本實用新型涉及鋼板熱處理淬火設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直入淬火介質(zhì)的直立式板坯淬火機以及相應(yīng)的淬火方法。

背景技術(shù)：

厚規(guī)格鋼板淬火，主要是滿足用于大型的鋼結(jié)構(gòu)件、建筑、橋梁、液壓工程、海上工程、壓力容器和商業(yè)車輛。

隨著國內(nèi)機械制造行業(yè)的快速發(fā)展，特厚鋼板淬火成為大型容器制作、大型齒條鋼和工模具鋼加工制造用高質(zhì)量厚規(guī)格半成品原料的重要保障。

特厚鋼板由于單重大、厚度厚、板面寬，故而淬火問題成為熱處理行業(yè)中多年存在一個比較棘手的難題。鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。熱處理淬火也就是指將奧氏體組織狀態(tài)的鋼以適當(dāng)速度冷卻，獲得預(yù)期組織與性能的過程。對于特厚鋼板，加熱到880～930℃后，短時間內(nèi)快速入水冷卻成為現(xiàn)有淬火設(shè)備在面對大規(guī)格鋼板淬火的挑戰(zhàn)之一，對現(xiàn)有淬火設(shè)備的相關(guān)改進(jìn)也是本領(lǐng)域技術(shù)人員一直努力的目標(biāo)。

目前，鋼板淬火分為軋后在線淬火和軋后或軋（鍛）后重新加熱淬火兩類。軋后在線淬火是將經(jīng)熱軋后的鋼板直接輸送到專用淬火機上以水平的方式進(jìn)行淬火冷卻，專用淬火機在上板面設(shè)置有壓力機構(gòu)，鋼板的上下板面在上下噴水的狀態(tài)下實現(xiàn)淬火冷卻，對于板厚小的鋼板采用該方式淬火冷卻可以控制畸變量在一定范圍內(nèi)，對于板厚較大的鋼板由于專用淬火機壓力機構(gòu)的壓力和設(shè)備配置結(jié)構(gòu)自身的局限，不易達(dá)到預(yù)期效果。當(dāng)前，鋼板重新加熱后淬火，普遍采用臺車爐加熱，然后采用行車和專用夾鉗將鋼板轉(zhuǎn)移到淬火池中進(jìn)行浸液淬火冷卻。鋼板浸液淬火的入液方式有兩種，一種為鋼板上下板面與淬火介質(zhì)液面之間呈水平方式浸液淬火，這種方式淬火冷卻由于下板面產(chǎn)生的蒸汽膜厚度大于上板面，造成上板面的冷卻強度明顯大于下板面，導(dǎo)致淬火后鋼板的畸變量明顯增大和組織性能不穩(wěn)定。另一種為鋼板的上下板面與淬火介質(zhì)液面呈垂直方式浸液淬火冷卻，這種方式由于減少了上下板面之間的冷卻差異，淬火后的畸變量相對較小和組織性能較穩(wěn)定，但是這種淬火方式需要在淬火之前將水平加熱的鋼板翻轉(zhuǎn)90°，需要配置大型專用翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，對廠房高度空間有要求；另外，對于寬向較大的寬板面鋼板，先浸液一邊與后浸液一邊的入水時差較大，也會造成鋼板在寬度方向質(zhì)量的不一致性，因此考慮鋼板的入水時間，消除鋼板開始入水至全部浸沒之間的時差也需要考慮。

特厚規(guī)格鋼板調(diào)質(zhì)，授權(quán)公告號CN202047095U的專利公開了一種厚鋼板淬火裝置，能夠用于最大規(guī)格250*3800*9000mm（厚度*寬度*長度）的鋼板淬火，規(guī)格范圍較窄，滿足不了市場對于更大規(guī)格鋼板的淬火要求。而且，在實踐中發(fā)現(xiàn)對于鋼板傾斜入淬火介質(zhì)的方式會造成調(diào)質(zhì)后鋼板組織的不均勻、質(zhì)量穩(wěn)定性差、成才率低且設(shè)備初期投資成本大。

興澄新開發(fā)的直立式板坯淬火機生產(chǎn)規(guī)格450X4500X16000mm（厚度X寬度X長度），此套設(shè)備的鋼板入水方式采用垂直入水，解決了調(diào)質(zhì)后的內(nèi)部組織的不均勻。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種直立式板坯淬火機，能適用更大規(guī)格的板坯淬火，尤其是寬度更大的板坯，顯著縮小板坯垂直入淬火介質(zhì)的時間，盡量消除板坯組織在寬度方向的不均勻性。

本實用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種直立式板坯淬火機，對應(yīng)設(shè)置在淬火介質(zhì)池體的上方一側(cè)，包括翻轉(zhuǎn)臺架、翻轉(zhuǎn)臺架底座、移動臺車和設(shè)置在所述池體內(nèi)的垂直導(dǎo)軌，所述翻轉(zhuǎn)臺架底座能夠在水平向和垂直向之間翻轉(zhuǎn)切換；所述翻轉(zhuǎn)臺架設(shè)置在翻轉(zhuǎn)臺架底座上，翻轉(zhuǎn)臺架上設(shè)置有平移導(dǎo)軌，在翻轉(zhuǎn)臺架底座處于垂直向的狀態(tài)下，所述平移導(dǎo)軌能夠與所述垂直導(dǎo)軌對接；所述移動臺車設(shè)置在翻轉(zhuǎn)臺架上，與所述平移導(dǎo)軌配合而能夠在翻轉(zhuǎn)臺架上平移滑動，并在翻轉(zhuǎn)臺架底座處于垂直向以及平移導(dǎo)軌與垂直導(dǎo)軌對接的狀態(tài)下，所述移動臺車能夠滑移至所述垂直導(dǎo)軌而向下滑入池體深部；所述移動臺車上設(shè)置有活動夾塊，用于固定板坯；所述池體內(nèi)設(shè)置有補水和供氣裝置。

優(yōu)選地，所述翻轉(zhuǎn)臺架底座下方設(shè)置有翻轉(zhuǎn)油缸作為翻轉(zhuǎn)驅(qū)動，和作為翻轉(zhuǎn)臺架在水平狀態(tài)下的限位支撐，保證翻轉(zhuǎn)臺架底座翻轉(zhuǎn)的平穩(wěn)可靠。

具體地，移動臺車的平移動作是通過如下結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，所述翻轉(zhuǎn)臺架的尾端設(shè)置有滑輪組，翻轉(zhuǎn)臺架底部設(shè)置有卷筒、馬達(dá)，所述移動臺車通過導(dǎo)向輪與所述平移導(dǎo)軌配合，卷筒上繞卷的鋼絲繩依次繞經(jīng)滑輪組和導(dǎo)向輪以實現(xiàn)移動臺車在翻轉(zhuǎn)臺架上的來回平移，所述馬達(dá)用于控制所述鋼絲繩的收放。

優(yōu)選地，所述活動夾塊能夠在移動臺車上滑移以適應(yīng)不同規(guī)格板坯的夾固。

基于上述直立式板坯淬火機的淬火方法：將待淬火板坯以與池體內(nèi)淬火介質(zhì)液面平行的方式放置到移動臺車上，通過活動夾塊固定住，然后驅(qū)動翻轉(zhuǎn)臺架底座翻轉(zhuǎn)90°使翻轉(zhuǎn)臺架豎立，讓平移導(dǎo)軌和垂直導(dǎo)軌對接，此狀態(tài)下移動臺車能夠部分浸入淬火介質(zhì)，之后移動臺車載著板坯沿著平移導(dǎo)軌下滑并過渡到垂直導(dǎo)軌上讓板坯沒入池體，與此同時，池體內(nèi)的補水和供氣裝置開始工作，為池體補充淬火介質(zhì)和攪動淬火介質(zhì)翻滾，完成淬火后，移動臺車載著板坯提升至平移導(dǎo)軌，重新回到翻轉(zhuǎn)臺架上，然后翻轉(zhuǎn)臺架底座至回水平狀態(tài)，板坯即完全從淬火介質(zhì)中出來，完成淬火。

鋼板完全進(jìn)入水中后，在其表面立即形成一層不均勻的過熱蒸汽薄膜，導(dǎo)熱性不好，使鋼板的冷卻速度降低，為保證整塊鋼板加速冷卻，采用水池底部補水，通過排出壓縮空氣快速攪拌水來打破蒸汽薄膜達(dá)到均勻水溫的目的。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于：本實用新型可以方便地實現(xiàn)鋼板直立浸入淬火介質(zhì)，解決了大規(guī)格板坯水平或帶角度浸入淬火介質(zhì)后板坯下表面大量蒸汽膜不能順暢排出而導(dǎo)致上下板面冷卻強度差異大的問題。另外，本實用新型的淬火機能夠顯著縮短板坯的入淬火介質(zhì)時間，有助于消除板坯寬度方向因入水先后所帶來的內(nèi)部組織不均勻性，因而可適應(yīng)與大寬度板坯的直立淬火，經(jīng)試驗可作為450*4500*16000mm（厚度*寬度*長度）規(guī)格板坯的淬火。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例中直立式板坯淬火機的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本實例處理的產(chǎn)品對象為長13800mm、寬 1800mm、 厚180mm的臨氫鋼板，要求淬火冷卻后沿整個截面獲得馬氏體、下貝氏體組織，同時要求畸變量控制在一定范圍。

為避免淬火過程中產(chǎn)生開裂，采用水-空交替控時淬火冷卻工藝，即在嚴(yán)格控制時間的前提下執(zhí)行水淬+空冷工藝。

如圖1所示為水淬所采用的直立式板坯淬火機，懸空設(shè)置在淬火介質(zhì)池體的上方一側(cè)，包括翻轉(zhuǎn)臺架4、翻轉(zhuǎn)臺架底座15、移動臺車11和設(shè)置在池體1內(nèi)的垂直導(dǎo)軌18。其中

翻轉(zhuǎn)臺架底座15能夠在水平向和垂直向之間翻轉(zhuǎn)切換，翻轉(zhuǎn)臺架底座15下部設(shè)置有左右軸承支撐3、翻轉(zhuǎn)油缸7、翻轉(zhuǎn)油缸支撐2，左右軸承支撐3上設(shè)置有翻轉(zhuǎn)軸頭9，翻轉(zhuǎn)油缸7與前述翻轉(zhuǎn)軸頭9連接，從而構(gòu)成翻轉(zhuǎn)臺架底座15的翻轉(zhuǎn)驅(qū)動；進(jìn)一步地，翻轉(zhuǎn)臺架底座15底部還設(shè)置有其在水平狀態(tài)下的限位支撐17，保證翻轉(zhuǎn)臺架底座的支撐可靠性。

翻轉(zhuǎn)臺架4設(shè)置在翻轉(zhuǎn)臺架底座15上，翻轉(zhuǎn)臺架4上設(shè)置有平移導(dǎo)軌8，在翻轉(zhuǎn)臺架底座15處于垂直向的狀態(tài)下，平移導(dǎo)軌8能夠與垂直導(dǎo)軌18對接。

移動臺車11設(shè)置在翻轉(zhuǎn)臺架4上，移動臺車11用于裝載板坯，移動臺車11上設(shè)置有活動夾塊14，用于固定不同規(guī)格的板坯。移動臺車11配置有七組導(dǎo)向輪12，導(dǎo)向輪12與平移導(dǎo)軌8配合使移動臺車11能夠相對翻轉(zhuǎn)臺架4平移滑動，并在翻轉(zhuǎn)臺架底座15處于垂直以及平移導(dǎo)軌8與垂直導(dǎo)軌18對接的狀態(tài)下，移動臺車11能夠滑移過渡到池體1內(nèi)的垂直導(dǎo)軌18而向下滑入池體深部。

本實施例中，板坯能夠?qū)崿F(xiàn)快速浸入池體1內(nèi)的淬火介質(zhì)中，主要是依靠移動臺車11的帶動，具體地，翻轉(zhuǎn)臺架4的尾端設(shè)置有滑輪組10，翻轉(zhuǎn)臺架4底部設(shè)置有卷筒6和液壓馬達(dá)5，卷筒6上繞卷的鋼絲繩依次繞經(jīng)滑輪組10和移動臺車的導(dǎo)向輪12，通過液壓馬達(dá)5控制卷筒6收放鋼絲繩，進(jìn)而驅(qū)動移動臺車11來回平移。

為了保證板坯淬火時的上下表面冷卻的均勻性，移動臺車11框架采用透氣式網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

池體1底部設(shè)置有補水和供氣裝置，具體包括水泵、防水閘門和池底交錯水管路及池底交錯壓縮空氣管路，板坯進(jìn)入池體后，在其表面立即形成一層不均勻的過熱蒸汽薄膜，該蒸汽薄膜會導(dǎo)致冷卻速度降低，為了讓板坯快速冷卻，采用池底補充淬火介質(zhì)的方式，和通過從池底排出壓縮空氣快速攪拌淬火介質(zhì)來打破蒸汽薄膜。

基于上述直立式板坯淬火機的淬火方法：將待淬火板坯16以與池體1內(nèi)淬火介質(zhì)液面平行的方式放置到移動臺車11上，通過活動夾塊14固定住，然后驅(qū)動翻轉(zhuǎn)臺架底座15翻轉(zhuǎn)90°使翻轉(zhuǎn)臺架4豎立，讓平移導(dǎo)軌8和垂直導(dǎo)軌18對接，此狀態(tài)下移動臺車11能夠部分浸入淬火介質(zhì)，之后移動臺車11載著板坯16沿著平移導(dǎo)軌8下滑并過渡到垂直導(dǎo)軌18上讓板坯16沒入池體1，與此同時，池體1內(nèi)的補水和供氣裝置開始工作，為池體補充淬火介質(zhì)和攪動淬火介質(zhì)翻滾，完成淬火后，移動臺車11載著板坯16提升至平移導(dǎo)軌8，重新回到翻轉(zhuǎn)臺架4上，然后翻轉(zhuǎn)臺架底座15回水平狀態(tài)，板坯即完全從淬火介質(zhì)中出來，完成淬火。

上述結(jié)構(gòu)的直立式板坯淬火機可以實現(xiàn)大規(guī)格板坯的快速垂直入淬火介質(zhì)，解決了板坯水平或傾斜入淬火介質(zhì)時鋼板下表面蒸汽薄膜不能順暢排出而導(dǎo)致上下板面冷卻強度差異大的問題。

除上述實施例外，本實用新型還包括有其他實施方式，凡采用等同變換或者等效替換方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。