一种薄壁方管连续约束淬火装置，包括纵向约束系统、横向约束系统、喷水系统，纵向约束系统由纵向约束辊组、纵向液压位移装置、辊道传动轴、传动电机及减速箱组成，伺服控制系统控制液压缸带动上纵向约束辊升降，实施恒位置闭环控制；横向约束系统结构与工作原理与纵向约束系统相似；喷水系统由大/小喷水单元、横移机构组成，依据方管规格自动切换水雾喷嘴；多组纵向/横向约束系统和喷水系统交替布置，对方管实施连续约束淬火。本发明专利技术解决了方管淬火过程变形大、淬火均匀性差、生产效率低等问题，实现按工艺路径柔性化淬火，多种冷却模式有利于实现方管组织性能调控，有效改善方管力学性能和服役性能。和服役性能。和服役性能。
【技术实现步骤摘要】
一种薄壁方管连续约束淬火装置
[0001]本专利技术属于钢材热处理
，涉及一种薄壁方管连续约束淬火装置。
技术介绍
[0002]方型管材(简称方管)是一种边长相等的管材，通常由带钢经过平整、卷曲、焊接形成圆管，再轧制成方管。此类钢材广泛应用于机械化工、汽车、海工、结构制造等领域。对于某些特殊用途方管，因强韧性要求高、服役环境恶劣，对材料强度、韧塑性、硬度、耐蚀性等机械性能要求苛刻，需要经过淬火热处理，利用不同的加热制度和冷却制度来调控钢材组织和板形，得到更优异的性能。
[0003]目前国内外方管淬火普遍采用浸入式冷却方式，方管加热后通过专用机构转移至淬火池/淬火槽内淬火，通过池/槽内冷却水搅拌加速方管壁面对流，实现较快速冷却。这种淬火热处理方式存在如下缺点：
①
方管淬火冷速低，冷却水与方管壁面通过完整或间断的蒸汽膜传热，传热效率低；
②
方管淬火均匀性差，搅拌产生的水流速度在池内各处不一致，壁面蒸汽膜分布不均，导致方管壁面各处冷却强度分布不均；
③
方管淬火后畸变明显，水槽内无约束淬火无法抑制淬火畸变，不均匀冷却加剧方管不均匀淬火变形，甚至产生裂纹、开裂等问题；
④
方管淬火历程冷速可控性差，无法通过有效的壁面传热效率控制，实现材料温降
‑
冷速
‑
组织演变协同控制，进而更有效提升方管机械性能和服役性能。
[0004]现有专利中，中国专利申请(公开号CN112375879A)公开了一种矩形方管淬火处理系统，旨在解决现有淬火处理系统自动化程度低、处理效率低的问题。该专利为较简易方管淬火设计方案，方管运输形式、淬火喷嘴形式、淬火约束形式、淬火介质等与本专利技术区别很大。
[0005]中国专利申请(公开号CN112011672A)提出一种五金零件热处理淬火烘干系统，包括升落机构、夹持机构和淬火槽，用于高强度螺栓热处理。该专利采用水槽浸入式淬火方式，与本专利技术连续射流冷却从设备结构和工艺等方面区别很大。
[0006]中国专利申请(公告号CN107760837A)公开了一种多角度气淬装置，利用冷却室侧壁的出风口喷风，搅动冷却室内气流实现铝压铸件固溶处理快速冷却。该装置处理对象、冷却介质、设备结构、换热方式等与本专利技术存在根本性差别。
技术实现思路
[0007]针对现有高强薄壁方管淬火均匀性差、淬火过程可控性差、淬火后材料畸变严重、生产效率低等问题，本专利技术的目的是提供一种薄壁方管连续约束淬火装置，能满足此类钢材高均匀性、高精度、高效率淬火热处理。
[0008]本专利技术的技术方案是：
[0009]一种薄壁方管连续约束淬火装置，该装置包括纵向约束系统1、横向约束系统2、喷水系统3，在方管4横截面方向上，纵向约束系统1沿方管4上下表面垂直对称布置，横向约束系统2沿方管4左右侧面水平对称布置，喷水系统3沿方管4四周外侧与方管4同心布置；沿方
管4长度方向上，一组纵向约束系统1、一组横向约束系统2、2组喷水系统3组成一个淬火单元5，二～四个淬火单元5依次沿方管4运动方向布置，最后一个淬火单元5后布置1组纵向约束系统1和一组横向约束系统2；装置与生产线通过运输辊道6相连，实现方管4连续淬火。
[0010]所述纵向约束系统1主要由纵向约束辊组7、纵向液压位移装置8、辊道传动轴9、传动电机10及减速箱11组成，下纵向约束辊12位置固定，用于承载并运输方管4，上纵向约束辊13上侧安装纵向液压位移装置8，通过伺服控制系统14控制液压缸15带动上纵向约束辊13垂直上下移动，用于调整上纵向约束辊13和下纵向约束辊12间辊缝，该辊缝方管外侧边长+1～4mm，伺服控制系统14控制方式为恒位置闭环控制；由传动电机10通过减速箱11连接辊道传动轴9，带动纵向约束辊组7按一定辊速转动，传动电机10采用变频矢量控制方式。
[0011]所述横向约束系统2主要由横向约束辊组16、横向液压位移装置17、辊道传动轴9、传动电机10及减速箱11组成，左横向约束辊18左侧、右横向约束辊19右侧分别安装横向液压位移装置17，通过伺服控制系统14控制液压缸15带动左横向约束辊18、右横向约束辊19水平移动，用于调整左横向约束辊18和右横向约束辊19间辊缝，该辊缝＝方管外侧边长+1～4mm，伺服控制系统14控制方式为恒位置闭环控制；由传动电机10通过减速箱11连接辊道传动轴9，带动横向约束辊组16按一定辊速转动，传动电机10采用变频矢量控制方式。
[0012]所述喷水系统3由大喷水单元20、小喷水单元21、横移机构22组成，大喷水单元20和小喷水单元21横向水平并列布置、结构相同，均由进气管路23、进水管路24、水雾喷嘴25、水冷腔26组成，大喷水单元20和小喷水单元21水雾喷嘴25喷水长度相差4～10mm，大喷水单元20和小喷水单元21安装在同一横移机构22上，当方管外侧边长＞小喷水单元21水雾喷嘴25喷水长度时，横移机构22侧面安装的液压缸15由伺服控制系统14控制伸长，将大喷水单元20定位于方管4同心轴线上，当方管外侧边长＜小喷水单元21水雾喷嘴25喷水长度时，横移机构22侧面安装的液压缸15由伺服控制系统14控制缩短，将小喷水单元21定位于方管4同心轴线上；四组水雾喷嘴25分别沿方管4外侧四周、与方管4壁面平行布置，冷却水由进水管路24进入水雾喷嘴25内部，水压0.5～5bar、水量5～15m3/h，压缩空气由进气管路23进入水雾喷嘴25内部，气压2～6bar、气量30～100m3/h，水/气在水雾喷嘴25内混合后由连续缝隙、垂直方管壁面喷出，缝隙宽度0.5～1.5mm，喷水系统3内每相邻两组水雾喷嘴25顶角布置水冷腔26，用于冷却喷水系统3。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术薄壁方管连续约束淬火装置，采用液压伺服控制约束辊道限制方管横向、纵向淬火变形，适用于不同尺寸方管，控制精度高、约束效果好，能够实现方管高平直度淬火，淬火畸变≤2mm/m，达到国际最好水平。
[0014]本专利技术薄壁方管连续约束淬火装置，采用内置混合水雾喷嘴，实现方管四周管壁均匀温降，淬火均匀性好，生产效率高，能够实现薄壁方管高强均匀淬火。
[0015]本专利技术薄壁方管连续约束淬火装置，设计喷水单元横移机构，满足80～160mm外侧边长方管淬火温降需求，减小因水雾喷水距离变化产生的方管壁面换热系数剧烈波动，实现高效壁面换热。
[0016]本专利技术薄壁方管连续约束淬火装置，将多组淬火单元排列组合，通过控制每组淬火单元冷却强度实现方管柔性化淬火，便于直接淬火、控温淬火、控制冷却等冷却功能的实施，实现了淬火方式的多样化和复杂工艺路径的精确控制，有利于实现方管多相、多尺度组织性能调控，有效改善淬火后方管力学性能和服役性能。
附图说明
[0017]图1是本专利技术中的薄壁方管连续约束淬火装置布置图；
[0018]图2是本专利技术中的纵向约束系统结构示意图；
[0019]图3是本专利技术中的横向约束系统结构示意图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种薄壁方管连续约束淬火装置，其特征在于，该薄壁方管连续约束淬火装置包括纵向约束系统(1)、横向约束系统(2)、喷水系统(3)，在方管(4)横截面方向上，纵向约束系统(1)沿方管(4)上下表面垂直对称布置，横向约束系统(2)沿方管(4)左右侧面水平对称布置，喷水系统(3)沿方管(4)四周外侧与方管(4)同心布置；沿方管(4)长度方向上，一组纵向约束系统(1)、一组横向约束系统(2)、二组喷水系统(3)组成一个淬火单元(5)，二～四个淬火单元(5)依次沿方管(4)运动方向布置，最后一个淬火单元(5)后布置一组纵向约束系统(1)和一组横向约束系统(2)；薄壁方管连续约束淬火装置与生产线通过运输辊道(6)相连，实现方管(4)连续淬火。2.如权利要求1所述的薄壁方管连续约束淬火装置，其特征在于，纵向约束系统(1)主要由纵向约束辊组(7)、纵向液压位移装置(8)、辊道传动轴(9)、传动电机(10)及减速箱(11)组成，下纵向约束辊(12)位置固定，用于承载并运输方管(4)，上纵向约束辊(13)上侧安装纵向液压位移装置(8)，通过伺服控制系统(14)控制液压缸(15)带动上纵向约束辊(13)垂直上下移动，用于调整上纵向约束辊(13)和下纵向约束辊(12)间辊缝，该辊缝方管外侧边长+1～4mm，伺服控制系统(14)控制方式为恒位置闭环控制；由传动电机(10)通过减速箱(11)连接辊道传动轴(9)，带动纵向约束辊组(7)按一定辊速转动，传动电机(10)采用变频矢量控制方式。3.如权利要求1或2所述的薄壁方管连续约束淬火装置，其特征在于，横向约束系统(2)主要由横向约束辊组(16)、横向液压位移装置(17)、辊道传动轴(9)、传动电机(10)及减速箱(11)组成，左横向约束辊(18)左侧、右横向约束辊(19)右侧分别安装横向液压位移装置(17)，通过伺服控制系统(14)控制液压缸(15)带动左横向约束辊(18)、右横向约束辊(19)水平移动，用于调整左横向约束辊(18)和右横向约束辊(19)间辊缝，该辊缝＝方管外侧边长+1～4mm，伺服控制系统(14)控制方式为恒位置闭环控制；由传动电机(10)通过减速箱(11)连接辊道传动轴(9)，带动横向约束辊组(16)按一定辊速转动，传动电机(10)采用变频矢量控制方式。4.如权利要求1或2所述的薄壁方管连续约束淬火装置，其特征在于，喷水系统(3)由大喷水单元(20)、小喷水单元(21)、横移机构(22)组成，大喷水单元(20)和小喷水单元(21)横向水平并列布置、结构相同，均由进气管路(23)、进水管路(24)、水雾喷嘴(25)、水冷腔(26)组成，大喷水单元(20)和小喷水单元(21)安装在同一横移机构(22)上；当方管外侧边长＞小喷水单元(21)水雾喷嘴(25)喷水长度时，横移机构(22)侧面安装的液压缸(15)由伺服控制系统(14)控制伸长，将大喷水单元(20)定位于方管(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：付天亮，张志福，贾志伟，刘光浩，宋国智，郭泽宇，郑明军，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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