CN104152666A - 一种台车炉生产高品质模具钢的热处理工艺 - Google Patents

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本发明公开了一种台车炉生产高品质模具钢的热处理工艺，其特征在于包含以下工艺步骤：（1）将模具钢从厚到薄依次叠放装入台车炉中，上下板间由型钢支撑；（2）以40℃/h升温速率升至300℃~350℃后保温2h；（3）继续以40℃/h升温速率升至630℃~660℃后保温8~12h；（4）保持换向风机工作前提下，随炉冷却至300℃后出炉。（5）以上工艺阶段，当钢板两侧温差大于20℃时，换向风机换向。本发明所述的热处理工艺有效解决了台车炉加热效率低，温控精度差难题。本工艺生产高品质模具钢板型良好，硬度符合标准要求，同板硬度差小于5HB，异板硬度差小于10HB。硬度均匀，切削加工性能良好，适于加工复杂模具。

Description

一种台车炉生产高品质模具钢的热处理工艺
技术领域
本发明涉及到一种工业中使用的模具钢的热处理工艺，属于冶金加工技术领域。
背景技术
模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器等工业部门中制造零件的主要加工工具。随着工业的逐步发展，各行业对零件精度要求越来越高，这对模具钢加工成型性能提出更高要求。硬度均匀性是表征模具钢切削加工性能重要指标，即要求模具钢有较好硬度均匀性。由于模具钢合金含量高，轧制产生内应力大，热处理时需要较长保温时间来均匀组织。在连续炉生产模具钢生产效率低、成本高，严重占用生产厂产能，而台车炉作为辅助热处理设备可以解决此问题。
目前台车炉以一阶段升温，升温时无中间温度缓冲区域，导致目标温度偏差较大，造成钢板局部温度过高，同时需要较长保温时间来均匀炉温。台车炉装钢方式无具体规范，生产中没有得到足够重视，装钢方式不科学不利于炉内热风循环，炉温均匀性难以控制。保温结束后直接关闭热电偶及换向风机，采用自然冷却，无法保证炉内各区域温降均匀性。以上问题导致台车炉加热效率低，温控精度差，成品质量不均匀、合格率低，严重制约着高品质模具钢的生产。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种生产硬度均匀、板型好、性能优的高品质模具钢的热处理工艺。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是一种台车炉生产高品质模具钢的热处理工艺，其特征在于包含以下工艺步骤：
(1)装钢：炉内热风由下往上循环，为保证垂直方向钢板升温速率一致、异板性能均匀，将钢板按从厚到薄的顺序从下到上依次叠放装入台车炉；
(2)第一阶段升温：以40℃/h升温速率将钢板加热至300℃～350℃后保温2h，加热和保温过程中风机换向阀门在钢板两侧炉温差大于20℃时换向；
(3)第二阶段升温：继续以40℃/h升温速率将钢板加热至630℃～660℃后保温8～12h，加热过程中风机换向阀门在钢板两侧炉温差大于20℃时换向，保温时钢板两侧温差大于10℃时换向；以保证炉温整体均匀性。
(4)随炉冷却：关闭热电偶，停止加热，缓冷时钢板两侧温度差大于15℃时换向，以保证温降均匀。钢板随炉冷却至300℃后出炉。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，在所述(1)装钢步骤中，装炉时钢板边部一边对齐，距炉壁100～150mm，为防止热风循环不均导致钢板受热不均，另一边用薄板在宽度方向上补齐，距炉壁100～150mm。
进一步的，在距离所述钢板头尾部500mm处均摆放支撑垫块，在头尾两支撑垫块之间均匀摆放内部垫块，上下层的对应位置的垫块在同一条垂直线上，垫块宽度尺寸大于钢板的宽度尺寸，且同一层相邻两垫块间距小于1500mm。这种装钢方式有利于热风循环，保证炉温均匀性，防止热处理过程中钢板变形。
进一步的，为了防止不同层钢板受热不均，产品质量参差不齐，最下层钢板与炉底的间距大于300mm，各层钢板之间间距大于250mm。
进一步的，所述台车炉的上下板间以及垫块均由型钢支撑。
本发明的有益效果是：与现有技术比较，本发明具有以下优点：本发明所述装钢方式有利于热风循环，保证炉温均匀性，防止热处理过程中钢板变形。所述热处理工艺采用分级加热，防止加热时温度飘高对模具钢硬度均匀性产生影响。本发明所述风机换向方式可保证热处理各过程中炉温均匀性。所述随炉冷却方式可有效保证钢板硬度均匀性，防止钢板局部温降过快导致板形、性能差异。
附图说明
图1是本发明装钢结构示意图；
图2为实施例1中热处理工艺过程中温度与时间关系示意图。
图3为实施例2中热处理工艺过程中温度与时间关系示意图。
图4为实施例3中热处理工艺过程中温度与时间关系示意图。
图中：1、炉底；2、支撑型钢；3钢板。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种台车炉生产高品质模具钢的热处理工艺的工艺步骤：
(1)装钢：如图1所示：将模具钢板3按从厚到薄从下到上依次叠放装入台车炉，上下板间由型钢2支撑。装炉时钢板3边部一边对齐，距炉壁100mm，另一边用薄板在宽度方向上补齐，距炉壁100mm。每层钢板3距离头尾部500mm处均摆放型钢2以做支撑，防止回火后钢板3两头受高温影响扒头。上下钢板层对应位置的上下层型钢2垫块在同一条垂直线上，防止钢板产生波浪弯。型钢2垫块尺寸应大于钢板的宽度尺寸，且型钢2垫块间距为1300mm。最下层钢板与炉底1的间距为400mm，各层钢板之间间距为300mm。
(2)第一阶段升温：如图2所示，以40℃/h升温速率升至300℃后保温2h，加热、保温过程中风机换向阀门在钢板两侧炉温差为21℃时换向。
(3)第二阶段升温：如图2所示，继续以40℃/h升温速率升至650℃后保温10h，加热过程中风机换向阀门在钢板两侧炉温差为21℃时换向，保温时钢板两侧温差为11℃换向，保证炉温整体均匀性。
(4)随炉冷却：关闭热电偶停止加热，缓冷时钢板两侧温度差为16℃换向，保证温降均匀，钢板随炉冷却至300℃后出炉。
表1 本发明实施例的钢板温度(℃)
表2 本发明实施例的钢板硬度(HB)
实施例2
本实施例提供的一种台车炉生产高品质模具钢的热处理工艺的工艺步骤：
(1)装钢：如图1所示：将模具钢板3按从厚到薄从下到上依次叠放装入台车炉，上下板间由型钢2支撑。装炉时钢板3边部一边对齐，距炉壁120mm，另一边用薄板在宽度方向上补齐，距炉壁120mm。每层钢板3距离头尾部500mm处均摆放型钢2以做支撑，防止回火后钢板3两头受高温影响扒头。上下钢板层对应位置的上下层型钢2垫块在同一条垂直线上，防止钢板产生波浪弯。型钢2垫块尺寸应大于钢板的宽度尺寸，且型钢2垫块间距为1200mm。最下层钢板与炉底1的间距为500mm，各层钢板之间间距为350mm。
(2)第一阶段升温：如图3所示，以40℃/h升温速率升至330℃后保温2h，加热、保温过程中风机换向阀门在钢板两侧炉温差为23℃时换向。
(3)第二阶段升温：如图3所示，继续以40℃/h升温速率升至630℃后保温11h，加热过程中风机换向阀门在钢板两侧炉温差为23℃时换向，保温时钢板两侧温差为13℃换向，保证炉温整体均匀性。
(4)随炉冷却：关闭热电偶停止加热，缓冷时钢板两侧温度差为17℃换向，保证温降均匀，钢板随炉冷却至300℃后出炉。
表3 本发明实施例的钢板温度(℃)
表4 本发明实施例的钢板硬度(HB)
实施例3
本实施例提供的一种台车炉生产高品质模具钢的热处理工艺的工艺步骤：
(1)装钢：如图1所示：将模具钢板3按从厚到薄从下到上依次叠放装入台车炉，上下板间由型钢2支撑。装炉时钢板3边部一边对齐，距炉壁150mm，另一边用薄板在宽度方向上补齐，距炉壁150mm。每层钢板3距离头尾部500mm处均摆放型钢2以做支撑，防止回火后钢板3两头受高温影响扒头。上下钢板层对应位置的上下层型钢2垫块在同一条垂直线上，防止钢板产生波浪弯。型钢2垫块尺寸应大于钢板的宽度尺寸，且型钢2垫块间距为1100mm。最下层钢板与炉底1的间距为600mm，各层钢板之间间距为400mm。
(2)第一阶段升温：如图4所示，以40℃/h升温速率升至350℃后保温2h，加热、保温过程中风机换向阀门在钢板两侧炉温差为23℃时换向。
(3)第二阶段升温：如图4所示，继续以40℃/h升温速率升至660℃后保温11h，加热过程中风机换向阀门在钢板两侧炉温差为23℃时换向，保温时钢板两侧温差为13℃换向，保证炉温整体均匀性。
(4)随炉冷却：关闭热电偶停止加热，缓冷时钢板两侧温度差为19℃换向，保证温降均匀，钢板随炉冷却至300℃后出炉。
表5 本发明实施例的钢板温度(℃)
表6 本发明实施例的钢板硬度(HB)
本发明所述的热处理工艺有效解决了台车炉加热效率低，温控精度差难题。本工艺生产高品质模具钢板型良好，硬度符合标准要求，同板硬度差小于5HB，异板硬度差小于10HB。硬度均匀，切削加工性能良好，适于加工复杂模具。该工艺通过合理的装钢方式、分级加热-保温-冷却方式、精密风机换向方式，最大限度保证炉温均匀性，满足高品质模具钢生产。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种台车炉生产高品质模具钢的热处理工艺，其特征在于包含以下工艺步骤：
（1）装钢：将钢板按从厚到薄的顺序从下到上依次叠放装入台车炉；
（2）第一阶段升温：以40℃/h升温速率将钢板加热至300℃~350℃后保温2h，加热和保温过程中风机换向阀门在钢板两侧炉温差大于20℃时换向；
（3）第二阶段升温：继续以40℃/h升温速率将钢板加热至630℃~660℃后保温8~12h，加热过程中风机换向阀门在钢板两侧炉温差大于20℃时换向，保温时钢板两侧温差大于10℃时换向；
（4）随炉冷却：关闭热电偶，停止加热，缓冷时钢板两侧温度差大于15℃时换向，钢板随炉冷却至300℃后出炉。
2.根据权利要求1所述的台车炉生产高品质模具钢的热处理工艺，其特征在于：在距离所述钢板头尾部500mm处均摆放支撑垫块，在头尾两支撑垫块之间均匀摆放内部垫块，上下层的对应位置的垫块在同一条垂直线上，垫块宽度尺寸大于钢板的宽度尺寸，且同一层相邻两垫块间距小于1500mm。
3.根据权利要求2所述的台车炉生产高品质模具钢的热处理工艺，其特征在于：在所述（1）装钢步骤中，装炉时钢板边部一边对齐，距炉壁100~150mm，另一边用薄板在宽度方向上补齐，距炉壁100~150mm。
4.根据权利要求3所述的台车炉生产高品质模具钢的热处理工艺，其特征在于：最下层钢板与炉底的间距大于300mm，各层钢板之间间距大于250mm。
5.根据权利要求3所述的台车炉生产高品质模具钢的热处理工艺，其特征在于：所述台车炉的上下板间均由型钢支撑。
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