CN104087738A - 矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火工艺及装置。其特点是，包括如下步骤：(1)首先将刮板半成品放置在推料台(1)上，将刮板推送到感应透热炉(2)内，通过仿形感应器加热刮板半成品；(2)加热时间结束后将刮板半成品推送到喷淋器(3)，该喷淋器(3)分别对准刮板半成品的中间段、左端斧头和右端斧头同时开始喷水淬火，当喷水125～140S时，停止对中间段的喷淋，当4.5～5分钟时，停止对左端斧头和右端斧头的喷淋；(3)然后将刮板半成品传送至连续回火炉(4)中进行240-260℃回火。本发明解决了传统刮板热处理能耗高、质量不稳定、生产效率低和生产周期长的问题，并提出了新的刮板淬火生产线。

Description

矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火工艺及装置。
背景技术
刮板是矿用刮板输送机的主要零件之一，数十年来，我公司在设计、制造刮板方面及从用户的使用反馈信息上积累了大量的经验。公司在刮板的材料选用、热处理工艺以及近年来合金钢水淬工艺方面取得大量的成果。在使用连续调质生产线和应用感应淬火机床处理刮板积累了经验，为刮板的连续淬火奠定了基础。
矿用刮板现已实现的热处理方法有三种，第一种是整体调质，第二种是整体调质+斧头感应淬火，第三种是焊接刮板调质的中间段与硬化的斧头焊接。1)整体调质：是刮板传统的热处理方式。采用电炉(煤气炉)加热，使用料架逐层摞装32-36件，天车吊装到电炉台车上，入炉加热，到温到时后人工出炉，水-空交替控时淬火或油淬，淬火后立即回火，整体硬度符合要求后使用。2)整体调质+斧头感应淬火：整体调质后，再局部把斧头部位淬火。采用中频刮板淬火机床，两端各有一个仿刮板斧头的感应器，通过调节中频频率、功率，选择合理的加热时间，在斧头部位达到合适的淬火温度，合理的透热层，刮板从感应器出来后，通过输送链板传动，进入结构类似斧头的半椭圆形喷水圈喷水淬火，淬火后硬度、淬硬层达到要求。3)焊接刮板：刮板毛坯分三段制造，中间段调质，两端斧头铸造硬化，然后把中间段与斧头焊接在一起。
上述第一种方法热处理的刮板，存在的缺点是：1)调质质量不稳定，一致性差。由于是多件刮板摞装在一起，不同位置刮板的加热和冷却不均匀，而且出炉后采用水-空交替控时淬火，冷却时间以秒计，冷却的时间、出水温度受人为因素影响，会出现硬度不、开裂和变形超差等问题。2)刮板的性能与实际要求差别较大刮板使用要求斧头耐磨，中间段具有较高的强度和较好的韧性。而整体调质后，中间段硬度较高，斧头硬度比中间段低，为兼顾两部分的要求，提高调质硬度，易带来斧头硬度略显不足而中间段易断裂的问题。
上述第二种方法热处理的刮板，存在的缺点是：1)调质质量不稳定，一致性差。同上。2)热处理能耗高，成本高。调质后再先进行喷丸处理，再转序进行斧头淬火，增加工序，延长生产周期，成本高。
上述第三种方法热处理的刮板，存在的缺点是：刮板斧头和中间段的毛坯分别用不同材料锻造和铸造制成，再加工，然后焊接成整体。其加工费、材料费高，而生产周期长，成本是三种方法中最高的。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火工艺，能够实现刮板中间段调质和两端淬火的一次性连续淬火的复合，并且实现刮板零件“两头硬、中间软”的技术要求；
本发明的目的之二是提供一种上述工艺中使用的淬火装置。
一种矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火工艺，其特别之处在于，包括如下步骤：
(1)首先将刮板半成品放置在推料台上，将刮板推送到感应透热炉内，通过仿形感应器加热刮板半成品，时间为10～15分钟，控制刮板中间段温度为860～880℃而其两端斧头温度为920～940℃；
(2)加热时间结束后将刮板半成品推送到喷淋器，该喷淋器分别对准刮板半成品的中间段、左端斧头和右端斧头同时开始喷水淬火，当喷水125～140S时，停止对中间段的喷淋，当4.5～5分钟时，停止对左端斧头和右端斧头的喷淋，淬火过程结束；
(3)然后将刮板半成品传送至连续回火炉中进行240-260℃回火，回火时间60-90min，回火结束刮板被送到卸料台上，用冷却水将刮板冷却到室温后下料即可。
步骤(2)中喷淋器的喷水压力保持在0.25～0.3MPa。
步骤(1)中按照每15分钟一个节拍将刮板推送到感应透热炉内。
步骤(3)中在卸料台下设有冷却水槽，冷却时从该冷却水槽抽水将刮板冷却。
一种矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火装置，其特别之处在于：包括推料台，该推料台通过传送导轨与卸料台连接，在该传送导轨上依次设有感应透热炉、喷淋器和连续回火炉，在该卸料台下还设有冷却水槽。
其中在感应透热炉内安装有与刮板半成品外形相应的仿形感应器。
其中喷淋器包括中间喷淋头7、左侧喷淋头和右侧喷淋头，该中间喷淋头7包括相互平行的上喷淋板和下喷淋板，在该上喷淋板和下喷淋板上均设有若干喷淋孔，该所有喷淋孔均与供水管连通；而左侧喷淋头包括一U型板，在该U型板内壁上设有若干喷淋孔，该所有喷淋孔均与供水管连通；另外右侧喷淋头包括一U型板，在该U型板内壁上设有若干喷淋孔，该所有喷淋孔均与供水管连通。
本发明采用整体感应透热+分段控时喷淋淬火+整体连续回火工艺，实现了刮板中间段调质和两端淬火的一次性连续淬火的复合，解决了传统刮板热处理能耗高、质量不稳定、生产效率低和生产周期长的问题，并提出了新的刮板淬火生产线。本发明解决了现有技术中质量不稳定，产品一致性差以及生产效率低、成本高的问题，用感应整体透热+分段控时喷淋淬火技术，实现刮板零件“两头硬、中间软”的技术要求及高质、高效、节能、无污染和低成本生产。
附图说明
附图1为本发明中装置的结构示意图；
附图2为本发明装置中喷淋器3的使用状态示意图；
附图3为本发明中待处理刮板半成品的结构示意图。
具体实施方式
本发明不仅复合了调质和斧头感应淬火两种工艺，在流程设计、工艺过程和质量控制等方面将集成多种技术，是感应热处理、分区喷淋淬火、连续回火、自动控制和流水线作业的有机组合。
(1)把传统的调质工序和刮板斧头淬火工序并成1道淬火工序，并实现异型通用件的连续自动化的热处理生产，提高产品质量。
(2)利用感应透热的方式实现异型件的整体透热，并采用分段喷淋的方法使同一件产品的不同部位达到预期的不同性能要求。
(3)生产同样数量的刮板，电能消耗每年节约30％以上(年节约电230万度以上)，人工节约30％以上，生产效率提高50％。
如图3所示，本发明方法主要是将刮板半成品经过整体感应透热，分段控时喷淋淬火，整体连续回火处理，经检测符合技术要求：中间段硬度HB250～300，斧头硬度≥HRC40，刮板整体抗弯试验挠度≤20mm即可。
本发明使用的设备包括感应透热炉2、喷淋器3、连续回火炉4和冷却水槽6，以及依次通过上述设备的传送导轨和推/卸料机构。
其使用方法如下：
如图1、2、3所示，首先将3件刮板半成品放置在推料台1上，通过传送导轨将3件刮板推送到感应透热炉2内，逐步缓慢推送开始加热，待刮板移出加热炉的时间为10～15分钟、输出功率一直保持210kW，加热时间结束后推送到喷淋器3，左侧、中间、右侧喷淋头同时开始喷水淬火，冷却125～140S时，中间喷淋头7停止喷淋，冷却时间达到4.5～5分钟后，左侧喷淋头、右侧喷淋头停止喷淋，淬火过程结束，喷淋器3的喷水压力保持在0.25～0.3MPa。然后将刮板传送至连续回火炉4进行低温回火，回火时间一般为90分钟。回火结束后出料后在出料口下方有一个冷却水槽6，将刮板冷却到室温后下料。完成整个刮板的热处理过程。
实施例1：
以下用宁夏天地奔牛实业集团有限公司的产品118SD-01刮板(40Mn2)为例，用本发明整体感应透热分段控时淬火工艺处理，其具体工艺参数如下：
1.感应透热炉2加热：
1)淬火温度：在感应透热炉2加热的刮板(半成品)，其加热温度由感应加热功率、频率和时间决定，具体是刮板中间段的温度为900～940℃，刮板两侧斧头的温度为840～880℃。
2)加热时间：对于118SD-01刮板(40Mn2)，每次加热3件，加热时间为12分钟。
3)节拍：每节拍装3件刮板，推料台1以12分钟的节拍送入感应透热炉2中，加热过程中其位置基本不变，感应透热炉2的有效加热范围比3件刮板的实际总尺寸大，宽度方向两边大60mm，长度方向两端多出40mm。
2.喷淋器3淬火：
1)冷却时间，三段喷淋器在刮板进入喷淋器3的10秒前开始喷水，其中中间段喷水时间为130秒，两侧斧头喷水时间5分钟。
2)喷水压力，三段喷淋器喷水压力为0.28MPa。
3)水温，25℃。
4)节拍：每6分钟拉料一次。
3.连续炉回火：
1)温度：淬火后的刮板进入连续回火炉4，回火温度为240-260℃。
2)节拍：每节拍装3件，按照12分钟的节拍推料进入连续回火炉4，根据炉体长度设定变频器的频率，保证刮板在炉中回火的时间达到90分钟。
4.回火后冷却：
出炉后的刮板放置在卸料台5上，用普通水管喷水冷却至50℃以下后卸料，码放整齐即完成作业。
5.检测结果：
刮板两侧斧头硬度：HRC52、53、49，中间段硬度：HB261、275、280；抗弯试验挠度8mm，各项指标均符合技术要求。
其中斧头硬度HRC52、53、49大于背景技术工艺1)整体调质的HRC35，也大于背景技术工艺的HRC45；弯曲挠度8mm与背景技术1)相当，小于背景技术2)的12mm。此外，整个加热过程相比背景技术1)、2)和3)产生的氧化少，冷却过程精确可控，因此表面质量和整体强度高，且热处理质量一致性好，可预见的变形量小。

Claims (7)

1.一种矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)首先将刮板半成品放置在推料台(1)上，将刮板推送到感应透热炉(2)内，通过仿形感应器加热刮板半成品，时间为10～15分钟，控制刮板中间段温度为860～880℃而其两端斧头温度为920～940℃；
(2)加热时间结束后将刮板半成品推送到喷淋器(3)，该喷淋器(3)分别对准刮板半成品的中间段、左端斧头和右端斧头同时开始喷水淬火，当喷水125～140S时，停止对中间段的喷淋，当4.5～5分钟时，停止对左端斧头和右端斧头的喷淋，淬火过程结束；
(3)然后将刮板半成品传送至连续回火炉(4)中进行240-260℃回火，回火时间60-90min，回火结束刮板被送到卸料台(5)上，用冷却水将刮板冷却到室温后下料即可。
2.如权利要求1所述的矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火工艺，其特征在于：步骤(2)中喷淋器(3)的喷水压力保持在0.25～0.3MPa。
3.如权利要求1所述的矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火工艺，其特征在于：步骤(1)中按照每15分钟一个节拍将刮板推送到感应透热炉(2)内。
4.如权利要求1所述的矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火工艺，其特征在于：步骤(3)中在卸料台(5)下设有冷却水槽(6)，冷却时从该冷却水槽(6)抽水将刮板冷却。
5.一种矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火装置，其特征在于：包括推料台(1)，该推料台(1)通过传送导轨与卸料台(5)连接，在该传送导轨上依次设有感应透热炉(2)、喷淋器(3)和连续回火炉(4)，在该卸料台(5)下还设有冷却水槽(6)。
6.如权利要求5所述的矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火工艺，其特征在于：其中在感应透热炉(2)内安装有与刮板半成品外形相应的仿形感应器。
7.如权利要求5所述的矿用刮板整体感应透热分段控时喷淋淬火工艺，其特征在于：其中喷淋器(3)包括中间喷淋头(7)、左侧喷淋头和右侧喷淋头，该中间喷淋头7包括相互平行的上喷淋板和下喷淋板，在该上喷淋板和下喷淋板上均设有若干喷淋孔，该所有喷淋孔均与供水管连通；而左侧喷淋头包括一U型板，在该U型板内壁上设有若干喷淋孔，该所有喷淋孔均与供水管连通；另外右侧喷淋头包括一U型板，在该U型板内壁上设有若干喷淋孔，该所有喷淋孔均与供水管连通。
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