微合金非調(diào)質(zhì)鋼控鍛-控冷技術(shù)及自動(dòng)生產(chǎn)線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微合金非調(diào)質(zhì)鋼控鍛-控冷技術(shù)及自動(dòng)生產(chǎn)線，屬于金屬材料加工領(lǐng)域，即控制非調(diào)質(zhì)鋼的鍛造變形參數(shù)及鍛后冷卻工藝，所述的鍛后冷卻工藝在鍛后控制冷卻生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)。該冷卻生產(chǎn)線由冷卻介質(zhì)供給系統(tǒng)、動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)、測溫系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算系統(tǒng)、上下料機(jī)構(gòu)和保溫系統(tǒng)組成，可按非調(diào)質(zhì)鋼工件所要求的冷卻速度、生產(chǎn)節(jié)拍及規(guī)定程序手動(dòng)、自動(dòng)運(yùn)行，鍛件冷卻速度范圍可調(diào)。采用該非調(diào)質(zhì)鋼控鍛-控冷工藝及生產(chǎn)線解決了非調(diào)質(zhì)鋼鍛件組織、性能不均勻，變形等現(xiàn)象，消除了零件不合格的問題，改善了鍛后金相組織，提高其塑性和韌性指標(biāo)，提高了生產(chǎn)率及其產(chǎn)量。
【專利說明】微合金非調(diào)質(zhì)鋼控鍛-控冷技術(shù)及自動(dòng)生產(chǎn)線
[0001]
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于金屬材料加工領(lǐng)域，涉及微合金非調(diào)質(zhì)鋼控鍛-控冷技術(shù)，另外還涉及非調(diào)質(zhì)鋼控冷生產(chǎn)線。

【背景技術(shù)】
[0003]微合金非調(diào)質(zhì)鋼控鍛-控冷技術(shù)及自動(dòng)生產(chǎn)線是涉及節(jié)能減排和穩(wěn)定及推廣我國非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)與應(yīng)用的一項(xiàng)核心技術(shù)，對(duì)于保證組織均勻、性能穩(wěn)定的高品質(zhì)非調(diào)質(zhì)鋼有著十分重要的意義。傳統(tǒng)的非調(diào)質(zhì)鋼鍛造工藝粗糙，加熱溫度、保溫時(shí)間、始鍛溫度及終鍛溫度等參數(shù)均無嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，易造成晶粒粗大、韌性下降。在鍛后冷卻方面，小規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼(約D ( 100mm)—般采用空冷、堆冷或用風(fēng)扇吹冷的方式，這種粗放式冷卻工藝造成工件與工件之間、同一工件不同部位之間的組織性能差異明顯。尤其是該冷卻方式受地域、環(huán)境因素影響非常大，很難人為控制，導(dǎo)致次品、廢品增多，不利于非調(diào)質(zhì)鋼構(gòu)件的生產(chǎn)及推廣；大規(guī)格非調(diào)質(zhì)鋼(約D > 130mm)—般采用正火的工藝來消除工件表面及心部組織性能的偏差，且由于采用了二次加熱保溫的方法，消耗了更多能源，延長了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決非調(diào)質(zhì)鋼零件組織、性能不均勻的問題，消除由于地域、環(huán)境等外在因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并且建立非調(diào)質(zhì)鋼工程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，提升我國非調(diào)質(zhì)鋼穩(wěn)定生產(chǎn)的技術(shù)水平。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供了微合金非調(diào)質(zhì)鋼控鍛-控冷技術(shù)及自動(dòng)生產(chǎn)線，即非調(diào)質(zhì)鋼鍛件進(jìn)行控制鍛造后，在自動(dòng)冷卻生產(chǎn)線上進(jìn)行控制冷卻。所述的控制鍛造參數(shù)包括控制始鍛溫度、終鍛溫度、鍛造變形量；所述的控制冷卻工藝是指控制冷卻速度，在控冷生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)，控冷生產(chǎn)線由冷卻介質(zhì)供給系統(tǒng)(I)、動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)
(2)、測溫系統(tǒng)(3)、上下料機(jī)構(gòu)(4)、保溫系統(tǒng)(5)和工業(yè)控制計(jì)算系統(tǒng)(6)組成，可按非調(diào)質(zhì)鋼工件所要求的冷卻速度、生產(chǎn)節(jié)拍及規(guī)定程序自動(dòng)運(yùn)行，鍛件冷卻速度根據(jù)不同制件的要求在0.5°C /s~30°C /s可調(diào)。
[0006]本發(fā)明專利的有益效果是，建立的控鍛-控冷工藝及其生產(chǎn)線，可穩(wěn)定控制非調(diào)質(zhì)鋼的鍛造及冷卻工藝參數(shù)，得到組織性能均勻、合格的零件；鍛造后余熱的科學(xué)利用，使得非調(diào)質(zhì)鋼在鍛造狀態(tài)就獲得良好的組織性能；控鍛-控冷成套技術(shù)受外界影響因素小，縮短生產(chǎn)周期，提高鍛件品質(zhì)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率；控鍛-控冷成套技術(shù)涵蓋范圍廣，對(duì)不同品種、不同規(guī)格、不同性能要求的非調(diào)質(zhì)鋼種均可應(yīng)用該系統(tǒng)，并且根據(jù)現(xiàn)場情況建立相應(yīng)的控冷裝置。奠定了非調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)用和推廣的基礎(chǔ)，為推動(dòng)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為非調(diào)質(zhì)鋼控冷生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0008]下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施示例的描述，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如微合金非調(diào)質(zhì)鋼控鍛-控冷工藝及自動(dòng)生產(chǎn)線，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0009]如圖1所示，控冷生產(chǎn)線由冷卻介質(zhì)供給系統(tǒng)(I)、動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)(2)、測溫系統(tǒng)
(3)、上下料機(jī)構(gòu)(4)、保溫系統(tǒng)(5)和工業(yè)控制計(jì)算系統(tǒng)(6)組成。冷卻介質(zhì)供給系統(tǒng)(I)平行布置在動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)(2)的上方，冷卻介質(zhì)供給系統(tǒng)(I)與動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)(2)之間的高度可根據(jù)需要調(diào)整，沿非調(diào)質(zhì)鋼鍛件在動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)(2)的運(yùn)動(dòng)方向上設(shè)置多個(gè)獨(dú)立控冷區(qū)。獨(dú)立控冷區(qū)是采用空氣水霧強(qiáng)迫對(duì)流傳熱方式，每個(gè)控冷區(qū)都包含有風(fēng)機(jī)、噴嘴、導(dǎo)風(fēng)通道和多段斜紋出風(fēng)口、噴霧口冷卻裝置 ，風(fēng)機(jī)采用斜流(混流)風(fēng)機(jī)，冷卻介質(zhì)噴出方向與水平輸送帶之間夾角呈30~90°，采用變頻控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速無級(jí)調(diào)整風(fēng)量大小，多段斜紋冷卻介質(zhì)噴出裝置采用縫式?jīng)_擊射流陣列設(shè)計(jì)，冷卻介質(zhì)噴出方向與水平輸送帶之間夾角呈30~90°，對(duì)流換熱系數(shù)大。動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)(2)可采用不銹鋼鏈條網(wǎng)帶、懸掛鏈及鏈板，采用變頻控制減速機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速無級(jí)可調(diào)帶速，帶傳動(dòng)速度范圍0.5~4米/分。動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)(2)的上方設(shè)有一個(gè)可以移動(dòng)的保溫系統(tǒng)(5)。動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)(2)的一端是上料機(jī)構(gòu)
(4)，另一端是下料機(jī)構(gòu)(4)。在動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)(2)上下料機(jī)構(gòu)處各設(shè)置一測溫系統(tǒng)(3)，采用非接觸式紅外溫度傳感器和數(shù)顯儀表分別檢測鍛件進(jìn)線溫度和下線溫度。工業(yè)控制計(jì)算系統(tǒng)(6)包含彩色觸摸屏、可編程控制器和變頻器等，它們之間通過工業(yè)局域網(wǎng)協(xié)議聯(lián)網(wǎng)通信進(jìn)行控制，通過人機(jī)對(duì)話，設(shè)置和顯示鍛件上線溫度、下線溫度、風(fēng)機(jī)風(fēng)量、帶速、冷卻時(shí)間和鍛件冷卻速度等工藝參數(shù)配方以及模糊控制參數(shù)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。
[0010]將工業(yè)控制系統(tǒng)開啟，將控制冷卻的參數(shù)配方輸入彩色觸摸屏，在控制柜面板上選擇自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，在彩色觸摸屏上顯示的工藝流程畫面中自動(dòng)狀態(tài)指示燈亮，手動(dòng)輸入“鍛件編號(hào)”，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)入配方相應(yīng)工藝參數(shù)設(shè)定值(風(fēng)量、水霧比、帶速)，手動(dòng)按下觸摸屏上“設(shè)備啟動(dòng)”按鈕，控制柜面板上的綠色指示燈亮、變頻器主回路接通，運(yùn)行指示燈亮，設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行控制各工藝參數(shù)，顯示風(fēng)量過程值、水霧比過程值、帶速過程值、變頻器頻率，上線溫度、下線溫度，并根據(jù)采樣次數(shù)顯示上線平均溫度、下線平均溫度、冷卻速度過程值、冷卻時(shí)間。
[0011]在本實(shí)施例中，以38SiMnVS6材料制備汽車連桿鍛件為例進(jìn)行說明。非調(diào)質(zhì)鋼鍛件加熱溫度控制在1150°C~1200°C，終鍛溫度控制在1000°C~1050°C，經(jīng)過切邊、沖孔、去毛刺后上控制冷卻生產(chǎn)線進(jìn)行控制冷卻，上線溫度控制在900°C~950°C?？刂评鋮s采取自然空冷、先控冷后緩冷和控制冷卻三種方法進(jìn)行批量試驗(yàn)。自然空冷工藝是鍛造后連桿一根一根放在動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌上，待下控冷線后進(jìn)入料箱冷卻。先控冷后緩冷工藝是鍛造后連桿先控制冷卻，冷速為1.5°C /s，然后進(jìn)入放在下料端的保溫箱緩慢冷卻，待下控冷線后進(jìn)入料箱冷卻?？刂评鋮s工藝是鍛造后連桿進(jìn)入控冷線按一定速度1.5°C /s進(jìn)行控冷，待下控冷線后進(jìn)入料箱冷卻。
[0012]表1是比較自然空冷工藝、控制冷卻工藝和先控冷后緩冷工藝批量生產(chǎn)的零件的機(jī)械性能值情況對(duì)比。
[0013]表1三種冷卻方式的零件的機(jī)械性能值對(duì)比

【權(quán)利要求】
1.一種微合金非調(diào)質(zhì)鋼控鍛-控冷自動(dòng)生產(chǎn)線，其特征是:控制非調(diào)質(zhì)鋼鍛造的熱變形工藝參數(shù)及鍛后的冷卻工藝，所述的控制冷卻工藝在控冷生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)，控冷生產(chǎn)線由冷卻介質(zhì)供給系統(tǒng)(I)、動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)(2)、測溫系統(tǒng)(3)、上下料機(jī)構(gòu)(4)、保溫系統(tǒng)(5)和工業(yè)控制計(jì)算系統(tǒng)(6)組成，按非調(diào)質(zhì)鋼工件所要求的冷卻速度、生產(chǎn)節(jié)拍及規(guī)定程序自動(dòng)運(yùn)行，鍛件冷卻速度根據(jù)不同制件的要求在0.5°C /s~30°C /s可調(diào)； 其中，所述動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)為水平輸送帶，冷卻介質(zhì)供給系統(tǒng)平行布置在水平輸送帶的上方，冷卻介質(zhì)供給系統(tǒng)與水平輸送帶之間的高度可根據(jù)需要調(diào)整，沿非調(diào)質(zhì)鋼鍛件在輸送帶運(yùn)動(dòng)方向上設(shè)置多個(gè)獨(dú)立控冷區(qū)； 所述獨(dú)立控冷區(qū)采用空氣或水霧強(qiáng)迫對(duì)流傳熱方式，每個(gè)控冷區(qū)都包含有風(fēng)機(jī)、噴嘴、導(dǎo)風(fēng)通道、多段斜紋出風(fēng)口和噴霧口冷卻裝置，風(fēng)機(jī)采用斜流風(fēng)機(jī)，冷卻介質(zhì)噴出方向與水平輸送帶之間夾角呈30~90°，采用變頻控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速無級(jí)調(diào)整風(fēng)量大小；多段斜紋出風(fēng)口采用縫式?jīng)_擊射流陣列設(shè)計(jì)，對(duì)流換熱系數(shù)大；保溫系統(tǒng)為在靠近下料端設(shè)有一帶保溫材料的保溫箱，保溫長度不小于1500 _，可以移動(dòng)；所述測溫系統(tǒng)采用非接觸式紅外溫度傳感器和數(shù)顯儀表，在輸送帶上料端和下料端各設(shè)置一紅外溫度傳感器，各自配一數(shù)顯儀表分別檢測鍛件進(jìn)線溫度和下線溫度； 所述工業(yè)控制計(jì)算系統(tǒng)通過由紅外溫度傳感器檢測到的鍛件進(jìn)線溫度和下線溫度，采用PID加模糊控制理論調(diào)節(jié)各獨(dú)立控冷區(qū)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、水霧比和輸送帶的帶速，以控制鍛件冷卻速度； 彩色觸摸屏通過人機(jī)對(duì)話，設(shè)置和顯示鍛件上線溫度、下線溫度、風(fēng)機(jī)風(fēng)量、水霧比帶速、冷卻時(shí)間和鍛件冷卻速度以及模糊控制參數(shù)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)生產(chǎn)線，其特征是:控制非調(diào)質(zhì)鋼鍛造始鍛溫度、終鍛溫度、鍛造變形量及鍛后冷卻速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)生產(chǎn)線，其特征是:所述水平輸送帶采用不銹鋼鏈條網(wǎng)帶、懸掛鏈及鏈板，采用變頻控制減速機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速無級(jí)可調(diào)帶速，帶傳動(dòng)速度范圍0.5~4米/分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)生產(chǎn)線，其特征是:工業(yè)控制計(jì)算系統(tǒng)包含彩色觸摸屏、可編程控制器和變頻器，它們之間通過工業(yè)局域網(wǎng)協(xié)議聯(lián)網(wǎng)通信進(jìn)行控制。
【文檔編號(hào)】C21D8/00GK104178615SQ201410303553
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2010年9月17日
【發(fā)明者】陳蘊(yùn)博, 左玲立, 丁潔 申請(qǐng)人:機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心, 浙江應(yīng)用工程材料研究所有限公司