CN114891993B - 一种用于热作模具钢的制作设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及模具钢制备的技术领域，尤其是涉及用于热作模具钢的制作设备及工艺，主要涉及一种用于热作模具钢的制作设备，包括依次设置的电弧炉、重熔炉、均质炉、锻造机以及热处理装置，所述热处理装置包括炉体、沿竖直方向滑移连接在炉体顶部的加热棒，所述炉体上设置有用于驱使所述加热棒运动的驱动件，所述加热棒在所述炉体的顶面上均匀分布用于覆盖加热炉内腔的上部。本申请具有以下效果：将可以通过使得多个加热棒沿竖直方向上进行运动，加热棒的端部能够尽可能地靠近钢材，并且几乎覆盖需要加热处的上表面，使得热源靠近，减小热能的损耗，从而提高热处理的效果。

Description

一种用于热作模具钢的制作设备及工艺

技术领域

本申请涉及模具钢制备的技术领域，尤其是涉及用于热作模具钢的制作设备及工艺。

背景技术

模具钢是用来制造冷冲模、热锻模、压铸模以及注塑模等模具的钢种。模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外，主要受模具的材料和热处理工艺的影响。由于各种模具用途不同，工作条件又比较复杂，因此对模具用钢，按其所制造模具的工作条件，应具有高的硬度、强度、耐磨性，足够的韧性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。

模具钢在制备的过程中，为了达到上述的要求和性能，其中一定会有热处理的步骤，一般模具钢为立方体，放入至加热炉内进行热处理，一般的加热炉将会在周壁上放置加热管，使得炉内温度上升，但是很多情况下，模具钢的上表面与炉体顶部的内壁之间的距离较大，热传递过程中损耗多，效果不佳，在炉体内壁的加热初始量相同的情况下，模具钢的上表面加热效果不好，影响热处理效果。

发明内容

为了减少热传递过程中的损耗，提高热处理效果，本申请提供一种用于热作模具钢的制作设备及工艺。

第一方面，本申请提供一种用于热作模具钢的制作设备，采用如下的技术方案：一种用于热作模具钢的制作设备，包括依次设置的电弧炉、重熔炉、均质炉、锻造机以及热处理装置，所述热处理装置包括炉体、沿竖直方向滑移连接在炉体顶部的加热棒，所述炉体上设置有用于驱使所述加热棒运动的驱动件，所述加热棒在所述炉体的顶面上均匀分布用于覆盖加热炉内腔的上部。

通过采用上述技术方案，在热处理的过程中，当钢材放置在炉体内，钢材放置下侧距离加热源较近，而在上侧，将可以通过使得多个加热棒沿竖直方向上进行运动，加热棒的端部能够尽可能地靠近钢材，并且几乎覆盖需要加热处的上表面，使得热源靠近，减小热能的损耗，从而提高热处理的效果。

优选的，所述驱动件包括设置在炉体顶部的驱动电机、同轴设置在驱动电机输出轴上的驱动螺杆，所述驱动螺杆同轴穿设并螺纹连接于加热棒，所述加热棒周向固定于所述炉体。

通过采用上述技术方案，当驱动电机工作时，驱动螺杆进行转动，此时由于加热棒周向固定在炉体上，在螺纹面的作用下，将可使得加热棒朝钢材的上表面靠近，实现调节加热源的目的。

优选的，所述炉体上沿竖直方向滑移连接设置有提升板，所述驱动电机连接有联动箱，所述提升板上设置有与所述联动箱一一对应的联动槽，所述联动箱内沿水平方向滑移连接有插接杆，所述联动槽的内壁上设置有供所述插接杆插入的插槽。

通过采用上述技术方案，当插接杆插入至插槽内时，联动箱、驱动电机、提升板为一体，当提升板运动时，能够直接使得加热棒在炉体内运动，适用于当部分加热棒抵触在钢材的上表面，通过提升板能够将这些加热棒回退一段距离，这样加热棒的端部能够足够靠近钢材，但是并未接触，较好地对钢材进行加热处理。

优选的，所述联动箱内可复位地转动连接有联动轮，所述联动轮上缠绕有设置有连接于加热棒的联动钢绳，所述加热棒运动至钢材底部同一水平面上时，对应的所述联动轮驱使所述插接杆完全脱离所述插槽。

通过采用上述技术方案，当加热棒在朝下运动时，相对应地联动钢绳将会被拉长，也就是联动轮将会随着加热棒的运动逐渐使得插接杆脱离插槽，而当提升板运动时，只会使得抵触在钢材上的加热棒，也就是相对应地插接杆还未脱离插槽的部分进行运动，从而实现加热棒与钢材之间保持间隙。

优选的，所述联动轮中心周向处同轴固定有转动筒，所述插接杆的一端为穿设并螺纹连接于转动筒内的螺纹圆段，所述插接杆的另一端为呈正方体的方形段，所述联动箱的侧壁上设置有供所述方形段穿过的方形孔。

通过采用上述技术方案，当联动钢绳使得联动轮进行转动时，将会由于插接杆的端部为方形段，限制了周向转动，这样可在螺纹圆段的作用下，进行滑移，从而使得插接杆逐渐退出插槽，而方形孔能够保证再次转动时，能够使得插接杆再次进入至插槽内。

优选的，所述炉体底部设置有多组相互平行的辊组，每组所述辊组包括一根转动轴、多个沿长度方向均布且转动连接在转动轴上的放置辊，每个所述放置辊单独转动，所述炉体底部与所述转动轴之间具有间隙。

通过采用上述技术方案，首先通过辊组能够便于钢材推入至炉体内，放置辊将会随之转动，并且放置辊单独转动，能够减小在推动时的阻力，且在加热过程中钢材下侧可有热空气流动的空间。

优选的，所述炉体底壁上设置有循环导气件。

通过采用上述技术方案，通过循环导气件能够将辊组下侧的空气进行导流，从而使得在加热棒附近的热空气进行运动，这样能够较为均匀的对刚才进行加热。

优选的，所述炉体底壁上均布间隔设置有若干加热管道。

通过采用上述技术方案，在炉体下侧增加热源，使得热空气在流动的过程中，能够较为均匀的对钢材加热。

第二方面，本申请提供一种热作模具钢的制作工艺，采用如下的技术方案：一种基于上述的制作设备的热作模具钢的制作工艺，包括如下步骤：

步骤1、电弧炉初炼，浇筑成热作模具钢电极胚料；

步骤2、将步骤1制成的热作模具钢电极坯料进行电渣重熔得到热作模具钢电渣钢锭；

步骤3、将步骤2制成的热作模具钢电渣钢锭进行高温均质化处理，得到热作模具钢均质化钢锭；

步骤4、将步骤3得到的热作模具钢均质化钢锭进行锻造处理，得到热作模具钢锻造钢锭；

步骤5、将步骤4得到的热作模具钢锻造钢锭进行淬火处理，淬火处理后进行2个温度段的退火处理，得到热作模具钢预备成品；

步骤6、将步骤5得到的热作模具钢预备成品进行表面车削，探伤检验后得到热作模具钢成品。

优选的，所述步骤5当中均使用所述热处理装置，热处理具体步骤为：

S51：进料，将钢材推送至放置辊组上方；

S52：覆盖钢材，全部的驱动件同时开始运动，运动过程中未抵触于放置辊但受到沿长度方向阻力的加热棒停止运动，此时这部分加热棒抵触在钢材上侧，最终另外部分加热棒抵触在放置辊上侧；

S53：回退留空，将抵触在钢材上表面加热棒朝远离钢材的方向一起运动相同的距离，从而使得加热棒与钢材上表面留有供空气流动的空间；

S54：加热处理，使得位于钢材上表面的加热棒工作加热，进行热处理；

S55：降温结束。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、在加热的过程中，能够使得加热棒单独运动，调节发热源与钢材之间的距离，缩短热传递的路程，从而使得钢材能够的到较为均匀的加热，提高热处理的效果；

2、提升板可在确定部分加热棒抵触在钢材上侧后，回退一段距离，从而使得钢材和热源之间留出一段间隙，从而便于空气流动形成较为均匀的加热效果。

附图说明

图1是热处理装置的结构示意图；

图2是热处理装置的局部剖视图；

图3是热处理装置的另一局部剖视图；

图4是图3中A部分的放大示意图；

图5是热作模具钢的制作工艺的步骤图。

附图标记说明：100、炉体；110、加热棒；111、托台；121、转动轴；122、放置辊；130、加热管道；131、循环风扇；140、驱动件；141、驱动电机；142、驱动螺杆；150、提升板；151、液压缸；160、联动箱；161、联动槽；162、插槽；170、插接杆；171、螺纹圆段；172、方形段；173、方形孔；180、联动轮；181、联动钢绳；182、转动筒。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开了一种用于热作模具钢的制作设备，包括依次设置的电弧炉、重熔炉、均质炉、锻造机以及热处理装置，参照图1、图2，热处理装置包括炉体100、沿竖直方向滑移连接在炉体100顶部的加热棒110，炉体100上设置有用于驱使加热棒110运动的驱动件140，加热棒110在所述炉体100的顶面上均匀分布用于覆盖加热炉内腔的上部。通过驱动件140使得加热棒110进行运动，从而靠近钢材进行加热。

参照图2，炉体100的下部设置有多组相互平行的辊组，炉体100的一侧设置有进料口，辊组沿进料方向均布，每组辊组包括一根转动轴121、多个沿长度方向均布且转动连接在转动轴121上的放置辊122，每个放置辊122单独转动，放置辊122通过单独的轴承转动连接在转动轴121上，炉体100底部与转动轴121之间具有间隙。在炉体100的底部安装若干个加热管道130，从底部进行加热，且放置辊122之间具有间隙，能够很好的接触至钢材下侧，并且为了让空气进行流动，在炉体100的底壁上设置有循环导气件，本实施例中循环导气件为循环风扇131。

本实施例中加热棒110为长方体，加热棒110的一端为加热端，预埋有加热管，在炉体100的顶壁上矩阵分布开始有工加热棒110穿过的滑移槽，加热棒110的长度足够抵触在放置辊122的上侧。且在加热棒110远离加热端的端部具有用于抵触假设在炉体100顶壁的托台111，对加热棒110的运动行程做限定，并且在托台111下侧具有压力传感器，当托台111抵触在炉体100的顶壁上时，加热棒110将会停止运动。

参照图3，驱动件140包括设置在炉体100顶部的驱动电机141、同轴设置在驱动电机141输出轴上的驱动螺杆142，驱动螺杆142同轴穿设并螺纹连接于加热棒110，由于加热棒110的形状，在滑移过程中与炉体100周向固定。在炉体100顶部沿竖直方向滑移连接设置有提升板150，在炉体100的外壁上安装有液压缸151，液压缸151的输出杆竖直地固连与提升板150，驱动电机141连接有联动箱160，提升板150上设置有与联动箱160一一对应的联动槽161，也就是联动箱160嵌设在联动槽161内。当驱动电机141工作时，带动驱动螺杆142转动，从而使得加热棒110靠近钢材。

参照图3、图4，联动箱160内沿水平方向滑移连接有插接杆170，联动槽161的内壁上设置有供插接杆170插入的插槽162。联动箱160内可复位地转动连接有联动轮180，联动轮180的转轴上设置有扭簧（图中未示出），联动轮180上缠绕有设置有连接于加热棒110的联动钢绳181，在加热棒110进行运动的过程中，将会使得联动钢绳181拉长，使得联动轮180进行转动。联动轮180中心周向处同轴固定有转动筒182，插接杆170的一端为穿设并螺纹连接于转动筒182内的螺纹圆段171，插接杆170的另一端为呈正方体的方形段172，同事联动箱160的侧壁上设置有供方形段172穿过的方形孔173。本实施例中转动筒182的两端均设置有插接杆170，且两根插接杆170的螺纹圆段171的螺纹方向相反。

开始时，驱动电机141使得加热棒110朝向钢材一侧运动，一部分加热棒110的端部将会抵触在钢材上侧，本实施例中在加热棒110的端部也设置有压力传感器，当端部抵压在钢材上时，对应的驱动电机141停止运动，其中对于高度不均匀的钢材在进行处理时，各个加热棒110能够保持不同的高度进行加热。而部分没有接触钢材的加热棒110，最终将会抵触在放置辊122上侧，而当加热棒110运动至钢材底部同一水平面上时，对应的联动轮180驱使插接杆170完全脱离插槽162。

此时可通过液压缸151使得提升板150在竖直方向上上升一段距离，从而使得钢材上侧的加热棒110端部与钢材之间具有一定的空间，便于空气流动，从而更加均匀的热处理，并且此时由于位于钢材正上方的加热棒110因为插接杆170还未脱离，故只有这部分加热棒110才会被提升，从而实现根据钢材的形状形成适配的加热空间，很好的改善了热处理的效果。

基于上述的制作设备，本申请实施例还公开了一种热作模具钢的制作工艺，参照图5，包括如下步骤：

步骤1、电弧炉初炼，浇筑成热作模具钢电极胚料；

步骤2、将步骤1制成的热作模具钢电极坯料进行电渣重熔得到热作模具钢电渣钢锭；

步骤3、将步骤2制成的热作模具钢电渣钢锭进行高温均质化处理，得到热作模具钢均质化钢锭；

步骤4、将步骤3得到的热作模具钢均质化钢锭进行锻造处理，得到热作模具钢锻造钢锭；

步骤5、将步骤4得到的热作模具钢锻造钢锭进行淬火处理，淬火处理后进行2个温度段的退火处理，得到热作模具钢预备成品；

步骤6、将步骤5得到的热作模具钢预备成品进行表面车削，探伤检验后得到热作模具钢成品。

其中步骤5当中均使用上述的热处理装置，热处理具体步骤为：

S51：进料，将钢材推送至放置辊组上方；

S52：覆盖钢材，全部的驱动件140同时开始运动，运动过程中未抵触于放置辊122但受到沿长度方向阻力的加热棒110停止运动，此时这部分加热棒110抵触在钢材上侧，最终另外部分加热棒110抵触在放置辊122上侧；

S53：回退留空，将抵触在钢材上表面加热棒110朝远离钢材的方向一起运动相同的距离，从而使得加热棒110与钢材上表面留有供空气流动的空间；

S54：加热处理，使得位于钢材上表面的加热棒110工作加热，进行热处理；

S55：降温结束。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于热作模具钢的制作设备，包括依次设置的电弧炉、重熔炉、均质炉、锻造机以及热处理装置，其特征在于：所述热处理装置包括炉体（100）、沿竖直方向滑移连接在炉体（100）顶部的加热棒（110），所述炉体（100）上设置有用于驱使所述加热棒（110）运动的驱动件（140），所述加热棒（110）在所述炉体（100）的顶面上均匀分布用于覆盖加热炉内腔的上部；

所述驱动件（140）包括设置在炉体（100）顶部的驱动电机（141）、同轴设置在驱动电机（141）输出轴上的驱动螺杆（142），所述驱动螺杆（142）同轴穿设并螺纹连接于加热棒（110），所述加热棒（110）周向固定于所述炉体（100）；

所述炉体（100）上沿竖直方向滑移连接设置有提升板（150），所述驱动电机（141）连接有联动箱（160），所述提升板（150）上设置有与所述联动箱（160）一一对应的联动槽（161），所述联动箱（160）内沿水平方向滑移连接有插接杆（170），所述联动槽（161）的内壁上设置有供所述插接杆（170）插入的插槽（162）；

所述联动箱（160）内可复位地转动连接有联动轮（180），所述联动轮（180）上缠绕有设置有连接于加热棒（110）的联动钢绳（181），所述加热棒（110）运动至钢材底部同一水平面上时，对应的所述联动轮（180）驱使所述插接杆（170）完全脱离所述插槽（162）；

所述联动轮（180）中心周向处同轴固定有转动筒（182），所述插接杆（170）的一端为穿设并螺纹连接于转动筒（182）内的螺纹圆段（171），所述插接杆（170）的另一端为呈正方体的方形段（172），所述联动箱（160）的侧壁上设置有供所述方形段（172）穿过的方形孔（173）。

2.根据权利要求1所述的一种用于热作模具钢的制作设备，其特征在于：所述炉体（100）底部设置有多组相互平行的辊组，每组所述辊组包括一根转动轴（121）、多个沿长度方向均布且转动连接在转动轴（121）上的放置辊（122），每个所述放置辊（122）单独转动，所述炉体（100）底部与所述转动轴（121）之间具有间隙。

3.根据权利要求1所述的一种用于热作模具钢的制作设备，其特征在于：所述炉体（100）底壁上设置有循环导气件。

4.根据权利要求1所述的一种用于热作模具钢的制作设备，其特征在于：所述炉体（100）底壁上均布间隔设置有若干加热管道（130）。

5.一种基于权利要求1-4中任意一项所述的制作设备的热作模具钢的制作工艺，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、电弧炉初炼，浇筑成热作模具钢电极胚料；

步骤2、将步骤1制成的热作模具钢电极坯料进行电渣重熔得到热作模具钢电渣钢锭；

步骤3、将步骤2制成的热作模具钢电渣钢锭进行高温均质化处理，得到热作模具钢均质化钢锭；

步骤4、将步骤3得到的热作模具钢均质化钢锭进行锻造处理，得到热作模具钢锻造钢锭；

步骤5、将步骤4得到的热作模具钢锻造钢锭进行淬火处理，淬火处理后进行2个温度段的退火处理，得到热作模具钢预备成品；

步骤6、将步骤5得到的热作模具钢预备成品进行表面车削，探伤检验后得到热作模具钢成品。

6.根据权利要求5所述的一种热作模具钢的制作工艺，其特征在于：所述步骤5当中均使用所述热处理装置，热处理具体步骤为：

S51：进料，将钢材推送至放置辊组上方；

S52：覆盖钢材，全部的驱动件（140）同时开始运动，运动过程中未抵触于放置辊（122）但受到沿长度方向阻力的加热棒（110）停止运动，此时这部分加热棒（110）抵触在钢材上侧，最终另外部分加热棒（110）抵触在放置辊（122）上侧；

S53：回退留空，将抵触在钢材上表面加热棒（110）朝远离钢材的方向一起运动相同的距离，从而使得加热棒（110）与钢材上表面留有供空气流动的空间；

S54：加热处理，使得位于钢材上表面的加热棒（110）工作加热，进行热处理；

S55：降温结束。