對空心鋼棒進行淬火的方法和實施該方法的設備的製作方法

2023-04-22 23:51:51 2

專利名稱：對空心鋼棒進行淬火的方法和實施該方法的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及生產空心鋼棒的方法，尤其是生產穿孔鑽杆的方法。
背景技術：
現有已知的傳統空心鋼棒(以下簡稱「棒」)的淬火方法，包括將棒以自由懸浮狀態浸沒在液態淬火介質中，井隨後仍以自由懸浮狀態等待熱處理工序(冷卻到淬火溫度、正常淬火和其他エ序)。棒通常以50至100根為ー組，浸入在淬火介質中，隨後的實施仍保持以組進行。換句話說，熱處理工藝過程中需要所有的棒在同一時間進行。此外，每個棒都被垂直懸掛，本質上每根棒都是ー個獨立的對象被進行熱處理，與其他的棒沒有任何關係。最接近本申請的現有技木現有淬火方法的缺點是該方法所獲得的經淬火的棒一般具有不穩定的幾何形狀、機械性能和運行性能。這些缺陷對產品的負面影響最明顯的體 現在穿孔鑽杆這種類型的產品上。一方面，這種類型的產品的各部分在其幾何形狀和結構上有嚴格的要求，另ー方面，由於他們具有較小的橫截面(直徑19mm至25mm)、具有很長的長度(長至3米)，以及具有複雜的橫截面形狀(通常為六邊形)，在中心孔(普遍被稱為「通道」，通道直徑6mm至8mm)的截面也很小，因此不利於組合。現有的這種方法的實際應用提供了以下平均水平一組棒的硬度偏差在45至59HRC、橫截面從40HRC至59HRC、長度偏差在50-59HRC (均等同於瑞典生產的中等碳鋼40HGS2匪)。棒軸的彎曲度，在同一網箱內鑑定的彎曲度可達到幾十毫米/每延米而不是允許的I毫米/每延米。以相同的硬度單位計算，例如顯微硬度Hl 00，頂部網箱內和底部網箱內棒的內表面的同類指標相差在100至150個單位，例如分別為440H100和590H100。網箱內部頂端不合格的淬火棒可以解釋為是由狹窄的通道堵塞，而阻止了其淬火介質通過通道，渦流不受控制，使棒之間出現重疊，而不是讓其有ー個獨立穩定的冷卻條件等因素所造成的。

發明內容
本發明的目的在於提高空心鋼棒的幾何形狀一致性以及在鑽孔作業中的機械性能和使用性能。該目的是通過以下對空心鋼棒進行淬火的方法實現的，該方法包括在液體淬火介質中浸沒空心鋼棒並使其在隨後的熱處理工序中保持該狀態，棒水平放置且在淬火過程中獨立加熱並使其受到外部壓カ的影響，外部壓カ均衡分散在棒的側表面的施加點上，同時淬火介質的液流對棒的內表面產生壓力。外部壓カ的作用面積佔棒的總側表面面積的14%至16%，而淬火介質的流量壓カ在通道內應不間斷的達到30升/分鐘至40升/分鐘。優選的是，經實驗證明，令每延米棒能持續得到500千克的外部壓力，可保證直徑從19至25mm的淬火棒的翹曲得到抑制。為了達到這ー效果，提供了ー種帶擠壓裝置的淬火設備，該擠壓裝置以龐大的板形式實現，板與棒的接觸面積為120至200mm2。這種參數的擠壓裝置可獲得足夠的工作效率。
該方法使用的淬火棒設備包括上板1，下板2,液態淬火介質容器3,上氣缸4,下氣缸5，泵6，螺樁7，導軌8。設備動作過程如下在初始位置一。上板I和下板2分離。下氣缸5的活塞杆推出。沿導板8抬至淬火介質水平面之上。工作狀態ニ。提前在下板2上將棒碼放好，再將兩板合到一起，使棒在兩板間夾紫。下氣缸5的活塞杆縮回至最低位置。由兩板壓緊棒的這個整體結構完全浸沒在淬火介質中。經過2至3秒的延遲。開啟泵6,向通道噴注淬火介質。對淬火介質的循環和冷卻由整體系統提供。
工作狀態三。持續將棒冷卻到淬火溫度，泵6工作。工作狀態四。出產關閉泵6，下氣缸5的活塞杆將兩板抬起至淬火介質水平面之上。驅動上氣缸4使兩板分離，將棒從下板上取下。使淬火介質從通道中倒出。再將經熱處理的棒放置在熱硬化棒架上。


圖I為根據本發明的帶擠壓裝置的淬火設備的示意圖；圖2a為示出擠壓裝置，即兩板與棒的接觸面的側視示意圖。圖2b為示出擠壓裝置，即兩板與棒的接觸面的主視剖視示意圖。其中上板I，下板2，液態淬火介質容器3，上氣缸4，下氣缸5，泵6，螺樁7，導軌8
具體實施例方式參照圖l、2a、2b的本發明的ー種實施例為加工出長度I. 8米至2. 2米的空心棒，例如穿孔鑽杆，該空心棒的材料為具有六邊形截面的預先滲碳過的高碳鋼棒，其外切圓直徑25暈米，內徑為8. 6暈米。預先根據經驗判斷上述設備的參數。確認淬火作業的可能性，閉合擠壓裝置。擠壓裝置被設計為由龐大的上板、下板構成，在上、下板的工作表面設置有由耐熱鋼(鋼標號5XHM)形成的稜柱。通過確定閉合的面積可以確保淬火的質量以及合理的稜柱結構。根據實際經驗所知，為了線性硬度需求，該棒(每延米彎曲度不超過1_)，六面體上施壓點之間的距離在22mm至25mm不能超過25mm,而接觸面積不能超過200臟2。在這種條件下對該預先滲碳的高合金鋼進行淬火時，稜柱封閉的區域和未封閉區域在硬度和結構上沒有顯著區別。當鋼棒承受500千克/每延米壓カ時，可確保彎曲被抑制。稜柱由具有足夠的穩定性的5XHM鋼製成。負載施加點的布局可如圖2所示。淬火介質可以為在溫度為30至40攝氏度的變壓器油。設備連接到廠房淬火介質降溫系統。根據本發明，棒在爐內加熱後被單獨處理，爐的加熱溫度為830° C，加熱時間為24分鐘，加熱後手動取出到淬火設備去。
提前移開上板，將從爐內取出被加熱的棒放置在下板的稜柱上；然後再驅動上板和下板合在一起。三個氣缸直徑分別為300mm，當空氣壓カO. 8至I個大氣壓時，可建立所需的2000千克壓力。此後將所有結構浸沒入油中。應特別注意將棒安裝在稜柱中的過程。需將作業中疏忽大意等因素排除在外。延遲2至3秒鐘。將兩板浸沒在油中後開啟泵，泵將油送入通道並開始為棒的淬火進行倒計時。通過以前的經驗確定通過管道的泵油量可在約30至40升/分鐘之間，例如，油的流速可為約30升/分鐘。用了 7分鐘將棒在30至40攝氏度的油中完全冷卻。然後再將兩板置於空氣中，控幹，將棒從設備上取下並傾斜放置以便油從通道中排出。然後傳送棒去清洗並作低溫回火。淬火金相質量控制必要的測試證實了整個棒的直徑和長度的結構均勻性及硬度的均勻性。 該方法的產量為9根杆/小時。淬火棒經過後續加工程序，即清洗，低溫回火，之後出產。取得了積極的成果。在棒上平均排列350至400炮眼米(m nypoMeTp u )，棒彈性性能水平足夠從而可以在鑽孔過程中防止棒發生塑性變形，從棒到棒的熱處理結果具有高一致性。相比按照本申請處理的棒，按照標準方法製作的棒有以下缺陷，首先，其曲率不可接受，即偏轉一般是8mm至10mm，因此需要作出修正；第二，由於豎井鑽探工作的塑性變形，15%左右的杆發生故障，這意味著棒在淬火是有缺陷的；第三，現有的棒應用範圍過寬，即從50炮眼米至400炮眼米，從不是按照本申請的方法的350炮眼米至500炮眼米。表格I
生產—ノ3式
指標本申請的方法原方法
平均制出，炮眼米400200
由於鑽孔塑性變形引起的故障率O15
適用範國，炮眼米350-50050 400由此，該方法具有明顯的優勢，與原有方法相比較，可使棒的性能得到顯著的改
茲優選的設備清單 豎井淬火爐SSHTSM8. 24/9. 5大氣環境帶配件安裝。P=140kw。 為了冷卻井坑及自身空氣冷卻的豎井風扇——《穿透500》。 中溫豎井爐 24/7，00 P=100kw。 高溫爐腔內 600 X 400 X 2400mm T=950。。P=120kw。 低溫爐腔內 600 X 400 X 2400mm。T=200°。P=50kw。 淬火過程定製生產。 清洗機器單獨定製生產。
為了鋼棒施工作業的施工臺架。· 10噸橫梁起重機，起重機下空檔高度為5米。 金相實驗室(準備顯微分析的設備) 所需最小生產面積為600平方米。 實驗室面積50平方米。 電源-變壓器-1000千伏安。 生產量1000桿組/月。
工作人員數量13人。 工人晝夜替班-除去兩人看設備，全天候運營。 遇到鐓頭圓邊需要獨立生產。
權利要求
1.對空心鋼棒進行淬火的方法，其特徵在於該方法包括以下步驟將空心鋼棒浸沒在液體淬火介質中，並保持該狀態至熱處理工序，其特徵在於將空心鋼棒預先加熱後，水平逐個擺放完全浸沒在淬火介質中。
2.根據權利要求I的方法，其特徵在於使空心鋼棒側表面負載的壓力均勻的分布，使封閉區域面積為棒的總側表面積總和的14%至16%，在將棒從加熱爐取出放置於淬火介質中這一過程中施加壓力。
3.根據權利要求I的方法，其特徵在於在施加負載點中擠壓裝置接觸面積應該在IOOmm2至200mm2範圍內，施加負載點的數量在一個截面的外周上應該不少於三個，各負載施加點之間的角度是120°，而開放區的長度應該在25mm至30mm的範圍內。
4.根據權利要求I的方法，其特徵在於對空心鋼棒的外表面、內表面的淬火是同時進行的,並且內表面的冷卻與噴注的液體淬火介質的壓力有關。
5.根據權利要求I的方法，其特徵在於施加於空心鋼棒的壓力負載不少於500千克/每延米，而通道中加壓淬火介質的流速應該確保在30升/分鐘至40升/分鐘之間。
6.使用前述I至5項中任意一項的方法的對空心鋼棒進行淬火的設備，包括 用於將空心鋼棒浸入液體淬火介質，以及用於將空心鋼棒在整個淬火過程以及取經淬火的空心鋼棒的過程都保持浸在介質中的裝置，還包括 對空心鋼棒進行擠壓的擠壓裝置，該擠壓裝置包括兩個龐大的帶氣動傳動機構的金屬板，在每個板的工作表面均設有稜柱，以及， 用於向通道內傳送液體淬火介質的高壓泵。
全文摘要
本發明涉及生產空心鋼棒，由其是空心鑽杆的方法和設備。為了提高在液態淬火介質下淬火棒的操作性能。為了實現抑制翹曲這一目的，施加在棒表面的擠壓負載不能少於500千克/每延米。這種情況下必須滿足的條件包括，使封閉區域面積為棒外側表面積總和的14%至16%，在施加負載點中擠壓裝置接觸面積應該在100mm2至200mm2範圍內，施加負載點的數量在一個界面周圍應該不少於三個。水平逐個擺放的棒的外表面和內表面同時淬火，且保證噴注在內表面上的淬火介質的流速為30升/分鐘至40升/分鐘。為了加工棒，設備配備了兩個龐大的帶氣壓傳動的板，頂部板稜柱設計，設備裝有高壓泵，以便將液體淬火介質送至通道。
文檔編號C21D1/63GK102839267SQ201210190409
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月8日 優先權日2012年6月8日
發明者A·I·古路別夫, 馬利克·M·艾哈邁託夫, 格列布·B·羅西欣 申請人:A·I·古路別夫, 馬利克·M·艾哈邁託夫, 格列布·B·羅西欣