一种防止热处理板材变形的冷却装置及方法与流程

本发明涉及金属材料加工技术领域，特别涉及一种防止热处理板材变形的冷却装置及方法。

背景技术：

为使钢材具有所需的力学性能、物理性能和化学性能，除了合理的冶炼和成型工艺外，热处理也是必不可少的一道工艺。我国钢材较国外产品质量差的主要原因之一是热处理工艺控制精度差。热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个阶段，或者只包括加热和冷却两个阶段，每个阶段对板材的力学性能均会产生一定的影响。

热处理的分类较多，最常见的为整体热处理，即将工件整体加热，然后对工件进行冷却，获得需要的金相组织，以改变其整体力学性能。冷却方式有多种，常用的冷却方式有水冷和油冷两种，即在热处理时将高温板材及时浸没于水中或油中，但在对非卷材类板材热处理过程中，若板材尺寸较长或者板材厚度较薄时，浸没于水中或油中的板材在冷却过程中很容易由于冷却不均匀或热应力作用，使板材发生弯曲、扭曲或局部变形，造成板材平整度差、同一块板上不同位置处的组织形态以及力学性能差别较大。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的热处理板材较长或者较薄时，在冷却过程中极易出现板材弯曲、扭曲或者局部变形，使得热处理板材的平整度较差、同一块板上不同位置处的组织形态以及力学性能差别较大的问题，一方面，本发明提供了一种防止热处理板材变形的冷却装置，所述防止热处理板材变形的冷却装置包括：盛液桶、固定挤压架、活动挤压架、多个压力传感器、液压缸和控制器；

所述盛液桶的侧壁设有通孔，通孔内安装有密封圈；

所述固定挤压架安装在所述盛液桶内，固定挤压架包括固定挤压板和支撑板，固定挤压板和支撑板垂直连接，支撑板与水平面平行；

所述活动挤压架包括活动挤压板和推杆，活动挤压板支撑在所述支撑板上且正对所述固定挤压板，推杆的一端抵压活动挤压板远离固定挤压板的一面，另一端穿过所述密封圈与所述液压缸相连，液压缸与所述控制器连接；

每个所述压力传感器均安装在所述固定挤压板远离所述活动挤压板的一面，且均与所述控制器连接。

所述防止热处理板材变形的冷却装置还包括：输液管、温度传感器、冷却槽和循环泵；

所述盛液桶在接近桶口的侧壁上设有进液孔，接近桶底的侧壁上设有出液孔，所述输液管与所述循环泵以及所述冷却槽相连，输液管的一端与进液孔连通，另一端与出液孔连通，所述温度传感器安装在所述盛液桶内且与所述控制器连接，所述循环泵与所述控制器连接，所述冷却槽内有恒温冷却液。

所述固定挤压架还包括固定件，所述固定件的一端固定在所述盛液桶的内壁上，另一端固定在所述固定挤压板远离所述活动挤压板的一面，固定件与所述固定挤压板垂直且与水平面平行。

所述活动挤压架还包括竖直杆和滑轮；

所述竖直杆的一端与所述推杆垂直连接，另一端安装所述滑轮，所述支撑板支撑所述滑轮。

所述活动挤压架还包括顶板，所述顶板的一个侧面与所述推杆连接，另一个侧面与所述活动挤压板连接。

所述输液管为金属软管。

所述密封圈的材料为耐高温橡胶。

所述控制器为PC个人计算机。

另一方面，本发明提供了一种使用所述防止热处理板材变形的冷却装置对热处理板材进行冷却的方法，所述方法包括：

步骤1、将热处理板材置于所述活动挤压板和所述固定挤压板之间，启动液压缸，液压缸带动所述推杆推动所述活动挤压板，使所述活动挤压板和所述固定挤压板挤压所述热处理板材；

步骤2、将多个所述压力传感器打开，每个所述压力传感器实时监测所述热处理板材的不同位置受到的压力，并将测得的压力数据发送给所述控制器，所述控制器根据每个所述压力传感器监测的压力数据控制所述液压缸，使液压缸带动推杆推动所述活动挤压板，进而控制所述热处理板材受到的挤压力，使得所述热处理板材保持平直。

所述方法还包括：

步骤3、将所需的冷却介质的温度范围输入所述控制器，打开温度传感器和安装在输液管上的循环泵，所述温度传感器实时监测位于所述盛液桶内的冷却介质的温度，并将测得的温度数据发送给所述控制器，所述控制器根据输入控制器的温度范围以及温度传感器监测的温度控制所述循环泵的转速，使得所述盛液桶内的冷却介质的温度符合要求；

所述输液管的一端与所述盛液桶的出液孔连通，另一端与所述盛液桶的进液孔连通，所述输液管上设有冷却槽，冷却槽内有恒温冷却液，所述温度传感器安装在所述盛液桶内且与所述控制器连接，所述循环泵与所述控制器连接。

本发明中的冷却装置能够在对热处理板材进行冷却的过程中保证热处理板材的平直度，同时，还能够保证冷却介质的温度处在所需的范围内，防止了冷却过程中，热处理板材出现弯曲、扭曲和局部变形的问题发生，防止了同一块热处理板材不同位置处的组织形态以及力学性能差别较大的现象发生。

附图说明

图1是本发明提供的防止热处理板材变形的冷却装置的结构示意图；

图2是本发明提供的固定挤压架的结构示意图；

图3是本发明提供的活动挤压架的结构示意图。

其中，

1盛液桶；2固定挤压架，21固定挤压板，22支撑板，23固定件；3活动挤压架，31活动挤压板，32推杆，33竖直杆，34滑轮，35顶板；4压力传感器；5液压缸；6控制器；7密封圈；8热处理板材；9冷却介质；10输液管；11温度传感器；12冷却槽；13循环泵；14进液孔；15出液孔。

具体实施方式

为了解决现有技术存在的热处理板材较长或者较薄时，在冷却过程中极易出现板材弯曲、扭曲或者局部变形，使得热处理板材的平整度较差、同一块板上不同位置处的组织形态以及力学性能差别较大的问题，如图1所示，本发明提供了一种防止热处理板材变形的冷却装置，该防止热处理板材变形的冷却装置包括：盛液桶1、固定挤压架2、活动挤压架3、多个压力传感器4、液压缸5和控制器6；

盛液桶1的侧壁设有通孔，通孔内安装有密封圈7；

固定挤压架2安装在盛液桶1内，固定挤压架2包括固定挤压板21和支撑板22，固定挤压板21和支撑板22垂直连接，支撑板22与水平面平行；

活动挤压架3包括活动挤压板31和推杆32，活动挤压板31支撑在支撑板22上且正对固定挤压板21，推杆32的一端抵压活动挤压板31远离固定挤压板21的一面，另一端穿过密封圈7与液压缸5相连，液压缸5与控制器6连接；

每个压力传感器4均安装在固定挤压板21远离活动挤压板31的一面，且均与控制器6连接。

如图1所示，在本发明中，在对热处理板材8进行冷却时，可以将热处理板材8放置在固定挤压板21与活动挤压板31之间，启动液压缸5，通过液压缸5推动推杆32，推杆32推动活动挤压板31，如此热处理板材8会被活动挤压板31和固定挤压板21夹紧，此时，由于活动挤压板31挤压热处理板材8，热处理板材8会挤压固定挤压板21，因此，安装在固定挤压板21上的多个压力传感器4会监测到热处理板材8不同位置处受到的压力，并将测得的压力数据发送给控制器6，控制器6根据每个压力传感器4监测的压力数据控制液压缸5，进而控制热处理板材8受到的挤压力，使得热处理板材8保持平直，在本发明中，控制器6为PC(Personal Computer，个人计算机)，压力传感器4将监测到的模拟信号转换为数字信号发送给PC，PC对多个压力传感器4监测的压力数据大小进行对比，若多个压力传感器4监测的压力数据大小相同，则证明此时热处理板材8在不同位置受到的压力大小相等，即热处理板材8没有发生弯曲，若多个压力传感器4监测的压力数据大小不一致，则证明此时热处理板材8发生了弯曲，因此，PC可以控制液压缸5进一步推动推杆32，使活动挤压板31进一步挤压热处理板材8，直至多个压力传感器4监测的压力数据大小相同，则可以控制液压缸5停止继续推动推杆32，具体地，PC可以发送脉冲信号给液压缸5，液压缸5在接收到脉冲信号后会推动推杆32向固定挤压板21的方向运动一定距离。

在本发明中，可以使推杆32抵压活动挤压板31的中心，同时使固定挤压板21的中心正对活动挤压板31的中心，在将热处理板材8放置在固定挤压板21和活动挤压板31之间时，使热处理板材8的中心与固定挤压板21的中心相对应，可以在固定挤压板21的中心或活动挤压板31的中心做标记，以使操作人员更准确的放置热处理板材8，如此，可以使热处理板材8受力更加均匀，更好地保证压力传感器4测得的压力数据的精度，防止热处理板材8发生微变形。

如图1所示，在本发明中，在推杆32推动活动挤压板31的过程中，推杆32在密封圈7内滑动，密封圈7可以防止盛液桶1内的冷却介质流出，密封圈7的材料可以为耐高温橡胶，当密封圈7使用时间较长时，更换新的密封圈7即可。如图3所示，且参见图1，活动挤压架3还可以包括竖直杆33和滑轮34，竖直杆33的一端与推杆32垂直连接，另一端安装滑轮34，支撑板22支撑滑轮34。通过设置一根竖直杆33，可以对推杆32起到很好的支撑作用，同时在竖直杆33的底部安装一个滑轮34，当液压缸5带动推杆32运动时，滑轮34可以在支撑板22上滑动，使推杆32运动更加流畅。如图3所示，且参见图1，在本发明中，由于推杆32需要抵压活动挤压板31，为了防止活动挤压板31局部受力，可以再为活动挤压架3设置一个顶板35，顶板35的一个侧面与推杆32连接，另一个侧面与活动挤压板31连接，如此，推杆32可以推动顶板35，通过顶板35抵压活动挤压板31，使活动挤压板31受力更加均匀，在将活动挤压板31与顶板35连接在一起时，可以使活动挤压板31的中心正对顶板35的中心，推杆32抵压顶板35的中心，其中，活动挤压板31、顶板35、推杆32、竖直杆33的材料可以选择碳钢或者不锈钢，各个部件之间可以通过焊接固定在一起。

如图1和图2所示，在本发明中，固定挤压架2可以通过如下方式固定在盛液桶1内，为固定挤压架2设置固定件23，固定件23的一端固定在盛液桶1的内壁上，另一端固定在固定挤压板21远离活动挤压板31的一面，固定件23与固定挤压板21垂直且与水平面平行，本发明中的冷却装置的大小可以根据实际情况进行设计，若需要冷却的热处理板材8体积较大，则可以设计较大的盛液桶1，此时，固定件23可以制作成一块平板，若需要冷却的热处理板材8体积较小，则可以设计较小的盛液桶1，固定件23可以制作成杆件，固定件23、固定挤压板21以及支撑板22的材料可以为不锈钢或者碳钢，固定件23、固定挤压板21以及支撑板22可以通过焊接固定在一起，固定件23可以焊接在盛液桶1的内壁上。

在本发明中，活动挤压板31和固定挤压板21将热处理板材8夹紧，活动挤压板31和固定挤压板21的材料为金属，传热很快，因此盛液桶1内的冷却介质9可以对热处理板材8进行冷却。

在本发明中，盛液桶1内的冷却介质9对热处理板材8进行冷却的过程中，热处理板材8的热量会传递给冷却介质9，使得冷却介质9的温度升高，影响冷却效果，因此，如图1所示，还可以为本发明中的冷却装置设置输液管10、温度传感器11、冷却槽12和循环泵13；

在接近盛液桶1的桶口的侧壁上设置一个进液孔14，在接近盛液桶1的桶底的侧壁上设置一个出液孔15，输液管10与循环泵13以及冷却槽12相连，输液管10的一端与进液孔14连通，另一端与出液孔15连通，温度传感器11安装在盛液桶1内且与控制器6连接，循环泵13与控制器6连接，冷却槽12内有恒温冷却液。输液管10可以为金属软管，金属软管的两端有专用的接头，两端的接头分别与进液孔14和出液孔15相连。

温度传感器11可以实时监测盛液桶1内的冷却介质9的温度，并将监测到的温度数据发送给控制器6，即发送给PC，本发明中，可以在PC上输入所需的冷却介质9的温度范围，当温度传感器11监测的温度高于所需的冷却介质9的温度范围时，可以通过PC控制循环泵13的转速，使盛液桶1内的冷却介质9的温度在所需的温度范围内，例如，当循环泵13运转时，可以使盛液桶1内的冷却液从出液孔15流入输液管10，当冷却介质9在输液管10内流动时，会经过冷却槽12，由于冷却槽12内有恒温冷却液，因此恒温冷却液会对输液管10内流动的冷却介质9进行冷却，使得冷却介质9降温后再通过盛液桶1上的进液孔14流入盛液桶1内，当温度传感器11监测到的温度高于所需的温度范围时，可以通过PC控制循环泵13的转速，使循环泵13的转速加大，当循环泵13的转速加大时，会使盛液桶1内的冷却介质9的循环速度加快，使得盛液桶1内的冷却介质9快速降温，直至温度传感器11监测的温度在所需的温度范围内。本发明中的冷却装置可以对数量较多的热处理板材8进行冷却，若冷却介质9的温度升高，则可以通过控制循环泵13的转速来使冷却介质9的温度降低到所需的范围内。

使用本发明的防止热处理板材8变形的冷却装置对热处理板材8进行冷却的方法如下：

步骤1、将热处理板材8置于活动挤压板31和固定挤压板21之间，启动液压缸5，液压缸5带动推杆32推动活动挤压板31，使活动挤压板31和固定挤压板21挤压热处理板材8；

步骤2、将多个压力传感器4打开，每个压力传感器4实时监测热处理板材8的不同位置受到的压力，并将测得的压力数据发送给控制器6，控制器6根据每个压力传感器4监测的压力数据控制液压缸5，使液压缸5带动推杆32推动活动挤压板31，进而控制热处理板材8受到的挤压力，使得热处理板材8保持平直。

步骤3、将所需的冷却介质9的温度范围输入控制器6，打开温度传感器11和安装在输液管10上的循环泵13，温度传感器11实时监测位于盛液桶1内的冷却介质9的温度，并将测得的温度数据发送给控制器6，控制器6根据输入控制器6的温度范围以及温度传感器11监测的温度控制循环泵13的转速，使得盛液桶1内的冷却介质9的温度符合要求。

本发明中的冷却装置能够在对热处理板材8进行冷却的过程中保证热处理板材8的平直度，同时，还能够保证冷却介质9的温度处在所需的范围内，防止了冷却过程中，热处理板材8出现弯曲、扭曲和局部变形的问题发生，防止了同一块热处理板材8不同位置处的组织形态以及力学性能差别较大的现象发生。