一种超高强度钢板材的生产装置制造方法及图纸

一种超高强度钢板材的生产装置，其主要是在现有的生产线轧制机构前面的工作机架上设有在线淬火机构，在轧制机构上设有电场辅助轧制机构，轧制机构后面的工作机架上设有时效处理炉。本发明专利技术大幅度改进了常规的高强度钢板材的生产装置，采用了在线淬火机构，加热速度比较快，无保温时间，冷却速度及冷却温度稳定准确，工件的硬度要高于一般淬火的工件，淬火后的变形比较小，而且加工过程简单高效，大大简化了常规高强度钢板材生产过程中的繁琐工序，使之机械化、自动化，降低了生产成本，提高了工作效率，同时清洁机构可将淬火以后残留在钢板表面的氧化皮去除并对钢板进行干燥处理，同时经过电致塑性轧制之后材料的塑性也得到提高。

【技术实现步骤摘要】
一种超高强度钢板材的生产装置
本专利技术涉及一种制造超高强钢板材的装置，尤其是涉及一种在流水线上制造超高强度钢板材的装置。
技术介绍
进入上世纪90年代中期以来，我国带钢的需求量越来越大，超高强度钢是在合金结构钢的基础上发展起来的，主要用于制造飞机起落架和主梁、固体火箭发动机壳体、高速离心机旋转筒体和其他承受高应力的结构部件。随着科学技术的发展，超高强度钢的社会需求量越来越大，应用领域也开始不断地扩宽。2000年以来，大机器生产工业的工业革命得到了巨大的发展，经济全球化使得汽车用钢量增多、汽车产量增加，在给人们出行带来方便的同时，也产生了油耗、排放和交通安全三大问题。解决能耗和环境问题的有效手段是汽车轻量化，轻量化材料分为两大类：一类是低密度的轻质材料，如铝合金、镁合金等；另一类是高强度材料，如高强度钢板、热冲压成型钢和高强度钢铸铁等。板材是汽车用钢的主要品种，根据强度不同，板材可以分为传统低强度软钢、高强度钢和超高强度钢。从性能的角度来看，为了满足汽车安全性、碰撞性和抗疲劳强度等要求，以及提高成形性和表面质量，汽车用钢板需要具备较低的平面各向异性和较高的延伸率、弯曲性能以及扩孔性能等。近年来高强度钢热轧板的应用比较广泛，但是其在厚度规格、轻度和表面质量等方面存在些许不足，而汽车轻量化对钢材需求结构提出了更严格的要求，因此热轧板在轿车上总体用量不大，热轧板主要应用于盘底冲压件，车身上约占10％，车身结构件大多使用高强度钢板。目前传统的钢铁生产技术已经基本成熟，对新一代钢铁材料的研究和开发应用已经成为21世纪钢铁材料的首要任务，大量先进的制备高强度钢铁材料的工艺技术应运而生。晶粒尺寸是影响材料力学性能和物理性能的重要因素，细化晶粒可以显著提高材料的强度和韧性，这已经被人熟知。组织结构的纳米化对材料的强韧性会有进一步的提高，在工程上也会有很好的应用前景。由于晶粒细化的钢具有高的强度和韧性，在结构装备的应用方面前景广阔，因此细晶钢的制备技术已经成为高强度材料研究领域的焦点。目前制备高强度钢的方法包括：强烈塑性变形(SPD)、低碳马氏体冷轧、等径角挤压(ECAP)、高压扭转(HPT)、累积叠轧焊(ARB)、多向锻造(MDF)等。其中尤以大塑性变形(SPD)技术更为引人注目，它具有把粗晶材料细化到纳米级的巨大潜力，从而使得材料具备高强度。传统的普通低碳钢的机械强度硬度较低，通过淬火后可以得到低碳马氏体，然后通过晶粒细化，得到纳米尺寸的晶粒，从而提高低碳马氏体的强度，得到高强度钢，这种工艺目前被广泛应用。汽车车身材料所用的超高强度钢要求具备足够的硬度、强度与抵抗恶劣环境的能力，而且汽车板材本身的质量轻便，并且需要满足汽车轻量化和节能减排的要求，现有的制备高强度钢的工艺耗时耗力，生产效率比较低，机械化和自动化程度差，难以满足人们对高强度钢质量和数量的需求，所以如何改进高强度钢板甚至是超高强度钢板的生产装置，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构合理、生产效率高、机械化和自动化程度高的超高强度钢板材的生产装置。本专利技术主要是在常规高强度钢板材生产装置的基础上，采用了在线淬火机构并增设了时效处理炉。本专利技术的具体方案如下：本专利技术主要包括：工作机架、在线淬火机构、快速清洁机构、轧制机构和时效处理炉。其中，由支撑座和上面的托辊组成的工作机架和其中部所设的左右分布的多个四辊系多道次轧辊机构为现有高强钢板材的生产线，本专利技术在所述的生产线轧制机构前面(与行进钢板先接触部分为前部)的工作机架上设有在线淬火机构，在轧制机构上设有电场辅助轧制机构，轧制机构后面的工作机架上设有时效处理炉，最好在轧制机构前面的工作机架上设有清洁机构。其中，在线淬火机构主体为感应圈，其是由一根铜管绕成的若干圈螺旋管，该螺旋管圈内形成的空间近似呈椭圆柱形，其长轴尺寸大于钢板的宽度，感应圈的两端部各设一个径向槽孔，其内(通过过盈配合)各与一个接线柱一端相连。在感应线圈两端的开口上(通过过盈配合)各设一根导管，其前端的导管(与行进钢板先接触部分为前部)为进水管，后端的导管为出水管。所述感应圈其从中间分成前后两部分，前面部分为光管，只用于对钢板材进行加热处理使钢板完全奥氏体化；感应圈后面部分朝向钢板面的位置设有与感应圈内腔连通的通孔，每个通孔上各设一个短管形喷嘴，感应圈对钢板材加热的同时又对其进行淬火处理，获得具有马氏体组织的高强度钢板。最好喷嘴呈截锥形且自由端直径小于固定端直径，以加大喷射面积。钢板经淬火后通过工作机架上的托辊转动而移动到快速清洁机构。快速清洁机构是由是由一根金属管绕成的若干圈螺旋管即通气管，其圈内形成的空间近似呈椭圆柱形，其长轴尺寸大于钢板的宽度。在通气管朝向钢板面的位置设有与其内腔连通的通孔，每个通孔上各设一个短管形喷嘴，最好喷嘴呈截锥形且自由端直径小于固定端直径。所述通气管前端为进气孔，后端为排气孔，为方便连接，最好通气管的两端开口呈阶梯形圆管。高压空气通过进气孔进入通气管，再通过通气管上的喷嘴向钢板喷射高压空气，目的主要是将经过淬火以后残留在钢板表面的氧化皮去除并对钢板进行干燥处理。清洁处理后的钢板通过工作机架上的托辊的转动而移动到轧制装置进行变形处理。轧制机构为左右分布的四辊系组成的多道次轧辊机构，每个辊系的两工作辊上下相邻布置，在该两工作辊的上下又各设一个支承辊，最好轧辊微凸，以抵消轧制时轧辊产生的弯曲，获得良好的板形。在与轧制机构前后相邻的两托辊上分别设电场辅助的正、负极，它们分别与脉冲电源的正、负极相连，从而形成脉冲电源两个输出端的电流回路。具体为，所述电场辅助的正、负极分别为两个铜棒，其圆柱主体置于托辊轴所设的槽孔内，铜棒与托辊轴所设的槽孔采用过盈配合的方式进行连接，用于给托辊A2-1送电同时防止漏电现象，从而形成脉冲电源两个输出端的电流回路。铜棒位于托辊轴外的一端为圆锥体，其与圆柱主体之间设凸环，铜棒的圆锥体与绝缘的连接架一侧的由截锥形壳体和圆筒组成的异形壳体对应并置于其内，所述异形壳体的圆筒外壁与连接架的连杆一端相连，连杆另一端与内设螺纹的套环外壁相连，套环的内螺纹与柱塞外螺纹啮合，所述柱塞设在工作机架的槽孔内。连接架的截锥形壳体部分开有一孔，保证电线刚好能够放进去，电线并能够与铜棒接触，使得托辊转动时电线不转动。钢板在进行每道次轧制的过程中都可以施加可调控的脉冲电流，利用金属的电致塑性效应，可以降低轧制力，提高被轧钢板的力学性能，进而获得超高强度钢板。然后在工作机架的作用下运输到时效处理炉，进行时效处理。时效处理炉主要包括：炉架、托辊及电加热元件。其中，炉架是由上面的炉体和下面的支架组成，其中炉体为两端贯通的中空长方体，其两端的开口上设将其覆盖炉门，炉门一侧通过铰链与炉体相连，另一侧通过磁铁与炉体相连。炉体内顶板和两侧板上部均设有条形凹槽，凹槽内设有电加热元件，最好为电阻螺旋线，在两侧板条形凹槽下面设有两对通孔，每对通孔内设一根托辊轴，所述托辊轴上的托辊与工作机架非设在轧制机构前后的托辊结构相同。具体为托辊的托辊轴位于支撑座外的两端分别由穿过固定座上通孔的绝缘螺钉固定在支撑座上，托辊轴上设有套于其上的套筒，在套筒内两端分别设有轴承座，在两个轴承座内分别设有套在托辊轴上的深沟球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高强度钢板材的生产装置，其由支撑座和上面的托辊组成的工作机架和其中部所设的左右分布的多个四辊系多道次轧辊机构为现有高强钢板材的生产线，其特征在于：本专利技术在所述的生产线轧制机构前面(与行进钢板先接触部分为前部)的工作机架上设有在线淬火机构，在轧制机构上设有电场辅助轧制机构，轧制机构后面的工作机架上设有时效处理炉。

【技术特征摘要】
1.一种超高强度钢板材的生产装置，其由支撑座和上面的托辊组成的工作机架和其中部所设的左右分布的多个四辊系多道次轧辊机构为现有高强钢板材的生产线，其特征在于：本发明在所述的生产线轧制机构前面(与行进钢板先接触部分为前部)的工作机架上设有在线淬火机构，在轧制机构上设有电场辅助轧制机构，轧制机构后面的工作机架上设有时效处理炉。2.根据权利要求1所述的超高强度钢板材的生产装置，其特征在于：在线淬火机构主体为感应圈，其是由一根铜管绕成的若干圈螺旋管，该螺旋管圈内形成的空间近似呈椭圆柱形，其长轴尺寸大于钢板的宽度，感应圈的两端部各设一个径向槽孔，其内各与一个接线柱一端相连，在感应线圈两端的开口上各设一根导管，其前端的导管为进水管，后端的导管为出水管；所述感应圈其从中间分成前后两部分，前面部分为光管，感应圈后面部分朝向钢板面的位置设有与感应圈内腔连通的通孔，每个通孔上各设一个短管形喷嘴。3.根据权利要求1所述的超高强度钢板材的生产装置，其特征在于：轧制机构为左右分布的四辊系组成的多道次轧辊机构，在与轧制机构前后相邻的两托辊上分别设电场辅助的正、负极，它们分别与脉冲电源的正、负极相连，从而形成脉冲电源两个输出端的电流回路，钢板在进行每道次轧制的过程中都可以施加可调控的脉冲电流。4.根据权利要求1所述的超高强度钢板材的生产装置，其特征在于：时效处理炉炉架是由上面的炉体和下面的支架组成，其中炉体为两端贯通的中空长方体，其两端的开口上设将其覆盖炉门，炉门一侧通过铰链与炉体相连，另一侧通过磁铁与炉体相连，炉体内...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕知清，钱丽华，时钟平，傅万堂，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13