[发明专利]一种薄壁方管连续约束淬火装置

说明书

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。

技术领域

本发明属于钢材热处理技术领域，涉及一种薄壁方管连续约束淬火装置。

背景技术

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。

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。

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、淬火介质等与本发明区别很大。

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，与本发明连续射流冷却从设备结构和工艺等方面区别很大。

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、换热方式等与本发明存在根本性差别。

发明内容

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，本发明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。

本发明的技术方案是：

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。