CN102121063A

CN102121063A - 一种方扁材生产线喷射冷却系统

Info

Publication number: CN102121063A
Application number: CN 201010239538
Authority: CN
Inventors: 边新孝; 李谋渭; 张少军; 刘国勇; 朱冬梅
Original assignee: Individual
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: CN102121063B

Abstract

本发明涉及一种方扁材生产线喷射冷却热处理设备，主要由上下强冷喷射装置(15和15a)、上下中冷喷射装置(13和13a)、上下弱冷喷射装置(12和12a)、上下气雾喷射装置(3和3a)、侧冷喷射装置(16)、前中后吹扫装置(11、14和6)、流量调控装置(2)、上喷射装置升降装置(1)组成，上强中弱冷喷射装置(15、13、12)、上气雾喷射装置(3)、前中后吹扫装置(11、14、6)都可随升降装置(1)上下升降，适应不同厚度的方扁材要求。侧冷喷射装置(16)安装在辊道(8)的两侧，能快速冷却厚度较大的方扁材。通过开启不同组数的喷射冷却装置和调节流量调控装置(2)可调节冷却系统的冷却能力。中间密两边稀、前后交错的喷嘴布置使喷射冷却系统均匀，使方扁材淬火后变形小、组织均匀、不开裂。

Description

一种方扁材生产线喷射冷却系统

技术领域

本发明涉及一种冶金机械金属热处理设备，特别是提供了一种方或扁材在线热处理装备。

技术背景

高温方或扁金属冷却淬火时，大多采用离线淬火，即把高温的方扁材放在水池、油池或空气中冷却。这种离线淬火需要耗损大量能源来加热被淬火材料。对池式淬火控冷还存在保证淬火控冷均匀的困难，且油淬火还有环境问题。

本发明的目的是提供一种在线连续淬火热处理设备，无论材料厚薄的方扁材在辊道上前进过程中，由冷却能力可以调节的喷射冷却系统，从上下和两侧四周同时均匀冷却该方扁材，冷却速度较均匀，由流量调节装置控制冷却速度，达到变形小、不开裂、组织较均匀的目的。这种在线淬火设备还可利用轧后金属金粒变细的优点，更加提高了淬火后的金属强度。该设备也可用于炉后淬火，由于该设备是连续生产，生产效率高。

发明内容

本发明的结构如下：方扁材生产线喷射冷却系统主要由上下强冷喷射装置15和15a、上下中冷喷射装置13和13a、上下弱冷喷射装置12和12a、上下气雾喷射装置3和3a、侧冷喷射装置16、前中后吹扫装置11、14、6、流量调控装置2、上喷射装置升降装置1组成。上强中弱冷喷射装置15、13、12、上气雾喷射装置3、前中后吹扫装置11、14、6都安装在可由升降机1驱动的升降粱5上，它们都位于辊道8的上方。下强中弱冷喷射装置15a、13a、12a和下气雾喷射装置3a都安装在辊道8的下方。上下强、中、弱冷喷射装置15和15a、13和13a、12和12a，上下气雾喷射装置3和3a，均安装在两相邻辊道8之间，上下强冷对强冷、中冷对中冷、弱冷对弱冷、气雾对气雾，分别一一对应。侧冷喷射装置16安装在辊道8的两侧。在冷却线的上下方，配有多个上下强中弱冷喷射装置、气雾喷射装置和侧冷喷射装置。上下强中弱冷喷射装置和气雾喷射装置的布置采用先强冷、再中冷、再弱冷、最后气雾喷射，然后又先中冷，再弱冷、最后气雾喷射的顺序排列。前中后吹扫装置11、14、6分别位于生产线的入口、中间和出口。侧冷喷射装置16位于在辊道7的两侧，固定或随移动机构9沿冷却线方向移动。在侧冷喷射装置16与方扁材材7之间装有带喷射窗口28的挡板25，挡板25安装在升降粱5上，可以随升降粱5上下移动。在侧冷喷射装置16和挡板25之间装有飞溅水收集装置26，在侧冷喷射装置16喷出的部分水由挡板25反射至集水罩26中，由管道27排出。上强、中、弱喷射装置15、13、12的结构是：阻尼板18把喷射装置箱体17分为上下两个腔22和19，水通过流量调控装置2进入下腔19，水穿过阻尼板18进入上腔22，再经水管20，由与水管20相连的喷嘴4喷出。下强、中、弱喷射装置15a、13a、12a的结构是：阻尼孔板18a把喷射装置箱体17a分为上下两个腔19a和22a，水通过流量调控装置(2)进入下腔19a，水穿过阻尼孔板18a进入上腔22a，然后喷嘴4喷出。每个上喷射装置都安装了多排喷嘴4，每排喷嘴的位置是中间密两边稀，稀密比在1-15％之间，前后排喷嘴相互错开，使喷到方扁材表面的水和/水雾均匀。

本发明的目的是这样实现的：在方扁材进入冷却线之前，根据方扁材的厚度，升降机1启动，调节方扁材上表面到喷嘴的距离。根据方扁材的厚度、化学成分和以前的生产经验，估计方扁材的冷却速度，开启不同组数的上下强中弱冷喷射装置15和15a、13和13a、12和12a、下气雾喷射装置3和3a、侧冷喷射装置16、前中后吹扫装置11、14和6。流量调控装置2调节上述各喷射装置的流量。通过开启不同数量上下喷射装置和流量调控装置2调节它们的流量，达到调节冷却能力和冷却速度，满足正在淬火的方扁材的要求。前中后吹扫装置11、14、6的作用是把材板表面的积水清扫，增加冷却能力，提高方扁材的板形质量。上下强、中弱喷射装置12和12a、13和13a、15和15a中有阻尼板18，故其上的各个喷嘴4喷射均匀。喷嘴4位置前后排错开的作用也是使不同冷却装置中的喷嘴4喷射均匀，达到使方扁材各个部位冷却均匀的目的。由于方扁材7具有一定的宽度，中间冷却慢，两边冷却快，为了使方扁材7在宽度方向冷却速度相同，每排喷嘴中间密两边稀，稀密比在1-15％之间。侧冷喷射装置16在高度方向不变，当方扁材7较薄时，升降机1下降，大梁5及各上喷射装置下降，与大梁5相连的挡板25下降，这样，只有与方扁材高度一致的侧喷射装置16上的喷嘴4喷出的水雾才能到方扁材的侧面，超出方扁材厚度的喷嘴喷出的水雾被挡板25挡住，不致影响方扁材7的局部冷却速度，从而影响板形和淬火组织。被挡的水由集水罩26再由管道27排出。侧冷喷射装置16可以固定在辊道8的两侧，也可安装在移动机构9上，沿冷却线方向来回移动，有利于方扁材7侧面冷却均匀。由于侧喷射装置16，从两侧冷却方扁材7，方扁材可以较厚，该设备也能淬透被淬方扁材。若方扁材厚度较小，侧喷射装置16可以关闭。

附图说明

图1为方扁材材生产线喷射冷却系统总图。

图2为图1的侧视图。

图3为图1中A向视图，即喷射装置中的喷嘴布置图。

图4为上强中弱喷射装置箱体内部结构图。

图5为下强中弱喷射装置箱体内部结构图。

具体实施方式

实施例1

参见图1，方扁材生产线喷射冷却系统主要组成为：上下强冷喷射装置1组，即15和15a；上下中冷喷射装置3组，即13和13a；上下弱冷喷射装置2组，即12和12a；上下气雾喷射装置3组，即3和3a；侧冷喷射装置16共5组，3个吹扫装置11、14、6分别位于生产线的入口、中间和出口。上下冷却喷射装置均安装在两相邻辊道8之间，上强冷对下强冷、上中冷对下中冷、上弱冷对下弱冷、上气雾对下气雾，一一对应。强中弱气雾喷射的安排顺序为(从方扁材前进方向看)：强、中、弱、气雾、中、弱、气雾、中、弱、气雾。辊道8上方的冷却喷射装置，即上强中弱冷喷射装置15、13、12，气雾喷射装置3和吹扫装置11、14、6都由升降机1驱动的升降粱5上，可上下升降，以适应不同厚度的方扁材。侧冷喷射装置16位于在辊道7的两侧，第1组侧冷喷射装置安装在移动机构9上，工作时沿冷却线方向移动，使方扁材初始进入冷却区时均匀快速冷却，其他组固定在辊道9的两侧。见图2，在侧冷喷射装置16与方扁材材7之间装有带喷射窗口28的挡板25，挡板25安装在升降粱5上，可以随升降粱5上下移动。在侧冷喷射装置16和挡板25之间装有飞溅水收集装置26，在侧冷喷射装置16喷出的部分水由挡板25反射至集水罩26中，由管道27排出。

见图3，每个上喷射装置都安装了多排喷嘴4，每排喷嘴的位置是中间密两边稀，中间喷嘴的间距100mm，再靠边的两个喷嘴间距为110mm，每靠边一个喷嘴，间距增加10mm。前后排喷嘴相互错开，即相邻两排在板宽方向的喷嘴间距为5mm，所以，中间的冷却能力强，两边的冷却能力逐步减小。而方扁材中间的热量多，难以冷却，这正好使材板沿宽度方向冷却速度一致，到达均匀冷却的目的。

参见图4，上强中弱冷喷射装置15、13、12的进水路线是，水通过流量调控装置2进入下腔19，再穿过阻尼板18进入上腔22，再经水管20，由与水管20相连的喷嘴4喷出。参见图5，下强、中、弱喷射装置15a、13a、12a的进水路线是：水通过流量调控装置(2)进入下腔19a，水穿过阻尼板18a进入上腔22a，再经喷嘴4喷出。节流板的作用是让每个喷嘴的水压力大致相等，各喷嘴喷出的水雾就均匀。流量调控装置2可调节强、中、弱冷喷射装置的冷却能力，强冷、中冷与弱冷可相互转换，即中冷起弱冷，强冷起中冷。

上下气雾喷射装置3和3a通过流量调控装置2分别进入水和压缩空气，气水分合后通过喷嘴4喷出。调节气水比，可喷出不同冷却能力的气雾、水雾或压缩空气，即气喷、水喷或气水喷。

准备淬火的方扁材为塑料模具材P20，厚度100mm。提升上喷射冷却装置，使喷嘴离辊道7上表面的高度为500mm。P20材淬透性较好，按方扁材移动方向，开启第一组(上、下冷却合为一组)强喷射装置，第3组气雾，第4组中冷，第5组弱冷，第7组中冷，第8组弱冷和第9组气雾。第一组强冷流量调控装置阀门开口度80％；第3组气雾喷射装置，流量调控装置水阀门开口度80％、气50％；第4组中冷和第5组弱冷流量调控装置水阀门开口度均为80％；第7组中冷和第8组弱冷流量调控装置水阀门开口度分别为40％和60％；第9组气雾喷射装置，流量调控装置水阀门开口度30％、气80％。由于方扁材较厚，5组侧喷嘴装置都开启。前中后3各侧吹扫全都开启，以清扫材板上多余的水。

上述喷射冷却装置开启后约3分钟，各喷嘴喷射平稳，方扁材轧制完后以0.5m/s的速度进入冷却区。淬火期间速度不变，最后从冷却区出来，淬火完毕，方扁材继续前进，进入下一工序。

实施例2

准备热处理是不锈板材1Cr18Ni9Ti固容，厚度10mm。设备与实施例1相同。提升上喷射冷却装置，使喷嘴离辊道7上表面的高度为280mm。开启第2组中冷喷射，第3组气雾，第5组弱冷，第8组弱冷和第9组气雾。第2组强冷流量调控装置阀门开口度80％；第3组气雾喷射装置，流量调控装置水阀门开口度60％、气70％；第5组弱冷流量调控装置水阀门开口度为80％；第8组弱冷流量调控装置水阀门开口度为40％；第9组气雾喷射装置，流量调控装置水阀门开口度30％、气80％。由于方扁材较薄，5组侧喷嘴装置都关闭。前中后3各侧吹扫全都开启，以清扫材板上多余的水。

上述喷射冷却装置开启后约3分钟，各喷嘴喷射平稳，不锈材材板从加热炉加热出来后，以0.3m/s的速度进入冷却区。淬火期间速度不变，最后从冷却区出来，淬火完毕，材板继续前进，进入下一工序。

Claims

1.一种方扁材生产线喷射冷却系统，主要组成为：上下强冷喷射装置(15和15a)、上下中冷喷射装置(13和13a)、上下弱冷喷射装置(12和12a)、上下气雾喷射装置(3和3a)、侧冷喷射装置(16)、前中后吹扫装置(分别为11、14、6)、流量调控装置(2)、上喷射装置升降装置(1)，其特征在于：上强中弱冷喷射装置(15、13、12)、上气雾喷射装置(3)、前中后吹扫装置(11、14、6)都安装在可由升降机(1)驱动的升降粱(5)上，位于辊道(8)的上方。下强中弱冷喷射装置(15a、13a、12a)和下气雾喷射装置(3a)安装在辊道(8)的下方。侧冷喷射装置(16)安装在辊道(8)的两侧。在冷却线的上下方，配有多个上下强中弱冷喷射装置、气雾喷射装置和侧冷喷射装置，上下各冷却装置一一对应，流量调控装置(2)调节各个冷却装置的流量，通过调节流量和开启不同的冷却装置来控制冷却系统的冷却能力。

2.根据权利要求1，所述的上下强、中、弱喷射装置，其特征在于：每个上喷射装置都安装了多排喷嘴(4)，每排喷嘴的位置是中间密两边稀，稀密比在1-15％之间，前后排喷嘴相互错开。

3.根据权利要求1，所述的上强、中、弱喷射装置，其特征在于：阻尼板(18)把喷射装置箱体(17)分为上下两个腔(22和19)，水通过流量调控装置(2)进入下腔(19)，水穿过阻尼板(18)进入上腔(22)，再经水管(20)，由与水管(20)相连的喷嘴(4)喷出。

4.根据权利要求1，所述的下强、中、弱喷射装置，其特征在于：阻尼板(18a)把喷射装置箱体(17a)分为上下两个腔(19a和22a)，水通过流量调控装置(2)进入下腔(19a)，水穿过阻尼板(18a)进入上腔(22a)，再喷嘴(4)喷出。

5.根据权利要求1，所述的侧冷喷射装置(16)和气雾喷射装置，其特征在于：侧冷喷射装置(16)和气雾喷射装置上装有多排上下布置的喷嘴(4)，喷射可以是气喷和/或水喷，喷嘴位置前后排错开。

6.根据权利要求1，所述的侧冷喷射装置(16)，其特征在于：在侧冷喷射装置(16)与方扁材(7)之间装有带喷射窗口(28)的挡板(25)，挡板(25)安装在升降粱(5)上，可以随升降粱(5)上下移动。

7.根据权利要求1，所述的侧冷喷射装置(16)，其特征在于：侧冷喷射装置(16)固定在辊道(7)的两侧。

8.根据权利要求1，所述的侧冷喷射装置(16)，其特征在于：侧冷喷射装置(16)安装在辊道(7)的两侧、可沿冷却线方向移动的移动机构(9)上。

9.根据权利要求1，所述的气雾喷射装置(3和3a)，其特征在于：气雾喷射装置上装有多排喷嘴(4)，喷射可以是气喷和/或水喷，可通过气水比调节其喷射冷却强度。喷嘴位置前后排错开。

10.根据权利要求1和权利要求6，所述的侧冷喷射装置(16)和挡板(12)，其特征在于：在侧冷喷射装置(16)和挡板(25)之间装有飞溅水收集装置(26)，在侧冷喷射装置(16)喷出的部分水由挡板(25)反射至集水罩(26)中，由管道(27)排出。