一种高速线材盐浴热处理综合实验平台及实验方法与流程

1.本发明属于盐浴热处理领域，特别涉及一种高速线材盐浴热处理综合实验平台及实验方法。


背景技术：

2.长期以来，高速轧机线材生产线盘条吐丝后都是在斯太尔摩冷却线上依靠调整风机、保温罩和辊道速度等参数来控制盘条的显微组织和力学性能。这种冷却方式因冷却能力不足而无法满足超高强度大规格盘条的生产需求，而熔融盐液因其高的热容、热导率等物理性能而成为一种良好的取代方式。将盐浴应用于高速线材轧后冷却有很多问题亟待解决，如盘条堆积方式和密度对冷却的影响、盐浴温度及流速对盘条冷却的影响、机械结构在高温高腐蚀环境的可靠性等，如果不得到这些可靠的数据并作出针对性的设计，则其工业化实现将面临较多困难。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种高速线材盐浴热处理综合实验平台及实验方法，该实验平台及实现方法具备盘条可控气氛加热、盐浴冷却特性测试等功能，盐浴温度、流场、流速等参数可调，同时可开展机械结构的服役性能评估及优化试验，通过该实验平台获取的数据有助于高速线材盐浴热处理的工业化设计。
4.本发明提供的一种高速线材盐浴热处理综合实验平台，包括上料台、加热炉、盐浴槽和卸料台，上料台包括上料台辊道，加热炉包括加热炉辊道，盐浴槽包括盐浴槽辊道，卸料台包括卸料台辊道，上料台辊道、加热炉辊道、盐浴槽辊道和卸料台辊道分别由一台电机单独驱动，依次相接组成连续式设备。
5.优选的，所述加热炉为辊底炉，包括炉体、电加热器ⅰ、前炉门、后炉门、前炉门提升机构和后炉门提升机构；所述前炉门和后炉门设置在炉体的前后方位置，炉体前后贯通，上下均设有电加热器ⅰ，前炉门提升机构设置在前炉门上方控制前炉门，后炉门提升机构设置在后炉门上方控制后炉门。
6.优选的，所述炉体顶部设有甲醇滴注口和氮气加入口，利用甲醇裂解形成还原性保护气氛，通过对甲醇滴入量和惰性气体氮气加入量的控制调节炉内气氛的氧化性。
7.优选的，所述加热炉使用温度为600℃-1000℃。
8.优选的，所述盐浴槽辊道设有前盐浴槽辊道提升系统和后盐浴槽辊道提升系统，控制盐浴槽辊道进行整体升降，所述盐浴槽辊道能够整体拆卸，便于出现故障时更换为其他运输机构。
9.优选的，所述盐浴槽还包括：上盐槽、下盐槽、熔盐泵和电加热器ⅱ，上盐槽设有管道，管道上设有喷淋孔，管道与熔盐泵连接，熔盐泵将下盐槽盐液通过管道输入上盐槽，经喷淋孔喷淋到盘条上，多余盐液溢流回下盐槽，电加热器ⅱ设置在下盐槽内，用于盐液的升温和保温。
10.优选的，所述下盐槽外层设置保温材料及外壳；所述喷淋孔的数量、位置以及大小按照实验要求调节，用于调整盐浴的流场和流速等实验参数。
11.优选的，所述盐浴槽使用温度150℃-580℃。
12.一种高速线材盐浴热处理综合实验方法，其步骤包括：
13.步骤一、将需要实验的盘条参照高速线材轧后斯太尔摩运输线上的分布方式放在上料台上；
14.步骤二、启动上料台辊道和加热炉辊道的控制电机，将实验盘条输送至加热炉内工作位，到位后关闭上料台辊道，加热炉辊道做往复运动，降下加热炉的前炉门和后炉门开始加热盘条；
15.步骤三、加热完成后升起加热炉的前炉门和后炉门，启动加热炉辊道和盐浴槽辊道的控制电机，将盘条输送到盐浴槽工作位，关闭加热炉辊道和盐浴槽辊道的控制电机；降低盐浴槽辊道高度，开启熔盐泵对盘条进行盐浴处理，盐浴槽辊道正反转交替使盘条往复运动；
16.步骤四、盐浴处理完成后升起盐浴槽辊道，开启盐浴槽辊道和卸料台辊道，将处理完成后的盘条运输至卸料台。
17.本发明的有益效果：
18.1、炉体顶部设有甲醇滴注口和氮气加入口，利用甲醇裂解形成还原性保护气氛，通过对甲醇滴入量和惰性气体氮气加入量的控制可以调节炉内气氛的氧化性。
19.2、盐浴槽辊道设有前盐浴槽辊道提升系统和后盐浴槽辊道提升系统，控制盐浴槽辊道进行整体升降，工作时高度降低，整体浸入盐液完成实验，盐浴槽辊道浸入盐液的深度可调以满足不同实验参数要求，盐浴槽辊道可以整体拆卸，便于出现故障时更换为其他运输机构。
20.3、电加热器ⅱ设置在下盐槽内，用于盐液的升温和保温，按照实验要求设置不同的盐浴实验温度；喷淋孔的数量、位置以及大小按照实验要求调节，用于调整盐浴的流场和流速等实验参数。
21.综上所述，该实验平台具备盘条可控气氛加热、盐浴冷却特性测试等功能，盐浴温度、流场、流速等参数可调，同时可开展机械结构的服役性能评估及优化试验，通过该实验平台获取的数据有助于高速线材盐浴热处理的工业化设计。
附图说明
22.图1是本发明一种高速线材盐浴热处理综合实验平台主视图；
23.图2是本发明一种高速线材盐浴热处理综合实验平台左视图；
24.图3是本发明一种高速线材盐浴热处理综合实验平台俯视图；
25.附图标注：
26.1、上料台，2、加热炉，3、盐浴槽，4、卸料台，5、盘条，11、上料台辊道，21、加热炉辊道，31、盐浴槽辊道，41、卸料台管道，22、炉体，23、电加热器ⅰ，24、前炉门，25、后炉门，26、前炉门提升机构，27、后炉门提升机构，221、甲醇滴注口，222、氮气加入口，32、上盐槽，33、下盐槽，34、熔盐泵，35、电加热器ⅱ，36、管道，37、喷淋孔，38、保温材料，39、外壳，311、前盐浴槽辊道提升系统，312、后盐浴槽辊道提升系统。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明进行详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，不能理解为对本发明具体保护范围的限定。
28.本发明实施例如下，如图1所示的一种高速线材盐浴热处理综合实验平台，包括上料台1、加热炉2、盐浴槽3和卸料台4，上料台1包括上料台辊道11，加热炉2包括加热炉辊道21，盐浴槽3包括盐浴槽辊道31，卸料台4包括卸料台辊道41，上料台辊道11、加热炉辊道21、盐浴槽辊道31和卸料台辊道41分别由一台电机单独驱动，依次相接组成连续式设备，处理能力为80kg钢材(直径≤16mm、圈径≤1100mm的钢盘条10圈左右)。
29.所述加热炉2为辊底炉，包括炉体22、电加热器ⅰ23、前炉门24、后炉门25、前炉门提升机构26和后炉门提升机构27；所述炉体22前后贯通，上下均设有电加热器ⅰ23，前炉门提升机构26设置在前炉门24上方控制前炉门24，后炉门提升机构27设置在后炉门25上方控制后炉门25。
30.优选的，所述炉体22顶部设有甲醇滴注口221和氮气加入口222，利用甲醇裂解形成还原性保护气氛，通过对甲醇滴入量和惰性气体氮气加入量的控制调节炉内气氛的氧化性。
31.优选的，所述加热炉2使用温度为600℃-1000℃。
32.优选的，所述盐浴槽辊道31设有前盐浴槽辊道提升系统311和后盐浴槽辊道提升系统312，控制盐浴槽辊道31进行整体升降，工作前后与加热炉辊道21和卸料台辊道41高度平齐，工作时高度降低，整体浸入盐液完成实验，盐浴槽辊道31浸入盐液的深度可调以满足不同实验参数要求；所述盐浴槽辊道31还可以整体拆卸，便于出现故障时更换为其他运输机构。
33.优选的，如图2和图3所示，所述盐浴槽3还包括：上盐槽32、下盐槽33、熔盐泵34和电加热器ⅱ35，上盐槽32设有管道36，管道36上设有喷淋孔37，管道36与熔盐泵34连接，熔盐泵34将下盐槽33盐液通过管道36输入上盐槽32，经喷淋孔37喷淋到盘条5上，多余盐液溢流回下盐槽33，电加热器ⅱ35设置在下盐槽33内，用于盐液的升温和保温，可以设置不同的盐浴实验温度。
34.优选的，所述上盐槽32和下盐槽33采用316l不锈钢制成，下盐槽33外层设置保温材料38及外壳39。
35.优选的，所述喷淋孔37的数量、位置以及大小可进行调节，用于调整盐浴的流场和流速等实验参数。
36.优选的，所述盐浴槽3使用温度150℃-580℃，盐液为熔融硝酸盐。
37.高速线材盐浴处理实验过程如下：
38.将需要实验的盘条5参照高速线材轧后斯太尔摩运输线上的分布方式放在上料台1上；启动上料台辊道11和加热炉辊道21的控制电机，将实验盘条5输送至加热炉2内工作位，到位后关闭上料台辊道11，加热炉辊道21做往复运动，降下加热炉2的前炉门24和后炉门25开始加热盘条5；加热完成后升起加热炉2的前炉门24和后炉门25，启动加热炉辊道21和盐浴槽辊道31的控制电机，将盘条5输送到盐浴槽3工作位，关闭加热炉辊道21和盐浴槽辊道31的控制电机；降低盐浴槽辊道31高度，开启熔盐泵34对盘条5进行盐浴处理，盐浴槽
辊道31正反转交替使盘条5往复运动；盐浴处理完成后升起盐浴槽辊道31，开启盐浴槽辊道31和卸料台辊道41，将处理完成后的盘条5运输至卸料台4。其中，盘条5摆放的疏密程度用于模拟高速线材不同吐丝速度和辊道速度等生产参数；调整熔盐泵频率、喷淋管参数、辊道高度等参数可模拟不同流场对盘条相变的影响。通过多次实验，摸清盘条5堆积方式和密度对冷却的影响、盐浴温度及流速对盘条5冷却的影响、机械结构在高温高腐蚀环境的可靠性等问题，对高速线材在线盐浴的工业化实现产生极大促进作用，并大幅降低研发风险。
39.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。