一种厚板淬火设备的设计方法与流程

本发明涉及一种厚板淬火设备的设计、制作和使用方法，是一种大型钢板的淬火方法及相应的设备。属于热处理工艺设备技术领域。

背景技术：

该钢板淬火设备适用于对厚度δ120～400mm普通碳钢及合金钢等需淬火的大型整块钢板进行淬火处理，如轧钢轧制后的整块钢板(再加热红钢)的淬火处理。厚钢板淬火主要是用于建筑、桥梁、压力容器、海上工程、大型钢结构、液压工程等。

特厚板淬火为大型模具钢、齿条钢、容器钢制造提供了高质量的半成品规格原料。随着国内制造业的快速发展及能源项目的建设，对特殊钢板的需求量越来越大，如大型水电站用水电钢q500d、高强钢q690d，厚度在δ120～350mm等。使用的钢板的技术质量要求越来越高，生产难度大。由于特厚板板面宽，厚度厚单重大，因此淬火问题成为困扰热处理行业多年的一个棘手难题。钢的淬火是将钢加热到临界温度以上某一温度，保温一段时间，淬火加热保证充分奥氏体化和合金元素的固溶，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到ms以下(或ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。热处理淬火也就是是指将奥氏体组织状态的钢以适当速度冷却，获得预期组织与性能的过程。保证钢板淬火组织为适当形态的粒状贝氏体、多边形铁素体和少量马氏体。对于特厚钢板，加热到860—900度后，快速入水、冷却速率保证有效却是重要技术难题，也就是同时要求淬火设备设计的特殊性。

目前对于特厚板的淬火，普遍用台车炉加热，然后在淬火水池中进行浸液式淬火冷却。对于特殊用钢，强度越来越高达到屈服强度500mpa级以上，而且是焊接消应处理以后的强度，靠正火已经不能保证强度，必须调质，而对于大厚度钢板，受其冷却能力限制，淬火的难度极大。

主要存在以下问题：

(1)钢板淬火时，板周围水温高，水流速度慢不能及时把热量置换掉达不到较好的冷却效果。

(2)淬火池补充水温度高＞32℃(尤其夏季)，水的温度对钢板淬火性能有效影响水温范围在24～32℃。

(3)钢板淬火时，板面上形成的蒸汽膜不易破裂，影响钢板的淬透性。

(4)钢板入水速度慢，红钢出炉到入水时间内温降较大，影响钢板淬火性能。

以上这些问题导致生产特殊用钢时，经过多次重复淬火，钢板性能仍然不合格，仍然不能达到客户要求的钢板性能。浪费了大量的能源、人力和物力；制约了钢板生产品种开发和高附加值钢板的市场占有额。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种厚板淬火设备的设计方法，显著提升特殊钢板的淬透性和改善其内部组织性能。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种厚板淬火设备的设计方法，具体方法如下：

(1)钢板淬火时，板周围水温高，水流速度慢不能及时把热量置换掉达不到较好的冷却效果，本发明从这几个方面解决这一问题：1)在淬火板两旁设计溢流管，使钢板附近置换的高温水快速流走，低温水及时填补进来，有效降低板周围水的温度。2)在淬火板下方和板的周围设计高压气体喷嘴，使池子里的水分子做加速无轨迹运动，使池子里的热水快速流走。

(2)淬火池补充水温度高＞32℃(尤其夏季)，水的温度对钢板淬火性能有效影响水温范围在24～32℃。

针对淬火池补充水温高采取以下设计：在分厂水处理冷水井上增设一台高压大流量水泵作为厚板淬火池的补水，因为分厂水处理冷水井的水是经过冷却塔处理过的低温水，另外水泵流量750m³/h置换效率约为每小时120％(水池容积为633m3)。夏季高温天气水温也能保证在＜29℃；满足了钢板淬火对水温的要求。

(3)钢板淬火时，板面上形成的蒸汽膜不易破裂，影响钢板的淬透性。

针对这个问题本发明高压喷嘴，在钢板的两侧高达9bar高压水柱对钢板进行快速冲刷冷却，使钢板淬火时，板面上形成的蒸汽膜及时破裂，提高了钢板的淬透性。

(4)钢板入水速度慢，红钢出炉到入水时间内温降较大，影响钢板淬火性能。

针对这一问题主要从以下几点解决：1)提高入水装置液压缸和液压马达的速度，重新设计液压阀块、控制阀通径的选型，加大了流量，使入水速度成倍提高。2)加快台车炉台车出钢速度由原来的0.3m/s提高到0.6m/s；比以前快了一倍。并对行车工的吊运熟练度进行针对性的培训。通过这几点使钢板的入水时间由原来的4.5分钟提高到现在的2.5分钟有效控制了红钢的温降。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明利用现有资源显著提升特殊钢板的淬透性和改善其内部组织性能，可以有效保障特殊钢板的成材率；减少成本浪费。此套热处理工艺装备可满足新产品的工艺开发；大幅度提升钢板性能；满足特殊钢板淬火的性能要求。提高特殊钢的市场占有份额。

附图说明

图1为本发明中的淬火冷却装置的结构示意图。

图2为图1的aa剖视图。

图3为图1的bb剖视图。

图4为本发明中的钢板入水装置的结构示意图。

图5为本发明中的台车炉台车的结构示意图。

其中：溢流管1、虹吸孔2、高压吹扫管3、高压螺旋喷嘴4、高压冷却供水管5、高压水喷嘴6。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

参见图1—3，本发明的一种厚板淬火设备的设计方法，通过图1在淬火钢板两侧安装溢流管1，在靠近钢板地方的溢流管1上开虹吸孔2，使钢板附近的高温水在虹吸孔中快速流走；周围的冷水及时填补进来，钢板周围始终附着冷水，提高钢板的淬火性能。在图1和图2中，淬火板下方和钢板周围设置高压吹扫管3并在管上安装如图2所示的高压螺旋喷嘴4；促使池子里的水分子做加速无轨迹运动，使池子里的热水快速流走。解决了钢板淬火时，板周围水温高，水流速度慢不能及时把热量置换掉达不到较好的冷却效果的问题。在分厂水处理冷水井上增设一台高压大流量水泵作为厚板淬火池的补水，因为分厂水处理冷水井的水是经过冷却塔处理过的低温水，另外水泵流量750m³/h置换效率约为每小时120％(水池容积为633m³)。夏季高温天气水温也能保证在＜29℃；满足了钢板淬火对水温的要求。在淬火板两侧布置与高压大流量水泵连通的高压冷却供水管5，并且在高压冷却供水管5上安装高压水喷嘴6，在钢板的两侧高达9bar高压水柱对钢板进行快速冲刷冷却，使钢板淬火时，板面上形成的蒸汽膜及时破裂，解决了钢板淬火时，板面上形成的蒸汽膜不易破裂，影响钢板淬透性的问题。

通过图4、图5对入水装置的小车翻转液压缸和小车升降的液压马达的控制通径及管路进行了重新设计和选型，使入水速度提升了2倍；提高驱动马达速度由原来的0.3m/s提高到0.6m/s。有效改善了钢板入水速度慢，红钢出炉到入水时间内温降较大，影响钢板淬火性能的问题。

通过以上实施可以有效保障特殊钢板的成材率；减少成本浪费。此套热处理工艺装备可满足新产品的工艺开发；大幅度提升钢板性能；满足特殊钢板淬火的性能要求。提高特殊钢的市场占有份额。

以上所述仅为本发明的一种较佳实现方案而已，并不用以限制本发明，凡在本发明原则范围内所做的非根本性修改、替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。