一种多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置及处理方法与流程

本发明属于热处理设备技术领域，具体涉及一种多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置及处理方法。

背景技术：

多层复合半钢辊环用于型钢轧制过程，需要具有外层高硬度、高耐磨性，芯部高韧性，高强度等特性。现有技术中热处理采用一般整体油淬，但实际生产过程容易控制不当，造成芯部组织偏差，轧制过程中容易开裂；而且，油淬生产成本高、污染严重，不符合环保要求。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置及处理方法，解决多层复合半钢整体油淬带来芯部组织偏差，环保不达标等问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置，包括旋转平台和对称设置在旋转平台上方两侧的水雾交替喷头系统；还包括红外测温控制系统及水雾交替系统控制柜；所述红外测温控制系统包括红外测温仪及plc控制电路，所述红外测温仪设置在旋转平台上方四周；所述plc控制电路设置在水雾交替系统控制柜内；所述水雾交替系统控制柜电气连接水雾交替喷头系统。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述旋转平台包括底座、回转支撑、变频电机、结构件和台面；设置在底部的底座通过回转支撑来支撑水平设置在顶部的台面，设置在回转支撑侧面的变频电机通过结构件带动回转支撑转动，进而带动设置在回转支撑顶部的台面和放置在台面上的工件转动。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述水雾交替喷头系统包括水箱、补水管、回水管、供水管道、高压水泵、浮漂球阀、球阀、调压阀、排污阀、压力表、可调节流量计和末端的多个喷头；补水管从水箱顶部连接漂浮在水箱内水面上的浮漂球阀后伸入水面下；排污阀设置在水箱底部侧面；水箱下侧引出供水管道，供水管道从引出水箱方向到供水管道末端，依次串接有球阀、高压水泵、压力表、可调节流量计；供水管道上串接的高压水泵与压力表之间通过串接三通管箍连接有回水管，回水管末端延伸回水箱顶部，回水管的管路上串接有调压阀；供水管道末端通过串接数个三通管箍连接向上的延伸管路，供水管道末端串接三通管箍设置向上延伸管路的部分对称设置在旋转平台的台面台面的两侧面；延伸管路上间隔均匀地连接有多个喷头。

本发明技术方案的进一步改进在于：每个喷头前均串接有开关阀；所述喷头为电控水雾交替喷头，所述开关阀为电磁阀。。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述水雾交替系统控制柜电气连接水雾交替喷头系统上的可调节流量计、每组作为喷头的电控水雾交替喷头及作为开关阀的电磁阀。

本发明技术方案的进一步改进在于：供水管道末端通过串接3个三通管箍设置向上的延伸管路，供水管道上三通管箍之间的距离为100mm。

本发明技术方案的进一步改进在于：每条延伸管路长800mm；每条延伸管路上每隔间隔100mm通过三通管箍横向连接喷头。

一种多层复合半钢辊环高温淬火热处理方法，包括如下步骤：

1)、将待高温淬火的多层复合半钢辊环放置在多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置的旋转平台的台面上；

2)、打开设置在多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置的旋转平台上方两侧的水雾交替喷头系统，对台面中间的待高温淬火的多层复合半钢辊环进行淬火热处理；

3)、通过水雾交替系统控制柜人工或自动控制多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置上的水雾交替喷头系统依次对台面中间的待高温淬火的多层复合半钢辊环进行喷水、喷水雾及喷雾三模式的淬火作业；

4)、完成淬火热处理，关闭水雾交替喷头系统，取下多层复合半钢辊环。

本发明技术方案的进一步改进在于：

步骤3)中的通过水雾交替系统控制柜自动控制水雾交替喷头系统得喷水、喷水雾及喷雾三模式转换的时间段的计算方法，具体包括：

t1＝(0.6～0.9)k；t2＝(0.8～1.1)k；t3＝(1.0～1.3)k；

其中，所述t1表示喷水时间，计算单位为min；所述t2表示喷水雾时间，计算单位为min；所述t3表示喷雾时间，计算单位为min；所述k为计算系数；所述r表示辊环外圆直径,计算单位为mm；所述r表示辊环内孔直径，计算单位为mm；所述h表示辊环高度(厚度)，计算单位为mm。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置，通过旋转平台使工件温度均匀一致，通过红外测温仪时时遥感测温监控工件冷却温度，并通过水雾交替系统控制柜，通过实现控制水雾交替按照其工件冷却曲线转换淬火热处理模式，可以得到想要的组织；装置自动化程度高，无人工干预。水雾喷到工件的外圆上，温度从外向内传递，可实现外层快速冷却，内层满足冷却，可以实现外层高硬度、高耐磨性，芯部高韧性，高强度。

本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置，旋转平台是由回转支撑作为支撑定位、不仅解决重载的问题，而且能够解决产品放置不正或异型件造成偏载的问题。

本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置，旋转平台是由变频电机、回转支撑及结构件组成，旋转平台旋转装置是由变频电机带动的，其转速是可调的，淬火过程带动工件旋转，通过旋转使使工件受到水雾分别均匀，温降均匀，消除应力，减少开裂风险。

本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置，水雾交替系统是由电控水雾交替喷头、水箱、高压水泵、相关管路及电磁阀等组成，工件淬火过程正，根据其c曲线，通过电磁阀及可调节流量计控制冷却强度，使产品得到相要的组织结构。

本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置，电控水雾交替喷头是喷出的水雾为圆锥形，这样可形成一次最少50％的覆盖区域，通过台面旋转，形成全覆盖，所述电控水雾交替喷头具有单独喷水雾化和水汽混合雾化功能。

本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置，采用最环保的水雾高温淬火，可根据半钢材质c曲线，设计出不同冷速要求，大大改善并灵活了辊环热处理的效率。还可以结合半钢材质c曲线及通过红外测温控制系统监测到的工件冷却温度，随时调整工件冷却曲线，自动或手动控制水雾交替喷头，达到水雾交替，控制工件温降过程。

本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置，红外测温控制系统，根据红外测温仪时时遥感测温监控工件冷却温度，通过人工在水雾交替系统控制柜根据配套的plc控制电路，输入相关工艺参数，当温度达到预设工艺要求时，控制水雾交替喷头系统的喷头的开关并时转换喷洒模式。

本发明根据自身提供的一种多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置，还提供了一种多层复合半钢辊环高温淬火热处理方法，实现便捷应用本发明自身提供的一种多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置，对待高温淬火的多层复合半钢辊环的目标进行淬火热处理。

本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理方法，根据通过水雾交替系统控制柜自动控制水雾交替喷头系统得喷水、喷水雾及喷雾三模式转换的时间段的计算方法可实现自动转换水雾交替喷头系统喷水(雾)的冷却模式，到达无人工干预下自动控制水雾交替，实现按照其工件冷却曲线转换淬火热处理模式，可以高效顺利的得到辊环想要的组织结构。本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置及水雾交替喷头系统喷水模式转换方法适宜于各种环类件及异型件淬火。

附图说明

图1是本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置的结构示意图；

图2是本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置的水雾交替喷头系统的结构示意图；

图3是本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置的一实施例的俯视结构示意图；

其中，1、旋转平台，2、水雾交替喷头系统，3、工件，11、底座，12、回转支撑，13、变频电机，14、结构件，15、台面，201、水箱，202、补水管，203、回水管，204、供水管道，205、高压水泵，206、浮漂球阀，207、球阀，208、调压阀，209、排污阀，210、压力表，211、可调节流量计，212、喷头，213、开关阀。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

一种多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置，包括旋转平台1和对称设置在旋转平台1上方两侧的水雾交替喷头系统2；还包括红外测温控制系统及水雾交替系统控制柜；所述红外测温控制系统包括红外测温仪及plc控制电路，所述红外测温仪设置在旋转平台1上方四周；所述plc控制电路设置在水雾交替系统控制柜内；所述水雾交替系统控制柜电气连接水雾交替喷头系统2。

具体的，如图1所示，本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置的结构示意图，所述旋转平台1包括底座11、回转支撑12、变频电机13、结构件14和台面15；设置在底部的底座11通过回转支撑12支撑水平设置在顶部的台面15，设置在回转支撑12侧面的变频电机13通过结构件14带动回转支撑12转动，进而带动设置在回转支撑12顶部的台面15和放置在台面15上的工件3转动。

在本发明提供的实施例中，旋转平台1旋转是由变频电机13通过结构件14传导带动回转支撑12及顶部的台面15转动的，其转速是可调的；旋转平台1通过旋转使台面15上的工件3的温度均匀一致，并可均匀接受喷水或水雾进行淬火。进一步地，在本发明提供的实施例中，旋转平台1的大小可以根据需要淬火热处理的辊环尺寸进行调节。

如图2所示，本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置的水雾交替喷头系统的结构示意图，所述水雾交替喷头系统2包括水箱201、补水管202、回水管203、供水管道204、高压水泵205、浮漂球阀206、球阀207、调压阀208、排污阀209、压力表210、可调节流量计211和末端的多个喷头212；补水管202从水箱201顶部连接漂浮在水箱201内水面上的浮漂球阀206后伸入水面下；排污阀209设置在水箱201底部侧面；水箱201下侧引出供水管道204，供水管道204从引出水箱201方向到供水管道204末端，依次串接有球阀207、高压水泵205、压力表210、可调节流量计211；供水管道204上串接的高压水泵205与压力表210之间通过串接三通管箍连接有回水管203，回水管203末端延伸回水箱201顶部，回水管203的管路上串接有调压阀208；供水管道204末端通过串接数个三通管箍连接向上的延伸管路，供水管道204末端串接三通管箍设置向上延伸管路的部分对称设置在旋转平台1的台面15台面的两侧面；延伸管路上间隔均匀地连接有多个喷头212。

在本发明提供的实施例中，每个喷头212前均串接有开关阀213。具体的，喷头212为电控水雾交替喷头，开关阀213为电磁阀。

在本发明提供的实施例中，所述水雾交替系统控制柜电气连接水雾交替喷头系统2上的可调节流量计211、每组作为喷头212的电控水雾交替喷头及作为开关阀213的电磁阀。进一步地，浮漂球阀206、球阀207、调压阀208和可调节流量计211均为电磁驱动阀门，且与水雾交替系统控制柜电气连接。

进一步地，供水管道204末端通过串接3个三通管箍设置向上的延伸管路，供水管道204上三通管箍之间的距离为100mm。每条延伸管路长800mm；每条延伸管路上每隔间隔100mm通过三通管箍横向连接喷头212。具体的，在本发明提供的实施例中，本发明提供水雾交替喷头系统2中，供水管道204末端通过串接三通管箍设置向上延伸管路的个数及间隔距离，每条延伸管路长度，以及每条延伸管路上均匀设置的喷头212的个数均可以根据下方旋转平台1的台面15的大小变化情况和喷水淬火热处理的需要进行重新灵活设定。

进一步地，在本发明提供的实施例中，水箱201容积设置为8m³。但在实际应用中，水箱201的体积可结合实际需要灵活设置，内贮存水的体积也没有严格要求，满足实际淬火热处理的需要即可。

进一步地，如图3所示，本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置的一实施例的俯视结构示意图，在旋转平台1上方的圆形台面上中间放置作为工件3的标准的辊环，在旋转平台1上方的圆形台面圆形周边三等分位置通过供水管道204串行设置有三组竖直线上线状分布的水雾交替的喷头212及配套的开关阀213。

进一步地，本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置，水雾交替喷头系统2上的可调节流量计211、多个水雾交替喷头212及配套的开关阀213即可手动控制；也可通过红外测温控制系统的红外测温仪检测工件3温度，并通过温度变化驱动设置在水雾交替系统控制柜内的plc控制电路控制水雾交替喷头系统2供水管道204上的可调节流量计211调节水流量，及末端的多个水雾交替喷头212转换喷水(雾)的模式；还可以根据目标萃取的多层复合半钢辊环的c曲线，概算控制水雾交替喷头系统2喷水、喷水雾及喷雾三模式淬火各需用的时间，并将预设时间节点输入水雾交替系统控制柜内的plc控制电路，实现无人控制。

进一步地，本发明还提供了一种根据本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置的多层复合半钢辊环高温淬火热处理方法，包括如下步骤：

1)、将待高温淬火的多层复合半钢辊环放置在多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置的旋转平台1的台面15上；

2)、打开设置在多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置的旋转平台1上方两侧的水雾交替喷头系统2，对台面中间的待高温淬火的多层复合半钢辊环进行淬火热处理；

3)、通过水雾交替系统控制柜人工或自动控制多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置上的水雾交替喷头系统2依次对台面中间的待高温淬火的多层复合半钢辊环进行喷水、喷水雾及喷雾三模式的淬火作业；

4)、完成淬火热处理，关闭水雾交替喷头系统2，取下多层复合半钢辊环。

具体的，步骤3)中的通过水雾交替系统控制柜自动控制水雾交替喷头系统得喷水、喷水雾及喷雾三模式转换的时间段的计算方法如下：

t1＝(0.6～0.9)k；t2＝(0.8～1.1)k；t3＝(1.0～1.3)k；

其中，所述t1表示喷水时间，计算单位为min；所述t2表示喷水雾时间，计算单位为min；所述t3表示喷雾时间，计算单位为min；所述k为计算系数；所述r表示辊环外圆直径,计算单位为mm；所述r表示辊环内孔直径，计算单位为mm；所述h表示辊环高度(厚度)，计算单位为mm。

下面是根据本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置及多层复合半钢辊环高温淬火热处理方法的第一实施例。

一种φ1300mm多层复合半钢，规格为φ1322mm*φ665mm*800mm，放置在高温炉中，加热至960℃，出炉放置在旋转平台1上：

1)、首先打开旋转平台1的变频电机13，调整转速为10rad/min；

2)、根据代入求得k＝15.525，继而求得t1＝(0.6～0.9)×15.525min；t2＝(0.8～1.1)×15.525min；t3＝(1.0～1.3)×15.525min；

3)、打开水雾交替系统控制柜，首先调整电控水雾交替喷头212为喷水模式，喷水时间t1设定为t1＝(0.6～0.9)×15.525min，k的系数取值0.77，即t1＝15.525×0.77＝12min；

4)、其次调整电控水雾交替喷头212为水雾混合模式，喷水雾时间t2设定为t2＝(0.8～1.1)×15.525min，k的系数取值1.03，即t2＝15.525×1.03＝16min；

5)、再次调整电控水雾交替喷头212为喷雾模式，喷雾时间t3设定为t3＝(1.0～1.3)×15.525minmin，k的系数取值1.16，即t3＝15.525×1.16＝18minmin；；

6)、完成淬火，吊工件3至回火炉，回火出炉。

下面是根据本发明提供的多层复合半钢辊环高温淬火热处理装置及多层复合半钢辊环高温淬火热处理方法的第二实施例。

一种φ1400mm多层复合半钢，规格为φ1400mm*φ731mm*806mm，放置在高温炉中，加热至960℃，出炉放置在旋转平台1上：

1)、首先打开旋转平台1的变频电机13，调整转速为10rad/min；

2)、根据代入求得k＝15.，继而求得t1＝(0.6～0.9)×15.7595min；t2＝(0.8～1.1)×15.7595min；t3＝(1.0～1.3)×15.7595min；

3)、打开水雾交替系统控制柜，首先调整电控水雾交替喷头212为喷水模式，喷水时间t1设定为t1＝(0.6～0.9)×15.7595min，k的系数取值0.825，即t1＝15.7595×0.825＝13min；

4)、其次调整电控水雾交替喷头212为水雾混合模式，喷水雾时间t2设定为t2＝(0.8～1.1)×15.7595min，k的系数取值0.952，即t2＝15.7595×0.952＝15min；

5)、再次调整电控水雾交替喷头212为喷雾模式，喷雾时间t3设定为t3＝(1.0～1.3)×15.7595min，k的系数取值1.205，即t3＝15.7595×1.205＝19min；；

6)、完成淬火，吊工件3至回火炉，回火出炉。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。