CN115838857A - 一种固溶热处理用的淬火装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固溶热处理用的淬火装置，包括加速辊道、淬火槽、固定框架、提升框架、提升机构、挡板机构、热金属检测仪和冷金属检测仪，固定框架设置于淬火槽上端，提升框架设置于淬火槽的上方，提升框架通过提升机构与固定框架连接，提升框架的底部设有传动辊道，提升机构带动提升框架相对固定框架和淬火槽上下移动，加速辊道设置于淬火槽的物料入口端，挡板机构位于加速辊道与提升框架之间，用以控制钢坯入水角度；热金属检测仪和冷金属检测仪均设置于固定框架上端，分别位于淬火槽的物料进料一侧和出料一侧。本发明能够有效提高物料固溶热处理线上的自动化程度，缩短物料的淬火转移时间，降低工人劳动强度，提高热处理生产线自动化程度，保证产品质量，尤其适用于钛板的淬火。

Description

一种固溶热处理用的淬火装置

技术领域

本发明涉及有色冶金技术领域，具体涉及一种固溶热处理用的淬火装置。

背景技术

众所周知，钛及钛合金材料有着比重低，强度高，兼具良好的耐热及耐腐蚀性等特点，在船舶航空工业领域有着广泛应用。而对钛及钛合金板进行固溶处理是强化其材料性能的一种主要手段。固溶处理是把钛及钛合金加热、保温并快速冷却到室温的操作过程。为使钛板快速冷却，必须采用淬火方法，故有时也称固溶处理为淬火，冷却方式一般为水淬。

钛合金按其退火状态的组织可分为α钛合金、β钛合金、α+β钛合金，其中α+β钛合金应用最广泛。对于近α或α+β型钛合金，固溶处理的目的是为了保留马氏体α’与α”或少量亚稳定β相。在获得一定比例的初生α与β相后，β相在快速冷却过程中就会产生亚稳定β相。但由于α+β型钛合金中β稳定化元素的含碳量较少，β向α转速迅速。从热处理炉出来的钛合金板材若不及时入水，产品的温度会迅速降低，α相会首先在原始β相晶界上生核并迅速长大，当转移速度小于β向α的转变速度，会导致α相的析出，影响淬火状态的力学性能。

板材越薄越容易冷却，对转移速度的要求越高。

因此，钛合金板材要得到较好的综合机械性能，淬火转移时间是一个关键参数。

经调研，在现有的钛板热处理生产线上，针对钛合金厚板的固溶处理，淬火转移时间需控制在1min内，可通过配套固溶工装，由行车起吊垂直入水。而针对钛合金薄板的固溶处理，因薄板在空气中冷却速度远大于厚板，出炉后需要在2-3s内快速入水，需要靠专人持专用夹具，将出炉后的钛合金板快速拖入旁边的淬火水槽中。这种方式自动化程度与安全系数较低，劳动强度大，产品质量也不够稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种固溶热处理用的淬火装置，能够有效提高物料固溶热处理生产线上的自动化程度，缩短物料的淬火转移时间，降低工人劳动强度，提高热处理生产线自动化程度，保证产品质量，尤其适用于钛板的淬火。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种固溶热处理用的淬火装置，包括加速辊道、淬火槽、固定框架、提升框架、提升机构、挡板机构、卸料辊道、热金属检测仪和冷金属检测仪，淬火槽设置于热处理炉炉门后，热金属检测仪设置于热处理炉出料端，固定框架设置于淬火槽上端，提升框架设置于淬火槽的上方，提升框架通过提升机构与固定框架连接，提升框架的底部设有传动辊道，提升机构带动提升框架相对固定框架和淬火槽上下移动，加速辊道和卸料辊道分别设置于淬火槽的物料入口端和物料出口端，加速辊道的输入端与热处理炉出料端对接；当提升机构带动提升框架下降移动至低位时，传动辊道沉入淬火槽内，物料经加速辊道加速后，再经挡板机构，直接快速冲入淬火槽中，由挡板机构负责调整物料板入水角度以确保物料板能够完全浸没在淬火液中；当提升机构带动提升框架上升移动至高位时，传动辊道的输出端与卸料辊道的输入端对接，传动辊道的辊面与卸料辊道的辊面齐平，热金属检测仪和冷金属检测仪均设置于固定框架上端，分别位于淬火槽的钛板进料一侧和出料一侧，当检测到物料通过时发讯。

按照上述技术方案，淬火槽的物料出口端设有卸料辊道，卸料辊道的上方设有专用吊车，提升框架位于高位时，传动辊道的输出端与卸料辊道的输入端对接。

按照上述技术方案，卸料辊道的辊面与加速辊道的辊面平齐。

按照上述技术方案，还包括挡板机构，挡板机构包括挡板和液压缸，挡板设置于淬火槽的钛板入口一侧，挡板的一端通过铰轴与固定框架铰接，液压缸与挡板连接，带动挡板绕铰轴转动至不同角度，与加速辊道的输出端对接，用以控制不同规格物料的最佳入水角度，使物料沿挡板上的铜滑轨滑入淬火槽后，全部浸没于淬火液中；根据物料大小规格对挡板的角度进行调整，能让物料冲入水中并完全浸入水中，不冲撞淬火槽槽体，也不搭在挡板上，如果挡板的角度太小，则可能出现物料一部分搭在挡板上，一部分戳在槽子里的情况，没有完全落入水中，淬火效果就是失败的；如果挡板角度太大，则可能出现物料直接向前冲到淬火槽槽体上。

按照上述技术方案，传动辊道包括多个沿钛板输送方向依次水平布置的传动辊，和与各传动辊连接的传动机构，传动机构带动传动辊转动。

按照上述技术方案，传动机构包括设置于提升框架上的传动电机，传动电机通过链条与各传动辊连接，带动各传动辊同步转动；

传动辊为空心花辊。

按照上述技术方案，淬火槽为不锈钢框架结构，淬火槽的槽体下部设有多个冷水进水点，上部设有溢流槽，溢流槽一侧设有平流沉淀槽；

淬火槽内设有加冷水搅拌。

按照上述技术方案，固定框架为钢平台式结构件，四根立柱位于淬火槽侧墙上，立柱底部设有防滑筋。

按照上述技术方案，提升框架为笼式钢结构件，顶部通过四根连接杆与提升机构连接，可以通过调节提升框架四点标高保证水平度。

按照上述技术方案，提升机构包括布置于提升框架上的提升电机、传动组件和多个螺旋升降机，提升电机通过伞齿轮传动组件与各螺旋升降机连接，螺旋升降机上套设的螺母与固定框架连接，提升电机通过传动组件带动各螺旋升降机同步升降运动。

按照上述技术方案，提升框架的下端两侧设有保护板或保护网，提升框架的底部设有防撞板或防撞网，防撞板或防撞网布置于传动辊道的下方，用于防止沿挡板导轨滑落的物料卡在传动辊中间，或滑落至淬火槽中。

按照上述技术方案，所述的固溶热处理用的淬火装置还包括锁紧机构，锁紧机构包括悬挂梁、斜滑块、压头与缓冲支座，斜滑块通过悬挂梁安设于固定框架上，压头通过缓冲支座设置于提升框架上，提升框架上升至高位时，斜滑块于压头接触压紧。

缓冲支座与斜滑块间的水平距离可以通过螺栓调整，斜滑块自身导向倾角为45度，通过调整缓冲支座与斜滑块的间距即可控制提升框架在高位停止时传动辊道的辊面标高，传动辊道的辊面标高应当尽量与卸料辊道辊面标高保持一致。

缓冲支座上装有缓冲装置，用于缓解钛板通过传动辊道时因标高差对提升框架产生的冲击。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过设置的加速辊道与挡板装置、提升装置与传动装置的有效衔接，能够有效提高物料板固溶热处理线上的自动化程度，缩短物料板的淬火转移时间，降低工人劳动强度，提高热处理生产线自动化程度，保证产品质量，尤其适用于钛板的淬火，将小于30mm的钛合金板材的淬火转移时间控制在3秒钟内。

2、针对不同规格板材，通过挡板机构控制板材冲入淬火槽的角度，以确保不同规格的板材都能够完全浸没于淬火液中，可以根据用户不同需求，满足不同规格钛合金薄板和厚板的淬火工艺需求。

附图说明

图1是本发明实施例中固溶热处理用的淬火装置的立体图；

图2是本发明实施例中处于低位时固溶热处理用的淬火装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中处于高位时固溶热处理用的淬火装置的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图中，1-淬火槽，2-固定框架，3-溢流槽，4-提升电机，5-联轴器组，6-伞齿轮转向器组，7-螺旋升降机，8-提升框架，9-液压缸，10-曲柄，11-挡板，12-保护板，13-防撞板，14-铜制滑轨，15-热金属检测仪，16-悬挂梁，17-斜滑块，18-压头，19-缓冲支座，20-传动电机，21-张紧器，22-花辊，23-冷金属检测仪，24-卸料辊道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1所示，本发明提供的一个实施例中的一种固溶热处理用的淬火装置，包括加速辊道、淬火槽1、固定框架2、提升框架8、提升机构、卸料辊道24、热金属检测仪15和冷金属检测仪23，淬火槽1设置于热处理炉炉门后，热金属检测仪15设置于热处理炉出料端，固定框架2设置于淬火槽1上端，提升框架8设置于淬火槽1的上方，提升框架8通过提升机构与固定框架2连接，提升框架8的底部设有传动辊道，提升机构带动提升框架8相对固定框架2和淬火槽1上下移动，加速辊道和卸料辊道24分别设置于淬火槽1的钛板入口端和钛板出口端，挡板机构设置于传动辊道与淬火槽之间，加速辊道的输入端与热处理炉出料端对接；在本实施例中物料为钛板，当钛板即将出炉时，提升机构带动提升框架8提前下降移动至低位，传动辊道沉入淬火槽1内，挡板11在液压缸9的带动下摆动适当角度，高温钛板出炉后经加速辊道滑落至挡板11滑轨上，直接冲入淬火槽内并落在传动辊道上直至完全浸没，钛板冷却后，由提升机构带动提升框架8上升移动至高位，传动辊道的输出端与卸料辊道24的输入端对接，此时传动辊道的辊面与卸料辊道24的辊面齐平，热金属检测仪15和冷金属检测仪23均设置于固定框架2上端，分别位于淬火槽1的钛板进料一侧和出料一侧，检测到钛板通过时发讯。

针对钛合金薄板，为尽可能缩短淬火转移时间，热处理炉出料端设置有一组加速辊道。当热处理炉出料端热金属检测仪15检测到钛合金板材时，淬火装置提升框架8下降到极限位，提升挡板11升起并发讯。炉门开启后，钛合金薄板在加速辊道的带动下快速冲出，依靠自身初速度及惯性直接冲入水槽，落入提前下降到位的提升框架8内。通过对加速辊道线速度等参数的控制，将淬火转移时间被控制在3s内。一段时间后，由淬火装置的提升机构将完成淬火的钛合金薄板从水槽中捞出，再由高位传动电机通过集中链传动驱动花辊旋转，将板材送入下道工序。

针对钛合金厚板，淬火机构提升框架8始终保持在高位，钛合金板材通过加速辊道快速通过淬火装置。淬火装置上设有锁紧机构，锁紧机构压紧块将提升框架8与固定框架2紧密连接。锁紧机构设置有缓冲装置与自压紧装置，用于缓解钛合金厚板在通过加速辊道快速前进过程中可能对提升框架8造成的冲击。当钛合金厚板进入卸料辊道24吊装区域的起吊框架后，由车间专用吊车垂直吊入淬火槽1，整个淬火转移时间控制在1min内。

进一步地，挡板机构包括挡板和液压缸9，挡板11设置于淬火槽1的钛板入口一侧，挡板的一端通过铰轴与固定框架2铰接，液压缸9尾部带位移传感器，通过曲柄10与挡板连接，带动挡板绕铰轴转动至不同角度，用以控制不同规格物料始终能够沿挡板滑入淬火槽并全部浸没于淬火液中。

进一步地，挡板上设有铜滑轨，用于减小钛板与挡板之间的接触面积，轨道末端倒圆角，防止钛板在滑落过程中划伤。

进一步地，挡板两侧设置有限位板，用于防止钛板在下落过程中冲出提升框架。

进一步地，传动辊道包括多个沿钛板输送方向依次水平布置的传动辊，和与各传动辊连接的传动机构，传动机构带动传动辊转动。

进一步地，，传动机构包括设置于提升框架8上部的传动电机，传动电机通过链条与各传动辊连接，带动各传动辊同步转动，提升框架8上设置有张紧器，用于调整链条松紧度；

传动辊为空心花辊，传动辊的传动侧设有链条轨道压板，防止链条跳齿。

进一步地，淬火槽1为不锈钢框架结构，淬火槽1的槽体下部设有多个冷水进水点，上部设有溢流槽3，溢流槽3一侧设有平流沉淀槽；

淬火槽1内设有加冷水搅拌。

进一步地，固定框架2为钢平台式结构件，四根立柱位于淬火槽1侧墙上，立柱底部设有防滑筋。

进一步地，提升框架8为笼式钢结构件，顶部通过四根连接杆与提升机构连接，可以通过调节提升框架8四点标高保证水平度。

进一步地，提升机构包括布置于提升框架8上的提升电机4、传动组件和多个螺旋升降机7，提升电机4通过齿轮传动组件与各螺旋升降机7连接，螺旋升降机7上套设的螺母与固定框架2连接，提升电机4通过传动组件带动各螺旋升降机7同步升降运动。

进一步地，传动组件包括转向器和联轴器，提升电机4通过转向器经联轴器与多个螺旋升降机7连接，带动各螺旋升降机7同步升降运动。

进一步地，螺旋升降机7的个数为4个。

进一步地，转向器为伞齿轮转向器。

进一步地，提升框架8的下端两侧设有保护板12或保护网，防止钛板在滑落过程中冲出提升框架8；提升框架8的底部设有防撞板13或防撞网，防撞板13或防撞网布置于传动辊道辊面正下方，防止钛板在滑落过程中卡在传动花辊之间，或防止钛板垂直插在花辊之间。

进一步地，保护板12及防撞板13均为筛板形式，增强淬火过程中的热交换。

进一步地，所述的固溶热处理用的淬火装置还包括锁紧机构，锁紧机构包括悬挂梁16、斜滑块17、压头18与缓冲支座19，斜滑块通过悬挂梁16悬挂在固定框架2上，压头安装在提升框架8上随提升框架完成升降运动；提升框架8上升至高位时，斜滑块于压头接触压紧。

斜滑块与压头形成楔形结构，随着提升框架8越上升，压头给予斜滑块的压力越大，当提升框架8上升到极限位时，斜滑块与压头自动压紧，形成自压紧结构。

缓冲支座19与斜滑块间的水平距离可以通过螺栓调整，斜滑块自身导向倾角为45度，通过调整缓冲支座与斜滑块的间距即可控制提升框架在高位停止时传动辊道的辊面标高，传动辊道的辊面标高应当尽量与卸料辊道辊面标高保持一致。

缓冲支座上装有缓冲装置，用于缓解钛板通过传动辊道时因标高差对提升框架产生的冲击。

本发明的工作原理：如图1所示，本发明一种固溶热处理用的淬火装置，位于淬火槽1槽体正上方，固定框架2的四根立柱位于淬火槽1墙体正上方，热水通过溢流槽3溢流至平流沉淀槽。

图2所示淬火装置工作状态为薄板淬火时的低位工作状态，当钛板抵达炉门口时，物料检测开关发讯，淬火装置提升电机4启动，通过联轴器组5与伞齿轮转向器组6驱动四台螺旋升降机7同步运动，使淬火装置提升框架8沉入淬火槽1。提升框架到达工作位置后，液压缸9驱动曲柄10带动连接轴旋转使挡板11升起。提升电机4为变频调速交流电机，电机末端配有绝对值编码器，用于控制提升框架升降行程与缓起缓停。其中一台螺旋升降机7上带有一组控制提升框架极限位置的接近开关用于给绝对值编码器复位。液压缸9带有内置位移传感器，用于控制提升挡板11的旋转角度。提升框架的升降行程与挡板提升角度根据来料钛板的规格确定。

当热处理炉炉门开启后，钛板在加速辊道25变频电机的驱动下快速冲出炉门，依靠自身重力及初速度冲入淬火槽1中，落在提升框架底部。提升框架底部与两侧装有保护板12及防撞板13，防止钛板冲出提升框架或者卡在花辊中间。挡板上装有六根铜制滑轨14，防止钛板划伤。

淬火装置固定框架2顶部设有冷、热金属检测仪15各一处，分别位于淬火装置的前端与后端。当位于固定框架2前端的热金属检测仪15检测到钛板来料信号后，经一段时间延时后发讯，液压系统电磁换向阀换向，驱动油缸收回挡板，提升电机4反向驱动，提升框架回到高位。延时时间约等于钛板在水中的滞留时间，滞留时长由根据钛板不同规格及材质决定。

为确保提升框架运行至高位时辊面水平标高与前后加速辊道保持一致，除提升电机4采用变频控制并安装绝对值编码器外，本装置还设有一套锁紧机构，由悬挂梁16、斜滑块17、压头18与缓冲支座19组成。悬挂梁与斜滑块安装在固定框架2上，压头与缓冲支座随升降框架共同运动。当提升框架8接近辊道标高面时，斜滑块在压头的推动下做45°滑动，接触缓冲支座。缓冲支座上设有缓冲橡胶板，通过调整缓冲支座与斜滑块间的距离即可控制提升框架在高位时的水平标高，同时减缓设备的冲击负荷。

当提升框架运行至高位后(如图3所示)，传动电机20启动将完成淬火后的钢板送出本发明装置。传动电机为变频控制，通过链传动驱动六根花辊同步运动，通过张紧器21控制链条松紧度。花辊22为不锈钢空心结构，轴承选用石墨自润滑轴承。当位于固定框架2末端的冷金属检测仪23检测到钛板完全送出后，提升框架将再次下降，进行下一个动作周期。

图3所示淬火装置工作状态为厚板淬火时的高位工作状态。钛合金厚板在淬火时，需要越过本发明装置抵达卸料辊道24上预先准备好的吊笼，再由车间专用吊车起吊入水。为控制淬火转移时间，钛板运行速度需要控制在1m/min左右。为防止钛合金厚板在运行过程中因可能的辊道标高错位而对提升框架产生冲击，锁紧机构缓冲支座上设有橡胶防撞板，可有效减缓撞击力，并最终将撞击力传导至固定框架2立柱上，保证了设备安全性。

综上所述，本发明一种固溶热处理用的淬火装置，通过一套由变频控制的提升电机、伞齿轮转向器与螺旋升降机7组成的提升机构，带动提升框架在高、低工作位运行来满足用户不同规格的钛板淬火需求。通过一段加速辊道调整钛板入水前的初速度，配合挡板机构利用其自身重力及初速度快速入水。运行在低位时，通过由液压缸9驱动的挡板机构来调整不同规格的钛板的最佳入水角度；运行在高位时，通过由斜滑块和缓冲支座组成的锁紧机构调整辊道面标高，减小设备冲击负荷；通过集中链传动，保证传动电机可以在高位控制整个设备的运行；通过全方位的保护板与防撞板，保证钛板在快速入水后不会跑偏落入淬火槽1内，并将整个钛板的淬火转移时间控制在3s之内。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种固溶热处理用的淬火装置，其特征在于，包括加速辊道、淬火槽、固定框架、提升框架、提升机构、挡板机构、热金属检测仪和冷金属检测仪，固定框架设置于淬火槽上端，提升框架设置于淬火槽的上方，提升框架通过提升机构与固定框架连接，提升框架的底部设有传动辊道，提升机构带动提升框架相对固定框架和淬火槽上下移动，加速辊道设置于淬火槽的物料入口端，挡板机构设置于传动辊道与淬火槽之间；当提升机构带动提升框架下降移动至低位时，传动辊道沉入淬火槽内，物料通过加速辊道加速后，再经挡板机构快速冲入淬火槽内，落在传动辊道上，当提升机构带动提升框架上升至高位时，传动辊道位于淬火槽上方；热金属检测仪和冷金属检测仪均设置于固定框架上端，分别位于淬火槽的物料进料一侧和出料一侧。

2.根据权利要求1所述的固溶热处理用的淬火装置，其特征在于，挡板机构包括挡板和液压缸，挡板设置于淬火槽的物料入口一侧，挡板的一端通过铰轴与固定框架铰接，液压缸与挡板连接，带动挡板绕铰轴转动至不同角度，与加速辊道的输出端对接，用以控制不同规格物料的最佳入水角度，使物料沿挡板上的铜滑轨滑入淬火槽后，全部浸没于淬火液中。

3.根据权利要求1所述的固溶热处理用的淬火装置，其特征在于，淬火槽的物料出口端设有卸料辊道，卸料辊道的上方设有专用吊车，提升框架位于高位时，传动辊道的输出端与卸料辊道的输入端对接。

4.根据权利要求1所述的固溶热处理用的淬火装置，其特征在于，传动辊道包括多个沿物料输送方向依次水平布置的传动辊，和与各传动辊连接的传动机构，传动机构带动传动辊转动；

传动机构包括设置于提升框架上的传动电机，传动电机通过链条与各传动辊连接，带动各传动辊同步转动。

5.根据权利要求1所述的固溶热处理用的淬火装置，其特征在于，淬火槽为不锈钢框架结构，淬火槽的槽体下部设有多个冷水进水点，上部设有溢流槽，溢流槽一侧设有平流沉淀槽。

6.根据权利要求5所述的固溶热处理用的淬火装置，其特征在于，淬火槽内设有加冷水搅拌。

7.根据权利要求1所述的固溶热处理用的淬火装置，其特征在于，固定框架为钢平台式结构件，四根立柱位于淬火槽侧墙上，立柱底部设有防滑筋；

提升框架为笼式钢结构件，顶部通过四根连接杆与提升机构连接，可以通过调节提升框架四点标高保证水平度。

8.根据权利要求1所述的固溶热处理用的淬火装置，其特征在于，提升机构包括布置于提升框架上的提升电机、传动组件和多个螺旋升降机，提升电机通过伞齿轮传动组件与各螺旋升降机连接，螺旋升降机上套设的螺母与固定框架连接，提升电机通过传动组件带动各螺旋升降机同步升降运动。

9.根据权利要求1所述的固溶热处理用的淬火装置，其特征在于，提升框架的下端两侧设有保护板或保护网，提升框架的底部设有防撞板或防撞网，防撞板或防撞网布置于传动辊道的下方，用于防止沿挡板导轨滑落的物料卡在传动辊中间，或滑落至淬火槽中。

10.根据权利要求1所述的固溶热处理用的淬火装置，其特征在于，所述的固溶热处理用的淬火装置还包括锁紧机构，锁紧机构包括悬挂梁、斜滑块、压头与缓冲支座，斜滑块通过悬挂梁安设于固定框架上，压头通过缓冲支座设置于提升框架上，提升框架上升至高位时，斜滑块于压头接触压紧。

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