專利名稱：加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的方法及其設(shè)備。特別是這樣一種加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的方法及設(shè)備，它通過控制熱鍛后的鍛件的冷卻速度，而不需要附加熱處理組織細(xì)化工藝，就可實現(xiàn)非調(diào)質(zhì)鋼具有調(diào)質(zhì)鋼一樣高的所需強度。
為增進機器零件的強度和韌性，通常進行組織細(xì)化熱處理。自本世紀(jì)70年代，世界兩次石油危機以來，工業(yè)先進國家，趨向于發(fā)展節(jié)能鋼材作為主要指標(biāo)。近年來，由于石油價格上升和環(huán)境保護的要求，世界所有國家都深切感受到發(fā)展節(jié)能鋼材的必要性。
在表1中給出了鍛件的制造過程。
表1
如表1所述，工藝A是用調(diào)質(zhì)鋼作原料生產(chǎn)鍛件的過程。工藝B是用非調(diào)質(zhì)鋼作原料生成鍛件的過程。


圖1表示中碳調(diào)質(zhì)鋼的熱處理工藝，但沒表示出其鍛造工藝和正火工藝，圖2 A表示中碳非調(diào)質(zhì)鋼的鍛造工藝和控制冷卻工藝。
非調(diào)質(zhì)鋼鍛件的制造工藝，存在下述一些優(yōu)點首先，由于鍛件冷卻后不需要組織細(xì)化熱處理，可消除組織細(xì)化熱處理帶來的耗費，并縮短鍛件生產(chǎn)的時間。
第二，由于鍛件冷卻后，不需要對其進行組織細(xì)化熱處理，不必燃燒石油或耗費電能來產(chǎn)生上述所需能量。因而，減少了環(huán)境污染物如SO2，CO2的排放。
第三，由于為了鍛造非調(diào)質(zhì)鋼而控制加熱溫度或冷卻溫度，從而減少了質(zhì)量低劣的成因如脫碳，進而減少了質(zhì)量低劣。
最后，這種工藝可消除熱鍛過程中的非平衡冷卻導(dǎo)致的相變和殘余應(yīng)力的影響。
盡管，非調(diào)質(zhì)鋼具有上述優(yōu)點，但非調(diào)質(zhì)鋼并不常用作鍛件原料。換句話說，由于利用現(xiàn)有鍛造工藝和鍛造設(shè)備，不能獲得與調(diào)質(zhì)鋼相同的質(zhì)量或機械性能如高韌性，并不常用非調(diào)質(zhì)鋼作為鍛件原料。
日本公開的專利申請No.55-158218公開了一種鍛造中碳非調(diào)質(zhì)鋼制造曲軸的技術(shù)。然而，這個專利申請僅公布了以50℃/min的速度冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的方法，沒公布鍛造非調(diào)質(zhì)鋼的具體方法。
另外，日本公開的專利申請No.58-177414公開了一種鍛造非調(diào)質(zhì)鋼的具體設(shè)備。在這種設(shè)備中在送運非調(diào)質(zhì)鋼件的傳送帶上方某處安裝著用于噴水或噴氣的多叉噴嘴。然而，上述設(shè)備不包含以來自運算器的溫度值為基礎(chǔ)的控制冷卻速率的裝置。因而，設(shè)備操作員通過測量經(jīng)過可調(diào)冷卻室的鍛件的溫度而調(diào)整傳送機的速度，來控制冷卻速度。因此，設(shè)備的響應(yīng)速度慢。而且，若鍛件溫度不均，則冷卻室中冷速就變化。
在700℃～1000℃溫度范圍內(nèi)，非調(diào)質(zhì)鋼的冷速線性變化，并有一定的冷卻速度。圖2B表示中碳非調(diào)質(zhì)鋼的冷卻速率。
參照圖2B，在700℃～600℃溫度范圍內(nèi)，非調(diào)質(zhì)鋼發(fā)生相變。因而，非調(diào)質(zhì)鋼的熱傳導(dǎo)率變化，相應(yīng)地其冷卻速率變化。并且，由于非調(diào)質(zhì)鋼冷卻過程中，相變潛熱釋放，非調(diào)質(zhì)鋼的溫度會升高。
日本公開的專利申請No.2-209419公開了一種方法，可解決上述問題。在此專利申請中，在冷卻室的進口和出口都安裝了溫度傳感器。并且為控制排風(fēng)量，中央處理器接收溫度傳感器產(chǎn)生的溫度傳感信號，并向風(fēng)扇電機發(fā)出指令?？墒?，溫度傳感器安裝位置須距離冷卻件約200-300mm之間，才可基于測量溫度與設(shè)定溫度的差別來控制電機轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)。結(jié)果，溫度傳感器暴露于高溫下，縮短了其壽命。
同時，日本已公開的本專利申請No.4-276010公開了一種鍛造適應(yīng)技術(shù)，這種方法即使不在傳送中測量鍛件的溫度，也能精確地控制鍛造后的冷速。按照該發(fā)明，通過利用溫度計測量鍛件的溫度來確定最佳冷氣流速度，從而在900℃～600℃范圍內(nèi)控制冷速。
結(jié)果，可獲得滿足上述冷速要求的最佳排風(fēng)量。然而，上述這種鍛造適應(yīng)技術(shù)只能用于保持確定生產(chǎn)率的生產(chǎn)線。在這種生產(chǎn)線中，沒有必要測量鍛件的溫度。
本發(fā)明為解決上述問題而設(shè)計。它的一個目的就是提供一種非調(diào)質(zhì)鋼加熱和冷卻的方法，這種方法通過控制鍛件熱鍛后的冷速，而不用附加組織細(xì)化的熱處理，就能使非調(diào)質(zhì)鋼具有與調(diào)質(zhì)鋼一樣高的所需強度。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備，它能夠通過控制鍛件熱鍛后的冷速，而不用附加的組織細(xì)化熱處理，使非調(diào)質(zhì)鋼具有與調(diào)質(zhì)鋼一樣高的所需強度。
為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的方法，步驟包括(S1)在加熱爐中，在1150℃到1300℃溫度范圍內(nèi)的一溫度下，加熱非調(diào)質(zhì)鋼；對非調(diào)質(zhì)鋼熱鍛以生產(chǎn)鍛件；(S2)在利用傳送帶將鍛件傳送到冷卻室的過程中，將鍛件溫度控制在1000℃以下；(S3)鍛件在下述狀態(tài)下冷卻在鍛件經(jīng)過冷卻室的過程中，為保持鍛件的溫度梯度在設(shè)定的溫度梯度范圍內(nèi)，由中央處理器控制鍛件的冷卻。
并且，為達到上述第二個目的，本發(fā)明提供一種加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備，該設(shè)備包括一個帶有溫度傳感器的加熱爐，該溫度傳感器用于在加熱爐出口測量鍛件溫度；一個冷卻室，它包括一進口，一出口，一安裝在冷卻室上部的冷卻部件，以及安裝在冷卻室中的一些溫度傳感器，其中冷卻室進口寬度大于出口的寬度；一個中央處理器，通過接受來自溫度傳感器的信號，控制冷卻部件。
通過結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述目的和其它特點、優(yōu)點都將變得十分明了，附圖中圖1表示中碳調(diào)質(zhì)鋼的熱處理工藝圖，其中沒給出熱鍛工藝和正火工藝；圖2A表示中碳非調(diào)質(zhì)鋼的鍛造工藝和控制冷卻工藝圖；圖2B表示中碳非調(diào)質(zhì)鋼的冷卻速率圖；圖3是按照本發(fā)明的中碳非調(diào)質(zhì)鋼加熱和冷卻設(shè)備示意圖；圖4是中碳非調(diào)質(zhì)鋼加熱和冷卻方法及其設(shè)備控制系統(tǒng)的流程圖。
在下面，參照附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
為用石油燃燒，加熱非調(diào)質(zhì)鋼，有必要設(shè)有連續(xù)控制油量的油閥和控制油閥的控制裝置。由于精密機械或電子元件的發(fā)展，上述由油閥和油閥控制裝置構(gòu)成的控油系統(tǒng)很容易實現(xiàn)。在控油系統(tǒng)中，中央處理器，接收信號如電動力，這些信號由安裝在加熱爐中的光溫度計如光纖溫度計或紅外溫度計產(chǎn)生。然后，中央處理器對油閥控制裝置發(fā)出指令，這樣控制裝置可保持爐中溫度在所需溫度范圍內(nèi)。
當(dāng)用電加熱爐對非調(diào)質(zhì)鋼加熱時，爐中的輸入功率和溫度很容易由安培計或功率表控制。另外，當(dāng)用感應(yīng)加熱爐對非調(diào)質(zhì)鋼加熱時，爐中的輸入功率和溫度通過恰當(dāng)控制下述參數(shù)來控制高頻或低頻的頻率，線圈內(nèi)徑和非調(diào)質(zhì)鋼的外徑差值，電流大小，電壓大小，非調(diào)質(zhì)鋼的供料速度。
在所述控制系統(tǒng)中，在加熱爐將要鍛造的鋼材，要加熱到1150℃到1300℃的范圍，最好鋼材溫度介于1200℃～1250℃之間。若加熱溫度高于1300℃，非調(diào)質(zhì)鋼的晶粒快速長大，結(jié)果，最終鍛件的韌性惡化，并發(fā)生嚴(yán)重脫碳。若非調(diào)質(zhì)鋼加熱溫度低于1150℃進行熱鍛，則鋼的熱加工性惡化。因而，為使鋼材成形，過大的載荷加在金屬模具上，或在鍛件內(nèi)會出現(xiàn)裂紋。
加熱過程中，非調(diào)質(zhì)鋼用兩座加熱爐加熱，或采用兩步加熱工藝。在兩步加熱工藝中，先進行預(yù)熱(第一步)，再進入主加熱階段(第二步)。
因而，可解決鋼材內(nèi)部加熱至鍛造溫度，而鋼材表面過燒的問題。可是，除了大型零件或熱導(dǎo)率低的零件，大多數(shù)鋼件均可用單步加熱工藝。鍛件坯在加熱爐中加熱時，其溫度低于爐中溫度，這是它自身的熱導(dǎo)率和體積大小造成的。因而，若操作員基于爐中溫度測量鍛件坯溫度，會產(chǎn)生測量偏差。
圖3是按照本發(fā)明加熱和冷卻中碳非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備示意圖。參照圖3，鍛件溫度由安裝在鄰近加熱爐出口的溫度計測量。中央處理器20接收由溫度計測出的溫度值，并向控制裝置如控制鍛件加熱溫度的油閥或安培計發(fā)出指令。換句話說，為達到需要的溫度，由中央處理器20控制油閥或安培計實現(xiàn)。
過去，由于爐中氣體的存在，溫度計傳感部分不能測量精確溫度。然而，現(xiàn)在通過應(yīng)用紅外溫度計可測精確溫度。
下面，描述控制鍛件冷卻速度的方法。
根據(jù)非調(diào)質(zhì)鋼鍛件3的溫度，確定傳送帶與冷卻室10進口之間的距離間隔，以及傳送的速度。亦即經(jīng)熱鍛后鍛件3的溫度，在鍛件3經(jīng)傳送帶2直到抵達冷卻室10時，保持在1000℃以下。因為為保持冷卻過程中現(xiàn)有的冷卻速率，進入冷卻室10的鍛件3的溫度必須保持均勻。
并且，由于鍛件3在高溫下裝入冷卻室10，鍛件3在相變未完成的狀態(tài)下，不從冷卻室10中卸出。因而，可獲得需要的機械性能。
在鍛件3相變點溫度以下，必須進行充分的冷卻，然后，進行空冷。合金相變點溫度根據(jù)合金成分，熱處理條件及冷卻速度而變化。最好，冷卻過程中的終溫通過工作現(xiàn)場直接測量鍛件溫度確定。
用作機器零件的非調(diào)質(zhì)碳鋼，必須是細(xì)晶粒組織。并且為生產(chǎn)所需鍛件，需要控制沉淀硬化相的沉淀析出條件。若不能滿足上述所需條件，不可能獲得具有優(yōu)良韌性和強度的鍛件。
在鍛件3經(jīng)過冷卻室10的時候，裝在冷卻室10進口處的溫度計，測量鍛件3的表面溫度，并將其測量值傳送給中央處理器20。然后，中央處理器從上述測量值減去裝在冷卻室10出口處溫度計所測鍛件3表面的溫度值；隨后用鍛件3在冷卻室10中的停留時間間隔去除上述結(jié)果。此時，時間間隔，利用冷卻室10的長度除以傳送帶2的移動速度獲得。冷卻室10長度根據(jù)裝備的需要確定。
盡管傳送帶1的移動速度變化，但對相同產(chǎn)品可考慮生產(chǎn)率保持一移動速度。結(jié)果，通過運行標(biāo)準(zhǔn)化，可確定對于各個產(chǎn)品的傳送帶1的固定移動速度。
若鍛件3由傳送帶1以固定速度裝入冷卻室10，安裝在冷卻室10進口和出口的溫度計分別測量鍛件3的溫度，并將其溫度測量值傳送給中央處理器20。然后，中央處理器20根據(jù)溫度測量值計算出溫度梯度。若由中央處理器20計算出的溫度梯度與設(shè)定的溫度梯度差別高于30％，中央處理器20將發(fā)出指令到各個電機，對送風(fēng)扇8和排風(fēng)扇5進行加速或減速。
若鍛件3沒裝入冷卻室10，安裝在冷卻室10進口處的溫度計9，在時間間隔高于2分鐘的范圍內(nèi)，為低于500℃的一個特定溫度。因而，在鍛件經(jīng)過冷卻室10所需時間上減去2分鐘的特定時間間隔內(nèi)，中央處理器20向風(fēng)扇電機發(fā)出指令，使送風(fēng)扇和排風(fēng)扇停止工作。
由送風(fēng)扇8送入的冷空氣，對經(jīng)冷卻室10入口裝入的鍛件3冷卻。此時，空氣溫度升高，體積增加。結(jié)果，空氣密度降低，從而空氣上升。由于冷卻室10進口處的頂板高度低于冷卻室10出口的頂板高度，在冷卻鍛件3中升溫的空氣順利排出冷卻室10。因此，新的冷空氣可進入冷卻室10。并且，可通過在冷卻室10中產(chǎn)生渦流，防止鍛件3的不均勻冷卻。
鑒于冷卻室10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在送風(fēng)扇8或排風(fēng)扇5工作時，空氣可自然地從冷卻室10進口流向出口。當(dāng)對鍛件3的冷卻速度要求高于其空冷速度時，需要加速空氣流動。因而，為獲得所需冷卻速度，須同時打開送風(fēng)扇8和排風(fēng)扇5。
空氣供給管7安裝在冷卻室內(nèi)部頂板上。一些用于向鍛件3噴射空氣的空氣噴嘴安裝在空氣供給管7的下部。空氣噴嘴11的排列從冷卻室1 0的進口到出口向上傾斜布置。這樣，從空氣噴嘴11噴出的空氣冷卻鍛件3，并且變熱的空氣自然流向冷卻室10的出口。
一個或多個如排氣管6的裝置，沿長軸方向安裝在冷卻室10頂板上，其中排氣管6具有大的內(nèi)徑，它們構(gòu)成空氣供給管7的一部分。另外，可使用主管道和帶有許多噴嘴口的支管道，它們彼此相連，正如動物的脊柱和肋骨。若將主管道與支管道用作空氣供給管7，可從不同方向冷卻鍛件3，并對鍛件3各部分均勻冷卻。此時，噴嘴口可位于支管道長軸方向或垂直方向切去一部分構(gòu)成，或以小孔形式構(gòu)成。為使空氣慢慢流向冷卻室10的出口，空氣噴嘴11噴射角度在10～80度之間，最好為45度，噴到鍛件3上。為均勻冷卻在傳送帶1移動的鍛件3，空氣必須在冷卻室10中均勻流動。然后，能容易在控制鍛件3的冷卻速率。然而，當(dāng)噴射角度低于10度或高于80度時，空氣不能順利流動。
通常，中碳非調(diào)質(zhì)鋼在空氣中獲得的冷速因鍛件3尺寸不同而不同?？墒?，若非調(diào)質(zhì)鋼的重量為1到20kg，則冷速為30～80℃/min。
根據(jù)電機功率和鍛件3的尺寸不同，用強制排風(fēng)獲得的加速冷卻的冷速發(fā)生變化?？墒?，非調(diào)質(zhì)鋼需要的冷速為50℃～160℃/min。用低碳貝氏體系列非調(diào)質(zhì)鋼作原料時，冷速須達到120～150℃/min，才適用于此半淬火工藝。在這種情況下，必須在空氣供給管7附近安裝附加的冷卻供給管，用于噴水或噴霧。
同時，由于冷卻室10中的蒸汽，溫度計4，9，12在測量中會出錯。近年來，發(fā)展起來的一種溫度計可解決上述問題。用光傳感器測量溫度時，需要在鄰近溫度傳感器處安裝一個附加的空氣供給管，用于消除測量誤差。通過安裝空氣供給管可消除位于溫度傳感器與鍛件3之間的氣層。
按照本發(fā)明，為均勻地控制冷速，附加溫度計安裝在冷卻室10進口和出口間距離為基準(zhǔn)的1/10到1/3區(qū)域的設(shè)定位置。根據(jù)設(shè)定位置的熱梯度，控制冷卻速度。因此，這樣可有效地控制冷卻速度。
以冷卻室10進口與出口之間距離為基準(zhǔn)，在其1/10到1/3的區(qū)域的設(shè)定位置，須安裝內(nèi)部溫度傳感器12。因為在各區(qū)域中冷卻速率線性變化，因而可獲得適于控制冷速的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
若內(nèi)部溫度傳感器12裝在上述各區(qū)域的前方某處，溫度梯度則小而且變化快。若內(nèi)部溫度傳感器12安裝在上述各區(qū)域的后方某處，則冷速變化構(gòu)成一曲線。特別是由于鍛件3的相變，在625℃～700℃溫度范圍內(nèi)，冷速變化無規(guī)律。最后，若以冷卻室10的出口與進口之間距離為基準(zhǔn)，其2/3處后方位置，安裝內(nèi)部溫度傳感器12，冷速變化緩慢，且沿移動距離熱梯度小。
當(dāng)冷卻室10長度長或設(shè)定的溫度梯度低時，需要在冷卻室10的進口和出口之間各處裝一些溫度計。然后，可精確地控制冷速。
加速冷卻用的送風(fēng)扇8和排風(fēng)扇5，分別安裝在冷卻室10的進口和出口處，由直流電機驅(qū)動。因而，可容易地控制送風(fēng)扇8和排風(fēng)扇5的驅(qū)動速度，并且響應(yīng)速度快。
由于冷卻室10室壁中帶有絕熱件，冷卻室的熱不會傳到工件上。因而，工作環(huán)境不會惡化，可對慢冷鍛件3進行控制冷卻。此處，熱絕緣件選自于由石棉、云母、陶瓷及其它一些絕熱材料組成的群組。
使用恒定速度電機或壓縮機將空氣供給到冷卻室時，可安裝一個控制閥用來控制流速，從而控制冷卻速率。其中控制閥安裝在電機或壓縮機與空氣供給管7連接部分的某位置。本方法適于對鍛件3緩冷的控制冷卻。
下文將詳細(xì)描述本發(fā)明的一個例子。
例子在一重型裝置的履帶的零件中，一個在履帶上支承該重型裝置的輥輪這樣制造兩個鍛造而成的殼體經(jīng)鍛造和機加工后，將其中間部分焊接而成。此時，制造一個非調(diào)質(zhì)鋼的而不是調(diào)質(zhì)鋼的17kg的鍛造件。鍛造件的加熱溫度保持在1200～1250℃范圍內(nèi)，而相應(yīng)爐內(nèi)溫度保持在1390～1400℃。經(jīng)鍛造加工后，鍛件的加熱溫度保持在900～500℃的溫度范圍內(nèi)。
圖4是表示中碳非調(diào)質(zhì)鋼加熱和冷卻方法及其設(shè)備控制系統(tǒng)的流程圖。
表2
如表2所示，當(dāng)中碳非調(diào)質(zhì)鋼在強制排風(fēng)中冷卻時，冷速約60～80℃/min。此時，金屬最終結(jié)構(gòu)為鐵素體+珠光體，其晶粒度為ASTM標(biāo)準(zhǔn)中的5級到6級。
若中碳非調(diào)質(zhì)鋼空冷，其冷速為37～41℃/min。最終獲得金屬結(jié)構(gòu)為鐵素體+珠光體，其晶粒度為ASTM標(biāo)準(zhǔn)中的1到3級。此時，鐵素體相體積分?jǐn)?shù)低于上述鋼中的情況，晶粒變得粗大。
若大量非調(diào)質(zhì)鋼以通常的鍛造工藝加工，同樣方式冷卻，冷速低于上述值。
冷速和上述值之間差別增大了。考慮到鋼件的厚度為50mm，這一結(jié)果與由日本熱處理工程協(xié)會出版的“熱處理”雜志Vol.20，No.7公布結(jié)果相同。按此出版物，非調(diào)質(zhì)鋼直徑為20mm時，冷速為80℃/min，當(dāng)非調(diào)質(zhì)鋼直徑為40mm時，冷速為44℃/min，并且當(dāng)非調(diào)質(zhì)鋼直徑為70mm時，冷速為27℃/min。
當(dāng)鍛件由噴水冷卻時，冷速達150～174℃/min。當(dāng)用沸水冷卻鍛件時，冷速介于105～129℃/min。此時，在冷速增大的表面，上貝氏體和下貝氏體共存。在深處，由上貝氏體和“鐵素體+珠光體”構(gòu)成混合組織。此時冷速增大，貝氏體的量增加。
因而，根據(jù)水溫，霧和空氣比率，霧的噴射壓和空氣流量，容易控制噴霧冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的工藝。盡管，在同樣條件下冷卻鍛件，鍛件冷速是變化的。因為鍛件冷卻過程中存在相變。
按照本發(fā)明，非調(diào)質(zhì)鋼的相變發(fā)生在700℃到625℃。在此溫度范圍內(nèi)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和珠光體。
若鍛件在冷卻室10中用上述冷卻工藝?yán)鋮s，則鍛模溫度低，且鍛件經(jīng)清理后，溫度不均勻。因而，沒能在獲得所需物理性能的溫度條件下冷卻。為解決這一問題，鍛件重新加熱到900～950℃溫度內(nèi)。
隨后，鍛件冷卻，從而可獲得需要的物理性能。
鍛件表面的溫度由安裝在冷卻室10出口處的溫度計測量。溫度計測得的溫度值傳送給中央處理器20。然后，中央處理器20，與由安裝在冷卻室進口處溫度計的測量值一起，計算該值。然后，中央處理器20判斷冷卻室10中溫度梯度是否合適，并向電機發(fā)出控制信號。
如上所述，在本發(fā)明的加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的方法及其設(shè)備中，冷卻室10中鍛件溫度的測量在冷卻室10進口和出口處同時測量。因而，可精確控制電機并保持均勻溫度梯度。從而，可提供具有均勻性能的鍛件。
本發(fā)明解決了某些問題如過燒引起的晶粒長大，韌性降低，表面脫碳，由不均勻冷卻和相變造成的強度差異(不均勻)。這些問題的解決是通過控制鍛件的加熱和冷卻過程來實現(xiàn)的。并且可減少鍛件加工所需的制造費用。此外，可防止環(huán)境污染，獲得均勻冷速。
盡管本發(fā)明僅特別描述了特定的實施例，應(yīng)該明白，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍和精神的前提，本領(lǐng)域技術(shù)人員在形式和細(xì)節(jié)作出修正是可能的。
權(quán)利要求
1.一種加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的方法，它包括下述步驟(S1)在加熱爐(15)中，在1150℃到1300℃溫度范圍內(nèi)的一個溫度下，加熱非調(diào)質(zhì)鋼，并且對上述非調(diào)質(zhì)鋼熱鍛以便獲得鍛件(3)；(S2)在用傳送帶(1)將鍛件(3)送到冷卻室(10)過程中，控制鍛件(3)溫度在1000℃以下。(S3)在下述狀態(tài)下冷卻鍛件3，該狀態(tài)是在鍛件(3)經(jīng)過冷卻室10過程中，為保持鍛件(3)的溫度梯度與設(shè)定的溫度梯度一致，用中央處理器控制鍛件(3)的冷卻速度。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的方法，其特征在于，在所述步驟(S2)中，對所述鍛件(3)的溫度控制，是通過控制加熱爐(15)的出口和冷卻室(10)的進口之間的間距，以及控制傳送機(1)的移動速度來實現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求1所述的加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的方法，其特征在于，在所述步驟(S3)中，鍛件(3)的溫度借助中央處理器控制，以便鍛件的溫度梯度與設(shè)定溫度梯度相比，保持在低于30％的范圍內(nèi)。
4.一種用于加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備，該設(shè)備包括一個帶有溫度傳感器的加熱爐(15)，該溫度傳感器在加熱爐出口處用來測量鍛件(3)的溫度；一個冷卻室(10)，包括進口，出口，一個安裝在冷卻室(10)上部的冷卻部件(17)，以及安裝在冷卻室(10)中的一些溫度傳感器(4，9，12)，其中冷卻室進口的寬度大于出口的寬度；以及一個中央處理器，借助接收由所述溫度傳感器(4，9，12)產(chǎn)生的信號，來控制冷卻部件(17)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述冷卻部件包括一個安裝在所述冷卻室(10)進口處的送風(fēng)扇(8)和一個安裝在所述冷卻室(10)出口處的排風(fēng)扇(5)；所述送風(fēng)扇(8)和排風(fēng)扇(5)由所述中央處理器控制，并且所述送風(fēng)扇(8)與空氣供給管以及一些空氣噴嘴順序相連通。
6.如權(quán)利要求5所述的加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述送風(fēng)扇(8)和排風(fēng)扇(5)由直流電機驅(qū)動。
7.如權(quán)利要求5所述的加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述空氣供給管7傾斜布置成所述空氣供給管(7)的位于鄰近所述冷卻室(10)進口的一端，高于所述空氣供給管(7)的位于鄰近所述冷卻室(10)出口的另一端。
8.如權(quán)利要求5或7所述的加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述用于噴水或噴霧的冷卻水供給管安裝在所述空氣供給管7處。
9.如權(quán)利要求5所述的加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述空氣噴嘴11，以介于10-80度之間的噴射角，噴射空氣到所述傳送機(1)上的鍛件3上。
10.如權(quán)利要求5或9所述的加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述空氣噴嘴(11)傾斜排列，位于鄰近所述冷卻室(10)的出口處的空氣噴嘴(11)的高度大于鄰近所述冷卻室(10)的進口處的空氣噴嘴(11)的高度。
11.如權(quán)利要求4所述的加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述溫度傳感器(9)安裝在所述冷卻室(10)的所述進口處；所述溫度傳感器12安裝在相對于所述冷卻室(10)的所述出口與所述進口之間的距離的1/10到1/3的區(qū)域中設(shè)定的位置上；所述溫度傳感器(4)安裝在所述冷卻室(10)的所述出口處。
12.如權(quán)利要求4所述的加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述冷卻室(10)具有傾斜頂板結(jié)構(gòu)，所述冷卻室(10)的所述進口的高度小于所述冷卻室(10)的所述出口高度。
13.如權(quán)利要求4所述的加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述冷卻室(10)包括由熱絕緣材料構(gòu)成的壁。
全文摘要
公開了一種加熱和冷卻非調(diào)質(zhì)鋼的方法及其設(shè)備。在加熱爐15中將非調(diào)質(zhì)鋼加熱到1150℃～1300℃的溫度范圍內(nèi),再經(jīng)過熱鍛加工,從而制成了鍛件3。在鍛件3用傳送帶1送到冷卻室10過程中,鍛件3的溫度控制到1000℃以下的溫度。鍛件3的冷卻在這樣的狀態(tài)下進行:鍛件3的冷速由中央處理器控制。結(jié)果,在鍛件3經(jīng)過冷卻室10的過程中,鍛件3的溫度梯度保持在設(shè)定的溫度梯度。
文檔編號B21K29/00GK1192476SQ9712174
公開日1998年9月9日 申請日期1997年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月3日
發(fā)明者金剛瀅 申請人:三星重工業(yè)株式會社