微合金非調質鋼控鍛-控冷技術及自動生產線的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種微合金非調質鋼控鍛-控冷技術及自動生產線，屬于金屬材料加工領域，即控制非調質鋼的鍛造變形參數及鍛后冷卻工藝，所述的鍛后冷卻工藝在鍛后控制冷卻生產線上實現。該冷卻生產線由冷卻介質供給系統、動力傳送機構、測溫系統、工業控制計算系統、上下料機構和保溫系統組成，可按非調質鋼工件所要求的冷卻速度、生產節拍及規定程序手動、自動運行，鍛件冷卻速度范圍可調。采用該非調質鋼控鍛-控冷工藝及生產線解決了非調質鋼鍛件組織、性能不均勻，變形等現象，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，提高了生產率及其產量。
【專利說明】微合金非調質鋼控鍛-控冷技術及自動生產線
[0001]
所屬【技術領域】
[0002]本發明屬于金屬材料加工領域，涉及微合金非調質鋼控鍛-控冷技術，另外還涉及非調質鋼控冷生產線。

【背景技術】
[0003]微合金非調質鋼控鍛-控冷技術及自動生產線是涉及節能減排和穩定及推廣我國非調質鋼生產與應用的一項核心技術，對于保證組織均勻、性能穩定的高品質非調質鋼有著十分重要的意義。傳統的非調質鋼鍛造工藝粗糙，加熱溫度、保溫時間、始鍛溫度及終鍛溫度等參數均無嚴格標準，易造成晶粒粗大、韌性下降。在鍛后冷卻方面，小規格非調質鋼(約D ( 100mm)—般采用空冷、堆冷或用風扇吹冷的方式，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、環境因素影響非常大，很難人為控制，導致次品、廢品增多，不利于非調質鋼構件的生產及推廣；大規格非調質鋼(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，延長了生產周期，提高了生產成本。


【發明內容】

[0004]為了解決非調質鋼零件組織、性能不均勻的問題，消除由于地域、環境等外在因素對產品質量的影響，并且建立非調質鋼工程應用標準體系，提升我國非調質鋼穩定生產的技術水平。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供了微合金非調質鋼控鍛-控冷技術及自動生產線，即非調質鋼鍛件進行控制鍛造后，在自動冷卻生產線上進行控制冷卻。所述的控制鍛造參數包括控制始鍛溫度、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，在控冷生產線上實現，控冷生產線由冷卻介質供給系統(I)、動力傳送機構
(2)、測溫系統(3)、上下料機構(4)、保溫系統(5)和工業控制計算系統(6)組成，可按非調質鋼工件所要求的冷卻速度、生產節拍及規定程序自動運行，鍛件冷卻速度根據不同制件的要求在0.5°C /s~30°C /s可調。
[0006]本發明專利的有益效果是，建立的控鍛-控冷工藝及其生產線，可穩定控制非調質鋼的鍛造及冷卻工藝參數，得到組織性能均勻、合格的零件；鍛造后余熱的科學利用，使得非調質鋼在鍛造狀態就獲得良好的組織性能；控鍛-控冷成套技術受外界影響因素小，縮短生產周期，提高鍛件品質，提高了勞動生產率；控鍛-控冷成套技術涵蓋范圍廣，對不同品種、不同規格、不同性能要求的非調質鋼種均可應用該系統，并且根據現場情況建立相應的控冷裝置。奠定了非調質鋼應用和推廣的基礎，為推動行業的技術進步具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為非調質鋼控冷生產線結構框圖。

【具體實施方式】
[0008]下面對照附圖，通過對實施示例的描述，對本發明的【具體實施方式】如微合金非調質鋼控鍛-控冷工藝及自動生產線，作進一步詳細的說明。
[0009]如圖1所示，控冷生產線由冷卻介質供給系統(I)、動力傳送機構(2)、測溫系統
(3)、上下料機構(4)、保溫系統(5)和工業控制計算系統(6)組成。冷卻介質供給系統(I)平行布置在動力傳送機構(2)的上方，冷卻介質供給系統(I)與動力傳送機構(2)之間的高度可根據需要調整，沿非調質鋼鍛件在動力傳送機構(2)的運動方向上設置多個獨立控冷區。獨立控冷區是采用空氣水霧強迫對流傳熱方式，每個控冷區都包含有風機、噴嘴、導風通道和多段斜紋出風口、噴霧口冷卻裝置 ，風機采用斜流(混流)風機，冷卻介質噴出方向與水平輸送帶之間夾角呈30~90°，采用變頻控制風機轉速無級調整風量大小，多段斜紋冷卻介質噴出裝置采用縫式沖擊射流陣列設計，冷卻介質噴出方向與水平輸送帶之間夾角呈30~90°，對流換熱系數大。動力傳送機構(2)可采用不銹鋼鏈條網帶、懸掛鏈及鏈板，采用變頻控制減速機，電機轉速無級可調帶速，帶傳動速度范圍0.5~4米/分。動力傳送機構(2)的上方設有一個可以移動的保溫系統(5)。動力傳送機構(2)的一端是上料機構
(4)，另一端是下料機構(4)。在動力傳送機構(2)上下料機構處各設置一測溫系統(3)，采用非接觸式紅外溫度傳感器和數顯儀表分別檢測鍛件進線溫度和下線溫度。工業控制計算系統(6)包含彩色觸摸屏、可編程控制器和變頻器等，它們之間通過工業局域網協議聯網通信進行控制，通過人機對話，設置和顯示鍛件上線溫度、下線溫度、風機風量、帶速、冷卻時間和鍛件冷卻速度等工藝參數配方以及模糊控制參數，并實時監測和控制。
[0010]將工業控制系統開啟，將控制冷卻的參數配方輸入彩色觸摸屏，在控制柜面板上選擇自動運行狀態，在彩色觸摸屏上顯示的工藝流程畫面中自動狀態指示燈亮，手動輸入“鍛件編號”，系統自動調入配方相應工藝參數設定值(風量、水霧比、帶速)，手動按下觸摸屏上“設備啟動”按鈕，控制柜面板上的綠色指示燈亮、變頻器主回路接通，運行指示燈亮，設備自動運行控制各工藝參數，顯示風量過程值、水霧比過程值、帶速過程值、變頻器頻率，上線溫度、下線溫度，并根據采樣次數顯示上線平均溫度、下線平均溫度、冷卻速度過程值、冷卻時間。
[0011]在本實施例中，以38SiMnVS6材料制備汽車連桿鍛件為例進行說明。非調質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，經過切邊、沖孔、去毛刺后上控制冷卻生產線進行控制冷卻，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行批量試驗。自然空冷工藝是鍛造后連桿一根一根放在動力傳送機構的導軌上，待下控冷線后進入料箱冷卻。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，然后進入放在下料端的保溫箱緩慢冷卻，待下控冷線后進入料箱冷卻?？刂评鋮s工藝是鍛造后連桿進入控冷線按一定速度1.5°C /s進行控冷，待下控冷線后進入料箱冷卻。
[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的零件的機械性能值情況對比。
[0013]表1三種冷卻方式的零件的機械性能值對比

【權利要求】
1.一種微合金非調質鋼控鍛-控冷自動生產線，其特征是:控制非調質鋼鍛造的熱變形工藝參數及鍛后的冷卻工藝，所述的控制冷卻工藝在控冷生產線上實現，控冷生產線由冷卻介質供給系統(I)、動力傳送機構(2)、測溫系統(3)、上下料機構(4)、保溫系統(5)和工業控制計算系統(6)組成，按非調質鋼工件所要求的冷卻速度、生產節拍及規定程序自動運行，鍛件冷卻速度根據不同制件的要求在0.5°C /s~30°C /s可調； 其中，所述動力傳送機構為水平輸送帶，冷卻介質供給系統平行布置在水平輸送帶的上方，冷卻介質供給系統與水平輸送帶之間的高度可根據需要調整，沿非調質鋼鍛件在輸送帶運動方向上設置多個獨立控冷區； 所述獨立控冷區采用空氣或水霧強迫對流傳熱方式，每個控冷區都包含有風機、噴嘴、導風通道、多段斜紋出風口和噴霧口冷卻裝置，風機采用斜流風機，冷卻介質噴出方向與水平輸送帶之間夾角呈30~90°，采用變頻控制風機轉速無級調整風量大小；多段斜紋出風口采用縫式沖擊射流陣列設計，對流換熱系數大；保溫系統為在靠近下料端設有一帶保溫材料的保溫箱，保溫長度不小于1500 _，可以移動；所述測溫系統采用非接觸式紅外溫度傳感器和數顯儀表，在輸送帶上料端和下料端各設置一紅外溫度傳感器，各自配一數顯儀表分別檢測鍛件進線溫度和下線溫度； 所述工業控制計算系統通過由紅外溫度傳感器檢測到的鍛件進線溫度和下線溫度，采用PID加模糊控制理論調節各獨立控冷區風機的風量、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對話，設置和顯示鍛件上線溫度、下線溫度、風機風量、水霧比帶速、冷卻時間和鍛件冷卻速度以及模糊控制參數，并實時監測和控制。
2.根據權利要求1所述的自動生產線，其特征是:控制非調質鋼鍛造始鍛溫度、終鍛溫度、鍛造變形量及鍛后冷卻速度。
3.根據權利要求1所述的自動生產線，其特征是:所述水平輸送帶采用不銹鋼鏈條網帶、懸掛鏈及鏈板，采用變頻控制減速機，電機轉速無級可調帶速，帶傳動速度范圍0.5~4米/分。
4.根據權利要求1所述的自動生產線，其特征是:工業控制計算系統包含彩色觸摸屏、可編程控制器和變頻器，它們之間通過工業局域網協議聯網通信進行控制。
【文檔編號】C21D8/00GK104178615SQ201410303553
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2010年9月17日 優先權日:2010年9月17日
【發明者】陳蘊博, 左玲立, 丁潔 申請人:機械科學研究總院先進制造技術研究中心, 浙江應用工程材料研究所有限公司