一种厚板及特厚板淬火实验装置及方法与流程

本发明涉及金属热处理技术领域，尤其涉及一种厚板及特厚板淬火实验装置及方法。

背景技术：

近十几年来，随着我国造船业、军工、核能、桥梁建设及重型机械等行业的迅猛发展，国内对厚板及特厚板产品的需求量与日俱增，同时对其性能也不断提出更高的要求，冶金行业和重型工业制造厂为适应市场需要，通常要对厚板及特厚板产品采用淬火等热处理工艺以提高其性能。然而，在厚板及特厚板新产品开发过程中，对其淬火性能进行探索实验时，由于没有专用的实验装置，当高温的厚板及特厚板试样进行平行液面浸液淬火时，其表面持续产生大量无法排出的气泡，严重影响了冷却速度和淬透性；高温试样从加热炉内移至淬火槽内的时间间隔取决于人工操作的熟练程度或辅助设备的便利程度，而其直接对淬火连续性产生影响，容易导致实验结果偏差；另外，厚板及特厚板试样因自重原因在实验过程运输不便。

目前公开文献中记载的淬火热处理装置，如申请号为201210384743.4的中国专利，公开的“一种钢板淬火冷却方法及设备”，通过将高温钢板以与液面平行的方式放置在淬火槽上方的料架上，料架在驱动装置的驱动下以料架长度方向的一侧为转轴向下旋转一定角度，此时钢板部分浸入到液体之中，同时向淬火槽内注入液体，淬火槽中液体的液面上升直到将钢板全部浸没，从而实现钢板倾斜淬火冷却。该方法解决了钢板水平放置浸入液体后钢板下表面大量蒸汽膜不能顺畅排出而产生上下板面冷却强度差异大的问题，但缺点是向淬火槽内注入液体的过程致使高温钢板先浸液部分与后浸液部分产生时间差，并且在淬火过程中冷却液温度不均匀也会对淬火精度产生影响。

申请号为201310195648.4的中国专利，公开了“一种淬火件自动旋转的淬火槽”，其由吊车将经加热炉加热的淬火件放置在淬火槽底部带有旋转叶片的旋转料盘上，通过管道泵作用，使具有一定压力的淬火介质经进水管流入淬火槽底部并冲击旋转叶片使之旋转，进而带动旋转料盘上的淬火件在淬火介质中旋转，当淬火件冷却到工艺规定温度时，停止管道泵使进水停止。该方法能够使淬火件冷却均匀一致，但缺点是加热炉加热后的高温淬火件需经由吊车才能移至旋转料盘上，不仅淬火上料不方便，而且淬火连续性受到影响，此外，由于旋转料盘下的旋转轴通过轴承座福鼎在淬火槽底部，故淬火件的重量不能过大，而且高温淬火件放置到旋转料盘上时也需要避免放置偏心产生的影响。

总之，目前用于淬火热处理的装置应用于厚板及特厚板淬火实验时，均存在不同程度的缺点和不足。因此，开发一种设备成本和运行维护成本较低、淬火精度和自动化程度较高的厚板及特厚板淬火实验装置是十分必要的。

技术实现要素：

本发明提供了一种厚板及特厚板淬火实验装置及方法，所采用的实验装置结构简单、承载量大、适用性强、自动化程度高、运行维护成本低，能够有效完成厚板及特厚板的淬火实验，并有利于提高淬透性和淬火精度、降低劳动强度。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种厚板及特厚板淬火实验装置，包括淬火槽、传输装置、上料装置、对中装置、倾斜轨道和运载小车；所述传输装置、上料装置和对中装置集成后通过销轴铰接在淬火槽一侧，并可在翻转后折叠到淬火槽内；倾斜轨道设置在淬火槽内，顶部靠近销轴一侧；运载小车能够沿倾斜轨道在淬火槽内升降移动，其上设有水平的试样架。

所述传输装置由辊道支承座和安装在辊道支承座内的辊道组成，辊道的上料侧设上料装置，辊道中部设对中装置。

所述上料装置由上料架、上料拉杆和上料液压缸组成；上料拉杆一端可在上料液压缸的带动下沿固定的滑轨滑动，另一端与上料架铰接；上料架能够在水平方向与向上的竖直方向之间绕铰接点转动90°，并可在水平方向移动。

所述试样架与试样底部为点接触或线接触。

所述淬火槽内设有淬火液变频搅拌装置、导流板及液温传感装置；淬火槽侧壁设有溢流口及进/出液口。

所述淬火槽一侧设操作面板，操作面板上设多个控制按钮，通过控制系统分别对应连接传输装置、上料装置、对中装置、运载小车驱动装置、淬火液变频搅拌装置及液温传感装置。

基于所述装置的一种厚板及特厚板淬火实验方法，包括如下步骤：

1)将折叠状态下的厚板及特厚板淬火实验装置安装在加热炉一侧，当试样加热完成加热炉罩升起后，将集成的传输装置、上料装置和对中装置绕销轴旋转180度展开，并将上料架搭接到炉台上；

2)将运载小车沿倾斜轨道从淬火槽底向淬火槽顶部运行，直到与传输装置的出料侧对接；

3)通过进/出液口将淬火液注入淬火槽内，打开溢流口使淬火槽内过量的淬火液流出，启动淬火液变频搅拌装置，使淬火槽内的淬火液产生涡旋；

4)高温的试样从加热炉内移至炉台后，通过上料液压缸伸缩带动上料架移动将试样移至辊道上，开始传输；

5)试样在传输过程中，由对中装置对中后传输到运载小车的试样架上；

6)试样随运载小车沿倾斜轨道下行，瞬间浸入淬火槽内呈涡旋状态的淬火液中进行淬火冷却；

7)利用液温传感装置对淬火槽内淬火液的温度进行实时检测，通过控制系统控制淬火液注入的速度，进而调节淬火槽内淬火液的温度；

8)试样达到实验预期淬火温度后，将载有试样的运载小车沿倾斜轨道上行至淬火液液面以上，以便将淬火后的试样取走进行金相组织检验；

9)淬火实验结束后，将淬火槽内的淬火液排出，将运载小车沿倾斜轨道运行至淬火槽底部，然后将集成的传输装置、上料装置和对中装置重新折叠收纳到淬火槽内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)所采用的实验装置结构简单、承载量大、适用性强、自动化程度高、运行维护成本低；

2)能够有效完成厚板及特厚板的淬火实验，并有利于提高淬透性和淬火精度、降低劳动强度。

附图说明

图1是本发明所述厚板及特厚板淬火实验装置的立体结构示意图一(主视，折叠状态)。

图2是本发明所述厚板及特厚板淬火实验装置的立体结构示意图一(后视，折叠状态)。

图3是本发明所述厚板及特厚板淬火实验装置应用状态示意图一(上料架搭接到炉台上)。

图4是本发明所述厚板及特厚板淬火实验装置应用状态示意图二(试样运输到运载小车上)。

图5是本发明所述厚板及特厚板淬火实验装置应用状态示意图三(试样随运载小车浸入淬火液内)。

图中：1.淬火槽 2.销轴 3.传输装置 4.上料装置 5.对中装置 6.倾斜轨道 7.运载小车 8.淬火液变频搅拌装置 9.液温传感装置 10.操作面板 11.溢流口 12.进/出液口 13.淬火液 14.加热炉 15.试样 16.炉台

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1-图4所示，本发明所述一种厚板及特厚板淬火实验装置，包括淬火槽1、传输装置3、上料装置4、对中装置5、倾斜轨道6和运载小车7；所述传输装置3、上料装置4和对中装置5集成后通过销轴2铰接在淬火槽1一侧，并可在翻转后折叠到淬火槽1内；倾斜轨道6设置在淬火槽1内，顶部靠近销轴2一侧；运载小车7能够沿倾斜轨道6在淬火槽1内升降移动，其上设有水平的试样架。

所述传输装置3由辊道支承座和安装在辊道支承座内的辊道组成，辊道的上料侧设上料装置4，辊道中部设对中装置5。

所述上料装置4由上料架、上料拉杆和上料液压缸组成；上料拉杆一端可在上料液压缸的带动下沿固定的滑轨滑动，另一端与上料架铰接；上料架能够在水平方向与向上的竖直方向之间绕铰接点转动90°，并可在水平方向移动。

所述试样架与试样15底部为点接触或线接触。

所述淬火槽1内设有淬火液变频搅拌装置8、导流板及液温传感装置9；淬火槽1侧壁设有溢流口11及进/出液口12。

所述淬火槽1一侧设操作面板10，操作面板10上设多个控制按钮，通过控制系统分别对应连接传输装置3、上料装置4、对中装置5、运载小车7驱动装置、淬火液变频搅拌装置8及液温传感装置9。

基于所述装置的一种厚板及特厚板淬火实验方法，包括如下步骤：

1)如图3所示，将折叠状态下的厚板及特厚板淬火实验装置安装在加热炉14一侧，当试样15加热完成加热炉罩升起后，将集成的传输装置3、上料装置4和对中装置5绕销轴2旋转180度展开，并将上料架搭接到炉台16上；

2)将运载小车7沿倾斜轨道6从淬火槽1底向淬火槽1顶部运行，直到与传输装置3的出料侧对接；

3)通过进/出液口12将淬火液13注入淬火槽1内，打开溢流口11使淬火槽1内过量的淬火液13流出，启动淬火液变频搅拌装置8，使淬火槽1内的淬火液13产生涡旋；

4)高温的试样15从加热炉14内移至炉台16后，通过上料液压缸伸缩带动上料架移动将试样15移至辊道上，开始传输；

5)如图4所示，试样15在传输过程中，由对中装置5对中后传输到运载小车7的试样架上；

6)如图5所示，试样15随运载小车7沿倾斜轨道6下行，瞬间浸入淬火槽1内呈涡旋状态的淬火液13中进行淬火冷却；

7)利用液温传感装置9对淬火槽1内淬火液13的温度进行实时检测，通过控制系统控制淬火液13注入的速度，进而调节淬火槽1内淬火液13的温度；

8)试样15达到实验预期淬火温度后，将载有试样15的运载小车7沿倾斜轨道6上行至淬火液13液面以上，以便将淬火后的试样15取走进行金相组织检验；

9)淬火实验结束后，将淬火槽1内的淬火液13排出，将运载小车7沿倾斜轨道6运行至淬火槽1底部，然后将集成的传输装置3、上料装置4和对中装置5重新折叠收纳到淬火槽1内。

本发明中，传输装置3、上料装置4和对中装置5集成后通过销轴2铰接在淬火槽1一侧，并可在翻转后折叠到淬火槽1内，用以实现在非工作状态下节省占地空间的目的；上料装置4的上料架工作状态时能够展开后与炉台16搭接，并通过伸缩移动将炉台16上高温的试样15移至传输装置3的辊道上，进而实现试样15的传输；安装于传输装置3辊道中部的对中装置5用于实现试样15在传输过程的对中，进而为试样15传输至运载小车7上的试样架中做好准备。

运行在淬火槽1内倾斜轨道6上的运载小车7用于装载试样15沿倾斜轨道6瞬间浸入淬火槽1内的淬火液13中，能够减小试样15各表面浸液淬火时间差，并方便试样15完成淬火实验后从淬火液13中取出。

淬火实验过程中，淬火液13经进/出液口12向淬火槽1内持续注入，同时淬火槽1内过量淬火液13经溢流口11不断排出，在液温传感装置9的配合作用下，通过控制系统控制向淬火槽1内注入淬火液13的流量，有效控制淬火槽1内淬火液13的温度。

安装在淬火槽1内的淬火液变频搅拌装置8能够使淬火槽1内的淬火液13产生涡旋，不仅有利于淬火槽1内的液温均匀，而且能够将高温的试样15浸入淬火液13后表面持续产生的大量气泡迅速排出，保证试样15表面冷却强度一致。

运载小车7前端设有一个略高于传输装置3辊道的托辊，当试样15传输至运载小车7前端时，在该托辊作用下产生翘起，进而落到运载小车7的试样架内，试样15底面与试样架间为点接触或线接触，使试样15基本处于悬空状态，不仅有利于试样15下表面与淬火液13的充分接触，还有利于试样15浸入淬火液13后表面持续产生的大量气泡在涡旋作用下的顺畅排出。

传输装置3、上料装置4、对中装置5、运载小车7驱动装置、淬火液变频搅拌装置8、液温传感装置9等的控制均由控制系统控制，其操作通过设置在淬火槽1侧壁外部的操作面板10完成；并且各个系统的工作状态和操作情况均可在操作面板10上的液晶显示板上进行实时显示。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。