專利名稱：一體化控溫冷卻設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種非調質鋼冷卻技術，尤其是一種用于非調質鋼鍛件的鍛后冷卻技術。
背景技術：
非調質鋼被廣泛用于汽車零件，特別是曲軸、連桿等零件，為了保證曲軸、連桿等零件的表面高頻淬火后獲得足夠的硬度，其淬硬區無鐵素體存在，鋼中必須保證足夠高的碳含量，并在鍛造工藝上采取措施，以防止毛坯表面出現大塊鐵素體。常規的鍛后冷卻方式有兩種保溫箱內緩冷和自然空冷。即將鍛后高溫曲軸毛坯經校正后放入保溫箱內緩冷或者直接放置于空氣中自然冷卻，常規的方法需要多級保溫箱經過多次緩冷才能保證其要 求，同時常規的方法還存在使得鍛件直線度偏差較大，即變形較大，不僅不能滿足鍛件的尺寸要求,也增加了大量的校正及回火的工作量。中國發明專利申請，申請號為200310111656. 2，申請日為2003年12月26日，名稱為非調質鋼發動機曲軸鍛造后冷卻方法，公開了一種非調質鋼的鍛造冷卻方法，在一定程度上能夠提高鍛件的機械性能，但是該方法在使用的過程中，需要鍛件先在自然空冷區自然冷卻到600°C，再進入保溫緩冷區緩冷，鍛件在自然空冷區的降溫過程，冷卻速度無法控制，冬天氣溫低時，降溫快，夏天氣溫高時，降溫慢，由于自然空冷區受到外部溫度影響較大，可能造成鍛件內的金相變化不規則，無法控制其金相組織變化達到預定要求，且鍛件內部的晶體結構細化不夠和細化不均勻，從而影響了鍛件的機械性能。
實用新型內容本實用新型的發明目的在于針對上述存在的問題，提供一種結構簡單，操作方便的一體化控溫冷卻設備，能夠準確地控制鍛件在冷卻過程的冷卻速度及其時間，從而確保在冷卻過程中，得以控制鍛件內部的相變產物鐵素體和珠光體的組織形態和相對量，達到細化晶粒，改善金屬內部組織的作用，同時能夠避免冷卻過程中受到外部自然條件的影響，確保鍛件經過冷卻后綜合機械性能達到要求。本實用新型采用的技術方案如下本實用新型的一體化控溫冷卻設備，包括上下料區、快冷區、緩冷區和空冷區，其中上下料區、快冷區、緩冷區與空冷區順次連接，且空冷區再連接到上下料區上形成封閉循環的結構。由于采用了上述結構，其中上下料區、快冷區與緩冷區順次連接，使得鍛件能夠從上下料區置于該設備內，并且經過快冷區將鍛件進行快冷，使得鍛件內部按需要的金相組織轉變，且晶粒同時得到細化，快冷區通過設定控制鍛件的冷卻速度以及冷卻時間，避免其受到外界溫度變化對鍛件冷卻的影響，再將鍛件運入緩冷區內進行緩冷，從而確保細化后的晶粒能夠在緩冷區內穩定，從而確保鍛件的各項機械性能指標合符要求。在緩冷區上還連接有空冷區，使得經過緩冷區緩冷后的鍛件，能夠再次進入空冷區，并在空冷區內進行自然冷去，直至鍛件的溫度降至能手持的溫度，再將鍛件進行轉移進行堆放。且整個一體化控溫冷卻設備為一個封閉循環的結構體，循環的速度與鍛造的節拍相匹配，在上下料區反復的進行上料、下料，這樣獲得了很高的生產效率。本實用新型的一體化控溫冷卻設備，在空冷區、上下料區、快冷區與緩冷區之間貫串有傳輸機構，所述傳輸機構在各區內循環運行，所述傳輸機構由傳輸電機帶動，且所述傳輸機構上設置有掛接鍛件的掛鉤。由于采用了上述結構，在冷卻設備內設置有傳輸機構，并貫串幾個區域內形成連續的傳輸機構，主要用于鍛件在幾個區域內傳輸運轉，形成循環的結構，實現流水化作業，保證了生產效率，節約能耗；傳輸機構由傳輸電機控制帶動，且提供動力，傳輸機構上設置有掛鉤，用于掛接鍛件，便于將鍛件在幾個區域內傳輸，傳輸機構的速度根據要求可調，從而達到鍛件的冷卻效果。本實用新型的一體化控溫冷卻設備，所述快冷區內設置有快冷風機，在快冷區與 緩冷區的連接處設置有快冷測溫點，在該快冷測溫點設置有紅外線測溫儀。 由于采用了上述結構，在快冷區內設置快冷風機，通過調整風機進風量來控制鍛件冷卻速度，使鍛件按照規定的冷卻速度，均勻的冷卻，從而得到需要的金相組織，細化了晶粒度，獲得了需要的鍛件塑性和韌性，以及增強了鍛件的其它機械性能，使其達到預定要求。本實用新型的一體化控溫冷卻設備，所述快冷風機為四個，且分兩組位于快冷區內的傳輸機構兩側，兩組快冷風機之間相互交錯。由于采用了上述結構，由于要求控制鍛件在快冷區內的冷卻速度，因此就需要控制其冷卻風的供風量大小，因此在傳輸機構兩側分別設置快冷風機，且相互交錯，通過快冷風機之間的相互配合，使得鍛件在快冷區內迅速冷卻，且冷卻均勻，避免鍛件受冷風部位不均導致金相變化不均勻等現象，設置快冷風機為四個，根據快冷區的長度以及冷卻時間進行合理的選擇，保證鍛件在快冷區內的快冷效果，減少冷卻過程中所需能量，節約了資源。本實用新型的一體化控溫冷卻設備，所述緩冷區呈“U”形結構，在緩冷區的進口端設置有緩冷風機和緩冷測溫儀，在緩冷區的中點與緩冷區的尾端均設置有緩冷測溫儀，在緩冷區的中部后側拐角處設置有緩冷風機。由于采用了上述結構，整個緩冷區呈“U”形結構，縮短了設備長度，減少設備所占的場地，便于其推廣。在緩冷區的進口端設置有緩冷風機和緩冷測溫儀，緩冷測溫儀檢測進入到緩冷區的鍛件的溫度作為初始數據，緩冷風機的出風口從進口端對準緩冷區的中部，對進口端至緩冷區之間的鍛件進行冷卻，確保該段內的鍛件進行緩冷均勻；緩冷區的中點設置有緩冷測溫儀，能夠對緩冷區中段的鍛件進行溫度測量作為中段數據，同時在緩冷區的尾端設置緩冷測溫儀，能夠對緩冷區出口的鍛件溫度進行測量，作為出口數據，以上三個數據值的對比，能夠檢測到整個緩冷區內的溫度變化情況，從而可以進行調整，便于整個緩冷區的溫度控制，以確保鍛件內的金相穩定，避免鍛件內的金相進一步細化或者增大而發生改變。在緩冷區的中部后側拐角處設置有緩冷風機，該緩冷風機的出風口從緩冷區的中部指向緩冷區的尾部，從而對緩冷區的中部至緩冷區的尾部出口之間的鍛件進行緩冷，從而確保整個緩冷區內的冷卻溫度均勻，確保鍛件在該緩冷區內的金相結構穩定，確保其機械性能。[0016]本實用新型的一體化控溫冷卻設備，緩冷區的進口端處的緩冷風機指向緩冷區的中部，所述緩冷區的中部后側拐角處的緩冷風機指向緩冷區的出口端。由于采用了上述結構，緩冷區呈“U”字型結構，緩冷區內設置有兩個緩冷風機，其中一個緩冷風機設置于緩冷區的進口端，并且該緩冷風機的風口從進口端指向緩冷區的中部，對該段內的鍛件進行冷卻，確保該段內的鍛件均勻地緩慢冷卻；另外一個緩冷風機設置于緩冷區“U”字型結構的拐角處，即緩冷區的中部后側拐角處，該緩冷風機的出風口從該拐角處指向出口端，對該段內的鍛件進行均勻冷卻，分兩段分別對鍛件進行冷卻，確保緩冷區體積最小的情況下，該區域內的鍛件能夠均勻地冷卻，保證鍛件在快冷后，能夠確保鍛件內的金相穩定，從而使得鍛件滿足生產需要。本實用新型的一體化控溫冷卻設備，所述快冷風機、傳輸電機、紅外線測溫儀、緩冷風機以及緩冷測風儀均連接于PLC控制系統上，并由其控制，其中傳輸電機采用變頻調 速電機。由于采用了上述結構，冷卻設備內的各個電控設備和檢測設備均連接到PLC控制系統上，通過紅外線測溫儀和緩冷測風儀檢測冷卻設備內的各個監測點的溫度值，并將該溫度值傳遞至PLC控制系統上，PLC控制系統再根據各個溫度值的數據，控制各處的風機的風量大小以及傳輸機構的傳輸速度，從而自動化控制鍛件的冷卻，減少工人的操作強度，降低生產成本。其中傳輸電機采用變頻調速電機，從而便于PLC控制其速度，控制傳輸機構的傳輸速度。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是I、本實用新型的一體化控溫冷卻設備，結構簡單，操作方便，適合推廣應用；2、本實用新型的一體化控溫冷卻設備，能夠準確控制鍛件在整個冷卻過程中的溫度及其時間，從而確保在冷卻過程中，使鍛件內能夠形成所需的金相組織和細化的晶粒，確保鍛件經過冷卻后綜合機械性能達到要求。
本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖I是本實用新型的一體化控溫冷卻設備的結構示意圖。圖中標記1_傳輸機構、2-快冷風機、3-傳輸電機、4-快冷測溫儀、5-緩冷風機、6-緩冷測溫儀、A-空冷區、B-上下料區、C-快冷區、D-緩冷區。
具體實施方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。緩冷區D呈“U”字形結構，其中在緩冷區“U”字形結構的中部，依照傳輸機構I運行的方向，先經過緩冷區的中部前側，在經過緩冷區的中部，再經過緩冷區的中部后側。實施例1，如圖I所示，本實用新型的一體化控溫冷卻設備，包括上下料區B、快冷區C和緩冷區D，其中上下料區B、快冷區C與緩冷區D順次連接，在緩冷區D上連接有空冷區A，所述空冷區A連接到上下料區B上，使空冷區A、上下料區B、快冷區C與緩冷區D形成循環的結構，從而節約了空間，形成循環的冷控系統，達到了節能效果。空冷區A主要用于緩冷后的鍛件進行空冷，在圖I中，空冷區A內的傳輸機構設置于支架上，支撐起整個傳輸機構以及其上的鍛件，空冷區A的長度根據實際需要可以進行任意選擇，只要滿足將鍛件最后冷卻至可手持即可；上下料區B主要是便于將鍛造過后的鍛件掛接于傳輸機構以及便于將經過冷卻過后的鍛件取下，該區域主要是便于人為操作；快冷區C主要是使得溫度較高的鍛件在該區域內經過強冷風進行快冷，從而使得鍛件內的晶粒細化，從而改變鍛件內的金相結構，使得鍛件的各種機械性能滿足要求；緩冷區D，主要是將快冷后的鍛件進行緩慢冷卻，使得細化后的晶粒在該區域內能穩定，避免晶粒進一步細化或者變大，保證緩冷后的鍛件的性能滿足要求。在空冷區A、上下料區B、快冷區C與緩冷區D內均設置有連續的傳輸機構1，該傳輸機構I在空冷區A內設置于支架上，傳輸機構I貫串整個空冷設備，并且形成循環的結 構，使得傳輸結構I能夠重復被利用，從而達到節能的效果，該傳輸機構I由傳輸電機3帶動，且所述傳輸機構I上設置有掛接掛鉤，用于掛接鍛件，便于傳輸機構I能夠將鍛件依次經上下料區B、快冷區C、緩冷區D進入空冷區A，再進入上下料區B。在該實施例中，快冷區C內設置有快冷風機2，具體為4個(當然可以根據快冷區C的長度具體設置為6個或多個)，分兩組位于快冷區C內的傳輸機構I兩側，兩組快冷風機2之間相互交錯，在該快冷風機2的作用下，能夠將鍛件快速地降溫，從而改變鍛件的金相組織；在快冷區C的末端設置有快冷測溫儀4，該快冷測溫儀為紅外線測溫儀，用于檢測快冷區C內的鍛件的溫度；其中緩冷區D為呈“U”形結構的緩冷通道，在緩冷區D的進口端設置有緩冷風機5和緩冷測溫儀6，進口端的緩冷風機5的出風口從進口端指向“U”形結構的中部，對該段內的鍛件進行冷卻，該緩冷測溫儀6用來記錄鍛件進入緩冷區D的初始溫度值，在緩冷區D的中點與緩冷區D的尾端均設置有緩冷測溫儀6，分別用于記錄鍛件在緩冷區D中部和出口端的溫度值，初始溫度值與中部溫度值、末端溫度值三個值為緩冷區D內的緩冷情況提供依據，確保該緩冷區內的鍛件冷卻達到平均，在緩冷區D的中部后側拐角處設置有緩冷風機5，該緩冷風機5的風口從緩冷區D的中部指向出口端，對該段內的鍛件進行冷卻，從而確保該段內的冷卻溫度達到平均，在緩冷區D的中端，即圖I中的緩冷區D的“U”形結構底部，由進口端處的緩冷風機5提供的冷卻風進行冷卻，使得整個緩冷區內的鍛件冷卻風均勻，從而保證該區域內的冷卻效果，使得鍛件在快冷區C內快冷后，晶粒細化，繼而能夠在緩冷區D內保持穩定，避免金相組織進一步發生改變；在整個冷卻設備中，所有的電器元件均連接到PLC控制系統上，并由其控制，其中包括所述快冷風機2、傳輸電機3、紅外線測溫儀、緩冷風機5以及緩冷測溫儀6，其中傳輸電機3采用變頻調速電機，便于PLC控制系統控制其轉速，從而控制傳輸機構的運行速度，保證鍛件的冷卻效果，實現鍛件的冷卻自動化過程。實施例2，在實施例I的基礎上，減少了空冷區A，即本實用新型的一體化控溫冷卻設備，包括上下料區B、快冷區C和緩冷區D，其中上下料區B、快冷區C與緩冷區D順次連接，在緩冷區D之后可以為直接是儲存區，鍛件經下料區B、快冷區C與緩冷區D冷卻后，可以直接進入到儲存區保存，使得該冷卻設備的體積最小化。[0035]本實用新型的一體化控溫冷卻設備的冷卻方法，采用以下步驟完成步驟1，鍛件鍛后溫度保持在900°C以上，將該鍛件掛于上下料區B內的傳輸機構I上；步驟2，鍛件傳輸至快冷區C后，PLC控制系統控制快冷風機2對鍛件進行快冷降溫，通過紅外線測溫儀將鍛件溫度反饋至PLC控制系統上，由PLC控制快冷風機2的風量大小以及傳輸電機3的轉速，從而確保鍛件在3-6. 5分鐘內經過快冷區C，該時間最短為3分鐘，最長為6. 5分鐘，也可以3分鐘-6. 5分鐘中的任一值，需要的時間根據鍛件的具體情況和環境溫度進行選擇，并且鍛件在離開快冷區C時，需要確保鍛件溫度降至630°C -670°C,一般情況是650°C，并且允許正負20°C的溫度偏差，也即630°C或者670°C或者630°C至670°C之間任一值；步驟3，鍛件進入緩冷區D后，由兩級緩冷風機5對其進行緩冷降溫，且通過起 點-中點-末點的緩冷測溫儀6將信號反饋至PLC控制系統上，由其控制兩級緩冷風機5的風量大小以及傳輸電機3的轉速，使鍛件在30分鐘左右通過緩冷區D，保證鍛件內的晶粒細化和穩定。溫度降至280°C -320°C，一般為300°C，但是允許20°C的溫度偏差，即280°C或320°C或280°C至320°C中的任一值；步驟4，鍛件進入空冷區A，鍛件在空冷區A內空冷至100°C以下，能夠手持即可，并回至上下料區B，將鍛件取下即可。該冷卻方法中，PLC控制系統根據快冷區C內的紅外線測溫儀和緩冷區D內的緩冷測溫儀6的信號,統一控制快冷風機2、緩冷風機5以及傳輸電機3。預設的PLC控制系統，根據快冷區以及緩冷區內的鍛件的情況變化，接受其信號，并且根據該信號，PLC控制系統能夠自動化地控制快冷風機、緩冷風機以及傳輸電機的轉速等，從而使得整個設備內的循環速度與鍛造節拍相匹配，保證各個區域內之間相互配合，從而達到均衡，獲得了更高的生產效率，使得鍛件的冷卻效果更好。本實用新型的一體化控溫冷卻設備及其冷卻方法，鍛件經過冷卻過后，其檢驗結果如下表
類型I額定值/規范I測量結果—
抗拉強度大于780 914_
沖擊值大于3035_
延伸率_大于8%14%
硬度 —HB241-300 HB253 粒度 FT級級
圣相組織I鐵素體+珠光體，晶粒均勻本實用新型的一體化控溫冷卻設備，結構簡單，操作方便，且能夠準確地控制鍛件在冷卻過程的冷卻速度及其時間，從而確保在冷卻過程中，得以控制鍛件內部的相變產物鐵素體和珠光體的組織形態和相對量，達到細化晶粒，改善金屬內部組織的作用，同時能夠避免冷卻過程中受到外部自然條件的影響，確保鍛件經過冷卻后綜合機械性能達到要求；本實用新型的一體化控溫冷卻設備的冷卻方法，使得非調質鋼鍛件的冷卻操作極為方便，自動化程度高，容易實現流水化作業，提高了生產效率，生產成本大大地降低，并且能確保鍛件冷卻后的質量。本實用新型并不局限于前述的具體實施方式
。本實用新型擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任 一新的方法或過程的步驟或任何新的組
口 O
權利要求1.一體化控溫冷卻設備，其特征在于包括上下料區(B)、快冷區(C)、緩冷區(D)和空冷區(A)，其中上下料區(B)、快冷區(C)、緩冷區(D)與空冷區(A)順次連接，且空冷區(A)再連接到上下料區(B)上形成封閉循環的結構。
2.如權利要求I所述的一體化控溫冷卻設備，其特征在于在空冷區(A)、上下料區(B)、快冷區(C)與緩冷區(D)之間貫串有傳輸機構(1)，所述傳輸機構(I)在各區內循環運行，所述傳輸機構(I)由傳輸電機(3)帶動,且所述傳輸機構(I)上設置有掛接鍛件的掛鉤。
3.如權利要求2所述的一體化控溫冷卻設備，其特征在于所述快冷區(C)內設置有快冷風機(2)，在快冷區(C)與緩冷區(D)的連接處設置有快冷測溫儀(4)，該測溫儀為紅外線測溫儀。
4.如權利要求3所述的一體化控溫冷卻設備，其特征在于所述快冷風機(2)為四個，且分兩組位于快冷區(C)內的傳輸機構(I)兩側，兩組快冷風機(2)之間相互交錯。
5.如權利要求2或3或4所述的一體化控溫冷卻設備，其特征在于所述緩冷區(D)呈“U”形結構，在緩冷區(D)的進口端以及緩冷區(D)的中部后側拐角處分別設置有緩冷風機(5)，在緩冷區(D)的進口端、緩冷區(D)的中點與緩冷區(D)的尾端分別設置有緩冷測溫儀(6)。
6.如權利要求5所述的一體化控溫冷卻設備，其特征在于緩冷區(D)的進口端處的緩冷風機(5)指向緩冷區(D)的中部，所述緩冷區(D)的中部后側拐角處的緩冷風機(5)指向緩冷區的出口端。
7.如權利要求5所述的一體化控溫冷卻設備,其特征在于所述快冷風機(2)、傳輸電機(3)、紅外線測溫儀(4)、緩冷風機(5)以及緩冷測風儀(6)均連接于PLC控制系統上，并由其控制，其中傳輸電機(3)采用變頻調速電機。
專利摘要本實用新型公開了一體化控溫冷卻設備，屬于非調質鋼的冷卻技術領域。本實用新型的一體化控溫冷卻設備，包括上下料區、快冷區、緩冷區和空冷區，其中上下料區、快冷區、緩冷區與空冷區順次連接，且空冷區連接到上下料區上形成封閉循環的結構。本實用新型的一體化控溫冷卻設備，結構簡單，自動化程度高，操作簡便，適合推廣應用，能夠準確控制鍛件在整個冷卻過程中的溫度及其時間，從而確保在冷卻過程中，使鍛件內能夠形成所需的金相組織和細化的晶粒，確保鍛件經過冷卻后綜合機械性能達到要求。
文檔編號C21D8/00GK202671601SQ20122026632
公開日2013年1月16日 申請日期2012年6月7日 優先權日2012年6月7日
發明者辜子恒, 辜俊杰, 魏世洪, 陳軍, 葉清, 焦汝義, 李明清 申請人:四川豪特石油設備有限公司