CN108315543B - 台车炉热处理小规格钢材的方法及托盘 - Google Patents

台车炉热处理小规格钢材的方法及托盘 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种台车炉热处理小规格钢材的方法，包括如下步骤：(1)根据需处理钢材的规格和数量，选择钢管规格和数量；(2)将步骤(1)中的钢管制作钢管托盘：在钢管的管身进行打孔，孔能够确保钢材在台车炉中可以充分加热，钢材出台车炉入水后，水能快速浸入所述托盘内并覆盖钢材，进而快速冷却所述钢材；(3)装料：将需要热处理的钢材扎捆，放入步骤(2)中制作好的所述托盘中；(4)将装有钢材的托盘装入台车炉进行加热；(5)加热工艺执行完成后，将装有钢材的托盘出炉浸水；(6)满足出水条件后，托盘出水，将小规格钢材从托盘中取出。本发明增加了台车炉热处理的生产范围，减少工厂工装设备，降低工艺成本，增加竞争企业优势等。

Description

台车炉热处理小规格钢材的方法及托盘
技术领域
本发明涉及钢材热处理领域，特别涉及一种台车炉热处理小规格钢材的方法及托盘。
背景技术
钢铁企业为了使特殊性能钢材满足使用要求，成材后需进行调质或固溶等热处理方式。热处理使用的加热炉包括有井式热处理炉、台车式热处理炉、步进式热处理炉等。其中台车式热处理炉安装有行走机构，由牵引机构沿炉底上的轨道拉出或拖入炉膛，便于在炉外装卸钢材，适用于各种规格及大批量的钢材进行热处理。
对于小规格的钢材，特别是直径在100mm以下的钢材，在进行淬火或固溶的时候，钢材加热到指定温度，满足热处理要求后出炉进入介质中，钢材进入介质后急速冷却，由于钢材发生温度变化，强烈的热应力变化导致钢材严重弯曲，无法矫直。使得材料最终只能报废，也使得小规格材料热处理成为了台车炉的生产瓶颈。
因此，寻求一种方法使得小规格钢材可以在台车炉进行热处理具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种台车炉热处理小规格钢材的方法及托盘，能在钢材进入介质时控制钢材弯曲的可变化范围，减少钢材弯曲程度，可使用台车炉进行小规格钢材热处理。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种台车炉热处理小规格钢材的方法，包括如下步骤：
(1)根据需处理钢材的规格和数量，选择钢管规格和数量；
(2)将步骤(1)中的钢管制作钢管托盘：在钢管的管身进行打孔，孔能够确保钢材在台车炉中可以充分加热，钢材出台车炉入水后，水能快速浸入所述托盘内并覆盖钢材，进而快速冷却所述钢材；
(3)装料：将需要热处理的钢材扎捆，放入步骤(2)中制作好的所述托盘中；
(4)将装有钢材的托盘装入台车炉进行加热；
(5)加热工艺执行完成后，将装有钢材的托盘出炉浸水；
(6)满足出水条件后，托盘出水，将小规格钢材从托盘中取出。
进一步地，在上述方法中，在所述步骤(1)中，所述钢管的长度为6～8米、直径为400～500mm、壁厚为15～25mm；
优选地，小规格钢材的直径小于100mm；再优选地，小规格钢材的直径小于40mm。
进一步地，在上述方法中，在所述步骤(2)中，所述孔的直径设置为25～100mm，孔在钢管上沿长度方向共设置有3～6排；
优选地，孔在钢管上沿长度方向共设置有4排。
进一步地，在上述方法中，相邻的两排孔在钢管上交替设置。
进一步地，在上述方法中，在所述步骤(2)中，在钢管的长度方向上，两个孔之间的距离为200～400mm。
进一步地，在上述方法中，在所述步骤(3)中，在所述托盘中装入占钢管的中空部分50％-90％体积的钢材。
进一步地，在上述方法中，在所述步骤(3)中，将若干小规格钢材捆扎若干道后扎成一捆，然后用天车将扎捆后的钢材装入托盘内部；
优选地，在钢材的头尾处分别捆扎两道、中间一道共五道；
优选地，在每个所述托盘中装有3-5捆钢材，将若干小捆一起大捆。
进一步地，在上述方法中，还包括步骤(7)：矫直，热处理后的钢材通过矫直机矫直。
另一方面，本发明还公开一种托盘，用于上诉后方法中，所述托盘的基体为钢管，所述钢管的管身上设置有若干个孔。
进一步地，在上述托盘中，所述钢管的长度为6～8米、直径为400～500mm、壁厚为15～25mm；
优选地，所述孔的直径设置为25～100mm，孔在所述钢管上沿长度方向共设置有3～6排，
优选地，相邻的两排所述孔在钢管上交替设置，
优选地，在所述钢管的长度方向上，两个所述孔之间的距离为200～400mm。
分析可知，本发明公开一种台车炉热处理小规格钢材的方法及托盘，通过利用钢管在管身打孔做托盘，将小规格钢材装入托盘中，限制了小规格钢材弯曲变化空间。钢材在进行淬火或固溶的时候，因空间受限，钢材无法随意弯曲，从而降低小规格钢材的弯曲程度。再通过矫直机矫直，使得钢材满足交货要求，从而实现台车炉进行小规格钢材的热处理生产。
本发明增加了台车炉热处理的生产范围，减少工厂工装设备，降低工艺成本，增加竞争企业优势等。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1本发明一实施例的托盘的结构示意图；
图2本发明又一实施例的托盘的结构示意图；
图3为步骤4、步骤5和步骤6的流程图。
附图标记说明：1管身；2孔。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
根据本发明的实施例，提供一种台车炉热处理小规格钢材的方法，用于小规格钢材在台车炉中进行淬火或固溶，该方法使小规格钢材可以通过台车炉加热后进行淬火或固溶。需要说明的是，本发明中的小规格钢材可以是圆钢、方钢、六边形等形状。具体步骤如下：
(1)根据需处理钢材的规格和重量，选择合适的钢管规格和数量；
钢管的数量根据需要处理钢材的数量来决定。根据用于此类钢处理的台车炉长度选择钢管的长度，如果台车炉的长度是8米，钢管的长度可选为6～8米，优选长度为7米；
钢管的直径可为400～500mm，壁厚可为15～25mm。壁厚如果太薄、强度会不符合要求；壁厚如果太厚会影响小规格钢材的装入量和入水后的冷却速度。因为钢管越厚质量就会越大，入水也会吸热降温，同时水温就会受到钢温的影响进而上升，水温迅速上升后就不能保证小规格钢材的快速冷却。
钢管可根据工厂的情况选用废旧钢管，比如选用直径460mm、壁厚18mm的钢管，节约成本的同时实现小规格钢材的热处理。
(2)将步骤1中的钢管制作钢管托盘：即在钢管的管身进行打孔，孔的直径和数量设置能够确保钢材在台车炉中可以充分加热，钢材出台车炉入水后，水能快速浸入托盘内并覆盖钢材，并确保水的流通性；
设置孔的目的是为了水能快速进入管内，并形成水循环，如果单纯是为了这样的目的：钢管上的孔是越多越好，直径是越大越好。但是钢管的孔受到钢管本身的性能约束，如果钢管太薄、钢管本身不耐热、孔太大和/或太多的话，在固溶或淬火时钢管自身就会弯曲，显然不利于置于钢管内的小规格钢材的热处理。
因为固溶和淬火都需要钢材快速冷却，所以浸入钢管内的水是循环水。如果水不能进行循环就会受到钢温的影响，水温迅速上升后就不能保证小规格钢材的快速冷却。
所以孔的直径设置在25～100mm，在钢管上沿长度方向可设置3～6排孔，即从钢管的一端至另一端共有3～6排孔，优选设置4排；在长度方向上，两个孔之间的距离可为200～400mm，优选为300mm。
为了保证钢管的强度，相邻两排孔在钢管上交替设置，即如果共设置4排孔，钢管的一个横截面上最多有两个孔。
孔可根据钢管的外径确定具体的值。
(3)装料：将需要热处理的钢材扎捆，放入制作好的托盘中；
钢材扎捆即将若干小规格钢材扎成一捆，优选在钢材的头尾处分别捆扎两道、中间一道共五道，然后用天车将扎捆后的钢材装入托盘内部。
以每个托盘中装有3-5捆钢材来决定每捆钢材的大小，每捆钢材均可采用头部、中部和尾部多道次捆扎成小捆，然后再将若干小捆一起大捆。
小规格钢材固溶在台车炉防止弯曲是难点，通过多次装料实验，采用头采用头部、中部和尾部多道次捆扎成小捆，然后再将若干小捆一起大捆，有利于钢材更直。
钢管托盘中装入量越满钢材越直，但放的太满钢材很难从钢管中取出，以及与后续热处理程序同时考虑，托盘中装入占钢管的中空部分50％-90％体积的钢材。(4)将装有钢材的托盘装入台车炉进行加热；
(5)加热工艺执行完成后，将装有钢材的托盘出炉浸水；钢材达到热处理工艺要求的冷却时间或者温度后出水。
(6)满足出水条件后，托盘出水，小规格钢材从托盘中取出，或者根据工艺完成其他全部热处理制度后从托盘中取出。
(7)热处理后的钢材通过矫直机矫直，完成小规格钢材热处理的生产过程。
本文中提到的水泛指水、油或聚合物等介质。通过利用钢管在管身打孔做托盘，将小规格钢材装入托盘中，限制了小规格钢材弯曲变化空间。钢材在进行淬火或固溶的时候，因空间受限，钢材无法随意弯曲，从而降低小规格钢材的弯曲程度。再通过矫直机矫直，使得钢材满足交货要求，从而实现台车炉进行小规格钢材的热处理生产。应用该方法可以增加台车炉热处理的生产范围，减少工厂工装设备，降低工艺成本，增加竞争企业优势等。
本发明还公开了一种在上述台车炉热处理小规格钢材的方法中适用的托盘，所述托盘的基体为钢管，钢管的管身上分布有孔。
本发明中，小规格钢材的直径优选小于100mm；再优选地，小规格钢材的直径小于40mm。本发明的技术方案还可以适用其他任何规格的钢材，本发明对此不作限定。
钢管的数量根据需要处理钢材的数量来决定。根据用于此类钢处理的台车炉长度选择钢管的长度，如果台车炉的长度是8米，钢管的长度可选为6～8米，优选长度为7米。
钢管的直径可为400～500mm，壁厚可为15～25mm。壁厚如果太薄、强度会不符合要求；壁厚如果太厚会影响小规格钢材的装入量和入水后的冷却速度。因为钢管越厚质量就会越大，入水也会吸热降温，同时水温就会受到钢温的影响进而上升，水温迅速上升后就不能保证小规格钢材的快速冷却。
钢管可根据工厂的情况选用废旧钢管，比如选用直径460mm、壁厚18mm的钢管。
所以孔的直径设置在25～100mm，在钢管上沿长度方向可设置3～6排孔，即从钢管的一端至另一端共有3～6排孔，优选设置4排；在长度方向上，两个孔之间的距离可为200～400mm、优选为300mm。
利用本发明公开的台车炉热处理小规格钢材的方法及托盘处理后的小规格钢材的平直度在5mm/m～20mm/m，有利于随后的矫直机矫直程序。经过矫直机矫直后，小规格钢材的平直度达到3mm/m，效果理想。
如图1和图2所示，托盘的基体为钢管，钢管的管身1上设置有若干个孔2。根据本发明的实施例，提供了二种托盘的结构示意图。
下面通过列举具体的实施例进一步说明本发明。
实施例1：
固溶小规格钢材：钢种45Cr14Ni14W2Mo，规格35mm圆，总重7t；参数：固溶温度1140℃，保温2h，水冷。
托盘：由于钢种规格较小，利用钢管报废的12CrMoVG的钢管做托盘。如图1所示中的钢管外径为460mm，壁厚为18mm，孔2的直径为50mm，每个小孔间隔300mm，同一横截面上的六个孔在圆周方向均匀分布，共6排孔。
平直度描述：由于钢材自由弯曲的空间受到限制，固溶后钢材不会出现弯曲严重的情况，平直度在20mm/m，经过矫直机矫直后，平直度达到3mm/m。
实施例2：
淬火小规格钢材：钢种1Cr9Mo，规格50mm圆，总重5t；参数：淬火温度925℃，保温1.5h，水冷；回火温度655℃，保温3h，空冷。
托盘：由于钢种规格较小，利用钢管报废的12CrMoVG的钢管做托盘。如图2所示中的钢管外径为460mm，壁厚为18mm，孔2的直径为80mm，每个小孔间隔400mm，同一横截面上的两个孔在圆周方向上180度相对，共4排孔。
平直度描述：由于钢材自由弯曲的空间受到限制，淬火+回火后钢材不会出现弯曲严重的情况，平直度在15mm/m，经过矫直机矫直后，平直度达到3mm/m。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
通过利用钢管在管身打孔做托盘，将小规格钢材装入托盘中，限制了小规格钢材弯曲变化空间。钢材在进行淬火或固溶的时候，因空间受限，钢材无法随意弯曲，从而降低小规格钢材的弯曲程度。再通过矫直机矫直，使得钢材满足交货要求，从而实现台车炉进行小规格钢材的热处理生产。
本发明增加了台车炉热处理的生产范围，减少工厂工装设备，降低工艺成本，增加竞争企业优势等。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种台车炉热处理小规格钢材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）根据需处理钢材的规格和数量，选择钢管规格和数量；
（2）将步骤（1）中的钢管制作钢管托盘：在钢管的管身进行打孔，孔能够确保钢材在台车炉中可以充分加热，钢材出台车炉入水后，水能快速浸入所述托盘内并覆盖钢材，进而快速冷却所述钢材；
（3）装料：将需要热处理的钢材扎捆，放入步骤（2）中制作好的所述托盘中；
（4）将装有钢材的托盘装入台车炉进行加热；
（5）加热工艺执行完成后，将装有钢材的托盘出炉浸水；
（6）满足出水条件后，托盘出水，将小规格钢材从托盘中取出；
在所述步骤（1）中，所述钢管的长度为6~8米、直径为400~500mm、壁厚为15~25mm；
在所述步骤（2）中，所述孔的直径设置为25~100mm，孔在钢管上沿长度方向共设置有3~6排；
在所述步骤（2）中，在钢管的长度方向上，两个孔之间的距离为200~400mm；
在所述步骤（3）中，在所述托盘中装入占钢管的中空部分50%-90%体积的钢材；
所述小规格钢材的直径小于100mm；
处理后的小规格钢材的平直度为5mm/m~20mm/m。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述小规格钢材的直径小于40mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述孔在钢管上沿长度方向共设置有4排。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
相邻的两排孔在钢管上交替设置。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述步骤（3）中，将若干小规格钢材捆扎若干道后扎成一捆，然后用天车将扎捆后的钢材装入托盘内部。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
在钢材的头尾处分别捆扎两道、中间一道共五道。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
在每个所述托盘中装有3-5捆钢材，将若干小捆一起大捆。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，
还包括步骤（7）：矫直，热处理后的钢材通过矫直机矫直。
9.一种托盘，用于权利要求1至7中任一项所述的方法中，其特征在于，
所述托盘的基体为钢管，所述钢管的管身上设置有若干个孔。
10.根据权利要求9所述的托盘，其特征在于，
所述钢管的长度为6~8米、直径为400~500mm、壁厚为15~25mm。
11.根据权利要求10所述的托盘，其特征在于，
所述孔的直径设置为25~100mm，孔在所述钢管上沿长度方向共设置有3~6排。
12.根据权利要求10所述的托盘，其特征在于，
相邻的两排所述孔在钢管上交替设置。
13.根据权利要求10所述的托盘，其特征在于，在所述钢管的长度方向上，两个所述孔之间的距离为200~400mm。
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