CN105803167B - 直立式板坯淬火机及淬火方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直立式板坯淬火机，设置在淬火介质池体上方，包括翻转台架、翻转台架底座、移动台车和设置在池体内的垂直导轨，翻转台架底座能够在水平向和垂直向间翻转切换；翻转台架设置在翻转台架底座上，翻转台架上设置有平移导轨，在翻转台架底座处于垂直状态下，平移导轨能够与垂直导轨对接；所述移动台车设置在翻转台架上，在翻转台架底座处于垂直向以及平移导轨与垂直导轨对接的状态下，移动台车能够滑移至垂直导轨而向下滑入池体；池体内设置有补水和供气装置。本发明可以方便地实现钢板快速直立浸入淬火介质，解决了大规格板坯水平或带角度浸入淬火介质后板坯下表面蒸汽膜不能顺畅排出而导致上下板面冷却强度差异大的问题。

Description

直立式板坯淬火机及淬火方法
技术领域
本发明涉及钢板热处理淬火设备技术领域，具体涉及一种垂直入淬火介质的直立式板坯淬火机以及相应的淬火方法。
背景技术
厚规格钢板淬火，主要是满足用于大型的钢结构件、建筑、桥梁、液压工程、海上工程、压力容器和商业车辆。
随着国内机械制造行业的快速发展，特厚钢板淬火成为大型容器制作、大型齿条钢和工模具钢加工制造用高质量厚规格半成品原料的重要保障。
特厚钢板由于单重大、厚度厚、板面宽，故而淬火问题成为热处理行业中多年存在一个比较棘手的难题。钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。热处理淬火也就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。对于特厚钢板，加热到880～930℃后，短时间内快速入水冷却成为现有淬火设备在面对大规格钢板淬火的挑战之一，对现有淬火设备的相关改进也是本领域技术人员一直努力的目标。
目前，钢板淬火分为轧后在线淬火和轧后或轧（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，对于板厚较大的钢板由于专用淬火机压力机构的压力和设备配置结构自身的局限，不易达到预期效果。当前，钢板重新加热后淬火，普遍采用台车炉加热，然后采用行车和专用夹钳将钢板转移到淬火池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和组织性能不稳定。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和组织性能较稳定，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；另外，对于宽向较大的宽板面钢板，先浸液一边与后浸液一边的入水时差较大，也会造成钢板在宽度方向质量的不一致性，因此考虑钢板的入水时间，消除钢板开始入水至全部浸没之间的时差也需要考虑。
特厚规格钢板调质，授权公告号CN202047095U的专利公开了一种厚钢板淬火装置，能够用于最大规格250*3800*9000mm（厚度*宽度*长度）的钢板淬火，规格范围较窄，满足不了市场对于更大规格钢板的淬火要求。而且，在实践中发现对于钢板倾斜入淬火介质的方式会造成调质后钢板组织的不均匀、质量稳定性差、成才率低且设备初期投资成本大。
兴澄新开发的直立式板坯淬火机生产规格450X4500X16000mm（厚度X宽度X长度），此套设备的钢板入水方式采用垂直入水，解决了调质后的内部组织的不均匀。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种直立式板坯淬火机及相应的淬火方法，能适用更大规格的板坯淬火，尤其是宽度更大的板坯，显著缩小板坯垂直入淬火介质的时间，尽量消除板坯组织在宽度方向的不均匀性。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种直立式板坯淬火机，对应设置在淬火介质池体的上方一侧，包括翻转台架、翻转台架底座、移动台车和设置在所述池体内的垂直导轨，所述翻转台架底座能够在水平向和垂直向之间翻转切换；所述翻转台架设置在翻转台架底座上，翻转台架上设置有平移导轨，在翻转台架底座处于垂直向的状态下，所述平移导轨能够与所述垂直导轨对接；所述移动台车设置在翻转台架上，与所述平移导轨配合而能够在翻转台架上平移滑动，并在翻转台架底座处于垂直向以及平移导轨与垂直导轨对接的状态下，所述移动台车能够滑移至所述垂直导轨而向下滑入池体深部；所述移动台车上设置有活动夹块，用于固定板坯；所述池体内设置有补水和供气装置。
优选地，所述翻转台架底座下方设置有翻转油缸作为翻转驱动，和作为翻转台架在水平状态下的限位支撑，保证翻转台架底座翻转的平稳可靠。
具体地，移动台车的平移动作是通过如下结构实现的，所述翻转台架的尾端设置有滑轮组，翻转台架底部设置有卷筒、马达，所述移动台车通过导向轮与所述平移导轨配合，卷筒上绕卷的钢丝绳依次绕经滑轮组和导向轮以实现移动台车在翻转台架上的来回平移，所述马达用于控制所述钢丝绳的收放。
优选地，所述活动夹块能够在移动台车上滑移以适应不同规格板坯的夹固。
基于上述直立式板坯淬火机的淬火方法：将待淬火板坯以与池体内淬火介质液面平行的方式放置到移动台车上，通过活动夹块固定住，然后驱动翻转台架底座翻转90°使翻转台架竖立，让平移导轨和垂直导轨对接，此状态下移动台车能够部分浸入淬火介质，之后移动台车载着板坯沿着平移导轨下滑并过渡到垂直导轨上让板坯没入池体，与此同时，池体内的补水和供气装置开始工作，为池体补充淬火介质和搅动淬火介质翻滚，完成淬火后，移动台车载着板坯提升至平移导轨，重新回到翻转台架上，然后翻转台架底座至回水平状态，板坯即完全从淬火介质中出来，完成淬火。
钢板完全进入水中后，在其表面立即形成一层不均匀的过热蒸汽薄膜，导热性不好，使钢板的冷却速度降低，为保证整块钢板加速冷却，采用水池底部补水，通过排出压缩空气快速搅拌水来打破蒸汽薄膜达到均匀水温的目的。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明可以方便地实现钢板直立浸入淬火介质，解决了大规格板坯水平或带角度浸入淬火介质后板坯下表面大量蒸汽膜不能顺畅排出而导致上下板面冷却强度差异大的问题。另外，本发明的淬火机能够显著缩短板坯的入淬火介质时间，有助于消除板坯宽度方向因入水先后所带来的内部组织不均匀性，因而可适应与大宽度板坯的直立淬火，经试验可作为450*4500*16000mm（厚度*宽度*长度）规格板坯的淬火。
附图说明
图1为本发明实施例中直立式板坯淬火机的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实例处理的产品对象为长13800mm、宽 1800mm、 厚180mm的临氢钢板，要求淬火冷却后沿整个截面获得马氏体、下贝氏体组织，同时要求畸变量控制在一定范围。
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，即在严格控制时间的前提下执行水淬+空冷工艺。
如图1所示为水淬所采用的直立式板坯淬火机，悬空设置在淬火介质池体的上方一侧，包括翻转台架4、翻转台架底座15、移动台车11和设置在池体1内的垂直导轨18。其中
翻转台架底座15能够在水平向和垂直向之间翻转切换，翻转台架底座15下部设置有左右轴承支撑3、翻转油缸7、翻转油缸支撑2，左右轴承支撑3上设置有翻转轴头9，翻转油缸7与前述翻转轴头9连接，从而构成翻转台架底座15的翻转驱动；进一步地，翻转台架底座15底部还设置有其在水平状态下的限位支撑17，保证翻转台架底座的支撑可靠性。
翻转台架4设置在翻转台架底座15上，翻转台架4上设置有平移导轨8，在翻转台架底座15处于垂直向的状态下，平移导轨8能够与垂直导轨18对接。
移动台车11设置在翻转台架4上，移动台车11用于装载板坯，移动台车11上设置有活动夹块14，用于固定不同规格的板坯。移动台车11配置有七组导向轮12，导向轮12与平移导轨8配合使移动台车11能够相对翻转台架4平移滑动，并在翻转台架底座15处于垂直以及平移导轨8与垂直导轨18对接的状态下，移动台车11能够滑移过渡到池体1内的垂直导轨18而向下滑入池体深部。
本实施例中，板坯能够实现快速浸入池体1内的淬火介质中，主要是依靠移动台车11的带动，具体地，翻转台架4的尾端设置有滑轮组10，翻转台架4底部设置有卷筒6和液压马达5，卷筒6上绕卷的钢丝绳依次绕经滑轮组10和移动台车的导向轮12，通过液压马达5控制卷筒6收放钢丝绳，进而驱动移动台车11来回平移。
为了保证板坯淬火时的上下表面冷却的均匀性，移动台车11框架采用透气式网格结构。
池体1底部设置有补水和供气装置，具体包括水泵、防水闸门和池底交错水管路及池底交错压缩空气管路，板坯进入池体后，在其表面立即形成一层不均匀的过热蒸汽薄膜，该蒸汽薄膜会导致冷却速度降低，为了让板坯快速冷却，采用池底补充淬火介质的方式，和通过从池底排出压缩空气快速搅拌淬火介质来打破蒸汽薄膜。
基于上述直立式板坯淬火机的淬火方法：将待淬火板坯16以与池体1内淬火介质液面平行的方式放置到移动台车11上，通过活动夹块14固定住，然后驱动翻转台架底座15翻转90°使翻转台架4竖立，让平移导轨8和垂直导轨18对接，此状态下移动台车11能够部分浸入淬火介质，之后移动台车11载着板坯16沿着平移导轨8下滑并过渡到垂直导轨18上让板坯16没入池体1，与此同时，池体1内的补水和供气装置开始工作，为池体补充淬火介质和搅动淬火介质翻滚，完成淬火后，移动台车11载着板坯16提升至平移导轨8，重新回到翻转台架4上，然后翻转台架底座15回水平状态，板坯即完全从淬火介质中出来，完成淬火。
上述结构的直立式板坯淬火机可以实现大规格板坯的快速垂直入淬火介质，解决了板坯水平或倾斜入淬火介质时钢板下表面蒸汽薄膜不能顺畅排出而导致上下板面冷却强度差异大的问题。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种直立式板坯淬火机，悬空设置在淬火介质池体的上方一侧，其特征在于：包括翻转台架、翻转台架底座、移动台车和设置在所述池体内的垂直导轨，
所述翻转台架底座能够在水平向和垂直向之间翻转切换；
所述翻转台架设置在翻转台架底座上，翻转台架上设置有平移导轨，在翻转台架底座处于垂直向的状态下，所述平移导轨能够与所述垂直导轨对接；
所述移动台车设置在翻转台架上，与所述平移导轨配合而能够在翻转台架上平移滑动，并在翻转台架底座处于垂直向以及平移导轨与垂直导轨对接的状态下，所述移动台车能够滑移至所述垂直导轨而向下滑入池体深部；
所述移动台车上设置有活动夹块，用于固定板坯；
所述池体内设置有补水和供气装置。
2.根据权利要求1所述直立式板坯淬火机，其特征在于：所述翻转台架底座下方设置有翻转油缸作为翻转驱动，和作为翻转台架在水平状态下的限位支撑。
3.根据权利要求1所述直立式板坯淬火机，其特征在于：所述翻转台架的尾端设置有滑轮组，翻转台架底部设置有卷筒、马达，所述移动台车通过导向轮与所述平移导轨配合，卷筒上绕卷的钢丝绳依次绕经滑轮组和导向轮以实现移动台车在翻转台架上的来回平移，所述马达用于控制所述钢丝绳的收放。
4.根据权利要求1所述的直立式板坯淬火机，其特征在于：所述活动夹块能够在移动台车上滑移以适应不同规格板坯的夹固。
5.一种采用权利要求1所述直立式板坯淬火机的淬火方法，其特征在于：将待淬火板坯以与池体内淬火介质液面平行的方式放置到移动台车上，通过活动夹块固定住，然后驱动翻转台架底座翻转90°使翻转台架竖立，让平移导轨和垂直导轨对接，此状态下移动台车能够部分浸入淬火介质，之后移动台车载着板坯沿着平移导轨下滑并过渡到垂直导轨上让板坯没入池体，与此同时，池体内的补水和供气装置开始工作，为池体补充淬火介质和搅动淬火介质翻滚，完成淬火后，移动台车载着板坯提升至平移导轨，重新回到翻转台架上，然后翻转台架底座至回水平状态，板坯即完全从淬火介质中出来，完成淬火。
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