CN115216597B - 一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验方法和装置。该方法是在氮气保护条件下利用加热变压器对2～10mm厚试样进行焦耳加热；采用喷气、气雾或水雾方式对试样进行冷却，冷却过程中冷却装置按计算机控制***规划的速度摆动，并按照温度反馈信息控制冷却水流量，保证冷却速率和冷却均匀性；加热和冷却过程中对试样施加张力。所述实验装置包括密闭炉腔、直接电阻加热装置、冷却装置、张力装置和计算机控制***，实验完成后具有详实的实验数据记录。本发明公开的模拟实验方法和装置能够有效地满足了高强塑性热轧钢板热处理实验研究需要。
Description
技术领域
本发明涉及热轧钢板热处理技术领域，具体涉及一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验方法和装置。
背景技术
随着交通、工程机械等领域对轻量化要求的日益提高，用于车辆大梁、起重机箱形伸缩臂、混凝土泵车吊臂等结构件制造的热轧钢板的强度也随之提高，在强度提高的同时，又要求材料具有一定的塑性，以满足结构件成形加工的需要。为获得上述高强塑性热轧钢板，除材料的成分设计外，还需要控制热轧工艺以及轧后热处理工艺。例如，热轧钢板轧制后，通过如图1所示的热处理工艺，可获得回火马氏体组织、铁素体和马氏体双相组织，或含有马氏体和稳定残余奥氏体的组织，这些组织可在强度和塑性之间取得合理的平衡，达到既提高强度，又具有良好塑性的目的。
通常对于厚度小于2mm的冷轧薄板，连续退火线通过喷气冷却或水淬可以相对容易地实现图1所示的工艺，但对于厚度通常在2mm以上的热轧板，喷气冷却难以达到淬火冷却速率要求，因此，热轧高强塑性钢板需要采取水雾或气雾冷却方式实现热处理冷却过程控制。然而，由于具有一定厚度的热轧钢板在水雾和气雾冷却时，存在表面和芯部的温度差以及反温现象，因此要实现图1所示的复杂冷却路径面临着巨大的挑战，尤其是要迅速稳定到预先设定的等温温度，难度更大。为实现上述冷却过程控制，需要复杂的冷却装置和控制策略。
为了揭示热轧钢板热处理过程中加热速率、保温温度和时间、冷却速率、等温温度和时间、冷却路径、冷却方式等工艺条件对材料组织性能的影响规律，研究人员需要开展大量的“试错”实验研究。然而，目前的研究手段通常是加热炉加热，冷却则采用随炉、空冷、喷气或水淬等方式，难以实现加热速率控制、快速冷却以及复杂冷却路径控制。鉴于上述情况，高强塑性热轧钢板材料开发和工艺研究人员亟需一种功能全面、工艺过程和工艺参数控制精确灵活、实验效率高的研究装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种高强性热轧钢板热处理模拟实验方法和装置，可精确控制加热速率、保温温度和时间、冷却速率、冷却路径、等温温度和时间等工艺过程和参数，提高研发效率，缩短研发周期，全面满足高强塑性热轧钢板产品开发和热处理工艺研究的需要。
本发明的技术方案如下：
一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验方法，包括以下步骤：
步骤1、试样预处理：
将高强塑性热轧钢板试样除锈、去毛刺、清洗干净后平放安装在实验装置的两个铜电极之间，试样两端与铜电极用螺栓和压块夹紧；
步骤2、试样加热和保温：
利用直接电阻加热装置的加热变压器给试样通交流电，通过试样自身电阻产生的焦耳热对试样进行加热和保温。利用焊接在试样上的热电偶实时检测试样的温度，试样上焊接的热电偶数量为3～5组，采用3～5组热电偶的平均温度作为控制温度；
步骤3、试样冷却：
利用冷却装置对保温一定时间的试样进行冷却，冷却过程中冷却装置以计算机控制***计算的速度沿试样横向摆动，并根据试样温度反馈信息控制冷却水的流量，保证冷却速率和冷却均匀性；
步骤4、实验数据处理：
冷却结束后，计算机控制***记录存储实验人员、日期、实验名称、试样尺寸和材质、加热和冷却温度曲线、冷却介质流量和压力、冷却方式、喷嘴摆动速率、加热速率、冷却速率信息，形成实验报表。
进一步的，上述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验方法，步骤3所述冷却装置的横向摆动速度和冷却水流量控制方法如下：
1)选定一种材料和一个厚度的试样为基准，测量在不同冷却水流量条件下的试样冷却速率，获得基准流量-冷却速率曲线；
2)针对当前实验试样，计算其冷却换热量与基准试样换热量比值k：
其中，ρ1、V1、C1和ΔT1分别为当前实验试样的密度、体积、比热容和冷却降温范围，ρ、V、C和ΔT分别为基准试样的密度、体积、比热容和冷却降温范围；
3)针对当前实验试样，根据冷却速率要求，通过基准流量-冷却速率曲线选定基准流量S，进而确定当前实验试样的前馈预设定流量S1：
S1＝Sk (2)
4)冷却开始后，计算机控制***以设定的基准摆动速度和前馈预设定流量控制冷却装置摆动速度和喷水流量，在冷却过程中，计算机控制***根据设定温度与实际控制温度的偏差值实时对冷却装置的摆动速度和冷却水流量进行偏差补偿，采用摆动速度和冷却水流量双闭环来控制冷却速率。
进一步的，上述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验方法，试样加热和冷却过程中利用张力装置对试样施加张力，控制加热过程中试样由于伸长而弯曲变形；
进一步的，上述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验方法，试样加热和保温在一个密闭炉腔中进行，密闭炉腔通入N2，减少试样高温长时间保温引起的氧化和脱碳现象。
进一步的，上述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验方法，试样的加热速率、保温温度、保温时间、冷却速率、冷却路径的工艺过程均在计算机控制***中预先设定，模拟实验过程中，计算机控制***按设定工艺曲线控制试样的温度。
一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验装置，包括密闭炉腔、直接电阻加热装置、冷却装置、张力装置和计算机控制***组成：
所述密闭炉腔包括炉腔体、上炉盖、下炉盖、上炉盖导向滑板和下炉盖导向滑板，上炉盖和下炉盖与炉盖驱动机构连接，由炉盖驱动机构驱动，通过安装在上炉盖和下炉盖上的滚轮轴承引导上炉盖和下炉盖沿上炉盖导向滑板和下炉盖导向滑板上的导槽运动，实现上炉盖和下炉盖的开闭和压紧密封；炉腔体体壁上开有铜电极引入口、热电偶引入口、炉腔冷却水出口、炉腔冷却水入口、N2出口和N2入口；炉腔体上铜电极引入口与铜电极之间设置密封绝缘件；炉腔体上下法兰上装有炉体密封圈；
所述直接电阻加热装置由加热变压器、调功器、固定铜电极、移动铜电极、两个铜排和铜箔软连接导体组成；固定铜电极相对于密闭炉腔固定不动，移动铜电极相对于密闭炉腔做相对移动，固定铜电极和移动铜电极的一端分别通过铜排和铜箔软连接导体与加热变压器的输出端连接；试样两端通过夹紧压板和夹紧螺栓与固定铜电极和移动铜电极的另一端紧密连接；当加热变压器的输入端通入交流电后，加热变压器的输出端输出加热电流，加热电流通过试样，在试样中产生焦耳热，实现对试样的加热，通过调功器调节加热变压器的输出功率实现试样加热速率和保温温度控制。
所述冷却装置包括水雾喷嘴和气雾喷嘴，安装在喷嘴安装板上，水雾喷嘴、气雾喷嘴和喷嘴安装板均设置上、下两套，相对于密闭炉腔对称，并安装在喷嘴移动框架上，喷嘴移动框架与喷嘴移动装置连接；喷嘴安装板上还并排设有气雾喷嘴总进水口、气雾喷嘴总进气口和水雾喷嘴总进水口；利用冷却水控制单元和冷却气体控制单元控制冷却水和冷却气体的流量和压力，并通过软管将冷却水和冷却气体经总进水口和总进气口通入喷嘴安装板，经喷嘴安装板内部的管路连接到气雾喷嘴进水口、气雾喷嘴进气口和水雾喷嘴进水口上并从上述喷嘴喷出，完成冷却；
所述冷却装置的冷却方式包括喷气冷却、气雾冷却和水雾冷却，冷却能力覆盖自然缓冷、喷气慢速冷却直至水雾淬火冷却，5mm厚热轧钢板最高冷却速率达300℃/s，不同冷却方式是通过不同喷嘴和冷却介质控制实现的，气雾喷嘴可实现喷气冷却和气雾冷却，当需要喷气冷却时，气雾喷嘴的进水阀关闭，进气阀打开；当需要气雾冷却时，气雾喷嘴的进气阀和进水阀均打开；当需要水雾冷却时，水雾喷嘴的进水阀打开，气雾喷嘴的进气阀和进水阀均关闭。
所述张力装置由张力气缸、电气比例压力调节阀和张力连接块组成，张力气缸的缸杆通过张力连接块与移动铜电极连接并绝缘，通过电气比例压力调节阀控制张力气缸有杆腔的压力，实现热处理过程中试样张力的控制，张力的大小可通过电气比例压力调节阀的输入电信号进行控制，并且可随加热温度或加热时间而变化；
所述计算机控制***由PLC、HMI计算机和数据报表计算机组成。HMI***用于加热和冷却工艺过程的PDI数据录入和运行状态监视，热处理的温度制度通过HMI界面预先设定，热处理过程中计算机控制***自动控制直接电阻加热装置和冷却装置按预先设定的温度曲线完成热处理过程。数据采集和报表计算机完成实验过程数据采集、记录和实验数据报表生成功能。
基础自动化PLC***主要完成电加热、保温、冷却、二次加热和二次冷却以及实验过程数据采集等功能，实验过程中加热速率、冷却速率和温度均匀性等可控。
进一步的，上述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验装置，所述实验装置针对2～10mm厚试样实验。
进一步的，上述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验装置，所述固定铜电极和移动铜电极内部均加工有冷却水循环水道，加热过程中可通循环水以减少铜电极发热。
进一步的，上述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验装置，所述冷却装置在冷却过程中，为了保证冷却的均匀性，气雾喷嘴和水雾喷嘴均选用扇形喷嘴，喷雾形状为椭圆形，所有喷嘴的椭圆长轴相互平行，并且椭圆长轴与试样长度方向成10～15°夹角，可利用喷嘴移动装置驱动沿试样横向摆动，摆动速度0～600mm/s。
进一步的，上述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验装置，所述冷却装置的摆动速度和冷却水流量由计算机控制***进行前馈预设定，并根据设定温度与实际控制温度的偏差进行摆动速度和冷却水流量的双闭环控制。
本发明的有益效果为：
1)本发明的冷却装置安装有水雾喷嘴和气雾喷嘴，通过喷嘴进气阀和进水阀的控制，可分别实现喷气冷却、气雾冷却和水雾冷却，并且不需要更换喷嘴机构；
2)本发明可实现2～10mm热轧钢板加热、保温、淬火冷却、等温、再加热、二次等温、二次冷却等热处理工艺过程控制，整个工艺过程按预先设定的工艺曲线执行，无需人工干预；
3)本发明热处理过程中对试样施加张力，并通氮气保护，避免试样变形，减少试样氧化和脱碳；冷却过程中可精确控制冷却速率并快速稳定到等温温度；实验完成后具有详实的实验数据记录，有效地满足了高强塑性热轧钢板热处理实验研究需要。
附图说明
图1为高强塑性热轧钢板典型热处理工艺曲线示例；
图2为高强塑性热轧钢板热处理实验机立面图；
图3为高强塑性热轧钢板热处理实验机俯视图；
图4为炉腔体结构图；
图5为炉腔体俯视图；
图6为具体实施例热处理实验工艺温度曲线。
图中：1—上炉盖驱动气缸；1’—下炉盖驱动气缸；2—上炉盖；2’—下炉盖；201—滚轮轴承；3—加热变压器；4—后铜排和铜箔软连接导体；4’—前铜排和铜箔软连接导体；51—上后炉盖导向滑板；51’—上前炉盖导向滑板；52—下后炉盖导向滑板；52’—下前炉盖导向滑板；511—上后炉盖导向滑板导槽；521—下后炉盖导向滑板导槽；6—夹紧螺栓；7—夹紧压板；8—试样，9—热电偶；10—炉腔体；101-炉腔冷却水出口101；101’-炉腔冷却水入口；102-N2出口；102’-N2入口；103-热电偶引入口；11—固定铜电极；11’—移动铜电极；111—固定铜电极支架；111’—张力缸支架；12—上水雾喷嘴；12’—下水雾喷嘴；13—上气雾喷嘴；13’—下气雾喷嘴；14—上气雾喷嘴总进水口；14’—下气雾喷嘴总进水口；15—上气雾喷嘴总进气口；15’—下气雾喷嘴总进气口；16—上水雾喷嘴总进水口；16’—下水雾喷嘴总进水口；17—上喷嘴安装板；17’—下喷嘴安装板；18—喷嘴移动框架；19—喷嘴移动装置；20—张力气缸；21—炉体密封圈；22—电极密封绝缘件；23—张力连接块。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步说明本发明，实施例所描述的仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
针对本发明公开的实验方法，以350mm×150mm×4mm(长×宽×厚)试样为例，其热处理工艺如下：采用10℃/s的加热速率从室温加热的1250℃，保温60s后以100℃/s的冷却速率冷却到室温，在室温等待50s后再以10℃/s的加热速率加热到500℃，等温120s后以50℃/s的冷却速率冷却至室温。具体热处理实验实施方法如下：(1)将处理好的试样8利用夹紧螺栓6和夹紧压板7安装在固定铜电极11和移动铜电极11’上；(2)焊接三组热电偶9进行温度测量，取其平均温度为实际控制温度；(3)实验过程中张力气缸20有杆腔的压力设定为0.1MPa；(4)加热和保温过程中根据设定的加热速率和保温时间由计算机控制***自动调节加热功率和时间；(5)保温结束后采用水雾冷却，冷却水流量设定方法如下：根据相同材质5mm厚基准试样的冷却速率-冷却水流量标定数据，得到从1200℃冷却至室温，冷速为100℃/s时的冷却水流量为9.6m3/h，本实施例试样厚度为4mm，降温范围为1250℃到室温，根据式(1)计算得到本实施例试样与基准试样的换热量比值k＝0.834，根据式(2)可以确定本实施例冷却水流量前馈设定值为S1＝0.834×9.6＝8m3/h。(6)冷却过程中，设定喷嘴的初始摆动速率为400mm/s，摆动距离为200mm，计算机***根据实际温度与设定温度的偏差对冷却水的流量和摆动速率进行反馈控制。(7)在室温等待50s后，加热***对试样进行再加热，到500℃后等温120s，然后采用水雾冷却方法二次将试样冷却到室温，二次冷却的速率为50℃/s，根据公式(1)和(2)计算的换热量比值k＝0.32，冷却水流量S1＝4.38m3/h。(8)所有实验结束后，计算机控制***记录存储实验人员、日期、实验名称、试样尺寸和材质、加热和冷却温度曲线、冷却介质流量和压力、冷却方式、喷嘴摆动速度、加热速率、冷却速率等信息，形成实验报表。
上述实施例获得的热处理实验工艺温度曲线如图6所示。
下面结合附图对本发明的实验装置进行具体实施说明。
如图2～5所示，一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验装置，包括密闭炉腔、直接电阻加热装置、冷却装置、张力装置和计算机控制***组成，所述实验装置针对2～10mm厚试样实验：
其中密闭炉腔的炉腔体10上设有上后炉盖导向滑板51、上前炉盖导向滑板51’、下后炉盖导向滑板52、下前炉盖导向滑板52’，上炉盖2与上炉盖驱动气缸1连接，下炉盖2’与下炉盖驱动气缸1’连接，上炉盖2由上炉盖驱动气缸1驱动，下炉盖2’由下炉盖驱动气缸1’驱动，通过安装在上炉盖2和下炉盖2’上的滚轮轴承201引导上炉盖2和下炉盖沿2’沿着上后炉盖导向滑板51、上前炉盖导向滑板51’、下后炉盖导向滑板52和下前炉盖导向滑板52’上的上后炉盖导向滑板导槽511、上前炉盖导向滑板导槽、下后炉盖导向滑板导槽521和下前炉盖导向滑板导槽运动，实现上炉盖2和下炉盖2’的开闭和压紧密封；炉腔体10体壁上开有铜电极引入口、热电偶引入口103、炉腔冷却水出口101、炉腔冷却水入口101’、N2出口102和N2入口102’；炉腔体上铜电极引入口与铜电极11(11’)之间设置密封绝缘件22；炉腔体上下法兰上装有炉体密封圈21。
直接电阻加热装置由加热变压器3、调功器、固定铜电极11、移动铜电极11’、后铜排和铜箔软连接导体4、前铜排和铜箔软连接导体4’组成；固定铜电极11相对于炉腔体10固定不动，移动铜电极11’相对于炉腔体10可相对移动，固定铜电极11的一端通过后铜排和铜箔软连接导体4与加热变压器3的输出端连接；移动铜电极11’的一端通过前铜排和铜箔软连接导体4’与加热变压器3的输出端连接，试样8两端通过夹紧压板7和夹紧螺栓6与固定铜电极11和移动铜电极11’的另一端紧密连接；当加热变压器3的输入端通入交流电后，加热变压器3的输出端输出加热电流，加热电流通过试样8，在试样中产生焦耳热，实现对试样8的加热，通过调功器调节加热变压器3的输出功率实现试样加热速率和保温温度控制；所述固定铜电极11和移动铜电极11’内部均加工有冷却水循环水道，加热过程中可通循环水以减少铜电极发热。
所述冷却装置包括上水雾喷嘴12、水雾喷嘴12’、上气雾喷嘴13、下气雾喷嘴13’安装在上喷嘴安装板17和下喷嘴安装板上17’上，上喷嘴安装板17和下喷嘴安装板上17’相对于炉腔体10对称，并安装在喷嘴移动框架18上，喷嘴移动框架18与喷嘴移动装置19连接；上喷嘴安装板上17上并排设有上气雾喷嘴总进水口14、上气雾喷嘴总进气口15和上水雾喷嘴总进水口16；下喷嘴安装板上17’上并排设有下气雾喷嘴总进水口14’、下气雾喷嘴总进气口15’和下水雾喷嘴总进水口16’；利用冷却水控制单元和冷却气体控制单元控制冷却水和冷却气体的流量和压力，并通过软管经过总进水口(14、14’、16、16’)和总进气口(15、15’)将冷却水和冷却气体通入上喷嘴安装板17和下喷嘴安装板上17’，经上喷嘴安装板17和下喷嘴安装板上17’内部的管路连接分配到上气雾喷嘴进水口、上气雾喷嘴进气口、上水雾喷嘴进水口、下气雾喷嘴进水口、下气雾喷嘴进气口和下水雾喷嘴进水口上，并从喷嘴喷出完成冷却；
所述冷却装置的冷却方式包括喷气冷却、气雾冷却和水雾冷却，冷却能力覆盖自然缓冷、喷气慢速冷却直至水雾淬火冷却，5mm厚热轧钢板最高冷却速率达300℃/s，不同冷却方式是通过不同喷嘴和冷却介质控制实现的，气雾喷嘴可实现喷气冷却和气雾冷却，当需要喷气冷却时，气雾喷嘴的进水阀关闭，进气阀打开；当需要气雾冷却时，气雾喷嘴的进气阀和进水阀均打开；当需要水雾冷却时，水雾喷嘴的进水阀打开，气雾喷嘴的进气阀和进水阀均关闭。为了保证冷却的均匀性，气雾喷嘴和水雾喷嘴均选用扇形喷嘴，喷雾形状为椭圆形，所有喷嘴的椭圆长轴相互平行，并且椭圆长轴与试样8长度方向成10～15°夹角，可利用喷嘴移动装置19驱动沿试样8横向摆动，摆动速度0～600mm/s。冷却装置的摆动速度和冷却水流量由计算机控制***进行前馈预设定，并根据设定温度与实际控制温度的偏差进行摆动速度和冷却水流量的双闭环控制。
所述张力装置由张力气缸20、电气比例压力调节阀和张力连接块23组成，张力缸20固定在张力缸支架111’上，张力气缸20的缸杆通过张力连接块23与移动铜电极11’连接并绝缘，通过电气比例压力调节阀控制张力气缸20有杆腔的压力，实现热处理过程中试样张力的控制，张力的大小可通过电气比例压力调节阀的输入电信号进行控制，并且可随加热温度或加热时间而变化；
所述计算机控制***由PLC、HMI计算机和数据报表计算机组成。HMI***用于加热和冷却工艺过程的PDI数据录入和运行状态监视，热处理的温度制度通过HMI界面预先设定，热处理过程中计算机控制***自动控制直接电阻加热装置和冷却装置按预先设定的温度曲线完成热处理过程。数据采集和报表计算机完成实验过程数据采集、记录和实验数据报表生成功能。
基础自动化PLC***主要完成电加热、保温、冷却、二次加热和二次冷却以及实验过程数据采集等功能，实验过程中加热速率、冷却速率和温度均匀性等可控。
Claims (9)
1.一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、试样预处理：
将高强塑性热轧钢板试样除锈、去毛刺、清洗干净后平放安装在实验装置的两个铜电极之间，试样两端与铜电极用螺栓和压块夹紧；
步骤2、试样加热和保温：
利用直接电阻加热装置的加热变压器给试样通交流电，通过试样自身电阻产生的焦耳热对试样进行加热和保温；利用焊接在试样上的热电偶实时检测试样的温度，试样上焊接的热电偶数量为3～5组，采用3～5组热电偶的平均温度作为控制温度；
步骤3、试样冷却：
利用冷却装置对保温一定时间的试样进行冷却，冷却过程中冷却装置以计算机控制***计算的速度沿试样横向摆动，并根据试样温度反馈信息控制冷却水的流量，保证冷却速率和冷却均匀性；
所述冷却装置的横向摆动速度和冷却水流量控制方法如下：
1)选定一种材料和一个厚度的试样为基准，测量在不同冷却水流量条件下的试样冷却速率，获得基准流量-冷却速率曲线；
2)针对当前实验试样，计算其冷却换热量与基准试样换热量比值k：
其中，ρ1、V1、C1和ΔT1分别为当前实验试样的密度、体积、比热容和冷却降温范围，ρ、V、C和ΔT分别为基准试样的密度、体积、比热容和冷却降温范围；
3)针对当前实验试样，根据冷却速率要求，通过基准流量-冷却速率曲线选定基准流量S，进而确定当前实验试样的前馈预设定流量S1：
S1＝Sk
4)冷却开始后，计算机控制***以设定的基准摆动速度和前馈预设定流量控制冷却装置摆动速度和喷水流量，在冷却过程中，计算机控制***根据设定温度与实际控制温度的偏差值实时对冷却装置的摆动速度和冷却水流量进行偏差补偿，采用摆动速度和冷却水流量双闭环来控制冷却速率；
步骤4、实验数据处理：
冷却结束后，计算机控制***记录存储实验人员、日期、实验名称、试样尺寸和材质、加热和冷却温度曲线、冷却介质流量和压力、冷却方式、喷嘴摆动速度、加热速率、冷却速率信息，形成实验报表。
2.根据权利要求1所述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验方法，其特征在于，试样加热和冷却过程中利用张力装置对试样施加张力，控制加热过程中试样由于伸长而弯曲变形。
3.根据权利要求1所述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验方法，其特征在于，试样加热和保温在一个密闭炉腔中进行，密闭炉腔通入N2，减少试样高温长时间保温引起的氧化和脱碳现象。
4.根据权利要求1所述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验方法，其特征在于，试样的加热速率、保温温度、保温时间、冷却速率、冷却路径的工艺过程均在计算机控制***中预先设定，模拟实验过程中，计算机控制***按设定工艺曲线控制试样的温度。
5.一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验装置，其特征在于，所述实验装置包括密闭炉腔、直接电阻加热装置、冷却装置、张力装置和计算机控制***组成：
所述密闭炉腔包括炉腔体、上炉盖、下炉盖、上炉盖导向滑板和下炉盖导向滑板，上炉盖和下炉盖与炉盖驱动机构连接，由炉盖驱动机构驱动，通过安装在上炉盖和下炉盖上的滚轮轴承引导上炉盖和下炉盖沿上炉盖导向滑板和下炉盖导向滑板上的导槽运动，实现上炉盖和下炉盖的开闭和压紧密封；炉腔体体壁上开有铜电极引入口、热电偶引入口、炉腔冷却水出口、炉腔冷却水入口、N2出口和N2入口；炉腔体上铜电极引入口与铜电极之间设置密封绝缘件；炉腔体上下法兰上装有炉体密封圈；
所述直接电阻加热装置由加热变压器、调功器、固定铜电极、移动铜电极、两个铜排和铜箔软连接导体组成；固定铜电极和移动铜电极的一端分别通过铜排和铜箔软连接导体与加热变压器的输出端连接；试样两端通过夹紧压板和夹紧螺栓与固定铜电极和移动铜电极的另一端紧密连接；当加热变压器的输入端通入交流电后，加热变压器的输出端输出加热电流，加热电流通过试样，在试样中产生焦耳热，实现对试样的加热，通过调功器调节加热变压器的输出功率实现试样加热速率和保温温度控制；
所述冷却装置包括水雾喷嘴和气雾喷嘴，安装在喷嘴安装板上，水雾喷嘴、气雾喷嘴和喷嘴安装板均设置上、下两套，相对于密闭炉腔对称，并安装在喷嘴移动框架上，喷嘴移动框架与喷嘴移动装置连接；喷嘴安装板上还并排设有气雾喷嘴总进水口、气雾喷嘴总进气口和水雾喷嘴总进水口；利用冷却水控制单元和冷却气体控制单元控制冷却水和冷却气体的流量和压力，并通过软管将冷却水和冷却气体经总进水口和总进气口通入喷嘴安装板，经喷嘴安装板内部的管路连接到气雾喷嘴进水口、气雾喷嘴进气口和水雾喷嘴进水口上并从上述喷嘴喷出，完成冷却；
所述张力装置由张力气缸、电气比例压力调节阀和张力连接块组成，张力气缸的缸杆通过张力连接块与移动铜电极连接并绝缘，通过电气比例压力调节阀控制张力气缸有杆腔的压力，实现热处理过程中试样张力的控制，张力的大小可通过电气比例压力调节阀的输入电信号进行控制，并且可随加热温度或加热时间而变化；
所述计算机控制***由PLC、HMI计算机和数据报表计算机组成。
6.根据权利要求5所述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验装置，其特征在于，所述实验装置针对2～10mm厚试样实验。
7.根据权利要求5所述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验装置，其特征在于，所述固定铜电极和移动铜电极内部均加工有冷却水循环水道。
8.根据权利要求5所述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验装置，其特征在于，所述冷却装置在冷却过程中，为了保证冷却的均匀性，气雾喷嘴和水雾喷嘴均选用扇形喷嘴，喷雾形状为椭圆形，所有喷嘴的椭圆长轴相互平行，并且椭圆长轴与试样长度方向成10～15°夹角，利用喷嘴移动装置驱动沿试样横向摆动，摆动速度0～600mm/s。
9.根据权利要求5所述的一种高强塑性热轧钢板热处理模拟实验装置，其特征在于，所述冷却装置的摆动速度和冷却水流量由计算机控制***进行前馈预设定，并根据设定温度与实际控制温度的偏差进行摆动速度和冷却水流量的双闭环控制。
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