CN117248092A - 一种热浮分区回火方法及厢式加热炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热浮分区回火方法及厢式加热炉，包括厢式加热炉本体，其特征在于，所述厢式加热炉本体内设有加热炉膛和回火炉膛，所述回火炉膛内设置有一块或多块挡火墙。本发明通过在回火炉膛的内侧设置加热元件、多孔气浮板和挡火墙，在多孔气浮板和挡火墙的作用下，在对工件进行回火处理时，工件软区部分的加热元件停止工作，工件硬区部分的加热元件继续工作，保持工件硬区部分温度在Ac3之上，工件软区部分在其对应的下部加热元件停止工作，从多孔气浮板腔体内吹出的冷却气流让工件软区部分保持降温，使用本发明的热浮分区回火方法及厢式加热炉相较于现有热成形技术，可以实现在同一工件的不同区域有设计所需的不同硬度。
Description
技术领域
本发明涉及分区回火技术领域，尤其涉及一种热浮分区回火方法及厢式加热炉。
背景技术
通常，压制硬化部件表现出均匀的强度分布。然而，在对于关于碰撞性能具有高要求的安全相关部件，这种均匀的强度分布可能造成问题。例如，在碰撞期间，当下部部件是相对柔性时，中立柱可能例如吸收更多能量，而中部部件和上部部件必须是高强度的以防止侵入乘客舱。
零件最终的力学性能依赖于传热和成形的历程。热冲压过程对热冲压工艺参数的控制决定最终的微观组织，微观组织的组成，拓扑结构，分布情况，晶粒度，位错等决定着材料的力学性能。
在实际的应用中，汽车安全部件在碰撞过程中承受复杂的应力状态，学者们发现，如果通过控制工艺条件使得零件获得在某些区域的力学性能不同，可以更加有效的提高安全性。这就是高强钢的变强度热冲压工艺(TailoredTempering PropertiesTTP)。高强钢的变强度热冲压工艺称为TTP工艺，将应用该工艺方法中制造的零件称为TTP热冲压零件。以汽车B柱为例，如TTP热冲压零件，底部的软区通过工艺控制提高塑性，提高变形和能量吸收，其他区域保证高强度以保证侵入抗性。另外，TTP工艺对于热冲压后，还需要后续机加工零件也是非常有利的，如翻边，冲孔，切边等。
现有技术中，存在用于调节压制硬化部件内的特性的已知方法。例如，定制的轧制坯件、定制的焊接坯件、在压制硬化工具中定制的回火和定制加热的方法。这些方法用于在压制硬化部件内创建软区/硬区。
但是，上述这些方法的缺点是它们只能在规定区域内定制特性。此外，定制的焊接坯件和定制的轧制坯件的缺点是：它们的生产变得昂贵，这会增加部件价格；它们需要昂贵的工具，因为它们需要良好的接触压力，并且它们由于紧密的工艺窗口而需要先进的工艺控制。在工具中定制的回火具有在部件的排除之后引起部件变形，导致高的工具磨损并且产生高的工具成本的缺点。
发明内容
本发明目的在于提供一种热浮分区回火方法及厢式加热炉，以解决上述背景技术部分提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种热浮分区回火方法，其特征在于步骤如下：
1)在生产线运行时，工件从室温状态进入厢式加热炉的加热炉膛，布置于炉膛底部的加热元件对工件加热，工件各个部分均匀升温到Ac3以上；
2)将步骤1)中的工件快速转移至冷却区，冷却风吹向工件的软区部分，降低软区部分的温度到Ac3以下，工件的硬区部分不吹冷却风，保持加热在Ac3以上；
3)将步骤2)中的工件从冷却区转移至回火炉膛，在回火炉膛内，工件软区部分的加热元件停止工作，工件硬区部分的加热元件继续工作，保持工件硬区部分温度在Ac3之上，挡火墙的上部布置有多孔气浮板，工件软区部分在其对应的下部加热元件停止工作后，软区部分上方的多孔气浮板腔体孔打开，吹出的冷却气流让工件软区部分保持降温；
4)工件从回火炉膛快速转移到模具内压制成形和淬火后，实现同一工件的软硬分区。
作为本发明的进一步改进，工件的材质为高导热钢板，例如可以选用20MnB5,22MnB5,8MnCrB3,27MnCrB5,37MnB4。
作为本发明的进一步改进，冷却气流的气源是回火炉膛原有气氛，从回火炉膛的侧面抽出，即回风，在风道内热交换冷却后从多孔气浮板送风到工件软区部分，气浮板依据检测到的工件软区温度，动态调整送风到工件软区的冷却气流。
作为本发明的进一步改进，加热炉至少有一个回火炉膛，回火炉膛是分区加热和控温的，且回火炉膛分2区或更多区控温，回火炉膛内通过挡火墙区隔软区和硬区。
一种用于热浮分区回火的厢式加热炉，包括厢式加热炉本体，所述厢式加热炉本体内设有加热炉膛和回火炉膛，所述回火炉膛内设置有一块或多块挡火墙，所述挡火墙与各个边墙，或挡火墙与挡火墙之间的上部布置有多孔气浮板。
作为本发明的进一步改进，所述厢式加热炉本体内有一层或多层为加热炉膛，所述厢式加热炉本体内有一层或多层为回火炉膛。
作为本发明的进一步改进，所述加热炉膛和回火炉膛的底部均设有加热元件。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过在回火炉膛的内侧设置加热元件、多孔气浮板和挡火墙，在多孔气浮板和挡火墙的作用下，在对工件进行回火处理时，工件软区部分的加热元件停止工作，工件硬区部分的加热元件继续工作，保持工件硬区部分温度在Ac3之上，工件软区部分在其对应的下部加热元件停止工作后，从多孔气浮板腔体内吹出的冷却气流让工件软区部分保持降温，使用本发明的热浮分区回火方法及厢式加热炉相较于现有热成形技术，可以实现在同一工件的不同区域有设计所需的不同硬度。整个工件都是高的硬度，会导致焊接开裂和工件的疲劳强度不足。采用本工艺实现零件的软硬分区，即：焊接部分是软区，抗疲劳变形量大的部分是软区，抗穿刺高强度部分是硬区。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于热浮分区回火的厢式加热炉实施例加热炉本体内部结构示意图。
图中：1加热炉本体、1a加热炉膛、1b回火炉膛、1c挡火墙、1d多孔气浮板。
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。
一种热浮分区回火方法，其特征在于步骤如下：
1)在生产线运行时，22MnB5钢板工件从室温状态进入厢式加热炉的1～5层加热炉膛，布置于炉膛底部的加热元件对22MnB5钢板工件加热，22MnB5钢板工件各个部分均匀升温到930℃以上；
2)将步骤1)中的22MnB5钢板工件快速转移至冷却区，冷却风吹向22MnB5钢板工件的软区部分，降低软区部分的温度到600℃以下，22MnB5钢板工件的硬区部分不吹冷却风，保持加热在930℃以上；
3)将步骤2)中的22MnB5钢板工件从冷却区转移至厢式加热炉的第6层回火炉膛，在回火炉膛内，22MnB5钢板工件软区部分的加热元件停止工作，22MnB5钢板工件硬区部分的加热元件继续工作，保持22MnB5钢板工件硬区部分温度在930℃之上，挡火墙的上部布置有多孔气浮板，工件软区部分在其对应的下部加热元件停止工作后，软区部分上方的多孔气浮板腔体孔打开，吹出的冷却气流让工件软区部分保持降温，冷却气流的气源是回火炉膛原有气氛，从回火炉膛的侧面抽出，即回风，在风道内热交换冷却后从多孔气浮板送风到22MnB5钢板工件软区部分，气浮板依据检测到的工件软区温度，动态调整送风到工件软区的冷却气流，回火炉膛是分区加热和控温的，且回火炉膛分3区控温，回火炉膛内通过挡火墙区隔软区和硬区，回火炉膛内两块挡火墙之间区域温度为930℃，属于硬区,回火炉膛内两块挡火墙与边墙之间区域温度低于730℃，属于软区，多孔气浮板腔体内吹出的冷却气流从上送风降低22MnB5钢板工件软区部分温度低于730℃。
在上述实施例中，因为硬区到软区的温度变化是线性的，过渡区宽度和硬度变化呈线性相关，即过渡区主金相结构是从硬区马氏体逐步过渡到软区珠光体，硬度相应降低。
22MnB5钢板工件是在1～5层加热炉膛加热奥氏体化，转移至另外的单独冷却单元吹风冷却22MnB5钢板工件软区部分，而22MnB5钢板工件硬区部分不冷却，如果22MnB5钢板工件全部部分在600℃以下，后序22MnB5钢板工件硬区部分在回火炉膛内保温20s是不够的，不能充分奥氏体化，然后22MnB5钢板工件从冷却区再进入回火炉膛内加热22MnB5钢板工件硬区部分，而22MnB5钢板工件软区部分吹风冷却保持低温，通过风量和风压的变化，22MnB5钢板工件软区部分的温控可调(例如600℃、730℃)。
22MnB5钢板工件软区部分所能实现的最低的且可控的最低温度是600℃,其所对应的硬度区间是未实现淬火的状态。
在生产非软区工件产品时，多孔气浮板以及软区温控系统关闭，但是工件温控系统正常运行。
气体冷却方式为炉外循环，热交换冷却。冷却气流的气源是回火炉膛内原有气氛，经过冷却后再回到多孔气浮板进行再次循环时，此冷却气体不会改变露点数。
22MnB5钢板工件软区部分超过730℃后，多孔气浮板吹冷却空气，不会影响22MnB5钢板工件硬区部分的温度，冷却空气是往回风口低压区流动，不会流向22MnB5钢板工件硬区部分的高压区。
22MnB5钢板工件过渡区部分的宽度通过挡火墙的位置调整控制。22MnB5钢板工件过渡区部分位置处的多孔气浮板，在22MnB5钢板工件加热时是不和22MnB5钢板工件接触的。通过温差产生的热对流控制风量和风压而调整温度。
厢式加热炉内22MnB5钢板工件所有区域的温度检测是单色计，双色计，以及热电偶结合。
参考附图1，附图1示出了一种用于热浮分区回火的厢式加热炉，包括厢式加热炉本体1，厢式加热炉本体1内设有1～5层的加热炉膛1a以及第6层的回火炉膛1b，回火炉膛1b内设置有两块挡火墙1c，挡火墙1c与边墙之间的上部布置有多孔气浮板1d，加热炉膛1a和回火炉膛1b的底部均设有加热元件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种热浮分区回火方法，其特征在于步骤如下：
1)在生产线运行时，工件从室温状态进入厢式加热炉的加热炉膛，布置于炉膛底部的加热元件对工件加热，工件各个部分均匀升温到Ac3以上；
2)将步骤1)中的工件快速转移至冷却区，冷却风吹向工件的软区部分，降低软区部分的温度到Ac3以下，工件的硬区部分不吹冷却风，保持加热在Ac3以上；
3)将步骤2)中的工件从冷却区转移至回火炉膛，在回火炉膛内，工件软区部分的加热元件停止工作，工件硬区部分的加热元件继续工作，保持工件硬区部分温度在Ac3之上，挡火墙的上部布置有多孔气浮板，工件软区部分在其对应的下部加热元件停止工作后，软区部分上方的多孔气浮板腔体孔打开，吹出的冷却气流让工件软区部分保持降温；
4)工件从回火炉膛快速转移到模具内压制成形和淬火后，实现同一工件的软硬分区。
2.根据权利要求1所述的一种热浮分区回火方法，其特征在于，冷却气流的气源是回火炉膛原有气氛，从回火炉膛的侧面抽出，即回风，在风道内热交换冷却后从多孔气浮板送风到工件软区部分，气浮板依据检测到的工件软区温度，动态调整送风到工件软区的冷却气流。
3.根据权利要求2所述的一种热浮分区回火方法，其特征在于，加热炉至少有一个回火炉膛，回火炉膛是分区加热和控温的，且回火炉膛分2区或更多区控温，回火炉膛内通过挡火墙区隔软区和硬区。
4.一种用于权利要求1热浮分区回火的厢式加热炉，包括厢式加热炉本体，其特征在于，所述厢式加热炉本体内设有加热炉膛和回火炉膛，所述回火炉膛内设置有一块或多块挡火墙，所述挡火墙与各个边墙，或挡火墙与挡火墙之间的上部布置有多孔气浮板。
5.根据权利要求4所述的一种用于热浮分区回火的厢式加热炉，其特征在于，所述厢式加热炉本体内有一层或多层为加热炉膛，所述厢式加热炉本体内有一层或多层为回火炉膛。
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