CN202671597U - 一体化控温冷却设备的快冷装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种一体化控温冷却设备的快冷装置，属于非调质钢的冷却技术领域。本实用新型的一体化控温冷却设备的快冷装置，设置于快冷区内，在快冷区内设置有快冷风机与快冷测温仪，所述快冷测温仪设置于快冷区的出口端，所述快冷测温仪连接并将信号传递至PLC控制系统上，所述快冷风机连接于PLC控制系统上并受其控制。本实用新型的一体化控温冷却设备的快冷装置，能够准确地控制锻件在冷却过程的冷却速度及其时间，从而确保在冷却过程中，得以控制锻件内部的相变产物铁素体和珠光体的组织形态和相对量，达到细化晶粒，改善金属内部组织的作用；能够避免冷却过程中受到外部自然条件的影响，确保锻件经过冷却后综合机械性能达到要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种非调质钢冷却技术，尤其是一种用于非调质钢锻件的锻后冷却技术。
背景技术
非调质钢被广泛用于汽车零件，特别是曲轴、连杆等零件，为了保证曲轴、连杆等零件的表面高频淬火后获得足够的硬度，其淬硬区无铁素体存在，钢中必须保证足够高的碳含量，并在锻造工艺上采取措施，以防止毛坯表面出现大块铁素体。常规的锻后冷却方式有两种：保温箱内缓冷和自然空冷。即将锻后高温曲轴毛坯经校正后放入保温箱内缓冷或者直接放置于空气中自然冷却，常规的方法需要多级保温箱经过多次缓冷才能保证其要求，同时常规的方法还存在使得锻件直线度偏差较大，即变形较大，不仅不能满足锻件的尺寸要求，也增加了大量的校正及回火的工作量。
中国发明专利申请，申请号为200310111656.2，申请日为2003年12月26日，名称为非调质钢发动机曲轴锻造后冷却方法，公开了一种非调质钢的锻造冷却方法，在一定程度上能够提高锻件的机械性能，但是该方法在使用的过程中，需要锻件先在自然空冷区自然冷却到600℃，再进入保温缓冷区缓冷，锻件在自然空冷区的降温过程，冷却速度无法控制，冬天气温低时，降温快，夏天气温高时，降温慢，由于自然空冷区受到外部温度影响较大，可能造成锻件内的金相变化不规则，无法控制其金相组织变化达到预定要求，且锻件内部的晶体结构细化不够和细化不均匀，从而影响了锻件的机械性能。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种结构简单，操作方便的一体化控温冷却设备的快冷装置，能够准确地控制锻件在冷却过程的冷却速度及其时间，从而确保在冷却过程中，得以控制锻件内部的相变产物铁素体和珠光体的组织形态和相对量，达到细化晶粒，改善金属内部组织的作用，同时能够避免冷却过程中受到外部自然条件的影响，确保锻件经过冷却后综合机械性能达到要求。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型的一体化控温冷却设备的快冷装置，设置于快冷区内，其特征在于：在快冷区内设置有快冷风机与快冷测温仪，所述快冷测温仪设置于快冷区的出口端，所述快冷测温仪连接并将信号传递至PLC控制系统上，所述快冷风机连接于PLC控制系统上并受其控制。
由于采用了上述结构，该快冷装置位于快冷区内，对锻件进行快冷处理，在快冷区内设置快冷风机，通过调整风机进风量来控制锻件冷却速度，使锻件按照规定的冷却速度，均匀的冷却，从而得到需要的金相组织，细化的晶粒度，获得需要的锻件塑性和韧性，增强了锻件的其它机械性能，使其达到预定要求。在快冷区的出口端设置快冷测温仪，该快冷测温仪连接于PLC控制系统上，该快冷测温仪能将出口处的锻件的温度进行测试，并将该信号传递至PLC控制系统上，PLC控制系统根据该信号的值，调整快冷风机的风量大小，从而确保锻件在短暂的时间内经过快冷区，且其温度降至630℃-670℃，从而实现了锻件快冷的自动化操作，减少了人工操作，降低了成本。且本发明的一体化控温冷却设备的快冷装置，能准确地控制锻件在快冷过程的冷却速度及其时间，从而确保在冷却过程中，得以控制锻件内部的相变产物铁素体和珠光体的组织形态和相对量，达到细化晶粒，改善金属内部组织的作用，同时能够避免冷却过程中受到外部自然条件的影响，确保锻件经过冷却后综合机械性能达到要求。
本实用新型的一体化控温冷却设备的快冷装置，在快冷区内有传输机构穿过，所述快冷风机为四个，且分两组位于传输机构两侧，两组快冷风机之间相互交错。
由于采用了上述结构，由于要求控制锻件在快冷区内的冷却速度，因此就需要控制其冷却风的供风量大小，因此在传输机构两侧分别设置快冷风机，且相互交错，通过快冷风机之间的相互配合，使得锻件在快冷区内迅速冷却，且冷却均匀，避免锻件受冷风部位不均为金相变化不均匀等现象，设置快冷风机为四个，根据快冷区的长度以及冷却时间进行合理的选择，保证锻件在快冷区内的快冷效果，减少冷却过程中所需能量，节约了资源。
本实用新型的一体化控温冷却设备的快冷装置，所述传输机构连接于传输电机上，所述传输电机连接于PLC控制系统上并受其控制，所述PLC控制系统根据快冷测温仪的信号，控制传输电机以及快冷风机。
由于采用了上述结构，传输电机控制传输机构运转速度，而该传输电机连接到PLC控制系统上由其控制，当PLC控制系统接收到快冷测温仪所检测的信号后，快速做出反应，一方面控制传输电机的输出功率，控制传输机构的传输速度，从而控制锻件在快冷区的冷却时间，继而实现快冷的效果；另外一方面控制快冷风机的风量大小，从而控制锻件在快冷区的冷却速度，保证锻件的机械性能；整个快冷区的工作情况由PLC控制系统监控调整，无需额外的人工操作过程，实现了自动化的快冷，降低了生产难度以及生产成本。
本实用新型的一体化控温冷却设备的快冷装置，所述快冷测温仪为红外线测温仪。
由于采用了上述结构，采用红外线测温仪，使得该测温仪可以在不接触锻件的情况下检测其温度值，且检测结果精确，为后续的PLC控制系统的操作提供准确的数据，使得操作精确无误。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、 本实用新型的一体化控温冷却设备的快冷装置，结构简单，自动化程度高，成本低廉，适合推广；
2、 本实用新型的一体化控温冷却设备的快冷装置，能够准确地控制锻件在冷却过程的冷却速度及其时间，从而确保在冷却过程中，得以控制锻件内部的相变产物铁素体和珠光体的组织形态和相对量，达到细化晶粒，改善金属内部组织的作用；
3、 本实用新型的一体化控温冷却设备的快冷装置，能够避免冷却过程中受到外部自然条件的影响，确保锻件经过冷却后综合机械性能达到要求。
附图说明
图1是采用该快冷装置的一体化控温冷却设备的结构示意图。
图中标记：1-传输机构、2-快冷风机、3-传输电机、4-快冷测温仪、5-缓冷风机、6-缓冷测温仪、A-空冷区、B-上下料区、C-快冷区、D-缓冷区。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实用新型的快冷装置，为一体化控温冷却设备的一个部分，其设置于快冷区C内，在快冷区C内有传输机构1穿过，所述传输机构1连接于传输电机3上，所述传输电机3连接于PLC控制系统上并受其控制，在快冷区C内设置有快冷风机2与快冷测温仪4，所述快冷测温仪设置于快冷区C的出口端，所述快冷测温仪连接并将信号传递至PLC控制系统上，所述快冷风机2为四个，且分两组位于传输机构1两侧，两组快冷风机2之间相互交错，当然根据不同工件大小和环境温度的变化，该快冷风机2的开启个数可作增减，如当需要快冷区更长时，也可增加一组快冷风机2，也就是在传输机构1两侧分别设置3组快冷风机2，且相互交错。开启风机的数量以满足实际需求为宜。所述快冷风机2均连接于PLC控制系统上并受其控制，所述PLC控制系统根据快冷测温仪的信号，控制传输电机3以及快冷风机2，从而可以根据情况的不同，控制传输电机3的转速或者快冷风机的3的风量大小。本实用新型的快冷装置中，所采用的快冷测温仪为红外线测温仪，该测温仪可以在不接触锻件的情况下在线检测其温度值，且检测结果精确，为后续的PLC控制系统的操作提供准确的数据，使得操作准确无误，当然根据实际的需要也可以设置其它形式的测温仪。
采用本实用新型的快冷装置的一体化控温冷却设备，如图1所示，它包括上下料区B、快冷区C和缓冷区D，其中上下料区B、快冷区C与缓冷区D顺次连接，在缓冷区D上连接有空冷区A，所述空冷区A连接到上下料区B上，使空冷区A、上下料区B、快冷区C与缓冷区D形成循环的结构，从而节约了空间，形成循环的冷控系统，达到了节能效果。
空冷区A主要用于缓冷后的锻件进行空冷，在图1中，空冷区A内的传输机构设置于支架上，支撑起整个传输机构以及其上的锻件，空冷区A的长度根据实际需要可以进行任意选择，只要满足将锻件最后冷却至可手持即可；上下料区B主要是便于将锻造过后的锻件挂接于传输机构以及便于将经过冷却后的锻件取下，该区域主要是便于人为操作；快冷区C主要是使得温度较高的锻件在该区域内经过强冷风进行快冷，从而使得锻件内的晶粒细化，从而改变锻件内的金相结构，使得锻件的各种机械性能满足要求；缓冷区D，主要是将快冷后的锻件进行缓慢冷却，使得细化后的晶粒在该区域内能稳定，避免晶粒进一步细化或者变大，保证缓冷后的锻件的性能满足要求。
在空冷区A、上下料区B、快冷区C与缓冷区D内均设置有连续的传输机构1，该传输机构1在空冷区A内设置于支架上，传输机构1贯串整个空冷设备，并且形成循环的结构，使得传输结构1能够重复被利用，从而达到节能的效果，该传输机构1由传输电机3带动，且所述传输机构1上设置有挂接挂钩，用于挂接锻件，便于传输机构1能够将锻件依次经上下料区B、快冷区C、缓冷区D进入空冷区A，再进入上下料区B。
在一体化控温冷却设备中，缓冷区D呈“U”形结构的缓冷通道，在缓冷区D的进口端设置有缓冷风机5和缓冷测温仪6，进口端的缓冷风机5的出风口从进口端指向“U”形结构的中部，并对该段内的锻件进行冷却，该缓冷测温仪6用来记录锻件进入缓冷区D的初始温度值，在缓冷区D的中点与缓冷区D的尾端均设置有缓冷测温仪6，分别用于记录锻件在缓冷区D中部和出口端的温度值，初始温度值与中部温度值、末端温度值三个值为缓冷区D内的缓冷情况提供依据，确保缓冷区内的锻件冷却达到平均， 在缓冷区D的中部拐角处设置有缓冷风机5，该缓冷风机5的风口从缓冷区D的中部指向出口端，对该段内的锻件进行冷却，从而确保该段内的冷却温度达到平均，在缓冷区D的中端，即图1中的缓冷区D的“U”形结构底部，由进口端处的缓冷风机5提供的冷却风进行冷却，使得整个缓冷区内的锻件冷却风均匀，从而保证该区域内的冷却效果，使得锻件在快冷区C内快冷后，晶粒细化，继而能够在缓冷区D内保持稳定，避免金相进一步发生改变；
在整个冷却设备中，所有的电器元件均连接到PLC控制系统上，并由其控制，其中包括所述快冷风机2、传输电机3、红外线测温仪4、缓冷风机5以及缓冷测温仪6，其中传输电机3采用变频调速，便于PLC控制系统控制其转速，从而控制传输机构的运转速度，保证锻件的冷却效果，实现了锻件的冷却自动化过程。
该一体化控温冷却设备的冷却方法，采用以下步骤完成：
步骤1，锻件锻后温度保持在900℃以上，将该锻件挂于上下料区B内的传输机构1上；
步骤2，锻件传输至快冷区C后，PLC控制系统控制快冷风机2对锻件进行快冷降温，通过红外线测温仪将锻件温度反馈至PLC控制系统上，由PLC控制快冷风机2的风量大小以及传输电机3的转速，从而确保锻件在3-6.5分钟内经过快冷区C，该时间最短为3分钟，最长为6.5分钟，也可以3分钟-6.5分钟中的任一值，需要的时间根据锻件的具体情况和环境温度进行选择，并且锻件在离开快冷区C时，需要确保锻件温度降至630℃-670℃，一般情况是650℃，并且允许正负20℃的温度偏差，也即630℃或者670℃或者630℃至670℃之间任一值；
步骤3，锻件进入缓冷区D后，由两级缓冷风机5对其进行缓冷降温，且通过起点-中点-末点的缓冷测温仪6将信号反馈至PLC控制系统上，由其控制两级缓冷风机5的风量大小以及传输电机3的转速，使锻件在30分钟左右通过缓冷区D，保证锻件内的晶粒细化和稳定。温度降至280℃-320℃，一般为300℃，但是允许20℃的温度偏差，即280℃或320℃或280℃至320℃中的任一值；
步骤4，锻件进入空冷区A，锻件在空冷区A内空冷至100℃以下，能够手持即可，并回至上下料区B，将锻件取下即可。
该冷却方法中，PLC控制系统根据快冷区C内的红外线测温仪和缓冷区D内的缓冷测温仪6的信号，统一控制快冷风机2、缓冷风机5以及传输电机3。预设的PLC控制系统，根据快冷区以及缓冷区内的锻件的情况变化，接受其信号，并且根据该信号，PLC控制系统能够自动化地控制快冷风机、缓冷风机以及传输电机的转速等，从而使得整个设备内的循环速度与锻造节拍相匹配，保证各个区域内之间相互配合，从而达到均衡，获得了更高的生产效率，使得锻件的冷却效果更好。
该一体化控温冷却设备及其冷却方法，锻件经过冷却过后，其检验结果如下表：
| 试验类型 | 额定值/规范 | 测 量 结 果 |
| 抗拉强度 | 大于780 | 914 |
| 冲击值 | 大于30 | 35 |
| 延伸率 | 大于8% | 14% |
| 硬度 | HB241-300 | HB253 |
| 晶粒度 | 3~5级 | 4~6级 |
| 金相组织 | 铁素体+珠光体，晶粒均匀 |
本实用新型的一体化控温冷却设备的快冷装置，结构简单，操作方便，且能够准确地控制锻件在冷却过程的冷却速度及其时间，从而确保在冷却过程中，得以控制锻件内部的相变产物铁素体和珠光体的组织形态和相对量，达到细化晶粒，改善金属内部组织的作用，同时能够避免冷却过程中受到外部条件的影响，确保锻件经过冷却后综合机械性能达到要求。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一体化控温冷却设备的快冷装置，设置于快冷区（C）内，其特征在于：在快冷区（C）内设置有快冷风机（2）与快冷测温仪（4），所述快冷测温仪设置于快冷区（C）的出口端，所述快冷测温仪连接并将信号传递至PLC控制系统上，所述快冷风机（2）连接于PLC控制系统上并受其控制。
2.如权利要求1所述的一体化控温冷却设备的快冷装置，其特征在于：在快冷区（C）内有传输机构（1）穿过，所述快冷风机（2）为四个，且分两组位于传输机构（1）两侧，两组快冷风机（2）之间相互交错。
3.如权利要求2所述的一体化控温冷却设备的快冷装置，其特征在于：所述传输机构（1）连接于传输电机（3）上，所述传输电机（3）连接于PLC控制系统上并受其控制，所述PLC控制系统根据快冷测温仪的信号，控制传输电机（3）以及快冷风机（2）。
4.如权利要求1或2或3所述的一体化控温冷却设备的快冷装置，其特征在于：所述快冷测温仪（4）为红外线测温仪。
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| CN114273601A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-04-05 | 浙江跃进机械有限公司 | 一种控冷段系统 |
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Legal Events
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Address after: Two, 618300 section, Zhuhai Road, Guanghan Economic Development Zone, Deyang, Sichuan, China Patentee after: Sichuan Haote Jinggong Equipment Co., Ltd. Address before: Two, 618300 section, Zhuhai Road, Guanghan Economic Development Zone, Deyang, Sichuan, China Patentee before: Sichuan Haote Oil Equipment Co.,Ltd. |
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