CN109207688B - 一种金属板带材热处理吹扫装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属板带材热处理装备技术领域，提出了一种金属板带材热处理吹扫装置。该装置包括吹扫喷嘴、防撞护板、供气管路及控制阀组、自动控制系统。该装置能够有效清除金属板带材上下表面热处理冷却残水并实现干燥，具备自动操作功能和喷射参数动态可调功能，精确控制金属板带材吹扫过程，显著提升金属板带材热处理表面质量，提高生产效率。

Description

一种金属板带材热处理吹扫装置

技术领域

本发明属于金属板带材热处理装备技术领域，涉及一种金属板带材热处理吹扫装置。

背景技术

金属板带材热处理涉及正火、淬火、回火、控制冷却、固溶等工艺过程，其中淬火、控制冷却、固溶等工艺需要将金属板带材加热至一定温度(一般≥800℃)后，采用水冷方式以一定冷却速度降至工艺终冷温度，以达到改善金属内部组织和结构、提升性能的目的。

金属板带材热处理通常采用辊底式热处理炉完成加热工序、采用辊式淬火机完成淬火、控制冷却等工序。辊式淬火机冷却能力强、冷却均匀、冷却后板带材板形好，可用于碳素钢、不锈钢、特种合金、钛合金、铝合金等金属板带材淬火、固溶、控制冷却等生产，是大型热处理线主要冷却设备形式。辊式淬火机采用射流冲击淬火方式，高压、大流量冷却水高速冲击板带材上下表面，刺穿表面蒸汽膜，实现直接与壁面单相强制对流换热，壁面换热效率高、换热可控性好。

金属板带材冷却后，由机后衔接辊道运出辊式淬火机，板带材上下表面残水需要有效清除并干燥。若不及时清除、干燥板带材表面残水，一方面会产生锈痕、严重影响钢板表面质量，另一方面表面残水影响测温、跟踪等检测仪表以及磁力吊等正常工作，影响生产。目前，辊式淬火机机后残水清除普遍采用风机吹扫和外接压缩空气吹扫两种形式。采用风机形式受风机功率、设备结构等限制，风量小、风速低，无法有效清除板带材上表面残水，且需配置电控箱，设备复杂、能耗较高。采用外接压缩空气形式受吹扫喷嘴形式、外接压缩空气压力等限制，板带材表面易出现条纹、表面不干燥等问题。两种形式均只清除板带材上表面残水，板带材下表面并无任何残水清除措施，进一步影响板带材热处理表面质量。因此，如何研发新型的辊式淬火机机后残水清除装置，实现残水快速全面清除和干燥，成为金属板带材高质量热处理的关键之一。

专利CN204097526U，公开了一种带水流吹扫装置的辊式淬火机，在炉门入口第一上辊的上框架上安装水流吹扫装置。该装置可有效防止淬火机的水回流入淬火炉造成炉内辊道节瘤、钢板压痕及炉内耐火材料破坏等问题，与本发明金属板带材吹扫装置无关。

专利CN203830434U，公开了一种用于清除钢板表面残留冷却水的装置，该装置属于传统辊式淬火机机后吹扫形式，受外接压缩空气压力波动、装置结构等限制，板带材冷却后残水清除不彻底，易产生吹扫条纹、局部残水未清除、板带材干燥不彻底、下表面残水清除不彻底等问题，与本发明新型金属板带材热处理吹扫装置无关。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属板带材热处理吹扫装置，能够快速有效清除板带材辊式淬火后上表面、下表面残余冷却水，并实现板带材干燥，满足金属板带材热处理水冷后高表面质量、高测量精度需求。

一种金属板带材热处理吹扫装置，安装于辊式淬火机出口侧，该装置包括吹扫喷嘴、防撞护板、供气管路及控制阀组、自动控制系统；自动控制系统调节控制阀组状态、吹扫喷嘴位置，吹扫喷嘴外部设置防撞护板，控制阀组控制供气管路的供气状态；所述吹扫喷嘴由外部密闭喷管、内部均流管、扇形小喷嘴组成，内部均流管与供气管路直通，内部均流管管壁上设有均流孔，与外部密闭喷管形成均流腔，压缩空气经由供气管路进入内部均流管，再由均流孔进入均流腔，经过外部密闭喷管上的扇形小喷嘴喷射出，两排扇形小喷嘴交替布置，以一定角度安装于外部密闭喷管上，扇形小喷嘴出气口呈椭圆形，椭圆形长轴方向与板带材宽度方向平行，扇形小喷嘴距金属板带材上、下表面垂直距离可调节，调节范围100mm～350mm，扇形小喷嘴喷射角度可调节，调节范围0°～60°。

上述吹扫喷嘴分上吹扫喷嘴和下吹扫喷嘴，上吹扫喷嘴安装于辊式淬火机移动机架末端，随移动机架移动，下吹扫喷嘴安装于辊式淬火机机后衔接辊道间隙内，与上吹扫喷嘴垂直对称安装，清除金属板带材下表面残水。

上述防撞护板设计成“L”型、安装于吹扫喷嘴外部，防止金属板带材冷却变形后冲撞吹扫喷嘴，防撞护板底侧面板设置长圆孔，其位置与安装于吹扫喷嘴外部密闭喷管上的两排交替布置的扇形小喷嘴对应，使压缩空气通过底侧面板喷射到金属板带材上、下表面，同时防止吹扫装置不喷气时金属板带材表面氧化皮剥落堵塞扇形小喷嘴。

上述供气管路及控制阀组由固定钢质气管、金属软管、气动开闭阀门、加热装置、储气罐组成，金属软管一端连接吹扫喷嘴的内部均流管、另一端连接固定钢质气管，金属软管可实现上吹扫喷嘴依据金属板带材厚度自动调整喷射距离，气动开闭阀门安装于固定钢质气管上，控制压缩空气通断，加热装置安装于固定钢质气管上，采用电阻加热方式加热固定钢质气管管壁，间接加热管内压缩空气，压缩空气加热温度范围为30℃～60℃，固定钢质气管接入储气罐中。

上述自动控制系统由检测仪表、PLC系统组成，检测仪表包括激光检测器、位置传感器、温度传感器和压力传感器，分别检测金属板带材位置、上/下吹扫喷嘴位置、压缩空气温度和压缩空气压力，检测信号进入PLC系统，依据金属板带材位置，通过开关控制程序控制气动开闭阀门，实现压缩空气通断控制，依据上/下吹扫喷嘴位置，通过位置控制程序控制辊式淬火机移动框架升降电机，实现上/下吹扫喷嘴喷射距离控制，依据压缩空气温度和压缩空气压力，通过加热控制程序控制加热装置，实现吹扫压缩空气温度控制。

经由供气管路进入内部均流管的压缩空气压力为0.4MPa～0.6MPa。

所述金属板带材热处理吹扫装置与现有设备技术水平相比，具有如下优点：

1、吹扫喷嘴内部设计均流装置、两排扇形小喷嘴交替布置、扇形小喷嘴出气口呈椭圆形：这些设计大幅提升吹扫喷嘴喷气均匀性，消除吹扫死角，能够有效清除金属板带材全板面残余冷却水。

2、分别设计金属板带材上表面吹扫喷嘴和下表面吹扫喷嘴，能够显著改善板带材下表面残水清除效果。

3、吹扫喷嘴喷射距离、喷射角度可调节，便于安装调试过程中依据使用效果进一步优化吹扫工艺参数。

4、设计的防撞护板具有如下优点：1)防止冷却变形的金属板带材冲撞上下吹扫喷嘴，保护喷嘴；2)防止正火、回火等高温金属板带材烘烤上下吹扫喷嘴，产生变形；3)防止金属板带材下表面氧化皮剥落，堵塞扇形小喷嘴，影响吹扫效果。

5、通过加热装置加热压缩空气，使带有一定温度的压缩空气冲击板带材表面，同时起到吹扫和干燥的功能。

6、通过自动控制系统，自动控制吹扫喷嘴开闭、位置和压缩空气温度，无需人工干预，控制精度高，吹扫、干燥效果可控。

附图说明

图1是本发明中的金属板带材热处理吹扫装置系统流程图；

图2是本发明中的金属板带材热处理吹扫装置内部截面图；

图3是本发明中的金属板带材热处理吹扫装置上吹扫喷嘴外观图。

图中：1板带材；2辊式淬火机；3位置传感器；4上吹扫喷嘴；5下吹扫喷嘴；6PLC系统；7位置控制程序；8辊式淬火机移动框架提升电机；9激光检测器；10开关控制程序；11气动开闭阀门；12气源；13储气罐；14固定钢质气管；15压力传感器；16温度传感器；17加热控制程序；18加热装置；19金属软管；20内部均流管；21均流孔；22均流腔；23外部密闭喷管；24扇形小喷嘴；25防撞护板。

具体实施方式

本实施例提供本发明一种金属板带材热处理吹扫装置的具体实施过程，如图1、2、3所示，选用80mm厚金属板带材为例具体说明实施过程。板带材1进入辊式淬火机2后，位置传感器3检测上吹扫喷嘴4和下吹扫喷嘴5实际位置，并将位置信号传递给PLC系统6，PLC系统6依据板带材1厚度调用位置控制程序7控制辊式淬火机移动框架升降电机8，调节上吹扫喷嘴4距离板带材1上表面垂直距离和下吹扫喷嘴5距离板带材1下表面垂直距离均为200mm。激光检测器9检测板带材1头部位置，检测信号进入PLC系统6。当板带材1头部距离上吹扫喷嘴1m时，PLC系统6调用开关控制程序10，控制气动开闭阀门11开启。0.4MPa～0.6MPa压缩空气由气源12进入储气罐13，储气罐13出口连接固定钢质气管14，由压力传感器15检测压缩空气实际压力、温度传感器16检测压缩空气实际温度，压力和温度实测值反馈给PLC系统6，PLC系统6调用加热控制程序17控制加热装置18，将压缩空气加热至60℃。带温压缩空气经过气动开闭阀门11、金属软管19后，进入上吹扫喷嘴4和下吹扫喷嘴5内部均流管20中，通过均流孔21进入均流腔22中，压缩空气经过均流后，由安装在外部密闭喷管23上的扇形小喷嘴24喷射出。当板带材1经过上吹扫喷嘴4和下吹扫喷嘴5时，带温压缩空气吹扫板带材1上下表面残水，并干燥板带材1，防撞护板25保护上吹扫喷嘴4和下吹扫喷嘴5，防止变形板带材1冲撞、烘烤，同时防止板带材1表面氧化皮剥落堵塞下吹扫喷嘴5。上吹扫喷嘴4和下吹扫喷嘴5吹扫、干燥板带材1的过程中，PLC系统6依据板带材1头部位置和长度调用开闭控制程序10计算板带材1尾部位置。当板带材1尾部离开上吹扫喷嘴4和下吹扫喷嘴51m后，PLC系统6调用开闭控制程序10关闭气动开闭阀门11，同时PLC系统6调用加热控制程序17关闭加热装置18。至此，金属板带材热处理吹扫装置具体实施过程结束。

Claims (5)

1.一种金属板带材热处理吹扫装置，安装于辊式淬火机出口侧，其特征在于，该装置包括吹扫喷嘴、防撞护板、供气管路及控制阀组、自动控制系统；自动控制系统调节控制阀组状态、吹扫喷嘴位置，吹扫喷嘴外部设置防撞护板，控制阀组控制供气管路的供气状态；所述吹扫喷嘴分上吹扫喷嘴和下吹扫喷嘴，上吹扫喷嘴安装于辊式淬火机移动机架末端，随移动机架移动；下吹扫喷嘴安装于辊式淬火机机后衔接辊道间隙内，与上吹扫喷嘴垂直对称安装；所述吹扫喷嘴由外部密闭喷管、内部均流管、扇形小喷嘴组成，内部均流管与供气管路直通，内部均流管管壁上设有均流孔，与外部密闭喷管形成均流腔，压缩空气经由供气管路进入内部均流管，再由均流孔进入均流腔，经过外部密闭喷管上的扇形小喷嘴喷射出，两排扇形小喷嘴交替布置，以一定角度安装于外部密闭喷管上，扇形小喷嘴出气口呈椭圆形，椭圆形长轴方向与板带材宽度方向平行，上吹扫喷嘴中的扇形小喷嘴距金属板带材上表面垂直距离及下吹扫喷嘴中的扇形小喷嘴距金属板带材下表面垂直距离可调节，调节范围100mm～350mm，扇形小喷嘴喷射角度可调节，调节范围0°～60°。

2.根据权利要求1所述的金属板带材热处理吹扫装置，其特征在于，防撞护板设计成“L”型、安装于吹扫喷嘴外部，防撞护板底侧面板设置长圆孔，其位置与安装于吹扫喷嘴外部密闭喷管上的两排交替布置的扇形小喷嘴对应。

3.根据权利要求1或2所述的金属板带材热处理吹扫装置，其特征在于，供气管路及控制阀组由固定钢质气管、金属软管、气动开闭阀门、加热装置、储气罐组成，金属软管一端连接吹扫喷嘴的内部均流管、另一端连接固定钢质气管，气动开闭阀门安装于固定钢质气管上，控制压缩空气通断，加热装置安装于固定钢质气管上，采用电阻加热方式加热固定钢质气管管壁，间接加热管内压缩空气，压缩空气加热温度范围为30℃～60℃，固定钢质气管接入储气罐中。

4.根据权利要求1或2所述的金属板带材热处理吹扫装置，其特征在于，自动控制系统由检测仪表、PLC系统组成，检测仪表包括激光检测器、位置传感器、温度传感器和压力传感器，分别检测金属板带材位置、上、下吹扫喷嘴位置、压缩空气温度和压缩空气压力，检测信号进入PLC系统，依据金属板带材位置，通过开关控制程序控制气动开闭阀门，实现压缩空气通断控制，依据上、下吹扫喷嘴位置，通过位置控制程序控制辊式淬火机移动框架升降电机，实现上、下吹扫喷嘴喷射距离控制，依据压缩空气温度和压缩空气压力，通过加热控制程序控制加热装置，实现吹扫压缩空气温度控制。

5.根据权利要求3所述的金属板带材热处理吹扫装置，其特征在于，自动控制系统由检测仪表、PLC系统组成，检测仪表包括激光检测器、位置传感器、温度传感器和压力传感器，分别检测金属板带材位置、上、下吹扫喷嘴位置、压缩空气温度和压缩空气压力，检测信号进入PLC系统，依据金属板带材位置，通过开关控制程序控制气动开闭阀门，实现压缩空气通断控制，依据上、下吹扫喷嘴位置，通过位置控制程序控制辊式淬火机移动框架升降电机，实现上、下吹扫喷嘴喷射距离控制，依据压缩空气温度和压缩空气压力，通过加热控制程序控制加热装置，实现吹扫压缩空气温度控制。