[发明专利]连续式合金钢热处理线

说明书

技术领域

本发明属于合金钢热处理设备，具体涉及一种连续式合金钢热处理线，适用于小截面超长材(直径或厚度：20mm～155mm；长度：5.0m～8.5m的钢材，以下同。)工件的淬火、固溶、正火处理和回火(或时效)处理。

背景技术

目前，国内、外冶金制造行业除了采用传统的退火处理(球化退火和软化退火)工艺外，更多采用固溶+时效处理、淬火+高温回火处理和正火处理工艺，以获得力学性能优良和显微组织均匀的钢材，为下游用户提供高性能产品，其中包括不锈钢固溶产品、模具钢预硬化产品和高档轴承钢产品。

对于奥氏体不锈钢产品而言，由于没有组织相变，固溶处理能够使钢中的碳化物溶于奥氏体中，改善钢材的耐蚀性。对于工作环境较为苛刻的叶片用钢来说，0Cr17Ni4Cu4Nb时效处理后，机加工性能得到进一步改善。

经过淬火+高温回火处理的预硬化型塑料模具钢能够直接加工模具型腔，避免了型腔在调质处理后产生变形。但在传统的热处理中，经台车炉加热的小截面超长材工件在吊运到油槽的过程中经常产生明显的弯曲现象(如果使用辅助工装，将影响钢材淬火温度和操作人员安全)；油淬因冷却强度不足，造成钢材表面与心部硬度和显微组织相差较大，影响模具抛光性能。

高性能轴承钢受使用环境和疲劳寿命的要求，对网状碳化物要求比较严格。采用连轧机生产的大尺寸棒材(∮70mm～∮90mm)经高速轧制变形后有显著温升，虽经穿水冷却，但因终轧温度较高造成碳化物在晶界析出较为严重，形成的网状碳化物急剧降低钢的强度和韧性；而采用传统的台车炉加热后风冷，受冷却强度不均匀影响，正火效果难以保证。

发明内容

为解决小截面超长材工件连续完成淬火、固溶及正火处理和采用不连续水淬代替油淬的问题。本发明公开一种连续式合金钢热处理线。本发明连续式合金钢热处理线由连续式辊底加热炉、辊底式淬火槽及电加热连续式辊底炉串联构成；热处理工艺包括以下步骤：工件在连续式辊底加热炉内完成奥氏体化加热，达到工艺时间后快速出料进入辊底式淬火槽，根据工件化学成分和规格的不同，自动生成不连续水冷工艺，通过浸液或喷雾的方式完成快速冷却；冷却至室温的工件根据工艺要求进行回火处理。

以下结合图1对本发明的装置和工艺步骤作进一步的限定：

(1)连续式辊底加热炉，以发生炉煤气为燃料，具有1050℃奥氏体化加热能力，炉内工件定位装置和快速出料段装置保证工件温度均匀后快速出料；

(2)辊底式淬火槽利用水淬火介质(水)的升降实现浸液冷却，在距离离心泵出口200mm处采用稳流罩设计，以保证液面平稳上升，实现淬火液与辊道上的工件均匀接触；

(3)采用不连续水淬工艺，利用数值模拟计算不同成分(奥氏体化温度不同)和规格的扁钢，在水浸、雾冷、风冷和空冷条件下的冷却速度，确定淬火冷却方式和对应的热处理时间等参数；

(4)电加热连续式辊底炉的回火温度偏差±4℃；

(5)热处理装置的连续式辊底加热炉、辊底式淬火槽及电加热连续式辊底炉处于同一水平高度、同一轴线的辊道上，无需人工或机械吊运。

本发明与现有技术相比具有下列优点：

①能够实现小截面超长材工件的淬火、固溶、正火连续化热处理，即工件加热、冷却和回火始终在同一水平高度、同一轴线的辊道上完成，避免了人工或机械吊运工序，保证了工件平直度。

②淬火槽采用淬火介质稳流控制设计，使淬火介质在上升过程中保持稳定，工件在长度方向能够实现同时冷却，避免了工件因热应力不均造成的淬火变形。

③采用不连续水淬代替油淬，在冷却过程中仅产生少量水蒸气，杜绝了火灾危险和油烟污染。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。

图1是连续式合金钢热处理线典型淬火工艺曲线；

图2是规格34mm×205mm×6.0m的3Cr17扁钢热处理工艺曲线；

图3是规格75mm×83mm×8.5m的0Cr17Ni4Cu4Nb连续化热处理工艺曲线；

图4是规格∮80mm的ZGCr15轴承钢连续化热处理工艺曲线；

图5是规格∮20mm×5.0m的4140钢连续化热处理工艺曲线；

图6规格为∮150mm×6.0m的4140钢连续化热处理工艺曲线。

具体实施方式

实施例1