CN106929639A - 一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺，涉及一种热处理工艺，包括如下步骤：（1）切片表面预处理、（2）淬火剂制备、（3）正火处理、（4）淬火处理、（5）回火处理。本发明淬火热处理工艺能有效降低钢材畸变和开裂的现象发生，产品合格率高达99.5%以上，并能明显提升淬火的速度，将淬火工艺时长缩短了20~25%，同时本淬火剂又具有良好的抗菌、防腐、耐老化特性，多次使用后仍能保持较佳的性能，使用寿命较长。

Description

一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种热处理工艺，具体涉及一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺。
背景技术
铅锭冷制粒机是铅酸蓄电池生产线上最前端最先进的产品。设备主动力全部采用液压系统，操作流程简单方便，运行状况稳定良好，具备环保、节能、降耗、增效等功能。自投入市场使用以来，社会效益和经济效益显著，深得业内人士一致好评。运行平衡可靠，无噪声，铅锭通过刮板输送，到切片机，通过切片的剪切，把铅锭剪切成规定厚度的铅片，再进行一道工序加工。其中切片是由钢材制成，主要起到对铅锭的切割作用，要求其具有良好的硬度和耐磨性，通常对钢材进行淬火处理以达到此工艺目的，而淬火剂是淬火工艺必不可少的物质，之前人们普遍使用矿物淬火油，但其冷速不足，品性固定单一，并在淬火冷却过程中产生浓重的油烟，甚至会引发火灾事故，此外还因淬火油消耗的是不可再生资源，而逐渐被人们停止使用。随着人们对淬火工艺以及淬火剂的深入研究，出现了多种传统矿物淬火油的取代品，其中聚合物淬火剂因其生产成本较低、对于环境保护有利等因素而被大量使用，其中以PAG淬火剂应用最为广泛，占据了半壁江山。虽然PAG淬火剂有多种优异的特性，但仍存在使用缺陷，如淬火剂中PAG的使用量较高，质量分数通常为10~20%，耐温耐老化性能弱，随着使用次数的增加，性能变化下降程度较大等问题。此外，淬火处理的方法也很大程度上决定着淬火的质量，目前多数方式是将钢材直接浸入到淬火剂中淬火处理，方式较为粗犷，未对钢材降温的不同阶段进行合理的控制，导致钢材易出现淬裂的问题发生，有些工艺方法的合格率甚是仅为50%左右，显然不利于企业的健康发展。
发明内容
本发明旨在提供一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺，包括如下步骤：
（1）切片表面预处理：
对待加工的切片表面进行除杂处理，除去其表面残留的灰尘、油液、铁屑杂质后，再进行干燥后备用；
（2）淬火剂制备：
按对应重量配比称取物质，共混搅拌均匀后得淬火剂备用，所述淬火剂中各物质及对应的重量百分比为：2~4%聚烷撑乙二醇、0.2~0.5%二甲基亚砜、1.5~3.5%聚乙烯醇、0.1~0.2%硼酸、0.05~0.1%硫酸铜、0.5~1.5%羧甲基纤维素、0.2~0.4%纳米二氧化钛、0.5~0.8%月桂醇硫酸钠、0.4~0.7%硝酸钾、0.3~0.6%山梨酸钾，余量为水；
（3）正火处理：
将步骤（1）处理后的切片放入加热炉中，控制初始加热炉内的温度不高于100℃，当切片放入后，再以4~5℃/min的速度进行加热升温，待加热炉内温度升至850~ 940℃时，停止加热，维持此温度保温3~4h后将切片取出备用；
（4）淬火处理：
a.将步骤（3）正火处理后的切片浸放没入步骤（2）所制的淬火剂中，同时对淬火剂进行搅拌处理，控制搅拌的速度为15~20 r/min，直至切片的中心温度降至440~560℃；
b.当切片的中心温度降至440~560℃时，停止搅拌处理，此时对淬火剂施加超声波处理，控制超声波施加的频率为26~30kHz，直至切片的中心温度降至160~ 200℃；
c. 当切片的中心温度降至160~200℃后，将切片从淬火剂中缓缓取出，当切片完全取出后再停止超声波处理，然后将切片放入空气中自然冷却至室温备用；在切片取出时仍进行的超声波处理可促使切片表面粘附的淬火剂成分的回流，减少了淬火剂有效成分的损耗，延长了淬火剂的寿命和后续的处理质量；
（5）回火处理：
将步骤（4）处理后的切片放入温度为470~480℃的条件下回火处理，保温处理15~25min后即可。
进一步的，步骤（2）中所述的聚烷撑乙二醇的分子量为45000~55000。
进一步的，步骤（2）中所述的聚乙烯醇的分子量为10000~15000。
进一步的，步骤（2）中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为30~60nm。
进一步的，步骤（4）操作a中所述的淬火剂的初始温度控制为50~60℃。
进一步的，步骤（5）中所述的回火处理具体是将步骤（4）处理后的切片从常温状态以40~45℃/min的速度升至470~480℃，保温处理15~25min完成后，再以20~ 25℃/min的速度降至常温。
本发明具有如下有益效果：
（1）本发明在大量实践的基础上，对现有的PAG淬火剂进行了改进处理，其中大幅降低了聚烷撑乙二醇的使用量，将其保持在2~4%，同时配合添加了聚乙烯醇和羧甲基纤维素，利用其相互交联、协同的效果，弥补了减少聚烷撑乙二醇用量带来的副作用，三者配合使用较单一的聚烷撑乙二醇具有更好的耐温、抗老化特性；二甲基亚砜的使用有效增强了溶剂对钢板的湿润性能，添加的硼酸和硫酸铜成分能对聚乙烯醇、聚烷撑乙二醇起到一定的增黏作用，提升了淬火剂在钢材表面形成的膜层的质量，有效避免了淬火时因温度下降较快而产生淬裂的现象，添加的纳米二氧化钛能在聚合物等的包裹下起到类似晶核的作用，其能有效的提升整个淬火阶段钢材附近膜层与其余部位的热量交换，加快了淬火的速度；独特配制的淬火剂为淬火进程提供了有力的保障；
（2）本发明在具体淬火处理阶段，根据切片温度的不同对应分设为三步，其中在正火处理后至中心温度为440~560℃期间，控制合适的搅拌速度能有效的促进切片附近淬火剂同其余部位淬火剂热量的交换，在有效提升降温速度的同时又不影响淬火剂在切片表层的膜层质量，在切片的中心温度为440~560℃至160~200℃期间，对应施加了频率为26~30kHz的超声波，此时正是马氏体转变区间，切片内部的应力也较大，同时淬火剂因吸收了大量的热量而出现粘度降低等问题，此时施加的超声波不仅能降低切片内部的应力，同时又能提升纳米二氧化钛等的导热速率，还能增强硼酸和硫酸铜等成分对聚乙烯醇、聚烷撑乙二醇的增黏作用，降低其分子链断开，分子量变小，质量下降较快的问题，在保证切片最大化降温速度的同时，又有效避免了其发生畸变和开裂的现象发生，还能增强淬火剂的使用寿命，最后进行的空气自然冷却有利于降低生产成本。
（3）在各步骤的共同配合作用下，本发明淬火热处理工艺能有效降低钢材畸变和开裂的现象发生，产品合格率高达99.5%以上，并能明显提升淬火的速度，将淬火工艺时长缩短了20~25%，同时本淬火剂又具有良好的抗菌、防腐、耐老化特性，多次使用后仍能保持较佳的性能，使用寿命较长。
具体实施方式
实施例1
一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺，包括如下步骤：
（1）切片表面预处理：
对待加工的切片表面进行除杂处理，除去其表面残留的灰尘、油液、铁屑杂质后，再进行干燥后备用；
（2）淬火剂制备：
按对应重量配比称取物质，共混搅拌均匀后得淬火剂备用，所述淬火剂中各物质及对应的重量百分比为：2%聚烷撑乙二醇、0.2%二甲基亚砜、1.5%聚乙烯醇、0.1%硼酸、0.05%硫酸铜、0.5%羧甲基纤维素、0.2%纳米二氧化钛、0.5%月桂醇硫酸钠、0.4%硝酸钾、0.3%山梨酸钾，余量为水；
（3）正火处理：
将步骤（1）处理后的切片放入加热炉中，控制初始加热炉内的温度不高于100℃，当切片放入后，再以4℃/min的速度进行加热升温，待加热炉内温度升至850~880℃时，停止加热，维持此温度保温3h后将切片取出备用；
（4）淬火处理：
a.将步骤（3）正火处理后的切片浸放没入步骤（2）所制的淬火剂中，同时对淬火剂进行搅拌处理，控制搅拌的速度为15 r/min，直至切片的中心温度降至440~480℃；
b.当切片的中心温度降至440~480℃时，停止搅拌处理，此时对淬火剂施加超声波处理，控制超声波施加的频率为26kHz，直至切片的中心温度降至160~ 180℃；
c. 当切片的中心温度降至160~180℃后，将切片从淬火剂中缓缓取出，当切片完全取出后再停止超声波处理，然后将切片放入空气中自然冷却至室温备用；
（5）回火处理：
将步骤（4）处理后的切片放入温度为470~475℃的条件下回火处理，保温处理15~25min后即可。
进一步的，步骤（2）中所述的聚烷撑乙二醇的分子量为45000~50000。
进一步的，步骤（2）中所述的聚乙烯醇的分子量为10000~12000。
进一步的，步骤（2）中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为30~50nm。
进一步的，步骤（4）操作a中所述的淬火剂的初始温度控制为50~55℃。
进一步的，步骤（5）中所述的回火处理具体是将步骤（4）处理后的切片从常温状态以40℃/min的速度升至470~475℃，保温处理15min完成后，再以20℃/min的速度降至常温。
实施例2
一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺，包括如下步骤：
（1）切片表面预处理：
对待加工的切片表面进行除杂处理，除去其表面残留的灰尘、油液、铁屑杂质后，再进行干燥后备用；
（2）淬火剂制备：
按对应重量配比称取物质，共混搅拌均匀后得淬火剂备用，所述淬火剂中各物质及对应的重量百分比为：3%聚烷撑乙二醇、0.3%二甲基亚砜、2.5%聚乙烯醇、0.15%硼酸、0.08%硫酸铜、1%羧甲基纤维素、0.3%纳米二氧化钛、0.7%月桂醇硫酸钠、0.6%硝酸钾、0.5%山梨酸钾，余量为水；
（3）正火处理：
将步骤（1）处理后的切片放入加热炉中，控制初始加热炉内的温度不高于100℃，当切片放入后，再以5℃/min的速度进行加热升温，待加热炉内温度升至880~940℃时，停止加热，维持此温度保温4h后将切片取出备用；
（4）淬火处理：
a.将步骤（3）正火处理后的切片浸放没入步骤（2）所制的淬火剂中，同时对淬火剂进行搅拌处理，控制搅拌的速度为20 r/min，直至切片的中心温度降至490~560℃；
b.当切片的中心温度降至490~560℃时，停止搅拌处理，此时对淬火剂施加超声波处理，控制超声波施加的频率为30kHz，直至切片的中心温度降至180~ 200℃；
c. 当切片的中心温度降至180~200℃后，将切片从淬火剂中缓缓取出，当切片完全取出后再停止超声波处理，然后将切片放入空气中自然冷却至室温备用；
（5）回火处理：
将步骤（4）处理后的切片放入温度为475~480℃的条件下回火处理，保温处理25min后即可。
进一步的，步骤（2）中所述的聚烷撑乙二醇的分子量为50000~55000。
进一步的，步骤（2）中所述的聚乙烯醇的分子量为13000~15000。
进一步的，步骤（2）中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为40~60nm。
进一步的，步骤（4）操作a中所述的淬火剂的初始温度控制为55~60℃。
进一步的，步骤（5）中所述的回火处理具体是将步骤（4）处理后的切片从常温状态以45℃/min的速度升至475~480℃，保温处理25min完成后，再以25℃/min的速度降至常温。
实施例3
一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺，包括如下步骤：
（1）切片表面预处理：
对待加工的切片表面进行除杂处理，除去其表面残留的灰尘、油液、铁屑杂质后，再进行干燥后备用；
（2）淬火剂制备：
按对应重量配比称取物质，共混搅拌均匀后得淬火剂备用，所述淬火剂中各物质及对应的重量百分比为：4%聚烷撑乙二醇、0.5%二甲基亚砜、3.5%聚乙烯醇、0.2%硼酸、0.1%硫酸铜、1.5%羧甲基纤维素、0.4%纳米二氧化钛、0.8%月桂醇硫酸钠、0.7%硝酸钾、0.6%山梨酸钾，余量为水；
（3）正火处理：
将步骤（1）处理后的切片放入加热炉中，控制初始加热炉内的温度不高于100℃，当切片放入后，再以5℃/min的速度进行加热升温，待加热炉内温度升至880~920℃时，停止加热，维持此温度保温3.5h后将切片取出备用；
（4）淬火处理：
a.将步骤（3）正火处理后的切片浸放没入步骤（2）所制的淬火剂中，同时对淬火剂进行搅拌处理，控制搅拌的速度为18r/min，直至切片的中心温度降至460~540℃；
b.当切片的中心温度降至460~540℃时，停止搅拌处理，此时对淬火剂施加超声波处理，控制超声波施加的频率为28kHz，直至切片的中心温度降至170~ 190℃；
c. 当切片的中心温度降至170~190℃后，将切片从淬火剂中缓缓取出，当切片完全取出后再停止超声波处理，然后将切片放入空气中自然冷却至室温备用；
（5）回火处理：
将步骤（4）处理后的切片放入温度为472~478℃的条件下回火处理，保温处理20min后即可。
进一步的，步骤（2）中所述的聚烷撑乙二醇的分子量为48000~52000。
进一步的，步骤（2）中所述的聚乙烯醇的分子量为12000~14000。
进一步的，步骤（2）中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为30~60nm。
进一步的，步骤（4）操作a中所述的淬火剂的初始温度控制为52~57℃。
进一步的，步骤（5）中所述的回火处理具体是将步骤（4）处理后的切片从常温状态以43℃/min的速度升至472~476℃，保温处理20min完成后，再以22℃/min的速度降至常温。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，用现有的淬火剂替换步骤（2）所述的淬火剂，所述现有的淬火剂各组分及其重量百分比为：16%聚烷撑乙二醇、聚乙烯醇 7％、异丙醇胺 2.5％、钼酸钠 0.55％、磺酸钙 0.15％、2,4,6-叔丁基对苯二酚 0.3％、氟硅消泡剂 0.02％，余量为水；除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（4）淬火处理操作a中，省去搅拌处理操作，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例3相比，在步骤（4）淬火处理操作b中，省去超声波处理操作，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有常规的淬火热处理工艺。
为了对比本发明效果，选用同一批次以45#钢材制成的切片为实验对象，随机分为七组，分别用上述七种方法进行淬火处理，下表1为相应的对比数据：
表1
合格率（%） 硬度HRC 回火是否符合要求
实施例1 99.6 58 符合
实施例2 99.8 59 符合
实施例3 99.7 59 符合
对比实施例1 94.5 57 符合
对比实施例2 97.1 55 不符合
对比实施例3 96.3 56 不符合
对照组 90.2 57 符合
由上表1可以看出，本发明处理工艺的合格率较高，在实际操作中发现本发明实施例1~3在淬火进程的时间较对照组缩短了22.3~24.0%。
为了进一步对比本发明效果，选用同一批次以H13钢材制成的切片为实验对象，随机分为七组，分别用上述七种方法进行淬火处理，下表2为相应的对比数据：
表2
合格率（%） 硬度HRC 回火是否符合要求
实施例1 99.5 54 符合
实施例2 99.5 54 符合
实施例3 99.6 55 符合
对比实施例1 90.4 52 符合
对比实施例2 94.4 51 不符合
对比实施例3 93.5 50 不符合
对照组 84.3 50 符合
由上表2可以看出，本发明处理工艺的合格率较高，在实际操作中发现本发明实施例1~3在淬火进程的时间较对照组缩短了21.1~23.5%。此外，本发明制得的淬火剂重复使用性能强，较普通淬火剂的寿命可提升30%左右。

Claims (6)

1.一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）切片表面预处理：
对待加工的切片表面进行除杂处理，除去其表面残留的灰尘、油液、铁屑杂质后，再进行干燥后备用；
（2）淬火剂制备：
按对应重量配比称取物质，共混搅拌均匀后得淬火剂备用，所述淬火剂中各物质及对应的重量百分比为：2~4%聚烷撑乙二醇、0.2~0.5%二甲基亚砜、1.5~3.5%聚乙烯醇、0.1~0.2%硼酸、0.05~0.1%硫酸铜、0.5~1.5%羧甲基纤维素、0.2~0.4%纳米二氧化钛、0.5~0.8%月桂醇硫酸钠、0.4~0.7%硝酸钾、0.3~0.6%山梨酸钾，余量为水；
（3）正火处理：
将步骤（1）处理后的切片放入加热炉中，控制初始加热炉内的温度不高于100℃，当切片放入后，再以4~5℃/min的速度进行加热升温，待加热炉内温度升至850~ 940℃时，停止加热，维持此温度保温3~4h后将切片取出备用；
（4）淬火处理：
a.将步骤（3）正火处理后的切片浸放没入步骤（2）所制的淬火剂中，同时对淬火剂进行搅拌处理，控制搅拌的速度为15~20 r/min，直至切片的中心温度降至440~560℃；
b.当切片的中心温度降至440~560℃时，停止搅拌处理，此时对淬火剂施加超声波处理，控制超声波施加的频率为26~30kHz，直至切片的中心温度降至160~ 200℃；
c. 当切片的中心温度降至160~200℃后，将切片从淬火剂中缓缓取出，当切片完全取出后再停止超声波处理，然后将切片放入空气中自然冷却至室温备用；
（5）回火处理：
将步骤（4）处理后的切片放入温度为470~480℃的条件下回火处理，保温处理15~25min后即可。
2.根据权利要求1所述的一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺，其特征在于，步骤（2）中所述的聚烷撑乙二醇的分子量为45000~55000。
3.根据权利要求1所述的一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺，其特征在于，步骤（2）中所述的聚乙烯醇的分子量为10000~15000。
4.根据权利要求1所述的一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺，其特征在于，步骤（2）中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为30~60nm。
5.根据权利要求1所述的一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺，其特征在于，步骤（4）操作a中所述的淬火剂的初始温度控制为50~60℃。
6.根据权利要求1所述的一种铅锭冷制粒机剪切切片的淬火热处理工艺，其特征在于，步骤（5）中所述的回火处理具体是将步骤（4）处理后的切片从常温状态以40~45℃/min的速度升至470~480℃，保温处理15~25min完成后，再以20~ 25℃/min的速度降至常温。
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