CN109100036B - 基于球扁钢感应加热与淬火条件下工艺参数的测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于球扁钢感应加热与淬火条件下工艺参数的测定方法，包括步骤：(1)在准备进行感应加热淬火处理的球扁钢上，沿横截面方向切割，截取一段作为球扁钢的待测基体；(2)在待测基体的横截面上选取若干测量点，并沿着待测基体的纵长方向对测量点进行钻孔；(3)将钻孔后的待测基体重新焊接至待加热淬火的球扁钢上，并在孔内埋入热电偶，将热电偶连接至数据采集处理系统；(4)对球扁钢进行感应加热淬火；同时采集处理各热电偶的数据，完成工艺参数的测定。通过解析该方法直接测得的数据及形成的连续温度曲线，可对球扁钢在该条件下的温度均匀性进行评判，为中频感应加热淬火装置的功能参数设定及球扁钢实际工艺执行提供指导。

Description

基于球扁钢感应加热与淬火条件下工艺参数的测定方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体涉及一种基于中频感应加热淬火装置生产球扁钢加热与淬火条件下工艺参数的测定方法。
背景技术
球扁钢是船舶专用结构型钢，主要用作扶强材、防挠材。球扁钢由球头和腹板两部分组成，其独特的形状使得球扁钢比其他型钢(如角钢、扁钢、工字钢、T型材等)在船舶的应用上具备更轻的质量和更好的强重比。近年来，随着世界造船业向着大型化、高速化、自动化方向发展，对船用球扁钢提出高强度、高韧性以及大规格化的需求。
然而，球扁钢因其截面尺寸差异非常悬殊，球头和腹板尺寸最大比例达到4:1，在实际生产中，目前大多数球扁钢淬火采用加热炉进行加热，加热出炉后进行喷淋淬火的方式制造。这种方式生产出来的球扁钢变形量大，次品、废品率高，增加了原材料的浪费和企业的经济负担；部分钢厂采用多个加热器对球扁钢进行加热，但其加热温度控制不好，如多个加热器之间的温差过大的时候，导致球扁钢发生弯曲变形，加大了企业的生产成本。
基于此，逐渐开发出电磁感应加热快速感应加热淬火处理技术，在较短时间内实现加热、均温、冷却的感应加热淬火处理过程，感应加热淬火处理后除了性能要达到一定标准外，性能均匀性也是需要考察的一个重要方面。但球扁钢属于异形断面型钢，由球头和腹板组成。受到加热形式和球扁钢断面形状的影响，球扁钢球头和腹板由于所受电磁感应强度不同，加热后易产生较大温差，严重影响感应加热淬火处理后球扁钢性能及其均匀性。
在实际生产中难于实现对球扁钢加热冷却的数据观测，难以了解球扁钢的加热冷却等关键参数，所以缺乏对球扁钢工艺参数精度的控制，使产品性能得不到保障。所以，设计一种可以直接获取球扁钢感应加热与淬火冷却条件下的数据是十分有意义的。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于球扁钢感应加热与淬火条件下工艺参数的测定方法，该方法能够直接获取生产过程中球扁钢在感应加热与淬火条件下的加热冷却速率及温度场分布状况，保障产品的性能。
技术方案：本发明所述的一种基于球扁钢感应加热与淬火条件下工艺参数的测定方法，包括如下步骤：
(1)在准备进行感应加热淬火处理的球扁钢上，沿横截面方向切割，截取一段作为球扁钢的待测基体；
(2)在待测基体的横截面上选取若干测量点，并沿着待测基体的纵长方向对测量点进行钻孔；
(3)将钻孔后的待测基体重新焊接至待加热淬火的球扁钢上，并在孔内埋入热电偶，将热电偶连接至数据采集处理系统；
(4)对球扁钢进行感应加热淬火；同时采集处理各热电偶的数据，完成工艺参数的测定。
其中，为了能够准确表征球扁钢在感应加热淬火条件下的具体工艺参数，需要将热电偶埋入合适的深度，所以本发明中所述步骤(1)中截取的待测基体的长度为30～50cm。
并且，合理的选择开孔的位置对于准确测定球扁钢的工艺参数也是至关重要的。球扁钢的构型包括球头和与球头相连的腹板，相应的，所述待测定基体也具有球头以及与球头相连的腹板；本发明的所述步骤(2)中选取的若干测量点包括分别位于腹板横截面的中间区域和边缘区域的至少两个测量点、以及分别位于球头横截面的中间区域、边缘区域、球端圆角的圆心区域的多个测量点。
所述步骤(3)中在孔内埋入热电偶，具体的，是将K型热电偶放入孔内，并通过铁胶泥进行密封固定。K型热电偶的理论能够测量到1370℃，其测量-30～1250℃的温度范围的稳定性较好。通过铁胶泥密封的密封性能好，能够有效的防水、防拉断，进一步保障数据的稳定性。
所述步骤(4)中对球扁钢进行感应加热淬火处理是采用中频感应加热淬火装置对球扁钢进行三个阶段的处理，所述三个阶段分别为预热阶段、加热阶段和淬火阶段；感应加热淬火处理前对中频感应加热淬火装置进参数预设。
有益效果：本发明通过在准备进行感应加热淬火处理的的球扁钢上截取待测基体，选取若干测量点，并精加工出用于埋入热电偶的孔，将待测基体重新焊接至球扁钢上，形成整体并一起进行感应加热淬火处理，同时通过热电偶对各个测量点的实时数据进行测量，从而实现了在生产过程中获取中频感应加热条件下球扁钢的加热冷却速率及温度场分布状况的目的。该方法能够真实、可靠且全面的测定球扁钢的加热、冷却速率及温度场分布状况，可直接为球扁钢生产工艺提供指导。
附图说明
图1是本发明的实施例中待测基体的横截面上各测量点的位置布局图；
图2是实施例中各测量点实际测得连续温度曲线图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明做进一步详细说明。
本实施例公开了一种基于球扁钢感应加热与淬火条件下工艺参数的测定方法，该方法的过程包括，首先做好检测准备，由于球扁钢的横截面为异形面，面积相对较小，在现场钻孔难度极大且不易保证钻孔要求的精度，影响最终参数测定的准确性；所以，在准备进行感应加热淬火处理的球扁钢上先截取一小段长度，利用机床精加工所需埋入热电偶的孔。然后做好测量准备，即将待测基体重新焊接至球扁钢上形成整体，装好热电偶并连接至数据采集处理系统。最后进行测量，使装有热电偶的待测基体与球扁钢一起经辊道运行到中频感应加热淬火装置中同步进行感应加热淬火处理，同时完成工艺参数的测定。
具体的，该方法包括如下步骤：
(1)在准备进行感应加热淬火处理的球扁钢上，沿横截面方向切割，截取一段作为球扁钢的待测基体；
(2)在待测基体的横截面上选取若干测量点，并沿着待测基体的纵长方向对测量点进行钻孔；
(3)将钻孔后的待测基体重新焊接至待加热淬火的球扁钢上，并在孔内埋入热电偶，将热电偶连接至数据采集处理系统；
(4)对球扁钢进行感应加热淬火处理；同时采集处理各热电偶的数据，完成工艺参数的测定。
对于步骤(1)截取的长度，也即待测基体的长度为30～50cm。从而能够加工出合适的钻孔深度，测得真实有效的数据。
对于步骤(2)，测量点的选取对表征球扁钢在感应加热淬火条件下的具体工艺参数是极为重要的。将待测基体根据球扁钢的结构特征，分为球头1和与球头1连接的腹板2。虽然电磁感应的加热技术能够在加热过程中基本实现均温，但是考虑到球扁钢断面的形状，距离表面的深度不同所受的电磁感应强度可能会有所变化，所以对球头1和腹板2分别予以考虑。球头1上选取的测量点分别位于球头1的横截面的中间区域、边缘区域以及球端圆角的圆心区域。腹板2上选取的测量点分别位于腹板2的横截面的中间区域和边缘区域。其中，球头1横截面的边缘区域为靠近球头的各个表面的区域，具体包括球顶面与腹板间的圆角表面、球端圆角的表面以及球头的各个平直的表面。
分别在球头1和腹板2的不同深度的位置选取具有表征意义的测量点，从而能够全面且有效的对球扁钢的各个测量温度参数进行测定。
对于步骤(3)，选用K型热电偶，其理论可测得1370℃，在-30～1250℃中稳定性较好，将各个热电偶通过偶丝连接至数据采集处理系统，并固定随球扁钢一起运行整个感应加热淬火处理过程。
并且，在各个测量点的孔中放入热电偶后，通过铁胶泥进行密封固定。一方面可以防止空气流入空隙中，影响测量精度；另一方面可以防止淬火时，水进入空隙破坏热电偶，导致不能够获得有效的淬火数据，因为水或水汽的存在会对热电偶测温的准确性产生极大的影响。
对于步骤(4)，采用中频感应加热淬火装置对球扁钢进行三个阶段的处理，这三个阶段分别为预热阶段、加热阶段和淬火阶段。感应加热淬火处理前需要设置好记录采集程序，并对中频感应加热淬火装置进参数预设。其中，对中频感应加热淬火装置进行参数预设包括分别预设预热阶段和加热阶段的参数；所述参数包括电压、电流、逆变功率、频率及速度。
通过采集各热电偶测得的温度数据，形成连续温度曲线。通过连续温度曲线测算出各个测量点的升温速率和冷却速率，并解析所述三个阶段的球扁钢的温度场分布。
实施例1：本实施例选取的球扁钢符合GBT 9945-2012热轧球扁钢的国家标准。测试钢种为QB620，规格为：(h*b*t)：TS220(220mm*68mm*10mm)。截取的待测基体在30～50cm之间选取，本例中截取45cm。
如图1所示，为本例中球扁钢的待测基体的横截面，图中①～⑧分别标识八个测量点的位置。具体的，对于腹板2，靠腹板中心区域取一点④，靠腹板表面区域取一点⑦；对于球头1，在球头中心取一点①，球头斜面表层及球顶面与腹板间的圆角r2表层区域各取一点分别为③和⑥，球头球端圆角r1表层和球端圆角r1的圆心区域各取一点分别为⑤和②，球头竖直表面的表层取一点⑧。其中，点④符合腹板横截面的中间区域的要求，点⑦符合腹板横截面的边缘区域的要求，点①符合球头横截面的中间区域的要求，点②符合球端圆角的圆心区域的要求，点③、⑤、⑥、⑧符合球头横截面的边缘区域的要求。这样布置，充分考虑了球扁钢的球头1和腹板2的差异，能够有效把控各个位置的工艺均匀性。
完成钻孔后，焊接到5m长的球扁钢上。
选用8根长度为6m的K型热电偶，用铁胶泥密封并固定热电偶及钻孔形成的孔隙，将各热电偶通过偶丝连接至数据采集处理系统，并固定随球扁钢一起运行进行整个过程测试。
设置好记录采集程序后，对中频感应加热装置进行参数设定，中频感应装置预设工艺制度：预热阶段：电压207V，电流278A，逆变功率209KW，频率3.91KHz，速度254mm/min。加热阶段：电压256V，电流184A，逆变功率176KW，频率8.73KHz，速度254mm/min。球扁钢由辊道运行至感应加热淬火装置进行预热阶段、加热阶段及淬火阶段的处理。
依据采集到的各测量点的数据，形成连续温度曲线，对球扁钢的感应升温速率、冷却速率及温度场分布进行测算和解析。
如图2所示，本次测定过程中，整个球扁钢在预热阶段最高温度范围在564.3℃～674.7℃，加热阶段最高温度范围在893.1℃～966.3℃；冷却阶阶段冷却能力较大，较短时间内(＜1min)从最高温度可以冷却到100℃以下。
腹板的测量点⑦和④在预热阶段升温速率分别为：21.8℃/s、20.5℃/s；加热阶段的升温速率14.1℃/s、12.4℃/s；淬火阶段的冷却速率分别为：32.7℃/s、27.2℃/s。
球头各测量点在预热阶段的升温速率范围为：22.5℃/s～23.9℃/s；加热阶段的升温速率范围为：11.2℃/s～13.8℃/s；淬火阶段的冷却速率范围为：20.2℃/s～34.0℃/s。
预热阶段球头各测量点平均值较腹板表面平均温度低202.7℃，加热阶段较腹板表面平均温度低86.3℃。经历加热段后，球扁钢整体温度范围缩小，均匀性较好。
通过本发明基于球扁钢感应加热与淬火条件下工艺参数的测定方法，解析直接测得的数据及温度曲线，可对球扁钢在该条件下温度均匀性进行评判，这为中频感应加热淬火装置的功能参数设定及球扁钢实际工艺执行提供指导。克服了现有技术难以直接获取球扁钢各位置温度场分布。提供了一种较好的均匀性评判方法及思路。

Claims (1)

1.一种基于球扁钢感应加热与淬火条件下工艺参数的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在准备进行感应加热淬火处理的球扁钢上，沿横截面方向切割，截取长度30～50cm作为球扁钢的待测基体；
(2)在待测基体的横截面上选取若干测量点，并沿着待测基体的纵长方向对测量点进行钻孔，选取的测量点包括分别位于腹板横截面的中间区域和边缘区域的至少两个测量点、以及分别位于球头横截面的中间区域、边缘区域、球端圆角的圆心区域的多个测量点；
(3)将钻孔后的待测基体重新焊接至待加热淬火的球扁钢上，并在孔内埋入K型热电偶，通过铁胶泥进行密封固定，将K型热电偶连接至数据采集处理系统；
(4)感应加热淬火处理前对中频感应加热淬火装置进参数预设，包括分别预设预热阶段和加热阶段的参数，预设的参数包括电压、电流、逆变功率、频率及速度；然后采用中频感应加热淬火装置对球扁钢进行预热阶段、加热阶段和淬火阶段三个阶段的感应加热淬火处理；同时采集处理各热电偶测得的温度数据并形成连续温度曲线，通过连续温度曲线测算出各个测量点的升温速率和冷却速率，并解析所述三个阶段的球扁钢的温度场分布，完成工艺参数的测定。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110579293B (zh) * 2019-10-23 2021-06-22 中航飞机起落架有限责任公司 一种结构件真空热处理淬火温度检测方法
CN113913587A (zh) * 2021-09-30 2022-01-11 东风商用车有限公司 一种齿轮的表面处理方法及齿轮

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004004096A (ja) * 2003-06-02 2004-01-08 Kawaso Electric Industrial Co Ltd 半導体ウエハ熱処理炉用の測温ウエハ
JP5366772B2 (ja) * 2009-11-20 2013-12-11 ヒューグルエレクトロニクス株式会社 温度検出装置
CN101788438B (zh) * 2010-01-27 2011-08-17 湖南大学 一种测定大尺寸铝合金淬透性的试验方法
CN102445400B (zh) * 2010-09-30 2014-01-29 北京有色金属研究总院 一种适于铝合金材料淬火效果直接测试评价的方法
CN202390498U (zh) * 2011-12-07 2012-08-22 南京钢铁股份有限公司 中厚板辊式淬火机钢板冷却速率测定装置
CN104593551B (zh) * 2015-01-22 2016-08-24 湖北浩运新材料科技有限公司 一种合金大棒连续调质热处理淬火炉炉温的检测方法
CN105046030B (zh) * 2015-09-09 2018-01-26 哈尔滨工业大学 基于有限元法的三维传热条件下的铝合金构件淬火过程换热系数的获得方法

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