CN209531815U - 一种连续多次循环自阻加热及冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于钢材冲压成型技术领域，公开了一种连续多次循环自阻加热及冷却装置，设置有自阻加热淬火装置；自阻加热淬火装置通过传送带连通有坯料短时均温炉，坯料短时均温炉连通有成形压力机；自阻加热淬火装置为纵向自阻加热淬火装置或横向自阻加热淬火装置。本实用新型利用自阻加热淬火装置连续传动过程中实现Mn‑B钢带材循环加热‑淬火以实现高温奥氏体以及淬火后马氏体晶粒超细化，以提高超高强钢结构件的低温韧性；同时，连续传动过程中依靠自阻加热方式的高加热速度，还能够有效减少氧化，从而有利于低成本非涂层板的推广使用，并且多次的反复加热‑淬火还能够在较短的时间内实现元素的均匀化扩散，有助于构件的性能均一性。
Description
技术领域
本实用新型属于钢材冲压成型技术领域，尤其涉及一种连续多次循环自阻加热及冷却装置。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
目前国内共有热冲压生产线100多条，但是热冲压工艺中坯料加热都采用辊底炉或者箱式炉加热的方式，且为保证加热奥氏体化后碳元素等的扩散均匀化，造成上述方式加热时间较长，坯料在炉时间一般均在3-5分钟，这直接带来坯料的氧化问题而影响后续成形件的表面质量。因此，这种炉型通常会带有保护气氛，且同时需采用带Al-Si涂层的坯料进行热冲压生产。由于该类Al-Si涂层板的供货受制于国外专利保护，目前只有一家国外的钢铁企业能够提供，因此导致热冲压原材料成本居高不下。这也是热冲压相比较于冷冲压成本较高的主要原因之一。传统辊底炉加热方式下的热冲压工艺流程长，成本高，且为避免坯料氧化通常需要采用高成本Al-Si涂层板，一旦采用铝硅涂层板后为保证涂层与铁基体的有效扩散时间以形成防氧化的金属间化合物，就造成加热过程周期长，效率低，部分温度区间加热速度无法提高等问题。在传统热冲压成形工艺下，现阶段应用最普遍的钢种22MnB5所能实现的最高强度约为1500MPa,且延伸率低(<7％)，冲击韧性较差(约为65J/cm2)。在现有工艺下，要实现热成形构件强韧性综合性能的进一步提升，以进一步挖掘构件轻量化的潜力，只能通过改变热成形钢品种(在22MnB5钢成分基础上添加Nb等微合金元素,或者提高碳含量等方式)以达到所需目的。而这无疑又提高的原材料成本且提高了材料的碳当量，不利于后续焊接性能。
此外，现有的Mn-B系热成形钢结构件虽然具有超高强度，但是普遍存在韧性尤其是低温韧性较差的不利特点，并且强度越高该方面的缺陷越发突出，从而使得相应结构件在使用过程中始终存在脆性断裂的隐患，在很大程度上限制了其进一步的推广应用。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)传统辊底炉加热方式下的热冲压工艺流程长，低成本非涂层板易氧化，成本高；
(2)现有的Mn-B系热成形钢结构件韧性较差，在使用过程中容易断裂。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种连续多次循环自阻加热及冷却装置。
本实用新型是这样实现的，一种连续多次循环自阻加热及冷却装置设置有：
自阻加热淬火装置；
自阻加热淬火装置通过传送辊道连通有坯料短时均温炉，坯料出均温炉后，于出料辊道上由定位装置快速定位后，由机械手(或机器人)快速拾取至成形压力机模具内成形保压淬火。
自阻加热淬火装置为纵向自阻加热淬火装置或横向自阻加热淬火装置；
坯料短时均温炉可采用短距离辊底炉或者红外加热炉等均可，其主要目的是短时间内实现坯料温度的均匀化。
本实用新型利用自阻加热淬火装置连续传动过程中实现Mn-B钢带材循环加热-淬火以实现高温奥氏体以及淬火后马氏体晶粒超细化，以提高超高强钢结构件的低温韧性；同时，连续传动过程中依靠自阻加热方式的高加热速度，还能够有效减少氧化，从而有利于低成本非涂层板的推广使用，并且多次的反复加热-淬火还能够在较短的时间内实现元素的均匀化扩散，有助于构件的性能均一性。
进一步，纵向自阻加热淬火装置平行设置有上下多组水冷铜电极辊，水冷铜电极辊内部开设有环形分布的辊内水冷通道，相邻的两组水冷铜电极辊通过低压大电流线路连通，低压大电流线路连通有电源；最后一对电极辊分别设置为水冷铜电极辊+右侧高电阻率电极辊，高电阻率电极辊与相邻的水冷铜电极辊通过低压大电流线路连通。
本实用新型的纵向自阻加热淬火装置通过在相邻的两对电极辊间加载的低压大电流实现对板材的快速加热，通过向辊内水冷通道注水实施淬火冷却，连续通过多对电极辊以对坯料板材实现多次循环加热-淬火冷却处理，高电阻率电极辊选用具有高电阻率材料制造，以保证在与前面铜电极辊搭配加热时，坯料板材能够在连续传送快速加热至高温奥氏体区后不降温。
进一步，横向自阻加热淬火装置设置有竖直平行的两排立辊电极，相邻的立辊电极之间设置有单独安装的淬火装置(淬火装置为高压低温惰性气体吹扫装置，淬火用低温气体压力可根据皮料的厚度优化设定，0.4MPa以上压力均可实现)。
本实用新型的横向自阻加热淬火装置通过每对立辊电极间产生的低压大电流实现沿板宽方向的快速升温，随即后续实施快速冷却淬火，如此连续通过多对电极辊，以对坯料板材实现多次循环加热-淬火冷却处理。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的连续多次循环自阻加热及冷却装置结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的纵向自阻加热淬火装置结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的横向自阻加热淬火装置结构示意图；
图中：1、自阻加热淬火装置；2、坯料短时均温炉；3、成形压力机；4、加热电极辊；5、水冷铜电极辊；6、高电阻率电极辊；7、低压大电流线路；8、辊内水冷通道；9、立辊电极。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的连续多次循环自阻加热及冷却装置包括：自阻加热淬火装置1、坯料短时均温炉2、成形压力机3、加热电极辊4、水冷铜电极辊5、高电阻率电极辊6、低压大电流线路7、辊内水冷通道8、立辊电极9。
自阻加热淬火装置1通过传送带连通有坯料短时均温炉2，坯料短时均温炉2连通有成形压力机3；自阻加热淬火装置1为纵向自阻加热淬火装置或横向自阻加热淬火装置；坯料短时均温炉2底部通过螺栓固定有多个加热电极辊4。
在本实用新型实施例中，纵向自阻加热淬火装置平行设置有上下多组水冷铜电极辊5，水冷铜电极辊5内部开设有环形分布的辊内水冷通道8，相邻的两组水冷铜电极辊5通过低压大电流线路7连通，低压大电流线路7连通有电源，水冷铜电极辊5右侧通过轴固定有高电阻率电极辊6，高电阻率电极辊6与相邻的水冷铜电极辊5通过低压大电流线路7连通。
在本实用新型实施例中，横向自阻加热淬火装置设置有竖直平行的两排立辊电极9，相邻的立辊电极9之间设置有淬火装置。
在本实用新型实施例中，在自阻加热淬火装置1为纵向自阻加热淬火装置时：(1)选择合适的减重所需厚度级别的热轧或冷轧非涂层板，根据一个冲次下成形模具内的零件个数选择合理尺寸的初始矩形坯料尺寸，但是保证单张坯料板的最大长度不低于两对自阻加热辊的辊间距，否则无法完成在线加热。
(2)坯料经加热设备实施连续在线的循环加热及淬火过程，其中快速加热过程依靠在相邻的两对电极辊间加载的低压大电流实现，随后在通过水冷电极辊时实施淬火冷却。如此连续通过多对电极辊，以对坯料板材实现多次循环加热-淬火冷却处理，一般循环处理次数3-4次，可根据需要适当增减电极辊的对数，以改变循环处理次数。
(3)最后一对电极辊选用具有高电阻率材料设计制造，以保证在与前面铜电极辊搭配加热时，坯料板材能够在连续传送快速加热至高温奥氏体区后不降温，从而与中短时均温炉搭配，获得热冲压成形前具有超细晶奥氏体的均匀化的高温坯料。
(4)坯料从均温炉快速取出后，置于热冲压成形的压力机，合模保压淬火(合模前完成边料冲裁)，完成奥氏体向马氏体转变的同时实现零件成形成性。
(5)开模后取出零件，实施自然冷却或采取后续的强制冷却措施，最终能够获得所需22MnB5成分下具有更高强韧性的结构件。
在本实用新型实施例中，在自阻加热淬火装置1为横向自阻加热淬火装置时：(1)选择合适的减重所需厚度级别的热轧或冷轧非涂层板，根据一个冲次下成形模具内的零件个数选择合理尺寸的初始矩形坯料尺寸。
(2)坯料经加热设备实施连续在线的循环加热及淬火过程，其中快速加热过程依靠每对立辊电极间产生的低压大电流实现沿板宽方向的快速升温，随即后续实施快速冷却淬火。如此连续通过多对电极辊，以对坯料板材实现多次循环加热-淬火冷却处理，一般循环处理次数3-4次，可根据需要适当增减电极辊的对数，以改变循环处理次数。
(3)坯料板材能够在通过最后一对立辊电极加热后，不实施冷却，而随即进入坯料短时均温炉2中短时均温炉，以保证坯料在高温奥氏体区后不降温，获得热冲压成形前具有超细晶奥氏体的均匀化的高温坯料。
(4)坯料从均温炉快速取出后，置于热冲压成形的压力机上，合模保压淬火(合模前完成边料冲裁)，完成奥氏体向马氏体转变的同时实现零件成形成性。
(5)开模后取出零件，实施自然冷却或采取后续的强制冷却措施，最终能够获得所需22MnB5成分下具有更高强韧性的结构件。
本实用新型针对热成形用坯料板材(钢种不限定必须为Mn-B钢，只要能够在热冲压成形保压淬火或者成形后冷却过程中实现所需组织转变的钢种都可以)，在线应用连续多次循环自阻加热及冷却工艺和装置，对热冲压成形前坯料进行高温奥氏体晶粒超细化处理以及成分均匀化。结合最后一对电阻率的电极辊加热的方案设计以及后续快速均温炉，实现具有超细晶奥氏体组织的高温坯料在热冲压前的预制备。通过热冲压成形保压淬火过程中模具内的高冷却速度或冲压成形后的强制冷却措施，确保超细晶奥氏体能够有效转变为超细晶马氏体或超细晶马氏体+少量贝氏体组织，实现高强韧性结构件制备。尤其适合于低成本非涂层热成形钢板的热冲压成形，可以减少非涂层板加热过程的氧化问题，从而降低所生产的结构件的成本。摒弃传统热冲压成形工艺中预先落料再加热的工艺流程，而将冲裁(高温冲裁)与热冲压成形整合为一，不仅能够大幅度缩短工艺流程、提高热冲压成形生产效率，且同时也极大的降低生产成本。
以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种连续多次循环自阻加热及冷却装置，其特征在于，所述连续多次循环自阻加热及冷却装置设置有：
自阻加热淬火装置；
自阻加热淬火装置通过传送带连通有坯料短时均温炉，坯料短时均温炉连通有成形压力机；
自阻加热淬火装置为纵向自阻加热淬火装置或横向自阻加热淬火装置；
坯料短时均温炉底部通过螺栓固定有多个加热电极辊。
2.如权利要求1所述的连续多次循环自阻加热及冷却装置，其特征在于，纵向自阻加热淬火装置平行设置有上下多组水冷铜电极辊，水冷铜电极辊内部开设有环形分布的辊内水冷通道，相邻的两组水冷铜电极辊通过低压大电流线路连通，低压大电流线路连通有电源，水冷铜电极辊右侧通过轴固定有高电阻率电极辊，高电阻率电极辊与相邻的水冷铜电极辊通过低压大电流线路连通。
3.如权利要求1所述的连续多次循环自阻加热及冷却装置，其特征在于，横向自阻加热淬火装置设置有竖直平行的两排立辊电极，相邻的立辊电极之间设置有淬火装置。
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| CN201920183307.8U CN209531815U (zh) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | 一种连续多次循环自阻加热及冷却装置 |
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Cited By (1)
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| CN109762965A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-05-17 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种超高强韧性Mn-B钢结构件连续在线制备方法 |
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2019
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Cited By (2)
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| CN109762965A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-05-17 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种超高强韧性Mn-B钢结构件连续在线制备方法 |
| CN109762965B (zh) * | 2019-02-01 | 2024-04-16 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种超高强韧性Mn-B钢结构件连续在线制备方法 |
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