一種冷卻特性特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】一種冷卻特性特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，其特征在于，勻速冷卻介質(zhì)為高分子聚合物的水溶液，高分子聚合物的水溶液包括聚乙烯基吡咯烷酮即PVP、羧甲基纖維素鈉即CMC、聚丙烯酸鈉即ACR，還包括消泡劑、防銹劑、殺菌劑。聚乙烯基吡咯烷酮占5-15%，羧甲基纖維素鈉占3-8%，聚丙烯酸鈉0-3%,其它各類添加劑占3-8%，其余為水；鍛件產(chǎn)品在該“勻速冷卻介質(zhì)”浸冷，可協(xié)調(diào)表面和心部的冷卻過程，能夠有效控制鍛后“二次偏析”，改善心部組織粗大等問題，為后續(xù)熱處理做組織準(zhǔn)備；同時(shí)“勻速冷卻介質(zhì)”具有清潔環(huán)保、無污染的特點(diǎn)，改善生產(chǎn)現(xiàn)場的操作環(huán)境，保證生產(chǎn)安全；代替?zhèn)鹘y(tǒng)粗放式的冷卻方式，降低能耗；減少相關(guān)輔助設(shè)備的成本投入。
【專利說明】一種冷卻特性特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及金屬熱加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及鑄造、鍛造、熱處理過程中使用的冷卻介質(zhì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】[0002]目前鑄后、鍛后、正火冷卻方式大多采用沙冷、坑冷、空冷、風(fēng)冷、霧冷等粗放式的冷卻方式，兩相區(qū)冷卻速度相對緩慢，易造成帶狀組織的惡化和晶粒粗大等缺陷，嚴(yán)重影響熱后的最終力學(xué)性能。傳統(tǒng)方式同時(shí)存在冷卻均勻性差的問題，使其鍛坯組織的均勻性差，一是會造成熱處理過程的變形難以有效控制，二是會造成鍛坯硬度不均勻的現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的機(jī)械加工性能，不利于干切技術(shù)的推廣和發(fā)展，典型組織如圖1所示。
[0003]采用強(qiáng)制風(fēng)冷方式(如等溫正火)，同時(shí)存在冷卻均勻性差的問題，使其鍛坯表層的組織不均勻性，主要是不能保證同爐不同工件和同一工件不同截面冷卻的均勻性，工件迎風(fēng)面和背風(fēng)面冷卻性能對比如圖2所示。風(fēng)速越快，冷卻的均勻性就越差，只能通過減少裝爐量和增加工件的間距來改善。同時(shí)風(fēng)冷速度對于鍛坯的表面溫度非常敏感，隨著表面溫度的降低而迅速降低，不能保證冷卻的均勻性。此外，因?yàn)榭諝獾臒崛菪?，風(fēng)溫的波動避免，風(fēng)溫高低對于風(fēng)冷速度的影響會進(jìn)一步惡化冷卻均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的是克服傳統(tǒng)冷卻方式冷卻能力不足和冷卻不均勻的問題，提供一種以水為基的勻速冷卻介質(zhì)
[0005]技術(shù)方案:根據(jù)控制冷卻的基本原理，需要控制一次冷卻和二次冷卻的冷卻速度。一次冷卻通過快速冷卻降低高溫?cái)U(kuò)散，防止晶粒粗大；二次冷卻控制兩相區(qū)冷卻速度，通過快速冷卻增大先析鐵素體形核功，抑制碳和合金元素的長程擴(kuò)散從而有效預(yù)防“二次帶狀”。為了保證冷卻速度及其均勻性，冷卻介質(zhì)需具有如下特點(diǎn):
[0006]( I)具有冷速可調(diào)的特點(diǎn)，根據(jù)不同的材質(zhì)及鍛坯形狀尺寸，可獲得介于淬火油和空氣之間的冷卻能力；
[0007](2)具有優(yōu)異的冷卻均勻性，保證不同工件和工件的不同部位具有一致的冷卻能力，滿足組織和硬度均勻性的要求；
[0008](3)具有較高的熱容，同時(shí)具有較低的溫度敏感性，隨著工件表面溫度的變化和介質(zhì)溫度的變化，其冷卻能力仍能保證均勻性和穩(wěn)定性。
[0009]本發(fā)明專利勻速冷卻介質(zhì)，其主要組成為聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、聚丙烯酸鈉(ACR)，還包括消泡劑、防銹劑、殺菌劑。聚乙烯基吡咯烷酮占5-15%，羧甲基纖維素鈉占3-8%，聚丙烯酸鈉0-3%，其它各類添加劑占3-8%，其余為水。其中聚乙烯基吡咯烷酮由N-乙烯基與吡咯烷酮聚合而成，5萬-36萬(最佳為10萬-20萬)。使用不同的配比，可以獲得不同的冷卻能力，以及不同的均勻冷卻溫度范圍。
[0010]本專利勻速冷卻介質(zhì)為PVP-CMC體系和PVP-CMC-ACR體系，包括但不限于上述比例范圍。消泡劑、防銹劑、殺菌劑等添加劑為其它功能性組分，對于冷卻性能無影響，在本專利中不做限定。
[0011]本發(fā)明的勻速冷卻介質(zhì)的原液按以下配方進(jìn)行配制:聚乙烯基吡咯烷酮占8%，羧甲基纖維素鈉(CMC)占5%，三乙醇胺3% (防銹劑)，高碳醇類消泡劑1%，異噻唑啉酮1% (殺菌劑)，其余為水，其中聚乙烯基吡咯烷酮分子量15萬-20萬。其它勻速冷卻介質(zhì)可參考該配方進(jìn)行比例調(diào)整，在此不再詳述。
[0012]6、有益效果
[0013](I)解決了冷卻能力不均勻的問題；
[0014](2)解決了傳統(tǒng)冷卻能力不足的問題；
[0015](3)較低的溫度敏感性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1常見帶狀組織及粗大混合組織(X100)
[0017]圖2工件迎風(fēng)面和背風(fēng)面冷卻性能對比(IS09950測試標(biāo)準(zhǔn))
[0018]圖3空氣與20%勻速冷卻介質(zhì)冷卻特性比較
[0019]圖4淬火油與20%勻速冷卻介質(zhì)冷卻特性比較
[0020]圖5不同濃度勻速冷卻介質(zhì)冷卻性能對比(10%、20%、30%)
[0021]圖620%勻速冷卻介質(zhì)不同液溫冷卻性能對比(30°C、50°C、80°C)
【具體實(shí)施方式】
[0022]按上述配方，勻速冷卻介質(zhì)理化性能見下表:
[0023]表1勻速冷卻介質(zhì)的理化指標(biāo)
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種冷卻特性特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，其特征在于，勻速冷卻介質(zhì)為高分子聚合物的水溶液，高分子聚合物的水溶液包括聚乙烯基吡咯烷酮即PVP、羧甲基纖維素鈉即CMC、聚丙烯酸鈉即ACR。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻特性特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，其特征在于，聚乙烯基吡咯烷酮占5-15%，羧甲基纖維素鈉占3-8%，聚丙烯酸鈉0-3%，其余為水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻特性特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，其特征在于，還包括消泡劑、防銹劑、殺菌劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻特性特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，其特征在于，防銹劑為三乙醇胺3%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻特性特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，其特征在于，消泡劑為高碳醇類。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻特性特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，其特征在于，殺菌劑為異噻唑啉酮。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻特性特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，其特征在于，聚乙烯基吡咯烷酮占5-15%，羧甲基纖維素鈉占3-8%，聚丙烯酸鈉0-3%，其它各類添加劑占3-8%，其余為水。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的冷卻特性特別穩(wěn)定的勻速冷卻介質(zhì)，其特征在于，聚乙烯基吡咯烷酮占8%，羧甲基纖維素鈉(CMC)占5%，三乙醇胺3% (防銹劑)，高碳醇類消泡劑1%，異噻唑啉酮1% (殺菌劑)，其`余為水。
【文檔編號】C09K5/10GK103509530SQ201310450482
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】聶曉霖 申請人:南京科潤工業(yè)介質(zhì)股份有限公司