本发明专利技术公开了一种顶梁中频感应淬火热处理工艺及设备，包括淬火和回火，其中淬火：采用中频感应加热淬火，采用独创的中频淬火机床；淬火参数如下：淬火温度为９３０～９７０℃，顶梁在中频淬火机床上运行速度为０．６２～０．７２ｍ／ｍｉｎ，顶梁运行通过加热器进行加热，加热后运行通过喷淬器进行喷水冷却淬火，喷水压力为０．９～１．１ＭＰａ；回火温度根据顶梁原材料中化学元素Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ含量的百分数，利用本发明专利技术人研究的公式计算确定。本顶梁热处理工艺方法优点：加热速度快，生产效率高，热效率高；顶梁质量稳定，力学性能优良，顶梁变形小等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种淬火热处理工艺及设备，尤其涉及一种顶梁如DFB型顶梁 淬火热处理工艺及中频淬火机床及淬火机床。
技术介绍
DFB型顶梁是煤矿用支护产品。由于矿井下的地质条件特殊，顶梁在矿井 下使用过程中受力复杂。使用过程中，顶梁不允许脆断，且不能发生严重变形， 因此要求顶梁具有良好的力学性能，即在保证有较高强度前提下，要有良好的塑性和韧性。目前，顶梁进行热处理调质采用淬火和回火的方法， 一般采用台式或箱式 电阻炉，整体加热，整体淬火冷却的方法；由于这种加热方法是利用热辐射和 热对流使工件温度升高，热效率低，加热时间长，造成工件表面脱碳严重，同 时淬火冷却不均匀，造成工件淬火硬度不均匀，影响顶梁力学性能，使用寿命 较短；另外由于加热时间长，淬火冷却不均匀，顶梁变形严重；传统的淬火方 法工人劳动强度大，生产效率低。感应加热是表面淬火较理想的一种加热方式，感应加热是靠工件内部感应 电流直接加热的，也称内源加热，具有热效率高，加热速度快的特点。工件放 在加热器中，加热器连接感应设备输出端，当一定频率的交流电通过加热器时， 由于电磁感应及邻近效应，即在工件中产生与加热器中电流方向相反的感应电 流，即形成涡流。在涡流及工件本身电阻的作用下，电能即转化为热能，从而 使工件得到加热。根据结构钢热态电流透入深度A8。crc^^E (mm)，(式中f为 感应电流频率，单位为Hz)，根据该公式可知工件]^应加热深度与感应电 流频率有关系(本工艺专利技术采用的中频设备频率为2500Hz，功率为250kW)。 目前感应加热淬火主要用于金属工件表面局部淬火，如金刚石锯片、钻头、车 刀、机床导轨、齿轮、汽车万向节、曲轴、紧固件等。由于顶梁的特殊结构、 材料特征及要求的力学性能，现有感应加热淬火方法不适用于顶梁的热处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服传统顶梁淬火工艺存在的加热时间长，造成工件表面 脱碳严重，工件淬火硬度高低不一，力学性能不稳定，使用寿命较短；生产效率低，热效率低；整体冷却淬火，引起工件变形严重，工人劳动强度大等缺点， 提供一种加热速度快，生产效率高，热效率高；工件质量稳定，力学性能优良， 工件变形小，降低工人劳动强度的顶梁中频感应淬火热处理工艺。本专利技术的另一目的是提供一种上述顶梁中频感应淬火热处理工艺专用的中 频淬火机床。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种顶梁中频感应淬火热处理工艺，包括淬火和回火，其中淬火时采用中频感应淬火，淬火参数如下淬火温度为930~970°C，优选的淬火温度为930 939 。C或941~959 。C或961-970 。C ;顶梁在中频淬火机床上运行速度为 0.62 0.72m/min;加热后通过喷淬器进行喷水冷却。本专利技术中喷水冷却时喷水压力为0.9-1.1 Mpa，水温为10-40 °C;回火温度 依据以下公式计算确定，回火保温时间为100 120min，<formula>formula see original document page 4</formula>式中，C当二C+^^; C、 Si、 Mn分别为材料中碳、硅、锰元素含量的百 分数。 1一种适用于本专利技术的顶梁中频感应淬火热处理工艺的中频淬火机床，该中 频淬火机床包括床身、设在床身上的加热器和喷淬器；在床身的一端还设有驱 动装置，驱动装置通过传送链与动力装置连接；在床身的另一端还设有压紧装 置；床身上设有确保顶梁平稳运行的托辊和保证顶梁运行方向的立辊；喷淬器 的喷水孔轴线与顶梁在机床上运行方向的夹角为60-80度。本专利技术工艺中所用的中频淬火机床上的加热器采用本专利技术人申请的专利技 术(专利号ZL02 2 86984. 0)，喷淬器采用本专利技术人申请的专利技术(专利号:ZL 02 2 86825.9)。由于本专利技术顶梁中频感应淬火热处理工艺采用了上述的技术方案，因此本 专利技术具有以下优点(与传统热处理工艺相比)(1)加热速度快，生产效率可提 高40% 60%; (2)感应加热时，依靠顶梁内部感应电流直接加热，热损失少， 热效率可提高30%~40%; (3)顶梁质量稳定，力学性能优良，顶梁使用寿命可 提高30~60%; (4)顶梁热处理后变形小，不须矫正(传统工艺热处理的顶梁变 形大，每根顶梁均须矫正)；(5)顶梁淬火易实现自动化、机械化，降低工人劳 动强度。附图说明附图为本专利技术的中频淬火机床结构示意图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。 实施例1中频淬火机床包括床身5、设在床身5上的加热器2和喷淬器3;在床身的 一端还设有驱动装置1，驱动装置1通过传送链与动力装置8连接，在床身的另 一端还设有压紧装置4;床身上设有确保顶梁平稳运行的托辊7和确保顶梁9运 行方向立辊6;喷淬器3的喷水孔轴线与顶梁9在机床上运行方向的夹角为60 80度。淬火机床工作原理淬火时，将顶梁9放在加热器2中，加热器2通过紫 铜带11连接中频设备10输出端，当一定频率的交流电通过加热器2时，由于 电磁感应及邻近效应，即在顶梁9中产生与加热器2中电流方向相反的感应电 流，即形成涡流。在涡流及顶梁本身电阻的作用下，根据焦耳一楞次定律， Q=0.24I2Rt，电能即转化为热能，从而使顶梁9得到加热。通过驱动装置l驱动 顶梁9在淬火机床上移动，压紧装置4及立辊6、托辊7确保顶梁9运行平稳和 运行方向，顶梁9从加热器2通过，以实现加热之目的；加热的顶梁9从喷淬 器3通过，以实现淬火冷却之目的。淬火参参数如下淬火温度为930°C，顶梁在中频淬火机床上运行速度为 0.72m/min;加热后通过喷淬器进行喷水冷却，喷淬器喷水压力为0.9 Mpa，水 温为10°C。顶梁经中频感应淬火后，采用整体回火工艺，回火加热设备为普通台式电 阻炉，依据以下公式计算确定回火温度， T (°C) =480°C+ (C当-0.5) X50(TC，式中，Ca=C+^^; C、 Si、 Mn分别为材料中碳、硅、锰元素含量的百 分数。本批顶梁材料化学元素C、 Si、 Mn成分含量分别为C: 0.24%， Si: 1.13%， Mn: 1.12%,根据公式计算确定回火温度为460°C 。回火保温时间为100min。本专利技术人依据实验研究确定此回火温度公式，该公式只适用于材质为 27SiMn顶梁中频感应加热淬火后的回火；同时顶梁材料中化学元素成分含量偏 差符合标准要求；另外根据该公式计算出的回火温度采取四舍五入法精确到十位。在感应加热时，由于加热速度快，相变在很大过热度下进行的，其形核率和晶粒长大速度都增加；但随着过热度增加，形核率的增加大于晶粒长大速度 的增加，所以在同样的加热温度下，加热速度愈快，所得到的奥氏体实际晶粒 就越小，淬火后，马氏体也较细小，硬度也较高。因此，感应加热淬火后，硬 度比普通加热淬火硬度高，淬火后，回火温度也应相应提高；同时由于不同批 次顶梁原材料(27SiMn)中化学元素C、 Si、 Mn含量有所不同，每批顶梁回火 温度有所差异，为此，研究出确定回火温度的公式。 实施例2中频淬火机床及机床的工作原理同实施例1;重复实施例1的方法，有以下 不同点淬火温度为932'C，顶梁在中频淬火机床上运行速度为0.71 m/min;淬火时 喷淬本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种顶梁中频感应淬火热处理工艺，包括淬火和回火，其特征在于：淬火时采用中频感应＋淬火，淬火参数如下：淬火温度为９３０～９７０℃；顶梁在中频淬火机床上运行速度为０．６２～０．７２ｍ／ｍｉｎ；加热后通过喷淬器进行喷水冷却。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨国正，冯俊杰，高金华，丁旗，王林缝，
申请(专利权)人：杨国正，冯俊杰，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]
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