CN112048598A - 一种双相钢锻造热处理设备及其热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热处理技术领域，且公开了一种双相钢锻造热处理设备，包括外壳体和主线圈，所述主线圈绕制在外壳体的内壁中，其特征在于：所述外壳体的内腔中设置有内壳体，所述内壳体的内部形成加热腔，所述外壳体的内部设置有固定壳体，所述固定壳体的外壁上活动套接有增磁组件，所述增磁组件的一端固定连接在内壳体的外壁上，所述外壳体和固定壳体之间形成真空腔，所述真空腔的内部放置有用于调整形状的调形组件。本发明通过增磁组件和调形组件的配合使用，精确调整内壳体的内壁与位于加热腔中的双相钢工件的距离，减少工件尖角处的磁感线，从而降低尖角效应带来的弊端，促进工件内磁感线分布的均匀性，达到提高工件受热均匀的目的。

Description

一种双相钢锻造热处理设备及其热处理方法

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，具体为一种双相钢锻造热处理设备及其热处理方法。

背景技术

双相钢是一种高性能钢，该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相钢的锻造需要使用热处理设备先进行加热，在根据不同的要求进行保温、降温，从而得到不同性能的双相钢。用于给双相钢进行热处理的设备有很多，感应热处理设备是其中一种相对洁净的加热方式。

感应加热是利用电磁感应的方法使被加热的材料的内部产生电流，依靠这些涡流的能量达到加热目的。感应加热系统的基本组成包括感应线圈，交流电源和工件。在加热过程中，由于被加热的双相钢工件，其外形有各种形状，当用感应热处理设备加热不规则形状的工件时，工件的尖角部位的加热强度远较于其他光滑的平坦部位，这种现象叫做尖角效益，尖角效应是由于磁力线易于在尖角处集中，感应涡流较强的缘故，为了克服这一现象，在对不规则的双相钢工件进行加热时，应当加大尖角或突出部位与感应器之间的间隙，但是现有的感应热处理设备无法根据工件的形状进行调整，只能根据工件的整体大小调整线圈的大小，若对每个不同的工件均进行调整线圈，那么工作量过大，降低热处理的效率。

发明内容

针对背景技术中提出的现有感应热处理设备在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种双相钢锻造热处理设备及其热处理方法，具备可根据工件调整加热器外壁形状的优点，解决了上述背景技术中提出的由于尖角效应导致的工件内部温度不均匀的问题。

本发明提供如下技术方案：一种双相钢锻造热处理设备，包括外壳体和主线圈，所述主线圈绕制在外壳体的内壁中，其特征在于：所述外壳体的内腔中设置有内壳体，所述内壳体的内部形成加热腔，所述外壳体的内部设置有固定壳体，所述固定壳体的外壁上活动套接有增磁组件，所述增磁组件的一端固定连接在内壳体的外壁上，所述外壳体和固定壳体之间形成真空腔，所述真空腔的内部放置有用于调整形状的调形组件。

优选的，所述增磁组件包括软磁铁和绝磁套，所述绝磁套的长度为软磁铁的二分之一，所述绝磁套的内部中空，所述绝磁套固定套接在软磁铁的外部且软磁铁与绝磁套的一端齐平。

优选的，所述内壳体的截面呈方形或矩形，所述增磁组件的一端均匀连接在内壳体的外壁上，对称分布的两个增磁组件与内壳体外壁连接的部位分别为软磁铁和绝磁套。

优选的，所述调形组件包括连接板、磁块和辅助线圈，所述连接板包括内层和外层，所述磁块活动套接在内层中，所述辅助线圈固定套接在外层中，所述磁块、辅助线圈的数量均与增磁组件的数量相同。

优选的，所述内壳体可形变，所述内壳体的上下两端均与外壳体的内壁固定连接。

优选的，所述固定壳体由硬质材料制成，所述固定壳体的外壁上设有保温层。

优选的，多个所述辅助线圈连接有控制系统，所述调形组件可拆卸。

一种双相钢锻造热处理方法，包括以下步骤：

步骤1、使用光栅器具测量需要锻造的双相钢工件的外形数据，并将数据输送至控制系统中，将双相钢工件的外形数据转换成辅助线圈所需电流大小；

步骤2、控制系统向辅助线圈通入电流，辅助线圈产生的磁场推动磁块移动，磁块通过推动增磁组件带动内壳体形变，使得内壳体的内壁与双相钢工件的外壁距离符合热处理的要求；

步骤3、将增磁组件与固定壳体固定后，可从外壳体的上方取出调形组件，并将外壳体与内壳体的顶部密封，可使用真空泵将真空腔中的气体抽出；

步骤4、给主线圈通电，即可。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过增磁组件和调形组件的配合使用，精确调整内壳体的内壁与位于加热腔中的双相钢工件的距离，减少工件尖角处的磁感线，从而降低尖角效应带来的弊端，促进工件内磁感线分布的均匀性，达到提高工件受热均匀的目的。

2、本发明通过对软磁铁的磁化配合绝磁套对磁感线的屏蔽作用，达到控制软磁铁被磁化后的磁极目的，从而使得软磁铁的磁力线可以单向穿过工件内部，增强工件内的合磁感强度，在不改变主线圈电源模式的情况下提高工件内部的涡流，有效提高了工件加热的速率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为增磁组件的侧视图。

图中：1、外壳体；2、主线圈；3、增磁组件；301、软磁铁；302、绝磁套；4、固定壳体；5、保温层；6、加热腔；7、调形组件；701、连接板；702、磁块；703、辅助线圈；8、真空腔；9、内壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种双相钢锻造热处理设备及其热处理方法，包括外壳体1和主线圈2，主线圈2绕制在外壳体1的内壁中，热处理时，给主线圈2通电，位于主线圈2的电磁场内部的双相钢工件上形成涡流，由于工件自身的电阻原因，使得双相钢工件产生热量，达到加热的目的，外壳体1的内腔中设置有内壳体9，内壳体9可形变，内壳体9可采用波纹管或者可横向伸缩的材料、产品制成，保证内壳体9在横向上可被拉伸从而适应双相钢工件的外形，内壳体9的上下两端均与外壳体1的内壁固定连接，保持内壳体9的稳固，内壳体9的内部形成加热腔6，即在热处理时，将双相钢工件放置在外壳体1的内部设置有固定壳体4，固定壳体4的外壁上活动套接有增磁组件3，固定壳体4由硬质材料制成，固定壳体4是固定不动的，且固定壳体4导磁，固定壳体4用于支撑以及固定增磁组件3，固定壳体4的外壁上设有保温层5，保温层5用于降低内壳体9中温度的散失，同时起到保护固定壳体4的目的，增磁组件3的一端固定连接在内壳体9的外壁上，外壳体1和固定壳体4之间形成真空腔8，真空腔8具有很好的隔热效果，可减小被加热后的工件热量散失，真空腔8的内部放置有用于调整9形状的调形组件7。

增磁组件3包括软磁铁301和绝磁套302，软磁铁301可沿其与内壳体9连接的方向磁化，磁化后的软磁铁301磁感线穿过内壳体9的横截面，绝磁套302的长度为软磁铁301的二分之一，绝磁套302的内部中空，绝磁套302固定套接在软磁铁301的外部且软磁铁301与绝磁套302的一端齐平，即当给主线圈2接通电流时，主线圈2的磁场将软磁铁301与磁场接触的一端磁化，软磁铁301的另一端由于绝磁套302的阻挡无法被主线圈2的磁场磁化，因此位于内壳体9对称位置的两个软磁铁301的相对端被磁化成相异的磁极，磁场线贯穿加热腔6中双相钢工件的内部。

内壳体9的截面呈方形或矩形，即内壳体9的原始形状是矩形或者方形，内壳体9具有平整的侧面，增磁组件3带动内壳体9的外壁移动时，横向相邻的两个增磁组件3不会出现左右倾斜，因此能够保证加热腔6内部放置的双相钢工件截面均布有磁场线，保证双相钢工件加热的均匀性，增磁组件3的一端均匀连接在内壳体9的外壁上，对称分布的两个增磁组件3与内壳体9外壁连接的部位分别为软磁铁301和绝磁套302，参阅附图2，即内壳体9的两条长边和两条宽边均为对称位置，在两个长边的位置，与内壳体9连接的分别为增磁组件3靠近绝磁套302端和远离绝磁套302端，该设计是为了保证主线圈2对软磁铁301磁化后，与内壳体9对称的两侧连接的软磁铁301的磁极相异，软磁铁301的磁场线能够单向穿过双相钢工件的内部，避免双向的磁感线矢量叠加后作用为零；另外，增磁组件3在纵向上，可紧密贴紧，保证双相钢工件的横截面上均位于磁场中，附图1中，为了方便示意，并未让增磁组件3紧密贴紧。

调形组件7包括连接板701、磁块702和辅助线圈703，连接板701包括内层和外层，磁块702活动套接在内层中，辅助线圈703固定套接在外层中，磁块702、辅助线圈703的数量均与增磁组件3的数量相同，磁块702、辅助线圈703和增磁组件3一一对应；多个辅助线圈703连接有控制系统用于控制每个辅助线圈703中电流的大小；调形组件7可拆卸，可在外壳体1和内壳体9顶部的连接位置，即真空腔8所对应的顶面开设一个通道，该通道用于调形组件7的进出，在给主线圈2通电前，双相钢工件放置在内壳体9中固定好后，利用调形组件7配合增磁组件3的使用，达到移动内壳体9外壁的目的，使得内壳体9的外壁与双相钢工件的位置符合要求，调整好内壳体9的形状后，再将调形组件7从通道中移出，并将通道封闭，再给真空腔8抽气；使用调形组件7调整好增磁组件3的位置后，增磁组件3和固定壳体4之间即固定不变，避免软磁铁301的相互吸引导致内壳体9的位置移动。

一种双相钢锻造热处理方法，包括以下步骤：

步骤1、使用光栅器具测量需要锻造的双相钢工件的外形数据，并将数据输送至控制系统中，将双相钢工件的外形数据转换成辅助线圈703所需电流大小；

步骤2、控制系统向辅助线圈703通入电流，辅助线圈703产生的磁场推动磁块702移动，磁块702通过推动增磁组件3带动内壳体9形变，使得内壳体9的内壁与双相钢工件的外壁距离符合热处理的要求；

步骤3、将增磁组件3与固定壳体4固定后，可从外壳体1的上方取出调形组件7，并将外壳体1与内壳体9的顶部密封，可使用真空泵将真空腔8中的气体抽出；

步骤4、给主线圈2通电，即可。

控制系统主要用于数据转换以及控制对辅助线圈703通入的电流大小，因此控制系统主要包括数据计算模块和电流输出控制模块，数据转换包括两部分，一部分是将光栅器具测量的双相钢工件的外形数据转换成辅助线圈703的电流数据，另一部分是将辅助线圈703的电流数据转换成磁块702的位移数据，该位移数据是由于辅助线圈703通入电流形成的磁场对磁块702的作用力，促进磁块702位移；另外上述方法中的光栅器具属于已知技术。

综上，该方案中，当给主线圈2通入电流时，位于加热腔6中的双相钢工件竖直方向布满主线圈2的磁场线，由于主线圈2的磁场对软磁铁301的磁化作用，双相钢工件的水平方向布满软磁铁301的磁场线，且在双相钢的同一截面上，具有垂直的两组软磁铁301的磁场线，根据磁场的矢量叠加原理，通过双相钢工件的合磁场是倾斜的，且磁场强度较传统的仅有主线圈2竖直方向的磁场强度大，又由于主线圈2和软磁铁301的磁场在加热腔6中是均匀且连续分布的，因此合磁场在双相钢工件的内部也是连续的，即双相钢工件内部的合磁场与传统主线圈2的竖直磁场一样具有均匀连续分布的特征，可保证双相钢工件的截面均受到磁场力作用并产生涡流。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种双相钢锻造热处理设备，包括外壳体(1)和主线圈(2)，所述主线圈(2)绕制在外壳体(1)的内壁中，其特征在于：所述外壳体(1)的内腔中设置有内壳体(9)，所述内壳体(9)的内部形成加热腔(6)，所述外壳体(1)的内部设置有固定壳体(4)，所述固定壳体(4)的外壁上活动套接有增磁组件(3)，所述增磁组件(3)的一端固定连接在内壳体(9)的外壁上，所述外壳体(1)和固定壳体(4)之间形成真空腔(8)，所述真空腔(8)的内部放置有用于调整(9)形状的调形组件(7)。

2.根据权利要求1所述的一种双相钢锻造热处理设备，其特征在于：所述增磁组件(3)包括软磁铁(301)和绝磁套(302)，所述绝磁套(302)的长度为软磁铁(301)的二分之一，所述绝磁套(302)的内部中空，所述绝磁套(302)固定套接在软磁铁(301)的外部且软磁铁(301)与绝磁套(302)的一端齐平。

3.根据权利要求2所述的一种双相钢锻造热处理设备，其特征在于：所述内壳体(9)的截面呈方形或矩形，所述增磁组件(3)的一端均匀连接在内壳体(9)的外壁上，对称分布的两个增磁组件(3)与内壳体(9)外壁连接的部位分别为软磁铁(301)和绝磁套(302)。

4.根据权利要求1所述的一种双相钢锻造热处理设备，其特征在于：所述调形组件(7)包括连接板(701)、磁块(702)和辅助线圈(703)，所述连接板(701)包括内层和外层，所述磁块(702)活动套接在内层中，所述辅助线圈(703)固定套接在外层中，所述磁块(702)、辅助线圈(703)的数量均与增磁组件(3)的数量相同。

5.根据权利要求1所述的一种双相钢锻造热处理设备，其特征在于：所述内壳体(9)可形变，所述内壳体(9)的上下两端均与外壳体(1)的内壁固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种双相钢锻造热处理设备，其特征在于：所述固定壳体(4)由硬质材料制成，所述固定壳体(4)的外壁上设有保温层(5)。

7.根据权利要求4所述的一种双相钢锻造热处理设备，其特征在于：多个所述辅助线圈(703)连接有控制系统，所述调形组件(7)可拆卸。

8.一种如权利要求1-7任一所述的一种双相钢锻造热处理方法，包括以下步骤：

步骤1、使用光栅器具测量需要锻造的双相钢工件的外形数据，并将数据输送至控制系统中，将双相钢工件的外形数据转换成辅助线圈(703)所需电流大小；

步骤2、控制系统向辅助线圈(703)通入电流，辅助线圈(703)产生的磁场推动磁块(702)移动，磁块(702)通过推动增磁组件(3)带动内壳体(9)形变，使得内壳体(9)的内壁与双相钢工件的外壁距离符合热处理的要求；

步骤3、将增磁组件(3)与固定壳体(4)固定后，可从外壳体(1)的上方取出调形组件(7)，并将外壳体(1)与内壳体(9)的顶部密封，可使用真空泵将真空腔(8)中的气体抽出；

步骤4、给主线圈(2)通电，即可。

Images