均匀稳定，同时不能适应多品种的生产，且生产效率极低。
发明内容
本发明的目的是提供一种921A球扁钢穿透式感应加热淬火方法，克服球扁钢整体加热淬火均匀性不好、批量淬火质量不稳定、变形大的缺点，实现批量生产，达到军工产品标准的高质量要求。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种921A球扁钢穿透式感应加热淬火方法，从感应线圈的结构和电源的频率选择、夹送辊的结构、稳定冷却几方面提高加热均匀性和效率，保证连续的稳定生产，其具体操作步骤如下：
1）在浮动装置的上游和下游分别设置夹送装置，将球扁钢由浮动装置上游的夹送装置送入，所述夹送装置包括上下一对夹送辊、左右一对挡辊，夹送辊上涂挂有耐热耐磨的橡胶层，下夹送辊依次连接减速机和变频电机，使球扁钢在浮动装置中以200～1000mm/分钟的速度匀速连续通过；
2）球扁钢在浮动装置后依次通过预热线圈和加热线圈，两组线圈均为双子圈结构，两组线圈之间距离为200～300mm，线圈内的两个子圈的间距为25～50mm；所述预热线圈的频率为5KHz和10KHz，加热线圈的频率为10KHz和20KHz，球扁钢在通过加热线圈后由温度测试探头进行温度检测；
3）喷水装置设于加热线圈的下游，喷水装置采用截面为矩形且多排孔的结构，喷水嘴朝向一侧开口，喷水方向朝向球扁钢移动方向倾斜30～45°，喷水装置由五根进水管路供水；喷水装置与加热线圈之间设有喷风装置，喷风装置背向加热线圈吹风，风压0.3～0.5MPa；所述喷水装置与回流沟槽、淬火水储存槽和淬火水冷却装置构成冷却水的闭环使用。
所述淬火水冷却装置保持淬火水温低于35℃。
所述预热线圈经软连线与预热电源相连，加热线圈经软连线与加热电源相连，预热电源与加热电源均与电源冷却装置通过水管路相连，电源冷却介质为工业软水。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：从感应线圈的结构和电源频率、两次加热方式、夹送辊的结构、稳定冷却等几方面入手，提高了单根球扁钢机械性能的均匀性，保证了批量生产的连续，减少球扁钢淬火后的变形量及后续矫形的成本，达到了军工产品标准的高质量要求。
附图说明
图1是本发明生产线平面结构示意图；
图2是本发明夹送辊实施例结构示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是本发明喷水装置实施例结构示意图。
图中：1-浮动装置 2-夹送装置 3-球扁钢 4-预热线圈 5-加热线圈 6-温度测试探头 7-喷水装置 8-喷风装置 9-回流沟槽 10-淬火水储存槽 11-淬火水冷却装置12-预热电源 13-加热电源 14-电源冷却装置 15-过滤器 16-输送辊道 17-夹送辊18-挡辊 19-减速机 20-变频电机 21-进水管 22-喷水嘴
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1，是本发明一种921A球扁钢穿透式感应加热淬火生产线平面结构示意图，从感应线圈的结构和电源的频率选择、夹送辊的结构、稳定冷却几方面入手，提高加热的均匀性和效率，保证连续的稳定生产，其具体操作步骤如下：
1）在浮动装置1的上游和下游分别设置夹送装置2，将球扁钢3由浮动装置1上游的夹送装置2送入，见图2、图3，夹送装置2包括上下一对夹送辊17、左右一对挡辊18，夹送辊上涂挂有耐热耐磨的橡胶层，以增大夹送辊与球扁钢的摩擦力，避免球扁钢在移动过程中发生打滑等现象的发生，保证球扁钢均匀稳定移动；
在下的夹送辊17依次连接减速机19和变频电机20，使球扁钢在浮动装置中以200～1000mm/分钟的速度匀速连续通过；变频电机控制球扁钢的运行速度。
浮动装置1能保证球扁钢与感应线圈的相对距离在淬火加热过程中始终保持不变，实现了淬火加热温度的均匀稳定。
2）球扁钢3在浮动装置1后依次通过预热线圈4和加热线圈5，两组线圈均为双子圈结构，两组线圈之间距离H为200～300mm，线圈内的两个子圈的间距h为25～50mm，使预热的热量在加热之前尽量向心部扩散，以保证球扁钢在通过加热线圈后，整个横截面温度均匀一致；
为适应球扁钢的各种不同型号，预热线圈4的频率采用5KHz和10KHz的双频率输出，加热线圈的频率采用10KHz和20KHz的双频率输出，根据情况组合选择，以实现最好的加热效果，球扁钢3在通过加热线圈后由温度测试探头6进行温度检测，测温数值传递给控制中心，控制中心将数值与工艺设定的值进行比较后，自动调节感应线圈电源的输出功率，来准确控制实际淬火温度满足工艺设定要求；
预热线圈4经软连线与预热电源12相连，加热线圈5经软连线与加热电源13相连，从而使感应线圈的随动作用得以实现和发挥，预热电源12与加热电源13均与电源冷却装置14相连，独立的冷却系统保证电源能够连续稳定工作。
电源冷却装置14内使用工业软水，避免水在电源和冷却水路中结垢，影响冷却效果，保证电源正常稳定工作，延长电源的使用寿命。
预热电源12与加热电源13均采用比较稳定、节能、先进的是IGBT感应加热电源，具备水压、水温、漏电等的保护功能，避免由于不具备电源正常工作的条件而导致的电源损坏，从而保证连续稳定生产。
3）喷水装置7设于加热线圈5的下游，见图4，喷水装置采用截面为矩形且多排孔的结构，喷水嘴22朝向一侧开口，喷水方向朝向球扁钢移动方向倾斜30～45°，由五根进水管21供水，增大冷却能力和提高冷却效果；喷水装置7与加热线圈5之间设有喷风装置8，喷风装置8背向加热线圈吹风，风压0.3～0.5MPa，高压风阻止淬火冷却水倒流回淬火加热区域，降低淬火加热温度，确保淬火质量；喷水装置7与回流沟槽9、淬火水储存槽10和淬火水冷却装置11构成冷却水的闭环使用。淬火水冷却装置11可保持淬火水温低于35℃。淬火水循环路径设有过滤器15（或过滤网），避免喷嘴堵塞，实现稳定生产。
本发明实施例以16号球扁钢工件淬火为例，其具体工艺参数选择如下：预热线圈4：频率10KHz，功率200KW；加热线圈5：频率20KHz，功率160KW；夹送辊17的变频电机20的调节频率为21Hz对应工件的走行速度为：500mm/min；工件淬火温度：980℃，经后序670℃回火后，得到如下高质量的机械性能，均满足军工产品要求：
下屈服强度：690N/mm2（标准要求590～750N/mm2）；
抗拉强度：755N/mm2（标准要求≥655N/mm2）；
断后伸长率：21.5%（标准要求≥16%）；
端面收缩率：78.0%（标准要求≥60%）；
-20℃冲击功：136J（标准要求≥100J）；
-20℃端面纤维率：100%（标准要求≥100%）。
Claims (3)
1.一种921A球扁钢穿透式感应加热淬火方法，其特征在于，从感应线圈的结构和电源的频率选择、夹送辊的结构、稳定冷却几方面提高加热均匀性和效率，保证连续的稳定生产，其具体操作步骤如下：
1）在浮动装置的上游和下游分别设置夹送装置，将球扁钢由浮动装置上游的夹送装置送入，所述夹送装置包括上下一对夹送辊、左右一对挡辊，夹送辊上涂挂有耐热耐磨的橡胶层，下夹送辊依次连接减速机和变频电机，使球扁钢在浮动装置中以200～1000mm/分钟的速度匀速连续通过；
2）球扁钢在浮动装置后依次通过预热线圈和加热线圈，两组线圈均为双子圈结构，两组线圈之间距离为200～300mm，线圈内的两个子圈的间距为25～50mm；所述预热线圈的频率为5KHz和10KHz，加热线圈的频率为10KHz和20KHz，球扁钢在通过加热线圈后由温度测试探头进行温度检测；
3）喷水装置设于加热线圈的下游，喷水装置采用截面为矩形且多排孔的结构，喷水嘴朝向一侧开口，喷水方向朝向球扁钢移动方向倾斜30～45°，喷水装置由五根进水管路供水；喷水装置与加热线圈之间设有喷风装置，喷风装置背向加热线圈吹风，风压0.3～0.5MPa；所述喷水装置与回流沟槽、淬火水储存槽和淬火水冷却装置构成冷却水的闭环使用。
2.根据权利要求1所述的一种921A球扁钢穿透式感应加热淬火方法，其特征在于，所述淬火水冷却装置保持淬火水温低于35℃。
3.根据权利要求1所述的一种921A球扁钢穿透式感应加热淬火方法，其特征在于，所述预热线圈经软连线与预热电源相连，加热线圈经软连线与加热电源相连，预热电源与加热电源均与电源冷却装置通过水管路相连，电源冷却介质为工业软水。
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