CN104673978B - 一种用于小预留量工件的退火方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于小预留量工件的退火方法，使用感应加热装置对小预留量工件进行局部退火，所述退火过程采用五段加热法，对工件进行缓慢升温。所述小预留量工件的预留量为0.8mm~1.5mm，退火层深度不超过60mm。本发明方法加热速度快，工件表面温度和内芯温度差别小，不易产生形变；并对加热次数、加热功率、升温速度等参数进行了限定，进而进一步降低了退火过程中工件的升温速度，有效避免了工件的形变和氧化，使得小预留量工件经过退火后的性能能够满足工件质量要求。

Description

一种用于小预留量工件的退火方法

技术领域

本发明涉及一种退火方法，具体涉及一种用于小预留量工件的退火方法。

背景技术

退火工艺是一种将钢加热到高于或低于钢的临界点温度以上保温一定时间，然后在炉内或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡的组织的热处理工艺。退火能够降低工件的硬度、便于切削加工，细化晶粒、改善组织以提高机械性能，消除内应力为淬火准备，并提高塑性和韧性，便于后续机加工、冷冲压和冷拉拔。

现有的工件退火方法多为整体退火法，即将工件放入加热炉后整体加热到一定温度，并保温一段时候后出炉，通过空气进行冷却。但是，采用整体退火法，工件各部位的受热程度不同，会产生比较严重的形变、氧化等问题，不适合预留量较小的工件；而且，该方法周期长、能耗高、生产效率低，在工业化生产中多有不便。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种用于小预留量工件的退火方法，采用感应加热装置对进行局部退火，并采用多段加热法，退火后工件形变量小，退火周期短、能耗低。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种用于小预留量工件的退火方法，使用感应加热装置对小预留量工件进行局部退火，所述退火过程采用五段加热法。所述小预留量工件的预留量为0.8mm~1.5mm，退火层深度不超过60mm。

一种用于小预留量工件的退火方法包含以下步骤：

A、将工件安装在感应加热装置上，对小预留量工件进行第一段加热，直至工件温度达250℃~350℃；

B、继续对工件进行第二段加热，直至工件温度达400℃~500℃；

C、继续对工件进行第三段加热，直至工件温度达520℃~620℃然后空冷20~50min；

D、对工件进行第四段加热，直至工件温度达650℃~750℃，然后空冷20~50min；

E、对工件进行第五段加热，直至工件温度达750℃~830℃，停止加热；然后将工件吊离感应加热装置，空冷至室温。

本发明的进一步改进在于：所述第一段加热的终点温度为280℃~320℃；第二段加热的终点温度为420℃~460℃；第三段加热的终点温度为550℃~600℃，空冷时间为30min；第四段加热的终点温度为680℃~720℃，空冷时间为30min；第五段加热的终点温度为780℃~820℃。

本发明的进一步改进在于：所述退火过程的加热速度为18~25℃/min，加热功率为100~300KW。

本发明的进一步改进在于：所述退火过程的加热速度为20℃/min。

本发明的进一步改进在于：使用高频感应加热装置进行退火时，工件与感应器的距离为5 mm ~8mm；使用工频感应加热装置或中频感应加热装置进行退火时，工件与感应器的距离为15 mm ~20mm。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明提供了一种用于小预留量工件的退火方法，使用感应加热装置对工件进行五段加热，加热速度快，工件表面温度和内芯温度差别小，不易产生形变；并对加热次数、加热功率、升温速度等参数进行了限定，进而进一步降低了退火过程中工件的升温速度，有效避免了工件的形变和氧化，使得小预留量工件经过退火后的性能能够满足工件质量要求。

本发明感应退火方法是利用感应线圈通电后在工件表面产生涡流效应在工件表面产生热量，与整体退火法中依靠热传导进行传热相比，本发明方法的传热速度快，热损耗低，不仅大大提高了热效率，而且减少了退火时间、缩短了工件制备周期，并显著降低了生产成本。

本发明采用五段加热法，第三段加热后工件温度已经达到550℃以上，如果继续进行加热，则无法保证工件内芯和表面温度的一致、容易造成形变，因此，在第三段加热、第四段加热完成之后，均需要进行空冷，待工件表面温度降低后再进行加热，保证工件表面温度和内芯温度相差不大，进而使得退火后工件的形变量小。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

对中钢集团邢台机械轧辊有限公司的某工件进行局部退火，退火部分尺寸为：直径385mm、长1500mm。退火前工件的原始硬度为LD840~855，退火前余量为0.8mm。

退火过程采用工频感应加热装置，感应频率50Hz，感应电压370V。

退火过程如下：

A、将工件安装在工频感应加热装置上，工件与感应器的距离为18mm。对工件进行第一段加热，工件移动速度为100mm~110mm/min；加热15min后，工件温度达283℃~297℃；

B、继续对工件进行第二段加热，工件移动速度为150mm~160mm/min；加热10min后，工件温度达443℃~465℃；

C、继续对工件进行第三段加热，工件移动速度为180mm~190mm/min；加热9min后，工件温度达573℃~592℃，空冷22min；

D、对工件进行第四段加热，工件移动速度为150mm~160mm/min；加热10min后，工件温度达685℃~703℃，空冷25min；

E、对工件进行第五段加热，工件移动速度为150mm~160mm/min；加热10min后，工件温度达788℃~801℃，停止加热；然后将工件吊离工频感应加热装置，空冷至室温。

经检测，退火后工件的硬度达到LD600~620，退火部分的最大偏差量为0.68mm。整个退火过程耗时101min，退火能耗2400kWh。

实施例2

本实施例为实施例1的对比实施例，所用退火工件规格相同，采用整体退火法进行退火。具体退火过程为：

首先将工件装入热处理炉中，加热至300℃~350℃，保温2h；然后调整热处理炉温至550℃~600℃，升温速度30℃~40℃/h，在550℃~600℃保温至少15h（900min以上）。保温结束后，将工件吊出热处理炉，空冷至室温。

经检测，退火后工件的硬度达到LD608~632，退火部分的最大偏差量大于1mm。退火升温过程耗时8h（480min），整个退火过程耗时1380min，退火能耗9150kWh。

由实施例1和实施例2的对比可以看出，实施例1产品和实施例2产品的退火后硬度相当，但实施例2产品的最大偏差量大于1mm，已经超出工件的0.8mm的预留量，退火后工件不符合设计要求；而实施例1产品的最大偏差量仅为0.68mm，偏差量明显降低。另外，实施例1退火耗时较实施例2缩短近1300min，即20.7h，显著减少了生产周期；实施例1能耗较实施例2降低了6750kWh，按照0.63元/ kWh计算，退火过程可以降低成本4253元，生产成本降低显著。

实施例3

对中钢集团邢台机械轧辊有限公司的某工件进行局部退火，退火部分尺寸为：直径720mm、长1900mm。退火前工件的原始硬度为LD725~745，退火前余量为0.91mm。

退火过程采用工频感应加热装置，感应频率50Hz，感应电压380V。

退火过程如下：

A、将工件安装在工频感应加热装置上，工件与感应器的距离为15mm。对工件进行第一段加热，工件移动速度为100mm~110mm/min；加热20min后，工件温度达281℃~301℃；

B、继续对工件进行第二段加热，工件移动速度为120mm~130mm/min；加热17min后，工件温度达423℃~447℃；

C、继续对工件进行第三段加热，工件移动速度为130mm~140mm/min；加热15min后，工件温度达555℃~577℃，空冷40min；

D、对工件进行第四段加热，工件移动速度为120mm~130mm/min；加热17min后，工件温度达685℃~706℃，空冷45min；

E、对工件进行第五段加热，工件移动速度为120mm~130mm/min；加热17min后，工件温度达782℃~799℃，停止加热；然后将工件吊离工频感应加热装置，空冷至室温。

经检测，退火后工件的硬度达到LD604~628，退火部分的最大偏差量为0.62mm。整个退火过程耗时171min，退火能耗4560kWh。

实施例4

本实施例为实施例3的对比实施例，所用退火工件规格相同，采用整体退火法进行退火。具体退火过程为：

首先将工件装入热处理炉中，加热至300℃~350℃，保温2h；然后调整热处理炉温至550℃~600℃，升温速度25℃~35℃/h，在550℃~600℃保温至少30h（1800min以上）。保温结束后，将工件吊出热处理炉，空冷至室温。

经检测，退火后工件的硬度达到LD605~633，退火部分的最大偏差量大于1mm。退火升温过程耗时8.3h（500min），整个退火过程耗时2418min，退火能耗18200kWh。

由实施例3和实施例4的对比可以看出，实施例3产品和实施例4产品的退火后硬度相当，但实施例4产品的最大偏差量大于1mm，已经超出工件的0.8mm的预留量，退火后工件不符合设计要求；而实施例3产品的最大偏差量仅为0.62mm，偏差量明显降低。另外，实施例3的退火耗时较实施例4缩短了近2247min，即37.5h，显著减少了生产周期；实施例3的能耗较实施例4降低了13640kWh，按照0.63元/ kwh计算，退火过程可以降低成本8593.2元，效果十分显著。

Claims (6)

1.一种用于小预留量工件的退火方法，其特征在于：使用感应加热装置对小预留量工件进行局部退火，所述退火过程采用五段加热法；

包含以下步骤：

A、将工件安装在感应加热装置上，对小预留量工件进行第一段加热，直至工件温度达250℃~350℃；

B、继续对工件进行第二段加热，直至工件温度达400℃~500℃；

C、继续对工件进行第三段加热，直至工件温度达520℃~620℃然后空冷20~50min；

D、对工件进行第四段加热，直至工件温度达650℃~750℃，然后空冷20~50min；

E、对工件进行第五段加热，直至工件温度达750℃~830℃，停止加热；然后将工件吊离感应加热装置，空冷至室温。

2.根据权利要求1所述的一种用于小预留量工件的退火方法，其特征在于：所述小预留量工件的预留量为0.8mm~1.5mm，退火层深度不超过60mm。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的一种用于小预留量工件的退火方法，其特征在于：所述第一段加热的终点温度为280℃~320℃；第二段加热的终点温度为420℃~460℃；第三段加热的终点温度为550℃~600℃，空冷时间为30min；第四段加热的终点温度为680℃~720℃，空冷时间为30min；第五段加热的终点温度为780℃~820℃。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的一种用于小预留量工件的退火方法，其特征在于：所述退火过程的加热速度为18~25℃/min，加热功率为100~300kW。

5.根据权利要求4所述的一种用于小预留量工件的退火方法，其特征在于：所述退火过程的加热速度为20℃/min。

6.根据权利要求1或2中任一项所述的一种用于小预留量工件的退火方法，其特征在于：使用高频感应加热装置进行退火时，工件与感应器的距离为5 mm ~8mm；使用工频感应加热装置或中频感应加热装置进行退火时，工件与感应器的距离为15 mm ~20mm。