本发明专利技术公开了大规格棒材的热处理冷却装置及冷却方法，其中大规格棒材的热处理冷却装置包括淬火槽、槽底空气管道、多个槽周空气管道以及高压空气存储机构；槽底空气管道呈矩形的螺旋结构排布；槽底空气管道设有多个槽底出气孔，槽底出气孔上设有与其相匹配的防堵机构；槽周空气管道呈矩形的环状结构排布；槽周空气管道上设有多个槽周出气孔；高压空气存储机构上设有空气开关。本发明专利技术通过在淬火槽底部和槽周设置高压空气管道，依靠多个方向吹高压空气，搅动冷却水流动，调整冷却水流速，提高冷却水的冷却效率，从而解决大规格棒材固溶热处理后水冷效果差，截面组织性能均匀性欠佳的问题，保证了大规格棒材固溶处理后组织和性能的稳定性。稳定性。稳定性。
【技术实现步骤摘要】
一种大规格棒材的热处理冷却装置及冷却方法
[0001]本专利技术涉及热处理领域，尤其涉及一种大规格棒材的热处理冷却装置及冷却方法。
技术介绍
[0002]热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。大规格棒材需要通过固溶热处理，将合金加热至高温单相区恒温保持，使中间相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到饱和固溶体；其中大规格棒材的规格为φ350
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500mm、长2000
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4000mm，由于其规格大，固溶温度高(大于1000℃)，整只棒材经过加热保温后热量大，热处理出炉后快速入水冷却，淬火池的冷却水因大棒材的热量传递而迅速升温，冷却效果会明显下降，无法保证其棒材整个截面都能均匀冷透，导致产品的组织和力学性能不均匀甚至不合格。
[0003]为了改进大棒材固溶后的淬火冷却效果，需要对淬火槽冷却效果进行提升。改进水冷效果的传统方式是在淬火槽内注入新的冷却水，排出已升温的冷却水，通过循环的方式加强水冷效果，该方法操作简单，但对冷却槽及其循环动力装置要求较高，结构较为复杂，且长期使用会造成水资源的浪费。相关文献(张晓东.钢铁工件控制新型淬火槽的改进设计探索[J].科技资讯,2008(23):56.)研究表明，通过良好的搅拌可以改善淬火介质温度的均匀性，从而提高淬火工件的冷却速度和冷却的均匀性，达到改善工件组织和性能的目的。而实际生产中有应用叶轮机械地引起液体搅拌
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循环的方式来加速淬火介质的流动(见文献：K.S.Lally,G.E.Totten,赵海鸥,等.淬火槽用搅拌器[J].金属热处理.)，从而提高工件的冷却效果；虽然该方法的确可以较好的提高淬火介质的冷却效率，但需要结合淬火槽的尺寸和空间，设计安放一个或一组正确尺寸的叶轮及其驱动装置，操作的便捷性降低；同时搅拌机发生故障时可能会损坏淬火工件或淬火槽，存在一定的安全隐患。
[0004]鉴于此，亟待研发一种新的适用于大规格棒材的热处理冷却装置及冷却方法，能够解决大规格棒材固溶热处理后水冷效果差，截面组织性能均匀性欠佳的问题。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术目的是提供一种大规格棒材的热处理冷却装置及冷却方法，通过在淬火槽底部设置高压空气管道和槽周高压空气管道，依靠多个方向吹高压空气，搅动冷却水流动，调整冷却水流速，提冷却水的冷却效率，从而解决大规格棒材固溶热处理后水冷效果差，截面组织性能均匀性欠佳的问题，保证了大规格棒材固溶处理后组织和性能的稳定性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案:
[0007]本专利技术第一方面提供了一种大规格棒材的热处理冷却装置，包括淬火槽、设于所述淬火槽底部的槽底空气管道、设于所述淬火槽四周槽壁上的多个槽周空气管道以及分别与所述槽底空气管道和多个槽周空气管道连通的高压空气存储机构；
[0008]所述槽底空气管道呈矩形的螺旋结构排布；所述槽底空气管道设有多个槽底出气孔，所述槽底出气孔上设有与其相匹配的防堵机构；
[0009]所述槽周空气管道呈矩形的环状结构排布；所述槽周空气管道上设有多个槽周出气孔；
[0010]所述高压空气存储机构上设有空气开关。
[0011]优选地，所述槽底空气管道、槽周空气管道的管径为25mm～55mm，管间距为300mm～500mm。
[0012]优选地，所述槽底出气孔之间的间距为400mm～1000mm，出气孔的直径为2mm～6mm；
[0013]所述槽周出气孔之间的间距为400mm～1000mm，出气孔的直径为2mm～6mm。
[0014]优选地，所述防堵机构为直径6mm～8mm的伞状结构。
[0015]本专利技术第二方面提供了一种采用如本专利技术第一方面所述的大规格棒材的热处理冷却装置的大规格棒材的冷却方法，所述大规格棒材的冷却方法包括以下步骤：
[0016](1)在大规格棒材出炉前3
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5min，打开槽底空气管道与槽周空气管道的空气开关，并测量淬火槽内水温T0；
[0017](2)所述大规格棒材出炉后，确保其出炉到入水的间隔时间≤5min，所述大规格棒材入水后，确保其上表面距离冷却水液面高度≥1/2大规格棒材的直径；
[0018](3)所述大规格棒材入水后，每间隔5min测量所述大规格棒材周边四个测量点的温度，确保四个测量点的平均温度≤1.3T0；
[0019](4)所述大规格棒材出水后，测量其表面温度，确保达到工艺设定要求后空冷至室温。
[0020]优选地，所述槽底空气管道与槽周空气管道内的空气流速为10
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15m/s，空气的压强为200
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500kPa，出气孔处空气的流速为20
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30m/s。
[0021]优选地，所述步骤(3)中，所述大规格棒材出炉后的入水间隔时间≤3min。
[0022]优选地，所述步骤(4)中，所述大规格棒材入水20
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35min后出水。
[0023]优选地，所述步骤(4)中，所述大规格棒材冷却至室温后，所述大规格棒材在室温下的抗拉强度Rm≥585MPa，屈服强度为240
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345MPa，延伸率≥30％。
[0024]优选地，所述步骤(4)中，所述大规格棒材冷却至室温后，所述大规格棒材在350℃下的抗拉强度Rm≥500MPa，屈服强度≥190MPa。
[0025]本专利技术的有益效果为:
[0026]本专利技术的大规格棒材的热处理冷却装置，结构简单不需要改动冷却槽整体结构和占地面积，也不需要额外增加动力，仅依靠高压空气搅动冷却水流动即可，操作简便，环保节能的同时有效提升冷却水的冷却效率，配合该大规格棒材热处理装置对大规格棒材进行冷却处理能够解决大规格棒材固溶热处理后水冷效果差，截面组织性能均匀性欠佳的问题，保证大规格棒材固溶处理后组织和性能的稳定性。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的大规格棒材的热处理冷却装置的槽底高压空气管道的俯视图；
[0028]图2为本专利技术的大规格棒材的热处理冷却装置的槽周高压空气管道的俯视图；
[0029]图3为本专利技术槽底高压空气管道的槽底出气孔结构示意图，其中(a)是空气管道的纵向剖面视图，(b)为图(a)的俯视图；
[0030]图4为本专利技术的大规格棒材的热处理冷却装置的淬火槽内水温测量点示意图；
[0031]图5中，(a)为采用常规冷却装置处理后的大规格棒材的金相示意图；(b)为实施例1采用本专利技术的热处理冷却装置处理后的大规格棒材的金相示意图；(c)为实施例2采用本专利技术的热处理冷却装置处理后的大规格棒材的金相示意图；
[0032]图6中，(d)为实施例3采用本专利技术的热处理冷却装置处理后的大规格棒材的金相示意图；(e)为实施例4采用本专利技术的热处理冷却装置处理后的大规格棒材的金相示意图。
具体实施方式
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大规格棒材的热处理冷却装置，其特征在于，包括淬火槽、设于所述淬火槽底部的槽底空气管道、设于所述淬火槽四周槽壁上的多个槽周空气管道以及分别与所述槽底空气管道和多个槽周空气管道连通的高压空气存储机构；所述槽底空气管道呈矩形的螺旋结构排布；所述槽底空气管道设有多个槽底出气孔，所述槽底出气孔上设有与其相匹配的防堵机构；所述槽周空气管道呈矩形的环状结构排布；所述槽周空气管道上设有多个槽周出气孔；所述高压空气存储机构上设有空气开关。2.如权利要求1所述的大规格棒材的热处理冷却装置，其特征在于，所述槽底空气管道、槽周空气管道的管径为25mm～55mm，管间距为300mm～500mm。3.如权利要求1所述的大规格棒材的热处理冷却装置，其特征在于，所述槽底出气孔之间的间距为400mm～1000mm，出气孔的直径为2mm～6mm；所述槽周出气孔之间的间距为400mm～1000mm，出气孔的直径为2mm～6mm。4.如权利要求1所述的大规格棒材的热处理冷却装置，其特征在于，所述防堵机构为直径6mm～8mm的伞状结构。5.一种采用如权利要求1～4任一项所述的大规格棒材的热处理冷却装置的大规格棒材的冷却方法，其特征在于，所述大规格棒材的冷却方法包括以下步骤：(1)在大规格棒材出炉前3
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5min，打开槽底空气管道与槽周空气管道的空气开关，并测量淬火槽内水温T0；(2)所述大规格棒材出炉后，确保其出炉到入水的间隔时间≤5m...
【专利技术属性】
技术研发人员：敖影，徐长征，胡仁民，
申请(专利权)人：宝武特种冶金有限公司，
类型：发明
国别省市：
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