CN109852772A - 一种金属材料保温装置及其保温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属材料保温装置及其保温方法，包括上盖、箱体，通过在箱体及上盖外部加装中空腔体，通过调节中空腔体内的真空度调整金属材料的降温速率，可适应不同环境下金属材料的缓冷需求，无需保温坑，使金属材料缓冷过程中温度场传热均匀度更高，有利于消除金属材料的枝晶偏析，提高金属材料质量；且本发明保温装置结构简单、设计合理，降温速率简单可控，运用范围广，且收纳方便，节约场地和成本；通过调节中空腔体的厚度并调节中空腔体内的真空度，可适用于不同环境下不同金属型材的缓冷需求，避免金属材料高温淬火后发生偏析、开裂和异常变形风险，提高金属材料的机械性能，且偏析小、硬度分布均匀。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种金属材料保温装置及其保温方法。
背景技术
轧钢厂从连铸下线的堆垛板坯，有些钢种需要考虑温度缓慢下降，有时由于周边温度下降较快，导致板坯边部冷却较快，影响后续的产品加工质量，对于附近没有保温坑的连铸厂，需要缓冷的金属材料的环境温度控制相对不稳定、导致金属材料缓冷后性能较差。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种金属材料保温装置及其保温方法，通过在箱体及上盖外部加装中空腔体，通过调节中空腔体内的真空度调整金属材料的降温速率，可适应不同环境下金属材料的缓冷需求，无需保温坑，使金属材料缓冷过程中温度场传热均匀度更高，有利于避免金属材料高温淬火发生偏析、开裂和异常变形风险，提高金属材料的机械性能，且偏析小、硬度分布均匀。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种金属材料保温装置，包括上盖、箱体，所述箱体包括用于盛放金属材料的内衬和套设于所述内衬外的用于增加保温效果的外壳，所述内衬的外壁与所述外壳的内壁之间形成箱体中空腔体，所述箱体中空腔体通过外壳抽气口与抽气管的一端连通，抽气管的另一端用阀门封闭；所述上盖包括内盖和外盖，所述内盖上端面与所述外盖下端面之间形成上盖中空腔体，所述上盖中空腔体通过外盖抽气口与外盖抽气管连通，外盖抽气管顶端用阀门封闭；所述内盖底面与所述内衬的上沿配合连接，所述外盖底面与所述外壳上沿扣合。
优选的，所述内衬底板下侧向下延伸出至少一根支撑脚；对内衬起到支撑和加固作用，防止内衬下沉时使中空腔体断裂。
进一步优选的，所述支撑脚位于内衬底面中心或者内衬底面的周边，其中位于内衬底面周边的支撑脚在内衬底面周边上均匀分布，对内衬起到支撑和加固作用，防止内衬下沉时使箱体中空腔体断裂。
优选的，所述中空腔体的厚度为5～80mm。
优选的，所述内盖底面的外圈开设有内环形凹槽，所述内环形凹槽与所述内衬的上沿配合连接；所述外盖底面开设有外环形凹槽，所述外环形凹槽与所述外壳的上沿扣合。
优选的，所述箱体底部设有滚轮。
本发明还提供所述的一种金属材料保温装置的保温方法，包括如下步骤：将经过热处理后需要缓冷的金属材料放入上述金属材料保温装置中，将上盖与箱体扣合，通过控制中空腔体内的真空度调节金属材料的冷却速率。
优选的，所述中空腔体的真空度为5～1000Pa。
优选的，所述金属材料为钢、铜或铝中的一种或多种；本发明的保温装置可适用于坯料、轧钢等金属钢材的缓冷需求以及热处理后需要缓冷的铜材、铝材，通过上述保温装置缓冷后金属材料均具有较好的性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过在箱体外部加装中空腔体，通过调节中空腔体内的真空度调整金属材料的降温速率，避免金属材料高温淬火发生偏析、开裂和异常变形风险，提高金属材料的机械性能，且偏析小、硬度分布均匀。
(2)通过调整中空腔体内的真空强度调整降温速率，可适应不同金属材料的缓冷需求，使金属材料缓冷过程中温度场传热均匀度更高，有利于消除金属材料的枝晶偏析，提高金属材料质量。
(3)本发明适用于所有吨位金属材料的缓冷需求，运用范围广，且工艺简便易行，可靠安全，投资及维护成本低。
(4)本发明保温装置结构简单、设计合理，移动方便，无需保温坑，能满足缓冷金属材料对环境温度要求，且金属材料环境温度控制简单，缓冷后金属材料各方面性能更高，提高了后续产品加工质量。
(5)本发明保温装置收纳方便，节约场地和成本。
附图说明
图1为本发明一种金属材料保温装置的结构示意图；
图中：1、内衬；2、外壳；301、外壳抽气口；302、抽气管；4、内盖；401、内环形凹槽；5、外盖；501、外环形凹槽；601、外盖抽气口；602、外盖抽气管；7、箱体中空腔体；8、上盖中空腔体；9、支撑脚；10、阀门；11、滚轮。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明；除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
以下具体实施方式中，如图1所示，一种金属材料保温装置，包括上盖、箱体，其特征在于，所述箱体包括用于盛放金属材料的内衬1和套设于所述内衬1外的用于增加保温效果的外壳2，所述内衬1的外壁与所述外壳2的内壁之间形成箱体中空腔体7，所述箱体中空腔体7通过外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，抽气管302的另一端用阀门10封闭；所述上盖包括内盖4和外盖5，所述内盖4上端面与所述外盖5下端面之间形成上盖中空腔体8，所述上盖中空腔体8通过外盖抽气口601与外盖抽气管602连通，外盖抽气管602顶端用阀门10封闭；所述内盖4底面与所述内衬1的上沿配合连接，所述外盖5底面与所述外壳2上沿扣合。
具体的，所述内衬1底板下侧向下延伸出一根支撑脚9，所述支撑脚9位于内衬1底面中心；优选的，所述内衬1底板下侧向下延伸出三根支撑脚9，三根支撑脚9位于内衬1底面周边三根支撑脚9在内衬1底面周边上均匀分布，对内衬1起到支撑和加固作用，防止内衬1下沉时使箱体中空腔体7断裂。
具体的，所述中空腔体的厚度为5～80mm。
具体的，所述内盖4底面的外圈开设有内环形凹槽401，所述内环形凹槽401与所述内衬1的上沿配合连接；所述外盖5底面开设有外环形凹槽501，所述外环形凹槽501与所述外壳的上沿扣合。
具体的，所述箱体底部设有滚轮11，方便真空保温装置的移动，适用于不同位置金属材料的缓冷需求，同时可节省人力。
当金属材料经过热处理后需要缓冷时，放入本发明真空保温装置的内衬1中，将上盖与箱体扣合，并将外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，将真空泵与抽气管302的另一端连通，然后通过真空泵对箱体中空腔体7抽真空为5～1000Pa，然后将抽气管302封闭；将外盖抽气管602连接在外盖抽气口601上，将真空泵与外盖抽气管602连通，通过真空泵对上盖中空腔体8抽真空为5～1000Pa，然后将外盖抽气管602封闭。
实施例1
本实施例中金属材料保温装置中空腔体的厚度为50mm。
将经过热处理后需要缓冷的横截面为圆坯，直径为500mm，材质为40Cr热坯，放入真空保温装置的内衬1中，将上盖与箱体扣合，并将外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，将真空泵与抽气管302的另一端连通，然后通过真空泵对箱体中空腔体7抽真空为50Pa，然后将抽气管302封闭；将外盖抽气管602连接在外盖抽气口601上，将真空泵与外盖抽气管602连通，通过真空泵对上盖中空腔体8抽真空为50Pa，然后将外盖抽气管602封闭。
经测试，本实施例热坯缓冷后，坯料的中心疏松、中心偏析全部控制在1.5级以下，评判级别≤1.0级的比例达到98.1％；延伸率为10.1％，而采用保温坑缓冷后延伸率为3.7％，本实施例的延伸率提高173％。
实施例2
本实施例中金属材料保温装置中空腔体的厚度为5mm。
将经过热处理后需要缓冷的横截面为圆坯，直径为500mm，材质为40Cr热坯，放入真空保温装置的内衬1中，将上盖与箱体扣合，并将外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，将真空泵与抽气管302的另一端连通，然后通过真空泵对箱体中空腔体7抽真空为5Pa，然后将抽气管302封闭；将外盖抽气管602连接在外盖抽气口601上，将真空泵与外盖抽气管602连通，通过真空泵对上盖中空腔体8抽真空为5Pa，然后将外盖抽气管602封闭。
经测试，本实施例热坯缓冷后，坯料的中心疏松、中心偏析全部控制在1.5级以下，评判级别≤1.0级的比例达到98.9％；延伸率为10.5％，而采用保温坑缓冷后延伸率为4.1％，本实施例的延伸率提高149％。
实施例3
本实施例中金属材料保温装置中空腔体的厚度为80mm。
将经过热处理后需要缓冷的横截面为圆坯，直径为500mm，材质为40Cr热坯，放入真空保温装置的内衬1中，将上盖与箱体扣合，并将外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，将真空泵与抽气管302的另一端连通，然后通过真空泵对箱体中空腔体7抽真空为100Pa，然后将抽气管302封闭；将外盖抽气管602连接在外盖抽气口601上，将真空泵与外盖抽气管602连通，通过真空泵对上盖中空腔体8抽真空为100Pa，然后将外盖抽气管602封闭。
经测试，本实施例热坯缓冷后，坯料的中心疏松、中心偏析全部控制在1.5级以下，评判级别≤1.0级的比例达到97.2％；延伸率为9.8％，而采用保温坑缓冷后延伸率为3.5％，本实施例的延伸率提高180％。
实施例4
本实施例中金属材料保温装置中空腔体的厚度为50mm。
将经过热处理后需要缓冷的材质为Q345，高径比为200mm*200mm热方坯，放入真空保温装置的内衬1中，将上盖与箱体扣合，并将外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，将真空泵与抽气管302的另一端连通，然后通过真空泵对箱体中空腔体7抽真空为200Pa，然后将抽气管302封闭；将外盖抽气管602连接在外盖抽气口601上，将真空泵与外盖抽气管602连通，通过真空泵对上盖中空腔体8抽真空为200Pa，然后将外盖抽气管602封闭。
经测试，本实施例热坯缓冷后，坯料的中心疏松、中心偏析全部控制在1.5级以下，评判级别≤1.0级的比例达到96.8％；延伸率为9.9％，而采用保温坑缓冷后延伸率为3.8％，本实施例的延伸率提高161％。
实施例5
本实施例中金属材料保温装置中空腔体的厚度为5mm。
将经过热处理后需要缓冷的材质为Q345，高径比为200mm*200mm热方坯，放入真空保温装置的内衬1中，将上盖与箱体扣合，并将外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，将真空泵与抽气管302的另一端连通，然后通过真空泵对箱体中空腔体7抽真空为100Pa，然后将抽气管302封闭；将外盖抽气管602连接在外盖抽气口601上，将真空泵与外盖抽气管602连通，通过真空泵对上盖中空腔体8抽真空为100Pa，然后将外盖抽气管602封闭。
经测试，本实施例热坯缓冷后，坯料的中心疏松、中心偏析全部控制在1.5级以下，评判级别≤1.0级的比例达到96.5％；延伸率为9.6％，而采用保温坑缓冷后延伸率为3.5％，本实施例的延伸率提高174％。
实施例6
本实施例中金属材料保温装置中空腔体的厚度为80mm。
将经过热处理后需要缓冷的材质为Q345，高径比为200mm*200mm热方坯，放入真空保温装置的内衬1中，将上盖与箱体扣合，并将外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，将真空泵与抽气管302的另一端连通，然后通过真空泵对箱体中空腔体7抽真空为500Pa，然后将抽气管302封闭；将外盖抽气管602连接在外盖抽气口601上，将真空泵与外盖抽气管602连通，通过真空泵对上盖中空腔体8抽真空为500Pa，然后将外盖抽气管602封闭。
经测试，本实施例热坯缓冷后，坯料的中心疏松、中心偏析全部控制在1.5级以下，评判级别≤1.0级的比例达到97.1％；延伸率为9.0％，而采用保温坑缓冷后延伸率为3.7％，本实施例的延伸率提高143％。
实施例7
本实施例中金属材料保温装置中空腔体的厚度为50mm。
将经过热处理后需要缓冷的板坯长10000mm，宽1000mm，厚150mm，材质为Q235的热板坯放入真空保温装置的内衬1中，将上盖与箱体扣合，并将外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，将真空泵与抽气管302的另一端连通，然后通过真空泵对箱体中空腔体7抽真空为800Pa，然后将抽气管302封闭；将外盖抽气管602连接在外盖抽气口601上，将真空泵与外盖抽气管602连通，通过真空泵对上盖中空腔体8抽真空为800Pa，然后将外盖抽气管602封闭。
经测试，本实施例热坯缓冷后，坯料的中心疏松、中心偏析全部控制在1.5级以下，评判级别≤1.0级的比例达到95.5％；延伸率为8.9％，而采用保温坑缓冷后延伸率为3.5％，本实施例的延伸率提高154％。
实施例8
本实施例中金属材料保温装置中空腔体的厚度为5mm。
将经过热处理后需要缓冷的板坯长10000mm，宽1000mm，厚150mm，材质为Q235的热板坯放入真空保温装置的内衬1中，将上盖与箱体扣合，并将外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，将真空泵与抽气管302的另一端连通，然后通过真空泵对箱体中空腔体7抽真空为500Pa，然后将抽气管302封闭；将外盖抽气管602连接在外盖抽气口601上，将真空泵与外盖抽气管602连通，通过真空泵对上盖中空腔体8抽真空为500Pa，然后将外盖抽气管602封闭。
经测试，本实施例热坯缓冷后，坯料的中心疏松、中心偏析全部控制在1.5级以下，评判级别≤1.0级的比例达到96.3％；延伸率为9.0％，而采用保温坑缓冷后延伸率为3.7％，本实施例的延伸率提高143％。
实施例9
本实施例中金属材料保温装置中空腔体的厚度为80mm。
将经过热处理后需要缓冷的板坯长10000mm，宽1000mm，厚150mm，材质为Q235的热板坯放入真空保温装置的内衬1中，将上盖与箱体扣合，并将外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，将真空泵与抽气管302的另一端连通，然后通过真空泵对箱体中空腔体7抽真空为1000Pa，然后将抽气管302封闭；将外盖抽气管602连接在外盖抽气口601上，将真空泵与外盖抽气管602连通，通过真空泵对上盖中空腔体8抽真空为1000Pa，然后将外盖抽气管602封闭。
经测试，本实施例热坯缓冷后，坯料的中心疏松、中心偏析全部控制在1.5级以下，评判级别≤1.0级的比例达到94.6％；延伸率为8.5％，而采用保温坑缓冷后延伸率为3.6％，本实施例的延伸率提高136％。
实施例10
本实施例中金属材料保温装置中空腔体的厚度为50mm。
将经过热处理后需要缓冷的金属铜材，放入真空保温装置的内衬1中，将上盖与箱体扣合，并将外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，将真空泵与抽气管302的另一端连通，然后通过真空泵对箱体中空腔体7抽真空为100Pa，然后将抽气管302封闭；将外盖抽气管602连接在外盖抽气口601上，将真空泵与外盖抽气管602连通，通过真空泵对上盖中空腔体8抽真空为100Pa，然后将外盖抽气管602封闭。
经测试，本实施例铜材缓冷后，铜材的中心疏松、中心偏析全部控制在1.5级以下，评判级别≤1.0级的比例达到98.6％。
实施例11
本实施例中金属材料保温装置中空腔体的厚度为50mm。
将经过热处理后需要缓冷的金属铝材，放入真空保温装置的内衬1中，将上盖与箱体扣合，并将外壳抽气口301与抽气管302的一端连通，将真空泵与抽气管302的另一端连通，然后通过真空泵对箱体中空腔体7抽真空为50Pa，然后将抽气管302封闭；将外盖抽气管602连接在外盖抽气口601上，将真空泵与外盖抽气管602连通，通过真空泵对上盖中空腔体8抽真空为50Pa，然后将外盖抽气管602封闭。
经测试，本实施例铝材缓冷后，铝材的中心疏松、中心偏析全部控制在1.5级以下，评判级别≤1.0级的比例达到99.2％。
以上所述，仅为本发明的说明实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，做出的若干改进和补充也应视为本发明的保护范围；凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，利用以上所揭示的技术内容做出的些许更改、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所做的任何等同变化的更改、修饰与演变，均仍属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种金属材料保温装置，包括上盖、箱体，其特征在于，所述箱体包括用于盛放金属材料的内衬和套设于所述内衬外的用于增加保温效果的外壳，所述内衬的外壁与所述外壳的内壁之间形成箱体中空腔体，所述箱体中空腔体通过外壳抽气口与抽气管的一端连通，抽气管的另一端用阀门封闭；所述上盖包括内盖和外盖，所述内盖上端面与所述外盖下端面之间形成上盖中空腔体，所述上盖中空腔体通过外盖抽气口与外盖抽气管连通，外盖抽气管顶端用阀门封闭；所述内盖底面与所述内衬的上沿配合连接，所述外盖底面与所述外壳上沿扣合。
2.根据权利要求1所述的一种金属材料保温装置，其特征在于，所述内衬底板下侧向下延伸出至少一根支撑脚。
3.根据权利2所述的一种金属材料保温装置，其特征在于，所述支撑脚位于内衬底面中心或者内衬底面的周边，其中位于内衬底面周边的支撑脚在内衬底面周边上均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种金属材料保温装置，其特征在于，所述中空腔体的厚度为5～80mm。
5.根据权利要求1所述的一种金属材料保温装置，其特征在于，所述内盖底面的外圈开设有内环形凹槽，所述内环形凹槽与所述内衬的上沿配合连接；所述外盖底面开设有外环形凹槽，所述外环形凹槽与所述外壳的上沿扣合。
6.根据权利要求1所述的一种金属材料保温装置，其特征在于，所述箱体底部设有滚轮。
7.权利要求1～6任一项所述的一种金属材料保温装置的保温方法，其特征在于，包括如下步骤：将经过热处理后需要缓冷的金属材料放入上述金属材料保温装置中，将上盖与箱体扣合，通过控制中空腔体内的真空度调节金属材料的冷却速率。
8.根据权利要求7所述的一种金属材料保温装置的保温方法，其特征在于，所述中空腔体的真空度为5～1000Pa。
9.根据权利要求7所述的一种金属材料保温装置的保温方法，其特征在于，所述金属材料为钢、铜或铝中的一种或多种。
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| CN201910095663.9A CN109852772A (zh) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 一种金属材料保温装置及其保温方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
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| CN201910095663.9A CN109852772A (zh) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 一种金属材料保温装置及其保温方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020156334A1 (zh) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 武汉科技大学 | 金属材料保温装置及保温方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2035450U (zh) * | 1988-08-04 | 1989-04-05 | 李华 | 井式炉真空室式隔热装置 |
-
2019
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2035450U (zh) * | 1988-08-04 | 1989-04-05 | 李华 | 井式炉真空室式隔热装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李国斌等: "《流体力学与热工基础》", 30 September 2016, 北京理工大学出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020156334A1 (zh) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 武汉科技大学 | 金属材料保温装置及保温方法 |
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