CN113186386A - 利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置，其包括主体、风冷装置、容纳箱、挤干辊装置、游动挤干辊装置和导向辊装置；风冷装置、容纳箱、挤干辊装置、游动挤干辊装置和导向辊装置均设置在主体上，在导向辊系组成的多层转向结构中，脉冲电源通过设置在两端的导电辊系导入，通过导电辊与板带的接触，在板带中导入高频大电流直流脉冲，以脉冲电流的焦耳热作用实现板带的精确控温连续退火。导电辊系放置于液体绝缘液中，保证电流导入的可靠与安全性，保证板带的表面质量。多组导向辊系实现板带的反复转向，提供足够的板带运行长度，导向辊采用绝缘材质，不影响板带中的脉冲电流。

Description

利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置

技术领域

本发明涉及板带轧制后的退火热处理和利用高频脉冲电流实现热效果的交叉领域，具体为一种利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置。

背景技术

金属板带塑性加工后，大部分要进行退火处理以消除加工硬化，改善使用性能。目前使用的板带退火装置有罩式退火和连续退火两种。板带在传统的罩式炉中退火时易出现粘结、折边等缺陷，严重影响板带表面质量和成材率。此外罩式退火的生产周期长、占地面积大、生产成本高。相比较板带在传统的罩式炉中退火，近年发展更为快速的是板带连续退火技术，可以用来生产板形平直、表面清洁、性能均匀的板带。相比于罩式退火，连续退火技术布置紧凑、占地面积小、产品生产周期短、生产效率高、生产成本低。国内板带的连续退火加热方式大多为辐射管加热，板带的升温主要依靠辐射热的作用。

与辐射升温的方式相比，电流加热由于利用了电流焦耳热效应，材料升温无需中间传导，没有损失，能量利用效率明显更高。在一些材料研究的文献中，已经提及采用电流进行小样品热处理的报道。但存在的问题是，在运用大电流焦耳热对薄板带进行升温时，如果板带是处于运动状态中，电极将与板带有逐步接近直至接触的过程，在这一过程中，电极与板带之间会因为电势差的存在可能产生击穿，出现电火花，腐蚀板带表面，严重影响板带的表面质量。而且，直接大电流加热，可控参数少，容易导致加热速率过快，温度控制不准，进而影响板带退火质量。

发明内容

针对以上不足，本发明的提出是为了在保证板带表面质量的前提下，实现高频大电流对板带的连续热处理。

在本发明中，板带处于由导向辊系组成的多层转向结构中，在转向结构的前端和后端设置脉冲电流输入的导电辊系，通过导电辊与板带的接触，在板带内导入高频大电流脉冲，以脉冲电流的焦耳热作用实现板带的升温。比较而言，脉冲电流的加热可调参数包括电压、脉宽、频率、加热时间，比直接大电流加热(可控参数只有电压和加热时间)多，因此，更方便从多个方面调整以实现精准的升温控制，可以有效避免直接大电流加热的功率过冲。同时，为了避免脉冲导入时，导电辊与板带接触的电火花击穿腐蚀，将导电辊系放置于液体绝缘液中，提高击穿电压限制，保证电流导入的可靠与安全性，保证板带的表面质量。在多层转向结构中的导向辊采用绝缘材质，不影响板带中的脉冲电流。多层转向结构实现板带的反复转向，提供足够的板带运行长度，以提供足够的脉冲电流加热时间和调控时间，还可以通过调节板带前进速度的快慢来控制脉冲总作用时间。

本发明提供一种利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置，其包括主体、风冷装置、容纳箱、挤干辊装置、游动挤干辊装置和导向辊装置；所述风冷装置、容纳箱、挤干辊装置、游动挤干辊装置和导向辊装置均设置在所述主体上；所述主体包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域和所述第三区域内均设置有所述容纳箱、挤干辊装置和游动挤干辊装置，所述第二区域内设置有所述风冷装置和所述导向辊装置，所述导向辊装置设置在所述主体的上表面；所述容纳箱包括电机、垫片、导电辊装置、联轴器、第一箱和第二箱，所述第一箱设置在所述第二箱的上方并与第二箱共同形成一个箱体，所述导电辊装置设置在所述箱体的中间位置，所述电机设置在箱体的一侧，所述联轴器设置在所述垫片和所述电机的中间位置，所述垫片设置在所述箱体的内侧，所述垫片、联轴器、所述导电辊装置和所述电机位于同一轴线上；所述风冷装置包括多个塞子、多个气嘴、支架和导气管，所述导气管与所述支架垂直设置，所述支架上设置有多个所述塞子和多个所述气嘴。

进一步地，所述挤干辊装置包括挤干辊、挤干辊轴承座和挤干辊轴承，所述挤干辊的两端设置有所述挤干辊轴承，所述挤干辊轴承借助于所述挤干辊轴承座进行固定。

进一步地，所述游动挤干辊装置、导向辊装置和所述导电挤干辊装置均与所述挤干辊装置结构相同尺寸不同。

进一步地，所述垫片上开设有供所述导电辊装置通过的导电辊孔，导电辊孔的周围设置有多个弹簧和多个接触小块。

进一步地，所述导气管上设置有多个导气管固定架。

进一步地，所述电机的下方设置有电机垫片、电机平板和电机衬板，所述电极垫片的下方设置有所述电机平板，所述电机平板的下方设置有所述电机衬板。

进一步地，所述容纳箱的下方设置有支撑架。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

在板带的多层转向结构中，以脉冲电流作用实现板带的连续退火。此连续退火装置对板带的加热速率快、传热均匀、节能环保。能大大缩短板带的加工效率。导电辊系放置于液体绝缘液中，电流导入的可靠与安全性能有所提高，保证板带的表面质量。脉冲电源作用于导电辊系，板带与导电辊系接触，实现板带的自阻加热。通过调控板带的运动速度和脉冲电源参数实现对板带的连续退火及其温度的调控。

附图说明

图1是本发明的高频大电流直流脉冲进行调控的薄板连续退火装置主视图；

图2是本发明的高频大电流直流脉冲进行调控的薄板连续退火装置轴测图；

图3是本发明的容纳箱主视图；

图4是本发明的容纳箱轴测图；

图5是本发明的容纳箱装配局部放大图；

图6是本发明的垫片图；

图7是本发明的挤干辊构造图；

图8是本发明的游动挤干辊构造图；

图9是本发明的导向辊构造图；

图10是本发明的风冷装置轴测图。

附图中标记如下：

1-垫片，2-导电辊孔，3-弹簧，4-接触小块，5-风冷装置，6-塞子，7-气嘴，8-气嘴支撑架，9-管接头，10-导气管，11-导气管固定架，12-挤干辊装置，13-挤干辊，14-挤干辊轴承座，15-挤干辊轴承，16-游动挤干辊装置，17-游动挤干辊，18-游动挤干辊轴承座，19-游动挤干辊轴承，20-导向辊装置，21-导向辊，22-导向辊轴承座，23-导向辊轴承，24-容纳箱，25-电机，26电机垫片，27-电机平板，28-电机衬板，29-第二箱，30-横杆，31-导电片，32-导电辊，33-第一箱，34-容纳箱垫片，35-容纳箱法兰，36-容纳箱法兰密封圈，37-容纳箱绝缘套筒，38-绝缘垫片，39-导电辊轴承，40-容纳箱密封圈，41-联轴器，42-纵杆，43-板带，44-绝缘液。

具体实施方式

如图1-9所示，一种利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置其包括主体、风冷装置5、容纳箱24、挤干辊装置12、游动挤干辊装置16和导向辊；风冷装置5、容纳箱24、挤干辊装置12、游动挤干辊装置16和导向辊装置20均设置在主体上；主体包括第一区域、第二区域和第三区域，第一区域和第三区域内均设置有容纳箱24、挤干辊装置12和游动挤干辊装置16，第二区域内设置有风冷装置5和导向辊装置20，导向辊装置20设置在主体的上表面；容纳箱24包括电机25、垫片1、导电辊装置、联轴器41、第一箱33和第二箱29，第一箱33设置在第二箱29的上方并与第二箱29共同形成一个箱体，导电辊装置设置在箱体的中间位置，电机25设置在箱体的一侧，电机25的下方设置有电机垫片26、电机平板27和电机衬板28，电机垫片26的下方设置有电机平板27，电机平板27的下方设置有电机衬板28，联轴器41设置在垫片1和电机25的中间位置，垫片1设置在箱体的内侧，垫片1上开设有供导电辊装置通过的导电辊孔2，导电辊孔2的周围设置有多个弹簧3和多个接触小块4，垫片1的顶端位置设置有导电片31，垫片1、联轴器41、导电辊装置和电机25位于同一轴线上，容纳箱24的下方设置有支撑架，支架包括两个纵杆42和两个横杆30；风冷装置5包括多个塞子6、多个气嘴7、支架和导气管10，导气管10与支架通过管接头9垂直设置，导气管10上设置有多个导气管固定架11，支架上设置有多个塞子6和多个气嘴7，挤干辊装置12包括挤干辊13、挤干辊轴承座14和挤干辊轴承15，挤干辊13的两端设置有挤干辊轴承15，挤干辊轴承15借助于挤干辊轴承座14进行固定，游动挤干辊装置16包括游动挤干辊17、游动挤干辊轴承座18和游动挤干辊轴承19，游动挤干辊17的两端设置有游动挤干辊轴承19，游动挤干辊轴承19借助于游动挤干辊轴承座18进行固定，导向辊装置20包括导向辊21、导向辊轴承座22和导向辊轴承23，导向辊21的两端设置有导向辊轴承23，导向辊轴承23借助于导向辊轴承座22进行固定，导电辊装置包括导电辊32、导电辊轴承座和导电辊轴承，导电辊32的两端设置有导电辊轴承，导电辊轴承借助于导电辊轴承座进行固定，导电辊装置依靠容纳箱垫片34、容纳箱法兰35、容纳箱法兰密封圈36、容纳箱绝缘套筒37、绝缘垫片38、导电辊轴承39和容纳箱密封圈40与第一箱33和第二箱29形成的箱体相连接。

首先将容纳箱24通过10个M24的螺栓固定在机架上，容纳箱24上装垫片1，脉冲电源产生的脉冲电流经过垫片1再传递给导电辊32，脉冲电流传递给板带43进行加热，挤干辊装置12与游动挤干辊装置16通过多个M12的螺栓固定在主体上，风冷装置5通过M10的螺栓固定在主体上，用于给高温板带43快速降温，电机25和联轴器41带动其导电辊转动。

容纳箱24预设为800mm×800mm×800mm。箱体厚底为50mm，在中心安装导电辊32的地方设50mm厚的凸台。容纳箱24用M24的螺栓固定。为了导电辊32的安装方便，容纳箱24用第一箱33和第二箱29，用M24的螺栓连接在一起。为了保证两部分的密封性，在中间加绝缘液44体箱垫片34。导电辊轴承39预选定为铜瓦石墨自润滑轴承，轴承放置于容纳箱绝缘套筒37中，其内部装配图如图4所示。为了在工作长时间时，因为磨损而使两者之间产生间隙，影响导电性能，在导电辊孔2内打四小孔，里面装有弹簧3和接触小块4，弹簧3与接触小块4焊接在小孔中，在弹簧3的作用下能始终保持导电铜板与导电辊32相接触。

风冷装置5用M10的螺栓固定在机架上，通过导气管10导入外接空气，通过气嘴7喷出给板带43。对板带43进行快速降温，防止板带43温度过高导致绝缘液44的燃烧。在风冷装置5中，通过安装在气嘴支撑架8上的塞子6和气嘴7的数量，来控制风冷装置5的冷却线，从而控制板带43的表面温度。

结合以上图例和各部件的结构特点，在实际的使用操作、调试的过程中，基本步骤如下：

首先是高品质板43带按如图1所示在导向辊装置20与导电辊32所组成的多层转向结构中放置，向其容纳箱24中加入绝缘液44，直到超过导电辊100mm。调节游动螺栓调节两挤干辊13之间的间隙，使达到理想的挤干效果，确定好位置以后，用锁紧螺栓锁紧。

其次是接线，连接好脉冲电源与垫片1的接线，连接好电机25的接线，连接好风冷装置5的接线，脉冲电通过垫片1倒入到导电辊32上，然后为了防止导电辊32经常转，引起导电辊32和垫片1之间磨损，导致无法通电，弹簧3和接触小块4能让导电辊32一直保持接触。

最后开始通电，通过调节脉冲电源的参数和板带43运行的速度实现板带43以某一加热速率加热到达板带43的退火温度。当板带43到达高速喷气冷却装置时，将实现对板带43的快速冷却效果，温度较低的板带43再次进入绝缘液内进行再次的均匀冷却。之后进入挤干辊13作用后挤干其上的绝缘液体，完成板带43的一次连续退火过程。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置，其特征在于：其包括主体、风冷装置、容纳箱、挤干辊装置、游动挤干辊装置和导向辊装置；所述风冷装置、容纳箱、挤干辊装置、游动挤干辊装置和导向辊装置均设置在所述主体上；

所述主体包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域和所述第三区域内均设置有所述容纳箱、挤干辊装置和游动挤干辊装置，所述第二区域内设置有所述风冷装置和所述导向辊装置，所述导向辊装置设置在所述主体的上表面；

所述容纳箱包括电机、垫片、导电辊装置、联轴器、第一箱和第二箱，所述第一箱设置在所述第二箱的上方并与第二箱共同形成一个箱体，所述导电辊装置设置在所述箱体的中间位置，所述电机设置在箱体的一侧，所述联轴器设置在所述垫片和所述电机的中间位置，所述垫片设置在所述箱体的内侧，所述垫片、联轴器、所述导电辊装置和所述电机位于同一轴线上；

所述风冷装置包括多个塞子、多个气嘴、支架和导气管，所述导气管与所述支架垂直设置，所述支架上设置有多个所述塞子和多个所述气嘴。

2.根据权利要求1所述的利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置，其特征在于：所述挤干辊装置包括挤干辊、挤干辊轴承座和挤干辊轴承，所述挤干辊的两端设置有所述挤干辊轴承，所述挤干辊轴承借助于所述挤干辊轴承座进行固定。

3.根据权利要求2所述的利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置，其特征在于：所述游动挤干辊装置、导向辊装置和所述导电挤干辊装置均与所述挤干辊装置结构相同尺寸不同。

4.根据权利要求1所述的利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置，其特征在于：所述垫片上开设有供所述导电辊装置通过的导电辊孔，导电辊孔的周围设置有多个弹簧和多个接触小块。

5.根据权利要求1所述的利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置，其特征在于：所述导气管上设置有多个导气管固定架。

6.根据权利要求1所述的利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置，其特征在于：所述电机的下方设置有电机垫片、电机平板和电机衬板，所述电极垫片的下方设置有所述电机平板，所述电机平板的下方设置有所述电机衬板。

7.根据权利要求1所述的利用高频大电流脉冲进行温度调控的薄板连续退火装置，其特征在于：所述容纳箱的下方设置有支撑架。

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