确定网带炉织针光亮淬火工艺参数的方法，主要是将淬火过程密集排列在网带上的织针视为薄板，与网带合在一起作为热物性不同的整体，建立包含网带炉加热特点的热传导方程，用计算机采用插值法和有限差分法进行模拟计算，求出织针淬火过程的温度场分布，得出：保证在火帘位置之前温度小于织针氧化脱碳温度，在炉膛内织针达到期望的奥氏体化温度Ｔｃ，而且有合理的保温时间，此工艺参数即为合理的工艺参数。通过本方法不仅可以了解织针在网带炉淬火过程中温度变化规律，而且根据本方法确定的网带炉工艺参数对织针进行淬火，可以保证织针热处理后获得期望的力学性能，据此对网带炉的改进，可使织针淬火更为简便可靠。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术与织针有关，涉及织针连续生产条件下的热处理，特别是一种用计算机模拟。
技术介绍
织针目前主要用高碳钢制造，为了防止织针表面发生氧化脱碳，需要在真空或者保护性气氛中进行热处理。织针淬火的主要设备为网带式保护气氛电阻炉，以下简称网带炉，其淬火过程可以用图1说明织针2的光亮淬火，是通过有机物质的裂解，在炉膛内部形成保护性气氛9，保证织针2在加热过程中，不接触氧化性气氛，防止形成氧化皮或者表面脱碳。网带炉是连续生产设备，没有密封的固定炉门。在织针2的出口端，通过淬火油槽8实现密封。在织针2的入口端，密封是通过裂解气体燃烧，形成的有密封作用的火帘4来实现的。一排排织针2密集排列在一起，放在连续运动的网带1上，随网带1一起进入炉膛被加热，最后落入油槽8中淬火。网带炉分为三段等长度的单独温度控制区段5、6、7。织针热处理工艺为裂解保护性气氛光亮化淬火，主要的工艺参数可以分为4类决定炉膛温度分布的三段炉膛控制温度；决定炉内气氛的裂解介质、裂解温度和用量；与炉膛温度一起决定织针升温及奥氏体化过程的网带速度或加热时间；决定织针淬透性及淬火应力的淬火介质种类和温度。以上工艺参数目前的确定方法，主要凭经验提出，然后进行工艺试验，根据实验结果进行反复修正，使织针的使用性能基本达到要求，最后综合凑在一起确定生产中的工艺参数。这种方法，在这里称为工艺试凑法。由于不了解织针在淬火过程中温度的变化规律，工艺试凑法不仅需要进行多次工艺试验，而且很难找到最佳匹配的工艺参数。因此，用这种方法确定的工艺参数而生产的织针，很难达到最好的力学性能。由于织针的加热和保温是由各种工艺参数综合决定的，因此，当局部条件发生变化时，使热处理的结果变得不稳定。实际调研发现，国内企业普遍存在这样的问题，造成的后果是生产的织针质量不稳定和性能偏低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种确定网带炉织针淬火工艺参数的方法，通过本方法不仅可以了解织针在网带炉淬火过程中温度变化规律，而且根据本方法确定的网带炉工艺参数对织针进行淬火，可以保证织针热处理后获得期望的力学性能，据此对网带炉的改进，可使织针淬火更为简便可靠。本专利技术的技术解决方案如下一种，所说的工艺参数包括火帘位置、网带炉控制温度、网带速度、火帘前温度、裂解炉酒精滴速、淬火介质和冷却温度，其特征在于该方法的步骤如下①.根据织针的材料和使用性能要求，确定淬火加热温度范围，取中间值作炉膛控制温度Tk；②.根据目标碳势，确定裂解炉工业酒精的滴速为105～110滴/分钟。③.根据织针材料奥氏体转变时间t1、奥氏体均匀化保温时间t2和材料奥氏体均匀化所需炉膛长度L2确定网带速度VV＝L2/(t1+t2)；④.在上述Tk和V的条件下，测量出网带炉的初步火帘位置L1和炉膛温度分布T(x)；⑤.将淬火过程密集排列在网带上的织针视为薄板，与网带合在一起，作为热物性不同的整体，建立包含网带炉加热特点的热传导方程V(T/x)＝λ/ρCp边界条件为 炉门为第一类边界条件，边界温度为炉门的环境温度，本例实施在夏天，取室温T(0)＝30℃；其它为第三类边界条件，取决于炉膛温度分布T(x)，网带炉门中间点为坐标原点，式中T为织针某点的温度；λ为织针材料的导热系数；ρ为织针材料的密度；Cp为织针材料的定压比热容；x、y、z为织针某点在固定直角坐标系中的位置；用计算机采用插值法和有限差分方法计算出织针淬火过程的温度场分布T’(x)；⑥.将计算结果T’(x)与期望的织针加热过程进行比较，保证在火帘位置之前温度小于织针氧化脱碳温度，在炉膛内织针达到期望的奥氏体化温度Tc，而且有合理的保温时间，此工艺参数即为合理的工艺参数。所述网带炉初步火帘位置由直尺测量。所述炉膛温度分布采用XWX-1042型自动平衡记录仪测量，并用铠装镍铬—镍硅热电偶进行探测。所述织针的材料为SK-5钢，查阅手册可知其淬火温度范围是780～820℃，Tk＝Tc+(50～90℃)，Tc＝727℃，氧化脱碳温度为540～560℃，相应的淬火工艺参数确定如下①.炉膛控制温度Tk为800℃；②.火帘位置离炉门口的距离L1＝0.2m；③.火帘前温度必须低于540℃；④.裂解炉工业酒精的滴速为105～110滴/分钟；⑤.网带速度V＝300mm/min，t1＝20秒，t2＝60秒； ⑥.网带炉膛长度L＝L1+L2＝0.2m+0.8m+V(t1+t2)＝1.4m。所述网带炉为三段式网带炉，靠近炉门进口段的控制温度取790℃，中段和出口段的控制温度取800℃。所述靠近炉门进口段的控制温度取低于540℃的温度，中段和出口段的控制温度取800℃，相应的网带速度低于300mm/min。本专利技术改进的网带炉由四段加热控制段组成，第一段为靠近炉门口一边的0.2m加热控制段，其控制温度应该低于540℃，本例取控制温度为300℃，后三段的控制温度设定为织针期望的淬火奥氏体化温度。所述的网带炉的主要工艺参数为用SK5制造的宽度为1.4mm主针，控制温度为800℃，网带速度300mm/min，酒精滴速为105～110滴/min；用SK5制造的提花针宽度为6mm，控制温度为805℃，网带速度160mm/min，酒精稀释溶液的滴速为60～65滴/min用65Mn制造的宽度为6mm的提花针，控制温度为825℃，网带速度为160mm/min，酒精稀释的溶液滴速为60～65滴/min。本专利技术的技术效果本专利技术采用计算机模拟出织针在网带炉中淬火过程温度场分布，对织针在网带炉淬火加热过程中温度变化规律有了详细的了解。在此基础上，从织针材料的物理化学性能出发，确定网带炉织针淬火的工艺参数，比较符合淬火工艺的客观规律，不容易产生织针性能不稳定的问题。在火帘前网带炉的温度低于织针氧化脱碳温度，保证织针淬火过程不会有氧化脱碳发生。根据目标碳势所确定的酒精裂解滴量是科学的，保证了在火帘之内碳势合理，不会使织针发脆和脱碳。利用本专利技术的工艺参数，指导织针淬火，获得的实际结果是织针表面硬度控制在HV676～713，大幅度提高，与心部硬度基本一致，解决了织针表面硬度不足的问题，织针其它性能也均达到或超过纺织工业标准，使用寿命比以前提高了一倍，达到了4～6个月。通过计算机模拟，提出了对现有网带炉改进借助于新结构的设备，可以单独依靠控制裂解介质滴量控制目标碳势，依靠前置炉膛温度保证织针在进入火帘位置之前低于氧化脱碳温度，用最后一段炉膛温度控制织针奥氏体化温度，依靠中间段炉膛温度和网带速度控制织针奥氏体化保温时间。这样，可以方便对影响织针淬火的各工艺参数单独调节。借助已有的热处理理论和经验，对不同材料和不同形状的织针，容易实现最佳工艺参数配合。对于织针获得最佳的综合力学性能非常有利。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是已有的三段式织针淬火网带炉结构示意图。图2是网带炉织针淬火温度场计算机模拟的程序框图。图3是三段炉膛控制温度为800℃，网带速度为100mm/min时织针温度场数值模拟结果图。图4是三段炉膛控制温度为800℃，网带速度为300mm/min时织针温度场数值模拟结果图。图5是三段炉膛控制温度为800℃，网带速度为800mm/min时织针温度场数值模拟结果图。图6是采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
确定网带炉织针光亮淬火工艺参数的方法，所说的工艺参数包括火帘位置、网带炉控制温度、网带速度、火帘前温度、裂解炉酒精滴速、淬火介质和冷却温度，其特征在于该方法的步骤如下：①．根据织针的材料和使用性能要求，确定淬火加热温度范围，取中间值 作炉膛控制温度Ｔ↓［ｋ］；②．根据目标碳势，确定裂解炉工业酒精的滴速为１０５～１１０滴／分钟。③．根据织针材料奥氏体转变时间ｔ↓［１］、奥氏体均匀化保温时间ｔ↓［２］和材料奥氏体均匀化所需炉膛长度Ｌ↓［２］确定网带速度Ｖ： Ｖ＝Ｌ↓［２］／（ｔ↓［１］＋ｔ↓［２］）；④．在上述Ｔ↓［ｋ］和Ｖ的条件下，测量出网带炉的初步火帘位置Ｌ↓［１］和炉膛温度分布Ｔ（ｘ）；⑤．将淬火过程密集排列在网带上的织针视为薄板，与网带合在一起，作为热物性不同的整 体，建立包含网带炉加热特点的热传导方程：Ｖ（＊Ｔ／＊ｘ）＝λ／ρＣｐ［（＊↑［２］Ｔ／＊ｘ↑［２］）＋（＊↑［２］Ｔ／＊ｙ↑［２］）＋（＊↑［２］Ｔ／＊ｚ↑［２］）］边界条件为：炉门为第一类边界条件，取决于环境温度； 其它为第三类边界条件，取决于炉膛温度分布Ｔ（ｘ），网带炉门中间点为坐标原点，式中：Ｔ为织针某点的温度；λ为织针材料的导热系数；ρ为织针材料的密度；Ｃｐ为织针材料的定压比热容；ｘ、ｙ、 ｚ为织针某点在固定直角坐标系中的位置；用计算机采用插值法和有限差分方法计算出织针淬火过程的温度场分布Ｔ’（ｘ）；⑥．将计算结果Ｔ’（ｘ）与期望的织针加热过程进行比较，保证在火帘位置之前温度低于织针氧化脱碳温度，在炉膛内织针达到期望的 奥氏体化温度Ｔｃ，而且有合理的保温时间，此工艺参数即为合理的工艺参数。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱世根，丁浩，陈海燕，季诚昌，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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