加热和冷却非调质钢的方法及其设备技术

公开了一种加热和冷却非调质钢的方法及其设备。在加热炉１５中将非调质钢加热到１１５０℃～１３００℃的温度范围内，再经过热锻加工，从而制成了锻件３。在锻件３用传送带１送到冷却室１０过程中，锻件３的温度控制到１０００℃以下的温度。锻件３的冷却在这样的状态下进行：锻件３的冷速由中央处理器控制。结果，在锻件３经过冷却室１０的过程中，锻件３的温度梯度保持在设定的温度梯度。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种加热和冷却非调质钢的方法及其设备。特别是这样一种加热和冷却非调质钢的方法及设备，它通过控制热锻后的锻件的冷却速度，而不需要附加热处理组织细化工艺，就可实现非调质钢具有调质钢一样高的所需强度。为增进机器零件的强度和韧性，通常进行组织细化热处理。自本世纪70年代，世界两次石油危机以来，工业先进国家，趋向于发展节能钢材作为主要指标。近年来，由于石油价格上升和环境保护的要求，世界所有国家都深切感受到发展节能钢材的必要性。在表1中给出了锻件的制造过程。表1 如表1所述，工艺A是用调质钢作原料生产锻件的过程。工艺B是用非调质钢作原料生成锻件的过程。附图说明图1表示中碳调质钢的热处理工艺，但没表示出其锻造工艺和正火工艺，图2 A表示中碳非调质钢的锻造工艺和控制冷却工艺。非调质钢锻件的制造工艺，存在下述一些优点首先，由于锻件冷却后不需要组织细化热处理，可消除组织细化热处理带来的耗费，并缩短锻件生产的时间。第二，由于锻件冷却后，不需要对其进行组织细化热处理，不必燃烧石油或耗费电能来产生上述所需能量。因而，减少了环境污染物如SO2，CO2的排放。第三，由于为了锻造非调质钢而控制加热温度或冷却温度，从而减少了质量低劣的成因如脱碳，进而减少了质量低劣。最后，这种工艺可消除热锻过程中的非平衡冷却导致的相变和残余应力的影响。尽管，非调质钢具有上述优点，但非调质钢并不常用作锻件原料。换句话说，由于利用现有锻造工艺和锻造设备，不能获得与调质钢相同的质量或机械性能如高韧性，并不常用非调质钢作为锻件原料。日本公开的专利申请No.55-158218公开了一种锻造中碳非调质钢制造曲轴的技术。然而，这个专利申请仅公布了以50℃/min的速度冷却非调质钢的方法，没公布锻造非调质钢的具体方法。另外，日本公开的专利申请No.58-177414公开了一种锻造非调质钢的具体设备。在这种设备中在送运非调质钢件的传送带上方某处安装着用于喷水或喷气的多叉喷嘴。然而，上述设备不包含以来自运算器的温度值为基础的控制冷却速率的装置。因而，设备操作员通过测量经过可调冷却室的锻件的温度而调整传送机的速度，来控制冷却速度。因此，设备的响应速度慢。而且，若锻件温度不均，则冷却室中冷速就变化。在700℃～1000℃温度范围内，非调质钢的冷速线性变化，并有一定的冷却速度。图2B表示中碳非调质钢的冷却速率。参照图2B，在700℃～600℃温度范围内，非调质钢发生相变。因而，非调质钢的热传导率变化，相应地其冷却速率变化。并且，由于非调质钢冷却过程中，相变潜热释放，非调质钢的温度会升高。日本公开的专利申请No.2-209419公开了一种方法，可解决上述问题。在此专利申请中，在冷却室的进口和出口都安装了温度传感器。并且为控制排风量，中央处理器接收温度传感器产生的温度传感信号，并向风扇电机发出指令。可是，温度传感器安装位置须距离冷却件约200-300mm之间，才可基于测量温度与设定温度的差别来控制电机转数(RPM)。结果，温度传感器暴露于高温下，缩短了其寿命。同时，日本已公开的本专利申请No.4-276010公开了一种锻造适应技术，这种方法即使不在传送中测量锻件的温度，也能精确地控制锻造后的冷速。按照该专利技术，通过利用温度计测量锻件的温度来确定最佳冷气流速度，从而在900℃～600℃范围内控制冷速。结果，可获得满足上述冷速要求的最佳排风量。然而，上述这种锻造适应技术只能用于保持确定生产率的生产线。在这种生产线中，没有必要测量锻件的温度。本专利技术为解决上述问题而设计。它的一个目的就是提供一种非调质钢加热和冷却的方法，这种方法通过控制锻件热锻后的冷速，而不用附加组织细化的热处理，就能使非调质钢具有与调质钢一样高的所需强度。本专利技术的另一个目的是提供一种加热和冷却非调质钢的设备，它能够通过控制锻件热锻后的冷速，而不用附加的组织细化热处理，使非调质钢具有与调质钢一样高的所需强度。为达到上述目的，本专利技术提供了一种加热和冷却非调质钢的方法，步骤包括(S1)在加热炉中，在1150℃到1300℃温度范围内的一温度下，加热非调质钢；对非调质钢热锻以生产锻件；(S2)在利用传送带将锻件传送到冷却室的过程中，将锻件温度控制在1000℃以下；(S3)锻件在下述状态下冷却在锻件经过冷却室的过程中，为保持锻件的温度梯度在设定的温度梯度范围内，由中央处理器控制锻件的冷却。并且，为达到上述第二个目的，本专利技术提供一种加热和冷却非调质钢的设备，该设备包括一个带有温度传感器的加热炉，该温度传感器用于在加热炉出口测量锻件温度；一个冷却室，它包括一进口，一出口，一安装在冷却室上部的冷却部件，以及安装在冷却室中的一些温度传感器，其中冷却室进口宽度大于出口的宽度；一个中央处理器，通过接受来自温度传感器的信号，控制冷却部件。通过结合附图，对本专利技术的一个优选实施例的详细描述，本专利技术的上述目的和其它特点、优点都将变得十分明了，附图中图1表示中碳调质钢的热处理工艺图，其中没给出热锻工艺和正火工艺；图2A表示中碳非调质钢的锻造工艺和控制冷却工艺图；图2B表示中碳非调质钢的冷却速率图；图3是按照本专利技术的中碳非调质钢加热和冷却设备示意图；图4是中碳非调质钢加热和冷却方法及其设备控制系统的流程图。在下面，参照附图，详细描述本专利技术的优选实施例。为用石油燃烧，加热非调质钢，有必要设有连续控制油量的油阀和控制油阀的控制装置。由于精密机械或电子元件的发展，上述由油阀和油阀控制装置构成的控油系统很容易实现。在控油系统中，中央处理器，接收信号如电动力，这些信号由安装在加热炉中的光温度计如光纤温度计或红外温度计产生。然后，中央处理器对油阀控制装置发出指令，这样控制装置可保持炉中温度在所需温度范围内。当用电加热炉对非调质钢加热时，炉中的输入功率和温度很容易由安培计或功率表控制。另外，当用感应加热炉对非调质钢加热时，炉中的输入功率和温度通过恰当控制下述参数来控制高频或低频的频率，线圈内径和非调质钢的外径差值，电流大小，电压大小，非调质钢的供料速度。在所述控制系统中，在加热炉将要锻造的钢材，要加热到1150℃到1300℃的范围，最好钢材温度介于1200℃～1250℃之间。若加热温度高于1300℃，非调质钢的晶粒快速长大，结果，最终锻件的韧性恶化，并发生严重脱碳。若非调质钢加热温度低于1150℃进行热锻，则钢的热加工性恶化。因而，为使钢材成形，过大的载荷加在金属模具上，或在锻件内会出现裂纹。加热过程中，非调质钢用两座加热炉加热，或采用两步加热工艺。在两步加热工艺中，先进行预热(第一步)，再进入主加热阶段(第二步)。因而，可解决钢材内部加热至锻造温度，而钢材表面过烧的问题。可是，除了大型零件或热导率低的零件，大多数钢件均可用单步加热工艺。锻件坯在加热炉中加热时，其温度低于炉中温度，这是它自身的热导率和体积大小造成的。因而，若操作员基于炉中温度测量锻件坯温度，会产生测量偏差。图3是按照本专利技术加热和冷却中碳非调质钢的设备示意图。参照图3，锻件温度由安装在邻近加热炉出口的温度计测量。中央处理器20接收由温度计测出的温度值，并向控制装置如控制锻件加热温度的油阀或安培计发出指令。换句话说，为达到需要的温度，由中央处理器20控制油阀或安培计实现。过去，由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加热和冷却非调质钢的方法，它包括下述步骤：（Ｓ１）在加热炉（１５）中，在１１５０℃到１３００℃温度范围内的一个温度下，加热非调质钢，并且对上述非调质钢热锻以便获得锻件（３）；（Ｓ２）在用传送带（１）将锻件（３）送到冷却室（１０） 过程中，控制锻件（３）温度在１０００℃以下。（Ｓ３）在下述状态下冷却锻件３，该状态是：在锻件（３）经过冷却室１０过程中，为保持锻件（３）的温度梯度与设定的温度梯度一致，用中央处理器控制锻件（３）的冷却速度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金刚滢，
申请(专利权)人：沃尔沃建造设备韩有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]