大规格螺栓中频热处理的设备和采用其的热处理方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种大规格螺栓中频热处理的设备和采用其的热处理方法。
【背景技术】
[0002]风力发电紧固件中小规格螺栓的热处理工艺基本成熟，一般采用的都是网带炉，它最大的优点是操作简单、大批量生产，但针对大规格螺栓(M56以上的螺栓)该工艺显现出下列之缺陷。在网带炉上对大规格螺栓进行热处理，一方面，由于钢材本身的淬透性影响，要想淬透钢材，获得理想的综合机械性能，就需要在淬火介质的选择及浓度调配上下功夫，在现有的技术水平及检测手段下，淬火介质浓度的调配有很大的困难，浓度高了，工件淬不透，机械性能偏低；浓度低了，工件极易开裂报废，如此重淬及报废都极大地提高了成本。此外，在成本增加的同时，还影响了产品的交货期，对公司的信誉造成负面影响；另一方面，网带炉其本身的功率是很大的，一般在700KW以上(大规格螺栓热处理用网带炉)，能耗大成本闻。
[0003]现有的中频技术可以解决螺栓对热处理后综合机械性能的要求，然而，在常规的中频加热处理工艺中，螺栓整体要达到此综合机械性能的要求，则要求螺栓前后直径一样，即仅适用于双头螺栓。六角头螺栓因其多了一个六角头部分，普通的感应圈通不过，加大感应圈尺寸又会造成螺栓杆部与六角头温度相差极大，六角头温度过高，从而使得螺栓整体不能满足综合机械性能的要求。
[0004]综上，现有技术中无论是采用网带炉还是采用中频技术对螺栓进行热处理，会存在能耗大成本高及螺栓整体的综合机械性能不达标的缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明是为了克服上述现有技术存在的缺点提出的，其所解决的技术问题是提供既利用中频感应加热的低能耗，且又能满足螺栓综合机械性能要求的一种大规格螺栓中频热处理的设备和采用其的热处理方法。
[0006]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
[0007]—种大规格螺栓中频热处理的设备，其特点在于，其包括中频炉作业台，与所述中频炉作业台电连接的冷却水装置，所述的冷却水装置与中频电源柜相连接，其中，所述冷却水装置设有冷却水阀门，用于调整水压；所述中频电源柜设有逆变器开关；其特征在于:所述中频炉作业台包括一推杆装置、一固定部件、一进料区、一出料口、一中频炉膛和一根轨道，其中，所述推杆装置与固定部件活动连接；
[0008]所述进料区与所述推杆装置相邻，所述中频炉膛紧挨着所述进料区，所述进料区与所述中频炉膛直通连接；
[0009]所述轨道从所述固定部件起铺设至所述中频炉膛止；
[0010]所述出料口设在所述中频炉膛一端口处；
[0011]所述中频炉膛内设有加热区与预冷区，所述加热区紧挨着所述预冷区，所述预冷区靠近所述出料口。
[0012]上述结构的中频炉作业台的中频炉膛内，设有加热区和预冷区的两级感应加热方式，进料则利用可调节距离的推杆装置及可控的推杆操作时间，以满足不同长度的大规格螺栓的热处理需要，同时也保证了大规格螺栓整体温度的一致。
[0013]较佳地，所述中频炉膛为封闭炉膛。
[0014]较佳地，所述预冷区长度为120mm。
[0015]一种热处理方法，其特点在于，其采用所述的大规格螺栓中频热处理的设备实现，其包括如下步骤:
[0016]S1、开启电源总开关，打开冷却水阀门，调整水压，逆变器水压为0.1?0.15MPa,感应圈为0.2MPa ；
[0017]S2、打开逆变器开关，打开中频炉体工作开关，推杆操作时间设定2' 30"?3' 30"，然后，启动输送带，在轨道上放置待处理的大规格螺栓，调整推杆行程，使之与所述大规格螺栓匹配；
[0018]S3、调整中频电压达到550V?750V ;
[0019]S4、待中频炉的炉膛温度升至800°C以上，开始放入待热处理的大规格螺栓；
[0020]S5、热处理完毕，关输送带，把中频电压调至最小，关中频炉体工作开关，关逆变器开关，关电源总开关，待中频炉的炉膛内冷却后，关冷却水阀门。
[0021]较佳地，推杆时间设定为2, 55"。当推杆操作时间设定为该值时，可调整推杆的行程，使之与大规格螺栓匹配(例如M64 X 480螺栓)，将其推到第6根螺栓，则第I根螺栓的六角头部刚好进入炉膛末端的预冷区，使六角头部处于降温阶段其杆部还在加热，保证了螺栓整体温度的一致，避免六角头部温度过高造成的过热甚至过烧现象。
[0022]较佳地，所述中频电压为700V。通过控制中频电压及推杆操作时间，达到既加热大规格螺栓整体温度至淬火所需温度，又能满足大规格螺栓整体综合机械性能指标。
[0023]热处理方法而言，按照上述步骤再加之实现该方法的设备-中频感应加热炉对大规格螺栓进行热处理，既利用中频感应加热的低能耗(功率不超过190KW，加上回火网带炉不超过500KW)，又达到大规格螺栓整体温度的一致，从而使如下综合机械性能指标得到满足。
[0024]性能测试:材质为42CrMoA，等级为10.9级，符合GB/T3098.1-2000。
[0025]其中:硬度32?39HRC ；
[0026]抗拉强度彡1040MPa ；
[0027]屈服强度彡940MPa ；
[0028]延伸率彡9%;
[0029]断面收缩率彡48%;
[0030]-40°C的低温冲击彡27J。
[0031]中频炉其工作原理是根据变压器互感应的理论，在次级绕组(既工件)内的感应电势的有效值(用E2表示)与频率及交变磁通的最大值两个参数有关，在这个感应电势E2的作用下，工件所形成的闭合回路中，便有涡流产生并通过，涡流的数值大小与感应电势E2成正比，与工件回路的阻抗成反比，在工件的阻抗已确定的情况下，则发热与感应电势成比例。中频炉由于没有导磁的物体存在，所以磁力线必须经过空气闭合，但空气的磁阻很大，会减少有效的磁通量，为了获得必需的感应电势，就要求增加磁力线的切割速度，这就要求增加感应线圈电流的频率，来达到发热效果显著的目的。在实际生产情况下大规格螺栓中感应电流的流动，也会形成磁场，其方向与感应器的磁场相反，两个磁场叠加会削弱整个作用，而随着被削弱的磁场向工件内部深入分布并不断产生电流，而电流的去磁作用又促使大规格螺栓中感应的电场强度和电流密度自表面向中心剧烈减少，电流的频率愈高，这种现象也愈显著，这就是集肤效应作用的结果。
[0032]由于集肤效应的原因，涡流发热随着电流频率的升高，只局限在工件的表层，工件中心的热量由表层传导进来，加热时间将拉长，电效率不再上升。因此，本发明人根据上述中频技术的原理，结合对大规格螺栓热处理性能的要求，设计制作了本申请中频炉在大小及功率上选择的是大容积(例如，用于处理M56及M64螺栓)、小功率(最大输出功率250KW,实际使用时为180KW)炉型，其特点是易操作，省电耗，对大规格螺栓的综合机械性能的稳定性及一次合格率都有提高，与网带炉生产相比较，从环保节能及产品综合机械性能的保证来看都是相当理想的。
[0033]本发明的积极进步效果在于:
[0034]采取的工艺完全按照传统中频工艺实施，调整合适的中频电压，正确的推杆操作加热时间，再配置本申请的大规格螺栓中频热处理方法的设备，使工件既能快捷地加热到钢材所需的Ac3以上30?50°C，又不使温度过高产生过热甚至过烧现象，而且达到大规