本發明涉及金屬材料加工技術領域，特別涉及一種防止熱處理板材變形的冷卻裝置及方法。

背景技術：

為使鋼材具有所需的力學性能、物理性能和化學性能，除了合理的冶煉和成型工藝外，熱處理也是必不可少的一道工藝。我國鋼材較國外產品質量差的主要原因之一是熱處理工藝控制精度差。熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個階段，或者只包括加熱和冷卻兩個階段，每個階段對板材的力學性能均會產生一定的影響。

熱處理的分類較多，最常見的為整體熱處理，即將工件整體加熱，然后對工件進行冷卻，獲得需要的金相組織，以改變其整體力學性能。冷卻方式有多種，常用的冷卻方式有水冷和油冷兩種，即在熱處理時將高溫板材及時浸沒于水中或油中，但在對非卷材類板材熱處理過程中，若板材尺寸較長或者板材厚度較薄時，浸沒于水中或油中的板材在冷卻過程中很容易由于冷卻不均勻或熱應力作用，使板材發生彎曲、扭曲或局部變形，造成板材平整度差、同一塊板上不同位置處的組織形態以及力學性能差別較大。

技術實現要素：

為了解決現有技術存在的熱處理板材較長或者較薄時，在冷卻過程中極易出現板材彎曲、扭曲或者局部變形，使得熱處理板材的平整度較差、同一塊板上不同位置處的組織形態以及力學性能差別較大的問題，一方面，本發明提供了一種防止熱處理板材變形的冷卻裝置，所述防止熱處理板材變形的冷卻裝置包括：盛液桶、固定擠壓架、活動擠壓架、多個壓力傳感器、液壓缸和控制器；

所述盛液桶的側壁設有通孔，通孔內安裝有密封圈；

所述固定擠壓架安裝在所述盛液桶內，固定擠壓架包括固定擠壓板和支撐板，固定擠壓板和支撐板垂直連接，支撐板與水平面平行；

所述活動擠壓架包括活動擠壓板和推桿，活動擠壓板支撐在所述支撐板上且正對所述固定擠壓板，推桿的一端抵壓活動擠壓板遠離固定擠壓板的一面，另一端穿過所述密封圈與所述液壓缸相連，液壓缸與所述控制器連接；

每個所述壓力傳感器均安裝在所述固定擠壓板遠離所述活動擠壓板的一面，且均與所述控制器連接。

所述防止熱處理板材變形的冷卻裝置還包括：輸液管、溫度傳感器、冷卻槽和循環泵；

所述盛液桶在接近桶口的側壁上設有進液孔，接近桶底的側壁上設有出液孔，所述輸液管與所述循環泵以及所述冷卻槽相連，輸液管的一端與進液孔連通，另一端與出液孔連通，所述溫度傳感器安裝在所述盛液桶內且與所述控制器連接，所述循環泵與所述控制器連接，所述冷卻槽內有恒溫冷卻液。

所述固定擠壓架還包括固定件，所述固定件的一端固定在所述盛液桶的內壁上，另一端固定在所述固定擠壓板遠離所述活動擠壓板的一面，固定件與所述固定擠壓板垂直且與水平面平行。

所述活動擠壓架還包括豎直桿和滑輪；

所述豎直桿的一端與所述推桿垂直連接，另一端安裝所述滑輪，所述支撐板支撐所述滑輪。

所述活動擠壓架還包括頂板，所述頂板的一個側面與所述推桿連接，另一個側面與所述活動擠壓板連接。

所述輸液管為金屬軟管。

所述密封圈的材料為耐高溫橡膠。

所述控制器為PC個人計算機。

另一方面，本發明提供了一種使用所述防止熱處理板材變形的冷卻裝置對熱處理板材進行冷卻的方法，所述方法包括：

步驟1、將熱處理板材置于所述活動擠壓板和所述固定擠壓板之間，啟動液壓缸，液壓缸帶動所述推桿推動所述活動擠壓板，使所述活動擠壓板和所述固定擠壓板擠壓所述熱處理板材；

步驟2、將多個所述壓力傳感器打開，每個所述壓力傳感器實時監測所述熱處理板材的不同位置受到的壓力，并將測得的壓力數據發送給所述控制器，所述控制器根據每個所述壓力傳感器監測的壓力數據控制所述液壓缸，使液壓缸帶動推桿推動所述活動擠壓板，進而控制所述熱處理板材受到的擠壓力，使得所述熱處理板材保持平直。

所述方法還包括：

步驟3、將所需的冷卻介質的溫度范圍輸入所述控制器，打開溫度傳感器和安裝在輸液管上的循環泵，所述溫度傳感器實時監測位于所述盛液桶內的冷卻介質的溫度，并將測得的溫度數據發送給所述控制器，所述控制器根據輸入控制器的溫度范圍以及溫度傳感器監測的溫度控制所述循環泵的轉速，使得所述盛液桶內的冷卻介質的溫度符合要求；

所述輸液管的一端與所述盛液桶的出液孔連通，另一端與所述盛液桶的進液孔連通，所述輸液管上設有冷卻槽，冷卻槽內有恒溫冷卻液，所述溫度傳感器安裝在所述盛液桶內且與所述控制器連接，所述循環泵與所述控制器連接。

本發明中的冷卻裝置能夠在對熱處理板材進行冷卻的過程中保證熱處理板材的平直度，同時，還能夠保證冷卻介質的溫度處在所需的范圍內，防止了冷卻過程中，熱處理板材出現彎曲、扭曲和局部變形的問題發生，防止了同一塊熱處理板材不同位置處的組織形態以及力學性能差別較大的現象發生。

附圖說明

圖1是本發明提供的防止熱處理板材變形的冷卻裝置的結構示意圖；

圖2是本發明提供的固定擠壓架的結構示意圖；

圖3是本發明提供的活動擠壓架的結構示意圖。

其中，

1盛液桶；2固定擠壓架，21固定擠壓板，22支撐板，23固定件；3活動擠壓架，31活動擠壓板，32推桿，33豎直桿，34滑輪，35頂板；4壓力傳感器；5液壓缸；6控制器；7密封圈；8熱處理板材；9冷卻介質；10輸液管；11溫度傳感器；12冷卻槽；13循環泵；14進液孔；15出液孔。

具體實施方式

為了解決現有技術存在的熱處理板材較長或者較薄時，在冷卻過程中極易出現板材彎曲、扭曲或者局部變形，使得熱處理板材的平整度較差、同一塊板上不同位置處的組織形態以及力學性能差別較大的問題，如圖1所示，本發明提供了一種防止熱處理板材變形的冷卻裝置，該防止熱處理板材變形的冷卻裝置包括：盛液桶1、固定擠壓架2、活動擠壓架3、多個壓力傳感器4、液壓缸5和控制器6；

盛液桶1的側壁設有通孔，通孔內安裝有密封圈7；

固定擠壓架2安裝在盛液桶1內，固定擠壓架2包括固定擠壓板21和支撐板22，固定擠壓板21和支撐板22垂直連接，支撐板22與水平面平行；

活動擠壓架3包括活動擠壓板31和推桿32，活動擠壓板31支撐在支撐板22上且正對固定擠壓板21，推桿32的一端抵壓活動擠壓板31遠離固定擠壓板21的一面，另一端穿過密封圈7與液壓缸5相連，液壓缸5與控制器6連接；

每個壓力傳感器4均安裝在固定擠壓板21遠離活動擠壓板31的一面，且均與控制器6連接。

如圖1所示，在本發明中，在對熱處理板材8進行冷卻時，可以將熱處理板材8放置在固定擠壓板21與活動擠壓板31之間，啟動液壓缸5，通過液壓缸5推動推桿32，推桿32推動活動擠壓板31，如此熱處理板材8會被活動擠壓板31和固定擠壓板21夾緊，此時，由于活動擠壓板31擠壓熱處理板材8，熱處理板材8會擠壓固定擠壓板21，因此，安裝在固定擠壓板21上的多個壓力傳感器4會監測到熱處理板材8不同位置處受到的壓力，并將測得的壓力數據發送給控制器6，控制器6根據每個壓力傳感器4監測的壓力數據控制液壓缸5，進而控制熱處理板材8受到的擠壓力，使得熱處理板材8保持平直，在本發明中，控制器6為PC(Personal Computer，個人計算機)，壓力傳感器4將監測到的模擬信號轉換為數字信號發送給PC，PC對多個壓力傳感器4監測的壓力數據大小進行對比，若多個壓力傳感器4監測的壓力數據大小相同，則證明此時熱處理板材8在不同位置受到的壓力大小相等，即熱處理板材8沒有發生彎曲，若多個壓力傳感器4監測的壓力數據大小不一致，則證明此時熱處理板材8發生了彎曲，因此，PC可以控制液壓缸5進一步推動推桿32，使活動擠壓板31進一步擠壓熱處理板材8，直至多個壓力傳感器4監測的壓力數據大小相同，則可以控制液壓缸5停止繼續推動推桿32，具體地，PC可以發送脈沖信號給液壓缸5，液壓缸5在接收到脈沖信號后會推動推桿32向固定擠壓板21的方向運動一定距離。

在本發明中，可以使推桿32抵壓活動擠壓板31的中心，同時使固定擠壓板21的中心正對活動擠壓板31的中心，在將熱處理板材8放置在固定擠壓板21和活動擠壓板31之間時，使熱處理板材8的中心與固定擠壓板21的中心相對應，可以在固定擠壓板21的中心或活動擠壓板31的中心做標記，以使操作人員更準確的放置熱處理板材8，如此，可以使熱處理板材8受力更加均勻，更好地保證壓力傳感器4測得的壓力數據的精度，防止熱處理板材8發生微變形。

如圖1所示，在本發明中，在推桿32推動活動擠壓板31的過程中，推桿32在密封圈7內滑動，密封圈7可以防止盛液桶1內的冷卻介質流出，密封圈7的材料可以為耐高溫橡膠，當密封圈7使用時間較長時，更換新的密封圈7即可。如圖3所示，且參見圖1，活動擠壓架3還可以包括豎直桿33和滑輪34，豎直桿33的一端與推桿32垂直連接，另一端安裝滑輪34，支撐板22支撐滑輪34。通過設置一根豎直桿33，可以對推桿32起到很好的支撐作用，同時在豎直桿33的底部安裝一個滑輪34，當液壓缸5帶動推桿32運動時，滑輪34可以在支撐板22上滑動，使推桿32運動更加流暢。如圖3所示，且參見圖1，在本發明中，由于推桿32需要抵壓活動擠壓板31，為了防止活動擠壓板31局部受力，可以再為活動擠壓架3設置一個頂板35，頂板35的一個側面與推桿32連接，另一個側面與活動擠壓板31連接，如此，推桿32可以推動頂板35，通過頂板35抵壓活動擠壓板31，使活動擠壓板31受力更加均勻，在將活動擠壓板31與頂板35連接在一起時，可以使活動擠壓板31的中心正對頂板35的中心，推桿32抵壓頂板35的中心，其中，活動擠壓板31、頂板35、推桿32、豎直桿33的材料可以選擇碳鋼或者不銹鋼，各個部件之間可以通過焊接固定在一起。

如圖1和圖2所示，在本發明中，固定擠壓架2可以通過如下方式固定在盛液桶1內，為固定擠壓架2設置固定件23，固定件23的一端固定在盛液桶1的內壁上，另一端固定在固定擠壓板21遠離活動擠壓板31的一面，固定件23與固定擠壓板21垂直且與水平面平行，本發明中的冷卻裝置的大小可以根據實際情況進行設計，若需要冷卻的熱處理板材8體積較大，則可以設計較大的盛液桶1，此時，固定件23可以制作成一塊平板，若需要冷卻的熱處理板材8體積較小，則可以設計較小的盛液桶1，固定件23可以制作成桿件，固定件23、固定擠壓板21以及支撐板22的材料可以為不銹鋼或者碳鋼，固定件23、固定擠壓板21以及支撐板22可以通過焊接固定在一起，固定件23可以焊接在盛液桶1的內壁上。

在本發明中，活動擠壓板31和固定擠壓板21將熱處理板材8夾緊，活動擠壓板31和固定擠壓板21的材料為金屬，傳熱很快，因此盛液桶1內的冷卻介質9可以對熱處理板材8進行冷卻。

在本發明中，盛液桶1內的冷卻介質9對熱處理板材8進行冷卻的過程中，熱處理板材8的熱量會傳遞給冷卻介質9，使得冷卻介質9的溫度升高，影響冷卻效果，因此，如圖1所示，還可以為本發明中的冷卻裝置設置輸液管10、溫度傳感器11、冷卻槽12和循環泵13；

在接近盛液桶1的桶口的側壁上設置一個進液孔14，在接近盛液桶1的桶底的側壁上設置一個出液孔15，輸液管10與循環泵13以及冷卻槽12相連，輸液管10的一端與進液孔14連通，另一端與出液孔15連通，溫度傳感器11安裝在盛液桶1內且與控制器6連接，循環泵13與控制器6連接，冷卻槽12內有恒溫冷卻液。輸液管10可以為金屬軟管，金屬軟管的兩端有專用的接頭，兩端的接頭分別與進液孔14和出液孔15相連。

溫度傳感器11可以實時監測盛液桶1內的冷卻介質9的溫度，并將監測到的溫度數據發送給控制器6，即發送給PC，本發明中，可以在PC上輸入所需的冷卻介質9的溫度范圍，當溫度傳感器11監測的溫度高于所需的冷卻介質9的溫度范圍時，可以通過PC控制循環泵13的轉速，使盛液桶1內的冷卻介質9的溫度在所需的溫度范圍內，例如，當循環泵13運轉時，可以使盛液桶1內的冷卻液從出液孔15流入輸液管10，當冷卻介質9在輸液管10內流動時，會經過冷卻槽12，由于冷卻槽12內有恒溫冷卻液，因此恒溫冷卻液會對輸液管10內流動的冷卻介質9進行冷卻，使得冷卻介質9降溫后再通過盛液桶1上的進液孔14流入盛液桶1內，當溫度傳感器11監測到的溫度高于所需的溫度范圍時，可以通過PC控制循環泵13的轉速，使循環泵13的轉速加大，當循環泵13的轉速加大時，會使盛液桶1內的冷卻介質9的循環速度加快，使得盛液桶1內的冷卻介質9快速降溫，直至溫度傳感器11監測的溫度在所需的溫度范圍內。本發明中的冷卻裝置可以對數量較多的熱處理板材8進行冷卻，若冷卻介質9的溫度升高，則可以通過控制循環泵13的轉速來使冷卻介質9的溫度降低到所需的范圍內。

使用本發明的防止熱處理板材8變形的冷卻裝置對熱處理板材8進行冷卻的方法如下：

步驟1、將熱處理板材8置于活動擠壓板31和固定擠壓板21之間，啟動液壓缸5，液壓缸5帶動推桿32推動活動擠壓板31，使活動擠壓板31和固定擠壓板21擠壓熱處理板材8；

步驟2、將多個壓力傳感器4打開，每個壓力傳感器4實時監測熱處理板材8的不同位置受到的壓力，并將測得的壓力數據發送給控制器6，控制器6根據每個壓力傳感器4監測的壓力數據控制液壓缸5，使液壓缸5帶動推桿32推動活動擠壓板31，進而控制熱處理板材8受到的擠壓力，使得熱處理板材8保持平直。

步驟3、將所需的冷卻介質9的溫度范圍輸入控制器6，打開溫度傳感器11和安裝在輸液管10上的循環泵13，溫度傳感器11實時監測位于盛液桶1內的冷卻介質9的溫度，并將測得的溫度數據發送給控制器6，控制器6根據輸入控制器6的溫度范圍以及溫度傳感器11監測的溫度控制循環泵13的轉速，使得盛液桶1內的冷卻介質9的溫度符合要求。

本發明中的冷卻裝置能夠在對熱處理板材8進行冷卻的過程中保證熱處理板材8的平直度，同時，還能夠保證冷卻介質9的溫度處在所需的范圍內，防止了冷卻過程中，熱處理板材8出現彎曲、扭曲和局部變形的問題發生，防止了同一塊熱處理板材8不同位置處的組織形態以及力學性能差別較大的現象發生。