一種921a球扁鋼穿透式感應加熱淬火方法
2023-07-13 06:54:41 2
一種921a球扁鋼穿透式感應加熱淬火方法
【專利摘要】本發明涉及調質淬火領域，尤其涉及一種921A球扁鋼穿透式感應加熱淬火方法，其特徵在於，從感應線圈的結構和電源的頻率選擇、夾送輥的結構、穩定冷卻幾方面提高加熱均勻性和效率，保證連續的穩定生產，其具體操作步驟如下：1）在浮動裝置的上遊和下遊分別設置夾送裝置；2）球扁鋼依次通過預熱線圈和加熱線圈，兩組線圈均為雙子圈結構；3）噴水裝置設於加熱線圈的下遊，所述噴水裝置與回流溝槽、淬火水儲存槽和淬火水冷卻裝置構成冷卻水的閉環使用。與現有技術相比，本發明的有益效果是：提高了單根球扁鋼機械性能的均勻性，保證了批量生產的連續，減少球扁鋼淬火後的變形量及後續矯形的成本，達到了軍工產品標準的高質量要求。
【專利說明】一種921A球扁鋼穿透式感應加熱淬火方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱處理調質淬火【技術領域】，尤其涉及一種921A球扁鋼穿透式感應加熱淬火方法。
【背景技術】
[0002]球扁鋼是一種主要應用於造船和造橋領域的中型材，其形狀不規則，一側是較厚的筋骨或龍骨，另一側則是與後序連接板材厚度相同的板材。由於船用球扁鋼的形狀特殊，目前很少進行熱處理淬火，多是軋制狀態交貨。感應加熱主要用於工業金屬零件的表面淬火，其基本原理是通過感應線圈在工件表面產生一定的感應電流，使工件表面迅速被加熱到工藝溫度，然後快速冷卻以達到金屬表面淬火的目的，由於單根球扁鋼較長，通常在8米以上，採用常規的爐中整體加熱淬火的方法，存在單根機械性能均勻性不好、批量淬火質量不穩定、變形大等缺陷。
[0003]因此在對高質量要求的軍工產品921A球扁鋼進行調質淬火處理時，為了得到穩定均勻的綜合機械性能，需要採用感應加熱的淬火方式，但目前少數廠家採用單電源、單感應線圈、單一電源頻率的加熱方法，很難保證整個球扁鋼截面溫度均勻穩定，同時不能適應多品種的生產，且生產效率極低。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種921A球扁鋼穿透式感應加熱淬火方法，克服球扁鋼整體加熱淬火均勻性不好、批量淬火質量不穩定、變形大的缺點，實現批量生產，達到軍工產品標準的高質量要求。
[0005]為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的:
[0006]一種921A球扁鋼穿透式感應加熱淬火方法，從感應線圈的結構和電源的頻率選擇、夾送輥的結構、穩定冷卻幾方面提高加熱均勻性和效率，保證連續的穩定生產，其具體操作步驟如下:
[0007]I)在浮動裝置的上遊和下遊分別設置夾送裝置，將球扁鋼由浮動裝置上遊的夾送裝置送入，所述夾送裝置包括上下一對夾送輥、左右一對擋輥，夾送輥上塗掛有耐熱耐磨的橡膠層，下夾送輥依次連接減速機和變頻電機，使球扁鋼在浮動裝置中以200~1000mm/分鐘的速度勻速連續通過；
[0008]2)球扁鋼在浮動裝置後依次通過預熱線圈和加熱線圈，兩組線圈均為雙子圈結構，兩組線圈之間距離為200~300mm,線圈內的兩個子圈的間距為25~50mm ;所述預熱線圈的頻率為5KHz和IOKHz，加熱線圈的頻率為IOKHz和20KHz，球扁鋼在通過加熱線圈後由溫度測試探頭進行溫度檢測；
[0009]3)噴水裝置設於加熱線圈的下遊，噴水裝置採用截面為矩形且多排孔的結構，噴水嘴朝向一側開口，噴水方向朝向球扁鋼移動方向傾斜30~45°，噴水裝置由五根進水管路供水；噴水裝置與加熱線圈之間設有噴風裝置，噴風裝置背向加熱線圈吹風，風壓0.3~0.5MPa ;所述噴水裝置與回流溝槽、淬火水儲存槽和淬火水冷卻裝置構成冷卻水的閉環使用。
[0010]所述淬火水冷卻裝置保持淬火水溫低於35°C。
[0011]所述預熱線圈經軟連線與預熱電源相連，加熱線圈經軟連線與加熱電源相連，預熱電源與加熱電源均與 電源冷卻裝置通過水管路相連，電源冷卻介質為工業軟水。
[0012]與現有技術相比，本發明的有益效果是:從感應線圈的結構和電源頻率、兩次加熱方式、夾送輥的結構、穩定冷卻等幾方面入手，提高了單根球扁鋼機械性能的均勻性，保證了批量生產的連續，減少球扁鋼淬火後的變形量及後續矯形的成本，達到了軍工產品標準的高質量要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明生產線平面結構示意圖；
[0014]圖2是本發明夾送輥實施例結構示意圖；
[0015]圖3是圖2的俯視圖；
[0016]圖4是本發明噴水裝置實施例結構示意圖。
[0017]圖中:1_浮動裝置2-夾送裝置3-球扁鋼4-預熱線圈5-加熱線圈6_溫度測試探頭7-噴水裝置8-噴風裝置9-回流溝槽10-淬火水儲存槽11-淬火水冷卻裝置12-預熱電源13-加熱電源14-電源冷卻裝置15-過濾器16-輸送輥道17-夾送輥18-擋輥19-減速機20-變頻電機21-進水管22-噴水嘴
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步說明:
[0019]見圖1，是本發明一種921A球扁鋼穿透式感應加熱淬火生產線平面結構示意圖，從感應線圈的結構和電源的頻率選擇、夾送輥的結構、穩定冷卻幾方面入手，提高加熱的均勻性和效率，保證連續的穩定生產，其具體操作步驟如下:
[0020]I)在浮動裝置I的上遊和下遊分別設置夾送裝置2，將球扁鋼3由浮動裝置I上遊的夾送裝置2送入，見圖2、圖3，夾送裝置2包括上下一對夾送輥17、左右一對擋輥18，夾送輥上塗掛有耐熱耐磨的橡膠層，以增大夾送輥與球扁鋼的摩擦力，避免球扁鋼在移動過程中發生打滑等現象的發生，保證球扁鋼均勻穩定移動；
[0021]在下的夾送輥17依次連接減速機19和變頻電機20，使球扁鋼在浮動裝置中以200~1000mm/分鐘的速度勻速連續通過；變頻電機控制球扁鋼的運行速度。
[0022]浮動裝置I能保證球扁鋼與感應線圈的相對距離在淬火加熱過程中始終保持不變，實現了淬火加熱溫度的均勻穩定。
[0023]2)球扁鋼3在浮動裝置I後依次通過預熱線圈4和加熱線圈5，兩組線圈均為雙子圈結構，兩組線圈之間距離H為200~300mm,線圈內的兩個子圈的間距h為25~50mm,使預熱的熱量在加熱之前儘量向心部擴散，以保證球扁鋼在通過加熱線圈後，整個橫截面溫度均勻一致；
[0024]為適應球扁鋼的各種不同型號，預熱線圈4的頻率採用5KHz和IOKHz的雙頻率輸出，加熱線圈的頻率採用IOKHz和20KHz的雙頻率輸出，根據情況組合選擇，以實現最好的加熱效果，球扁鋼3在通過加熱線圈後由溫度測試探頭6進行溫度檢測，測溫數值傳遞給控制中心，控制中心將數值與工藝設定的值進行比較後，自動調節感應線圈電源的輸出功率，來準確控制實際淬火溫度滿足工藝設定要求；
[0025]預熱線圈4經軟連線與預熱電源12相連，加熱線圈5經軟連線與加熱電源13相連，從而使感應線圈的隨動作用得以實現和發揮，預熱電源12與加熱電源13均與電源冷卻裝置14相連，獨立的冷卻系統保證電源能夠連續穩定工作。
[0026]電源冷卻裝置14內使用工業軟水，避免水在電源和冷卻水路中結垢，影響冷卻效果，保證電源正常穩定工作，延長電源的使用壽命。
[0027]預熱電源12與加熱電源13均採用比較穩定、節能、先進的是IGBT感應加熱電源，具備水壓、水溫、漏電等的保護功能，避免由於不具備電源正常工作的條件而導致的電源損壞，從而保證連續穩定生產。
[0028]3)噴水裝置7設於加熱線圈5的下遊，見圖4，噴水裝置採用截面為矩形且多排孔的結構，噴水嘴22朝向一側開口，噴水方向朝向球扁鋼移動方向傾斜30~45° ,由五根進水管21供水，增大冷卻能力和提高冷卻效果；噴水裝置7與加熱線圈5之間設有噴風裝置8，噴風裝置8背向加熱線圈吹風，風壓0.3~0.5MPa，高壓風阻止淬火冷卻水倒流回淬火加熱區域，降低淬火加熱溫度，確保淬火質量；噴水裝置7與回流溝槽9、淬火水儲存槽10和淬火水冷卻裝置11構成冷卻水的閉環使用。淬火水冷卻裝置11可保持淬火水溫低於35°C。淬火水循環路徑設有過濾器15 (或過濾網)，避免噴嘴堵塞，實現穩定生產。
[0029]本發明實施例以16號球扁鋼工件淬火為例，其具體工藝參數選擇如下:預熱線圈4:頻率ΙΟΚΗζ，功率200KW ;加熱線圈5:頻率20KHz，功率160KW ;夾送輥17的變頻電機20的調節頻率為21Hz對應工件的走行速度為:500mm/min ;工件淬火溫度:980°C，經後序670°C回火後，得到如下高質量的機械性能，均滿足軍工產品要求:
[0030]下屈服強度:690N/mm2 (標準要求590~750N/mm2)；
[0031]抗拉強度:755N/mm2(標準要求> 655N/mm2)；
[0032]斷後伸長率:21.5% (標準要求≥16%)；
[0033]端面收縮率:78.0% (標準要求≥60%)；
[0034]-20°C衝擊功:136J (標準要求≥100J)；
[0035]-20°C端面纖維率:100% (標準要求≥100%)。
【權利要求】
1.一種921A球扁鋼穿透式感應加熱淬火方法，其特徵在於，從感應線圈的結構和電源的頻率選擇、夾送輥的結構、穩定冷卻幾方面提高加熱均勻性和效率，保證連續的穩定生產，其具體操作步驟如下: 1)在浮動裝置的上遊和下遊分別設置夾送裝置，將球扁鋼由浮動裝置上遊的夾送裝置送入，所述夾送裝置包括上下一對夾送輥、左右一對擋輥，夾送輥上塗掛有耐熱耐磨的橡膠層，下夾送輥依次連接減速機和變頻電機，使球扁鋼在浮動裝置中以200~1000mm/分鐘的速度勻速連續通過； 2)球扁鋼在浮動裝置後依次通過預熱線圈和加熱線圈，兩組線圈均為雙子圈結構，兩組線圈之間距離為200~300mm,線圈內的兩個子圈的間距為25~50mm ;所述預熱線圈的頻率為5KHz和IOKHz，加熱線圈的頻率為IOKHz和20KHz，球扁鋼在通過加熱線圈後由溫度測試探頭進行溫度檢測； 3)噴水裝置設於加熱線圈的下遊，噴水裝置採用截面為矩形且多排孔的結構，噴水嘴朝向一側開口，噴水方向朝向球扁鋼移動方向傾斜30~45°，噴水裝置由五根進水管路供水；噴水裝置與加熱線圈之間設有噴風裝置，噴風裝置背向加熱線圈吹風，風壓0.3~0.5MPa ;所述噴水裝置與回流溝槽、淬火水儲存槽和淬火水冷卻裝置構成冷卻水的閉環使用。
2.根據權利要求1所述的一種921A球扁鋼穿透式感應加熱淬火方法，其特徵在於，所述淬火水冷卻裝置保持淬火水溫低於35°C。
3.根據權利要求1所述的一種921A球扁鋼穿透式感應加熱淬火方法，其特徵在於，所述預熱線圈經軟連線與預熱電源相連，加熱線圈經軟連線與加熱電源相連，預熱電源與加熱電源均與電源冷卻裝置通過水管路相連，`電源冷卻介質為工業軟水。
【文檔編號】C21D9/00GK103667609SQ201310751253
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】孟慶智, 齊盛文, 曹剛, 孟憲冀, 曹利新, 董恩龍, 鄭英傑, 王玲, 丁雪, 高揚 申請人:鞍鋼重型機械有限責任公司