阅读说明：本技术 塑料模具钢模块锻后冷却装置及锻后在线热处理的方法 (Cooling device for plastic die steel module after forging and on-line heat treatment method after forging ) 是由 唐国林 柯其棠 李进 贾余超 王佳友 李卫平 张永强 周立新 雷应华 于 2020-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种塑料模具钢模块锻后冷却装置及锻后在线热处理的方法,若干所述雾炮机设置在所述塑料模具钢模块的周围,所述雾炮机能够对所述塑料模具钢模块进行喷雾冷却和鼓风冷却,所述喷雾冷却能够将所述塑料模具钢模块的温度冷却至300～350℃,所述鼓风冷却能够将所述塑料模具钢模块的温度冷却至190～210℃。本发明无需使用退火炉、淬火炉对塑料模具钢模块进行退火和淬火热处理,仅需要雾炮机即可完成回火前的热处理过程,节省了退火和淬火热处理的费用,节约了退火和淬火的时间,仅需要花费锻后喷雾冷却+鼓风冷却的时间,就可以实现对塑料模具钢模块进行锻后在线热处理。(The invention provides a cooling device for a plastic die steel module after forging and an on-line heat treatment method for the plastic die steel module after forging, wherein a plurality of fog gun machines are arranged around the plastic die steel module, the fog gun machines can carry out spray cooling and blast cooling on the plastic die steel module, the spray cooling can cool the temperature of the plastic die steel module to 300-350 ℃, and the blast cooling can cool the temperature of the plastic die steel module to 190-210 ℃. According to the invention, annealing and quenching heat treatment of the plastic die steel module is not required to be carried out by using an annealing furnace and a quenching furnace, and the heat treatment process before tempering can be completed only by using a fog gun machine, so that the cost of annealing and quenching heat treatment is saved, the time of annealing and quenching is saved, and the on-line heat treatment after forging of the plastic die steel module can be realized only by spending the time of spray cooling and blast cooling after forging.)

塑料模具钢模块锻后冷却装置及锻后在线热处理的方法

技术领域

本发明涉及热处理工艺技术领域，特别涉及一种塑料模具钢模块锻后冷却装置及锻后在线热处理的方法。

背景技术

随着塑料制品在工业及日常生活的应用越来越广泛，塑料模具工业对模具钢的需求量也越来越大。塑料模具钢模块锻后通常需要退火热处理消除应力，然后进行调质处理以达到所需要的力学性能。

在现有技术中，塑料模具钢模块锻造完毕后需要进行退火+淬火+高温回火热处理工序。退火主要是为了消除锻造时产生的内应力以防止开裂等，同时为淬火做准备。淬火是为了使塑料模具钢模块获得马氏体或贝氏体组织，回火是为了稳定塑料模具钢模块的组织、调节其硬度以达到所需要的力学性能指标。由于塑料模具钢模块尺寸较大，导致锻后热处理工艺繁多、时间较长。

因此急需短流程、高效率的塑料模具钢模块锻后在线热处理技术以满足调质要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塑料模具钢模块锻后冷却装置及锻后在线热处理的方法。该方法利用利用锻造余热配合雾炮机对锻后的塑料模具钢模块进行喷雾冷却+鼓风冷却，代替退火+淬火+高温回火的热处理工序，能够解决塑料模具钢模块热处理工序流程长、成本高、且工艺繁琐的问题，实现短流程、高效率的热处理以达到力学性能要求。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种塑料模具钢模块锻后冷却装置，包括雾炮机，若干所述雾炮机设置在所述塑料模具钢模块的周围，所述雾炮机能够对所述塑料模具钢模块进行喷雾冷却和鼓风冷却，所述喷雾冷却能够将所述塑料模具钢模块的温度冷却至300～350℃，所述鼓风冷却能够将所述塑料模具钢模块的温度冷却至190～210℃。

进一步地，在上述的塑料模具钢模块锻后冷却装置中，所述雾炮机设置有两排，每排所述雾炮机并排排列，两排所述雾炮机分别位于所述塑料模具钢模块的两侧，优选地，两排所述雾炮机之间的垂直距离为7～12m，每排所述雾炮机的总排列宽度≥5m，每排所述雾炮机的数量≥5台；优选地，每排所述雾炮机的总排列宽度＞所述塑料模具钢模块的长度。

进一步地，在上述的塑料模具钢模块锻后冷却装置中，所述雾炮机喷雾时的喷淋强度不低于7.5min·m²。

进一步地，在上述的塑料模具钢模块锻后冷却装置中，所述塑料模具钢模块的长度方向与所述雾炮机的排列方向平行、所述塑料模具钢模块的宽度方向垂直于地面、所述塑料模具钢模块的厚度方向与所述雾炮机的排列方向垂直。

进一步地，在上述的塑料模具钢模块锻后冷却装置中，所述塑料模具钢模块的宽度≤1300mm、厚度≤700mm。

进一步地，在上述的塑料模具钢模块锻后冷却装置中，所述塑料模具钢模块按质量百分比由以下化学成分组成：

C：0.25～0.35％、Si：0.10～0.60％、P：≤0.02％、S：≤0.01％、Cr：1.10～2.10％、Mo：0.25～0.50％、H：≤0.0001％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

另一方面，提供了一种利用上述的冷却装置对塑料模具钢模块进行锻后在线热处理的方法，在利用本方法对塑料模具钢模块进行锻后在线热处理前，按所需尺寸对塑料模具钢模块进行锻造，所述方法包括如下步骤：

1)将完成锻造的塑料模具钢模块转移至两排所述雾炮机之间；

2)利用所述雾炮机对所述塑料模具钢模块进行喷雾冷却；

3)利用所述雾炮机对所述塑料模具钢模块进行鼓风冷却；

4)对塑料模具钢模块进行回火热处理。

进一步地，在上述的方法中，在所述步骤1)中，所述塑料模具钢模块在锻造完成后的10min之内转移至两排所述雾炮机之间的中间位置处。

进一步地，在上述的方法中，在所述步骤1)中，将所述塑料模具钢模块转移至两排所述雾炮机之间时，所述塑料模具钢模块的长度方向与所述雾炮机排列方向平行、宽度方向垂直于地面、厚度方向与所述雾炮机排列方向垂直。

进一步地，在上述的方法中，在所述步骤2)中，当塑料模具钢模块在喷雾的作用下冷却至300～350℃时关闭喷雾功能；在所述步骤3)中，当塑料模具钢模块在鼓风的作用下冷却至190～210℃时关闭鼓风功能。

分析可知，本发明公开一种塑料模具钢模块锻后冷却装置及锻后在线热处理的方法，本发明无需使用退火炉、淬火炉对塑料模具钢模块进行退火和淬火热处理，仅需要雾炮机即可完成回火前的热处理过程，节省了退火和淬火热处理的费用，节约了退火和淬火的时间，仅需要花费锻后喷雾冷却+鼓风冷却的时间，就可以实现对塑料模具钢模块进行锻后在线热处理，该方法简单易实行、低成本、高效率，处理后力学性能达到塑料模具钢模块要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1本发明一实施例的立体结构示意图。

图2为本发明一实施例的结构主视示意图。

图3为图2的左视示意图。

图4为图2的俯视示意图。

附图标记说明：1雾炮机；2塑料模具钢模块。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供了一种塑料模具钢模块锻后冷却装置，包括雾炮机1，若干雾炮机1设置在塑料模具钢模块2的周围，雾炮机1具备喷雾功能和鼓风功能，喷雾功能和鼓风功能可以同时运行也可以单独运行，能够实现对塑料模具钢模块2锻后的强制冷却，从而使塑料模具钢模块2发生马氏体或贝氏体组织转变。雾炮机1的喷雾功能和鼓风功能同时运行时，能够对塑料模具钢模块2进行喷雾冷却，雾炮机1的鼓风功能单独运行时，能够对塑料模具钢模块2进行鼓风冷却。在对塑料模具钢模块2进行喷雾冷却的过程中保持塑料模具钢模块2在雾气中冷却，关闭喷雾可保持鼓风冷却。喷雾冷却能够将塑料模具钢模块2大平面中心的温度冷却至300～350℃(比如300℃、305℃、310℃、315℃、320℃、325℃、330℃、335℃、340℃、345℃、350℃)，冷却到此温度下塑料模具钢模块2发生贝氏体组织转变，同时由于喷雾冷却相比鼓风冷却的冷却能力要强，在此温度下停止喷雾冷却，以防止温度低于300℃对塑料模具钢模块2的冷却强度过大而产生开裂。鼓风冷却能够将塑料模具钢模块2大平面中心的温度冷却至190～210℃(比如190℃、195℃、200℃、205℃、210℃)，冷却到此温度下塑料模具钢模块2的贝氏体组织转变完成，得到下贝氏体组织，以达到所需要的力学性能，并为回火做准备，在此温度下停止鼓风冷却，以防止温度低于190℃塑料模具钢模块2产生开裂，防止塑料模具钢模块2开裂，不再继续向更低温度冷却。塑料模具钢模块2的大平面中心是指塑料模具钢模块2的宽度和长度所构成的平面的几何中心，塑料模具钢模块2大平面中心的温度最高，其温度可通过红外线测温仪进行定点测量。

塑料模具钢模块2完成锻造后，将塑料模具钢模块2转移至若干雾炮机1中间，利用雾炮机1的喷雾功能和鼓风功能依次对塑料模具钢模块2进行喷雾冷却和鼓风冷却，以达到力学性能要求。

进一步地，雾炮机1设置有两排，每排雾炮机1并排排列，两排雾炮机1分别位于塑料模具钢模块2的两侧，塑料模具钢模块2位于两排雾炮机1之间的中间位置处。两排雾炮机1的喷雾方向均朝向塑料模具钢模块2，优选地，两排雾炮机1之间的垂直距离为7～12m，在此距离范围内可使雾气均匀喷洒在塑料模具钢模块2的表面，过近会不均匀，过远会冷却效率下降。两排雾炮机1之间的垂直距离可根据生产情况在7～12m范围内调节，每排雾炮机1的总排列宽度≥5m，每排雾炮机1的数量≥5台，可视实际生产情况增加雾炮机1的数量；优选地，每排雾炮机1的总排列宽度＞塑料模具钢模块2的长度，塑料模具钢模块2的厚度放心与雾炮机1的喷雾方向平行。

进一步地，雾炮机1喷雾时的喷淋强度，以防止冷却不足引起组织转变不充分，而导致性能不足。雾炮机1喷雾时的喷淋强度不低于7.5L/min·m²，优选为7.5～9.5L/min·m²，雾炮机1内的冷却液的成分为水。如此设置能够使组织转变充分，保证塑料模具钢模块2的性能符合要求。

塑料模具钢模块2的宽度≤1300mm、厚度≤700mm。塑料模具钢模块2按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.25～0.35％、Si：0.10～0.60％、P：≤0.02％、S：≤0.01％、Cr：1.10～2.10％、Mo：0.25～0.50％、H：≤0.0001％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。塑料模具钢模块2的长度方向与雾炮机1的排列方向平行、塑料模具钢模块2的宽度方向垂直于地面、塑料模具钢模块2的厚度方向与雾炮机1的排列方向垂直。默认塑料模具钢模块2的厚度尺寸≤塑料模具钢模块2的宽度尺寸，如此设置能够使塑料模具钢模块2最大的平面垂直于雾冷和风冷方向，雾气和鼓风冷却接触最大平面，以实现雾冷和风冷时最快的冷却速率。

本发明还公开了一种利用上述的冷却装置对塑料模具钢模块2进行锻后在线热处理的方法，在利用本方法对塑料模具钢模块2进行锻后在线热处理前，需按所需尺寸对塑料模具钢模块2进行锻造。该方法利用雾炮机1的喷雾功能和鼓风功能实现对塑料模具钢模块2锻后的强制冷却，从而使塑料模具钢模块2发生马氏体或贝氏体组织转变，强制冷却后进行对塑料模具钢模块2进行回火热处理，以完成塑料模具钢模块2锻后所需的整个热处理工序。

该方法包括如下步骤：

1)将完成锻造的塑料模具钢模块2转移至两排雾炮机1之间；

2)利用雾炮机1的喷雾功能对塑料模具钢模块2进行喷雾冷却；

3)利用雾炮机1的鼓风功能对塑料模具钢模块2进行鼓风冷却；

4)对塑料模具钢模块2进行回火热处理。

该方法利用雾炮机1对锻后的塑料模具钢模块2喷进行雾冷却+鼓风冷却，代替现有技术的退火+淬火+高温回火的热处理工序，能够解决塑料模具钢模块2热处理工序流程长、成本高、且工艺繁琐的问题，实现短流程、高效率的热处理技术。

进一步地，塑料模具钢模块2按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.25～0.35％、Si：0.10～0.60％、P：≤0.02％、S：≤0.01％、Cr：1.10～2.10％、Mo：0.25～0.50％、H：≤0.0001％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

进一步地，塑料模具钢模块2的宽度≤1300mm、厚度≤700mm。

进一步地，在步骤1)中，塑料模具钢模块2在锻造完成后的10min之内转移至两排雾炮机1之间的中间位置处。如此设置能够充分利用锻造余热配合雾炮机1对塑料模具钢模块2进行喷雾冷却+鼓风冷却，完成回火前的热处理过程，从而使塑料模具钢模块2发生马氏体或贝氏体组织转变。

进一步地，在步骤1)中，将塑料模具钢模块2转移至两排雾炮机1之间时，塑料模具钢模块2的长度方向与雾炮机1排列方向平行、宽度方向垂直于地面、厚度方向与雾炮机1排列方向垂直。默认塑料模具钢模块2的厚度尺寸≤塑料模具钢模块2的宽度尺寸，如此设置能够使塑料模具钢模块2最大的平面垂直于雾冷和风冷方向，雾气和鼓风冷却接触最大平面，以实现喷雾冷却和鼓风冷却时最快的冷却速率。

进一步地，在步骤2)中，当塑料模具钢模块2在喷雾的作用下冷却至300～350℃时关闭喷雾功能，一般情况下雾炮机1的喷雾时间需要1min～540min。

进一步地，在步骤3)中，当塑料模具钢模块2在鼓风的作用下冷却至190～210℃时关闭鼓风功能，一般情况下雾炮机1的鼓风时间需要1min～180min。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明无需使用退火炉、淬火炉对塑料模具钢模块2进行退火和淬火热处理，仅需要雾炮机1即可完成回火前的热处理过程，节省了退火和淬火热处理的费用，节约了退火和淬火的时间，仅需要花费锻后喷雾冷却+鼓风冷却的时间，就可以实现对塑料模具钢模块2进行锻后在线热处理，该方法简单易实行、低成本、高效率，处理后力学性能达到塑料模具钢模块2要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。