本發(fā)明涉及金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)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(shù)：

為使鋼材具有所需的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)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(guó)鋼材較國(guó)外產(chǎn)品質(zhì)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(gè)階段，或者只包括加熱和冷卻兩個(gè)階段，每個(gè)階段對(duì)板材的力學(xué)性能均會(huì)產(chǎn)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(duì)工件進(jìn)行冷卻，獲得需要的金相組織，以改變其整體力學(xué)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(shí)將高溫板材及時(shí)浸沒于水中或油中，但在對(duì)非卷材類板材熱處理過程中，若板材尺寸較長(zhǎng)或者板材厚度較薄時(shí)，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(yīng)力作用，使板材發(fā)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(tài)以及力學(xué)性能差別較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的熱處理板材較長(zhǎng)或者較薄時(shí)，在冷卻過程中極易出現(xiàn)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(tài)以及力學(xué)性能差別較大的問題，一方面，本發(fā)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(dòng)擠壓架、多個(gè)壓力傳感器、液壓缸和控制器；

所述盛液桶的側(cè)壁設(shè)有通孔，通孔內(nèi)安裝有密封圈；

所述固定擠壓架安裝在所述盛液桶內(nèi)，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(dòng)擠壓架包括活動(dòng)擠壓板和推桿，活動(dòng)擠壓板支撐在所述支撐板上且正對(duì)所述固定擠壓板，推桿的一端抵壓活動(dòng)擠壓板遠(yuǎn)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(gè)所述壓力傳感器均安裝在所述固定擠壓板遠(yuǎn)離所述活動(dòng)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(huán)泵；

所述盛液桶在接近桶口的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)液孔，接近桶底的側(cè)壁上設(shè)有出液孔，所述輸液管與所述循環(huán)泵以及所述冷卻槽相連，輸液管的一端與進(jìn)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(nèi)且與所述控制器連接，所述循環(huán)泵與所述控制器連接，所述冷卻槽內(nèi)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(nèi)壁上，另一端固定在所述固定擠壓板遠(yuǎn)離所述活動(dòng)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(dòng)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(dòng)擠壓架還包括頂板，所述頂板的一個(gè)側(cè)面與所述推桿連接，另一個(gè)側(cè)面與所述活動(dòng)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(gè)人計(jì)算機(jī)。

另一方面，本發(fā)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(duì)熱處理板材進(jìn)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(dòng)擠壓板和所述固定擠壓板之間，啟動(dòng)液壓缸，液壓缸帶動(dòng)所述推桿推動(dòng)所述活動(dòng)擠壓板，使所述活動(dòng)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(gè)所述壓力傳感器打開，每個(gè)所述壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述熱處理板材的不同位置受到的壓力，并將測(cè)得的壓力數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制器，所述控制器根據(jù)每個(gè)所述壓力傳感器監(jiān)測(cè)的壓力數(shù)據(jù)控制所述液壓缸，使液壓缸帶動(dòng)推桿推動(dòng)所述活動(dòng)擠壓板，進(jìn)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(zhì)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(huán)泵，所述溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)位于所述盛液桶內(nèi)的冷卻介質(zhì)的溫度，并將測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制器，所述控制器根據(jù)輸入控制器的溫度范圍以及溫度傳感器監(jiān)測(cè)的溫度控制所述循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，使得所述盛液桶內(nèi)的冷卻介質(zhì)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(jìn)液孔連通，所述輸液管上設(shè)有冷卻槽，冷卻槽內(nèi)有恒溫冷卻液，所述溫度傳感器安裝在所述盛液桶內(nèi)且與所述控制器連接，所述循環(huán)泵與所述控制器連接。

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

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的防止熱處理板材變形的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的固定擠壓架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的活動(dòng)擠壓架的結(jié)構(gòu)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(dòng)擠壓架，31活動(dòng)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(zhì)；10輸液管；11溫度傳感器；12冷卻槽；13循環(huán)泵；14進(jìn)液孔；15出液孔。

具體實(shí)施方式

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的熱處理板材較長(zhǎng)或者較薄時(shí)，在冷卻過程中極易出現(xiàn)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(tài)以及力學(xué)性能差別較大的問題，如圖1所示，本發(fā)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(dòng)擠壓架3、多個(gè)壓力傳感器4、液壓缸5和控制器6；

盛液桶1的側(cè)壁設(shè)有通孔，通孔內(nèi)安裝有密封圈7；

固定擠壓架2安裝在盛液桶1內(nèi)，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(dòng)擠壓架3包括活動(dòng)擠壓板31和推桿32，活動(dòng)擠壓板31支撐在支撐板22上且正對(duì)固定擠壓板21，推桿32的一端抵壓活動(dòng)擠壓板31遠(yuǎn)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(gè)壓力傳感器4均安裝在固定擠壓板21遠(yuǎn)離活動(dòng)擠壓板31的一面，且均與控制器6連接。

如圖1所示，在本發(fā)明中，在對(duì)熱處理板材8進(jìn)行冷卻時(shí)，可以將熱處理板材8放置在固定擠壓板21與活動(dòng)擠壓板31之間，啟動(dòng)液壓缸5，通過液壓缸5推動(dòng)推桿32，推桿32推動(dòng)活動(dòng)擠壓板31，如此熱處理板材8會(huì)被活動(dòng)擠壓板31和固定擠壓板21夾緊，此時(shí)，由于活動(dòng)擠壓板31擠壓熱處理板材8，熱處理板材8會(huì)擠壓固定擠壓板21，因此，安裝在固定擠壓板21上的多個(gè)壓力傳感器4會(huì)監(jiān)測(cè)到熱處理板材8不同位置處受到的壓力，并將測(cè)得的壓力數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器6，控制器6根據(jù)每個(gè)壓力傳感器4監(jiān)測(cè)的壓力數(shù)據(jù)控制液壓缸5，進(jìn)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(fā)明中，控制器6為PC(Personal Computer，個(gè)人計(jì)算機(jī))，壓力傳感器4將監(jiān)測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)發(fā)送給PC，PC對(duì)多個(gè)壓力傳感器4監(jiān)測(cè)的壓力數(shù)據(jù)大小進(jìn)行對(duì)比，若多個(gè)壓力傳感器4監(jiān)測(cè)的壓力數(shù)據(jù)大小相同，則證明此時(shí)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(fā)生彎曲，若多個(gè)壓力傳感器4監(jiān)測(cè)的壓力數(shù)據(jù)大小不一致，則證明此時(shí)熱處理板材8發(fā)生了彎曲，因此，PC可以控制液壓缸5進(jìn)一步推動(dòng)推桿32，使活動(dòng)擠壓板31進(jìn)一步擠壓熱處理板材8，直至多個(gè)壓力傳感器4監(jiān)測(cè)的壓力數(shù)據(jù)大小相同，則可以控制液壓缸5停止繼續(xù)推動(dòng)推桿32，具體地，PC可以發(fā)送脈沖信號(hào)給液壓缸5，液壓缸5在接收到脈沖信號(hào)后會(huì)推動(dòng)推桿32向固定擠壓板21的方向運(yùn)動(dòng)一定距離。

在本發(fā)明中，可以使推桿32抵壓活動(dòng)擠壓板31的中心，同時(shí)使固定擠壓板21的中心正對(duì)活動(dòng)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(dòng)擠壓板31之間時(shí)，使熱處理板材8的中心與固定擠壓板21的中心相對(duì)應(yīng)，可以在固定擠壓板21的中心或活動(dòng)擠壓板31的中心做標(biāo)記，以使操作人員更準(zhǔn)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(cè)得的壓力數(shù)據(jù)的精度，防止熱處理板材8發(fā)生微變形。

如圖1所示，在本發(fā)明中，在推桿32推動(dòng)活動(dòng)擠壓板31的過程中，推桿32在密封圈7內(nèi)滑動(dòng)，密封圈7可以防止盛液桶1內(nèi)的冷卻介質(zhì)流出，密封圈7的材料可以為耐高溫橡膠，當(dāng)密封圈7使用時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，更換新的密封圈7即可。如圖3所示，且參見圖1，活動(dòng)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(shè)置一根豎直桿33，可以對(duì)推桿32起到很好的支撐作用，同時(shí)在豎直桿33的底部安裝一個(gè)滑輪34，當(dāng)液壓缸5帶動(dòng)推桿32運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑輪34可以在支撐板22上滑動(dòng)，使推桿32運(yùn)動(dòng)更加流暢。如圖3所示，且參見圖1，在本發(fā)明中，由于推桿32需要抵壓活動(dòng)擠壓板31，為了防止活動(dòng)擠壓板31局部受力，可以再為活動(dòng)擠壓架3設(shè)置一個(gè)頂板35，頂板35的一個(gè)側(cè)面與推桿32連接，另一個(gè)側(cè)面與活動(dòng)擠壓板31連接，如此，推桿32可以推動(dòng)頂板35，通過頂板35抵壓活動(dòng)擠壓板31，使活動(dòng)擠壓板31受力更加均勻，在將活動(dòng)擠壓板31與頂板35連接在一起時(shí)，可以使活動(dòng)擠壓板31的中心正對(duì)頂板35的中心，推桿32抵壓頂板35的中心，其中，活動(dòng)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(gè)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(fā)明中，固定擠壓架2可以通過如下方式固定在盛液桶1內(nèi)，為固定擠壓架2設(shè)置固定件23，固定件23的一端固定在盛液桶1的內(nèi)壁上，另一端固定在固定擠壓板21遠(yuǎn)離活動(dòng)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(fā)明中的冷卻裝置的大小可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，若需要冷卻的熱處理板材8體積較大，則可以設(shè)計(jì)較大的盛液桶1，此時(shí)，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(shè)計(jì)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(nèi)壁上。

在本發(fā)明中，活動(dòng)擠壓板31和固定擠壓板21將熱處理板材8夾緊，活動(dòng)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(nèi)的冷卻介質(zhì)9可以對(duì)熱處理板材8進(jìn)行冷卻。

在本發(fā)明中，盛液桶1內(nèi)的冷卻介質(zhì)9對(duì)熱處理板材8進(jìn)行冷卻的過程中，熱處理板材8的熱量會(huì)傳遞給冷卻介質(zhì)9，使得冷卻介質(zhì)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(fā)明中的冷卻裝置設(shè)置輸液管10、溫度傳感器11、冷卻槽12和循環(huán)泵13；

在接近盛液桶1的桶口的側(cè)壁上設(shè)置一個(gè)進(jìn)液孔14，在接近盛液桶1的桶底的側(cè)壁上設(shè)置一個(gè)出液孔15，輸液管10與循環(huán)泵13以及冷卻槽12相連，輸液管10的一端與進(jìn)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(nèi)且與控制器6連接，循環(huán)泵13與控制器6連接，冷卻槽12內(nèi)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(jìn)液孔14和出液孔15相連。

溫度傳感器11可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盛液桶1內(nèi)的冷卻介質(zhì)9的溫度，并將監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器6，即發(fā)送給PC，本發(fā)明中，可以在PC上輸入所需的冷卻介質(zhì)9的溫度范圍，當(dāng)溫度傳感器11監(jiān)測(cè)的溫度高于所需的冷卻介質(zhì)9的溫度范圍時(shí)，可以通過PC控制循環(huán)泵13的轉(zhuǎn)速，使盛液桶1內(nèi)的冷卻介質(zhì)9的溫度在所需的溫度范圍內(nèi)，例如，當(dāng)循環(huán)泵13運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以使盛液桶1內(nèi)的冷卻液從出液孔15流入輸液管10，當(dāng)冷卻介質(zhì)9在輸液管10內(nèi)流動(dòng)時(shí)，會(huì)經(jīng)過冷卻槽12，由于冷卻槽12內(nèi)有恒溫冷卻液，因此恒溫冷卻液會(huì)對(duì)輸液管10內(nèi)流動(dòng)的冷卻介質(zhì)9進(jìn)行冷卻，使得冷卻介質(zhì)9降溫后再通過盛液桶1上的進(jìn)液孔14流入盛液桶1內(nèi)，當(dāng)溫度傳感器11監(jiān)測(cè)到的溫度高于所需的溫度范圍時(shí)，可以通過PC控制循環(huán)泵13的轉(zhuǎn)速，使循環(huán)泵13的轉(zhuǎn)速加大，當(dāng)循環(huán)泵13的轉(zhuǎn)速加大時(shí)，會(huì)使盛液桶1內(nèi)的冷卻介質(zhì)9的循環(huán)速度加快，使得盛液桶1內(nèi)的冷卻介質(zhì)9快速降溫，直至溫度傳感器11監(jiān)測(cè)的溫度在所需的溫度范圍內(nèi)。本發(fā)明中的冷卻裝置可以對(duì)數(shù)量較多的熱處理板材8進(jìn)行冷卻，若冷卻介質(zhì)9的溫度升高，則可以通過控制循環(huán)泵13的轉(zhuǎn)速來(lái)使冷卻介質(zhì)9的溫度降低到所需的范圍內(nèi)。

使用本發(fā)明的防止熱處理板材8變形的冷卻裝置對(duì)熱處理板材8進(jìn)行冷卻的方法如下：

步驟1、將熱處理板材8置于活動(dòng)擠壓板31和固定擠壓板21之間，啟動(dòng)液壓缸5，液壓缸5帶動(dòng)推桿32推動(dòng)活動(dòng)擠壓板31，使活動(dòng)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(gè)壓力傳感器4打開，每個(gè)壓力傳感器4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熱處理板材8的不同位置受到的壓力，并將測(cè)得的壓力數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器6，控制器6根據(jù)每個(gè)壓力傳感器4監(jiān)測(cè)的壓力數(shù)據(jù)控制液壓缸5，使液壓缸5帶動(dòng)推桿32推動(dòng)活動(dòng)擠壓板31，進(jìn)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(zhì)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(huán)泵13，溫度傳感器11實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)位于盛液桶1內(nèi)的冷卻介質(zhì)9的溫度，并將測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器6，控制器6根據(jù)輸入控制器6的溫度范圍以及溫度傳感器11監(jiān)測(cè)的溫度控制循環(huán)泵13的轉(zhuǎn)速，使得盛液桶1內(nèi)的冷卻介質(zhì)9的溫度符合要求。

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