CN115244193A - 用于冷却热物体的方法和装置 - Google Patents
用于冷却热物体的方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115244193A CN115244193A CN202080087868.3A CN202080087868A CN115244193A CN 115244193 A CN115244193 A CN 115244193A CN 202080087868 A CN202080087868 A CN 202080087868A CN 115244193 A CN115244193 A CN 115244193A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cooling
- gas
- enclosed space
- component
- cooled
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 153
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 16
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/10—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by imparting a pulsating motion to the flow, e.g. by sonic vibration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/20—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of a vibrating fluid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/04—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering with simultaneous application of supersonic waves, magnetic or electric fields
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
- C21D1/613—Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
- C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0056—Furnaces through which the charge is moved in a horizontal straight path
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/12—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity with special arrangements for preheating or cooling the charge
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D15/00—Handling or treating discharged material; Supports or receiving chambers therefor
- F27D15/02—Cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
- G10K9/02—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers driven by gas; e.g. suction operated
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
- B21D37/16—Heating or cooling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
- C21D9/48—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals deep-drawing sheets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F2013/001—Particular heat conductive materials, e.g. superconductive elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于冷却金属部件(20)的方法,该方法包括在密闭空间(14)中冷却所述部件(20)的步骤,所述冷却涉及使用气体进行冷却,通过使所述气体与所述密闭空间(14)内的散热器(22)的冷却表面进行热交换来对所述气体进行冷却,其中,向所述密闭空间(14)内提供低频声波,以改善所述气体和所述至少一个散热器(22)的冷却表面之间的热交换以及改善所述气体和所述金属部件(20)之间的热交换,其特征在于,所述冷却气体包括至少一种保护性惰性气体。本发明还涉及一种用于执行该方法的装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于冷却金属部件的方法和装置,所述金属部件可以用作汽车制造中的部件。
本发明的背景技术
在部件的制造过程中,例如在汽车工业中,部件通常是分步骤进行加工的,从热轧、经过冷却步骤到成型步骤,最后冷却到环境温度。为了获得最佳效率并避免时间损失,应快速执行所有步骤,并且由于总体效率是由最慢的步骤控制,因此应尽可能保持每个步骤的效率。
通常,在成型步骤之前的冷却零件的冷却步骤涉及空气冷却,故而是最耗时的步骤。因此,如果能够缩短冷却步骤的耗时,则可以将总时间减少冷却步骤的缩短时间的倍数,因为该方法的每个步骤的耗时都可以被相等地缩短。
如上所述,空气冷却通常太慢而无法进行有效冷却,尤其是在几个步骤相继执行的过程中。然而,有一些方法可以提高空气冷却的冷却速度。
众所周知,通过应用次声来增加与周围空气的热交换,从而改善空气冷却。在公告号为SE462374B的专利文件中描述了低频发声器。该低频发声器是有利的,但迄今为止尚未在工业应用中成功实现该低频发声器。
与铁水部件冷却相关的另一个问题是,由于来自例如金属板生产的高温金属暴露在氧气中,将会形成一层氧化皮。氧化皮是不需要的,因为它会影响到金属板的后续加工(比如通过压制使金属板形成不同形状的后续成型),通常会导致冷硬化。然后,在对金属部件进行压制和冷硬化之前,必须清除氧化皮。因此,如果能够快速冷却材料以便减少氧化皮的集聚,这将是有利的。
另一个与热金属部件冷却相关的问题是,当部件或坯料的厚度在4mm至7mm的范围内时,将在随后的冲压步骤中,尤其是在包括冷硬化的冲压步骤中对部件或坯料进行处理。通常地,在处理坯料时,尤其是在汽车行业中处理坯料时,依次形成白色车身的部件所形成的金属板的厚度在0.6mm至0.8mm的范围内。在该厚度范围内,允许快速冷却部件,首先在熔炉和冲压装置之间冷却部件,然后在冲压装置的工具中冷却部件。对于较厚的部件,在熔炉和冲压装置之间几乎不存在自然冷却,这意味着当成型步骤开始时,部件具有较高的温度。这反而会对冲压装置的刀具磨损产生不利影响,导致更频繁地更换冲压装置中的刀具,从而提高生产成本。因此,还需要处理更厚的金属坯料,通过压制和冷硬化该金属坯料形成部件。
发明内容
本发明的目的是为了弥补部件冷却的缺陷,尤其是弥补金属部件的冷却的缺陷。上述目的是通过具有本专利独立权利要求的特征的方法和装置实现的。本发明的优选实施例形成了本专利从属专利权利要求的主题。
根据用于冷却金属部件的方法,该方法可包括在密闭空间中冷却所述部件的步骤,其中该冷却涉及通过气体进行冷却,气体通过与密闭空间内散热器的冷却表面进行热交换进行冷却,其中,可向密闭空间内提供低频声波,以改善气体和至少一个散热器的冷却表面之间的热交换以及改善气体和金属部件之间的热交换。本发明的特征在于,冷却气体可包含至少一种保护性惰性气体。
该解决方案的优点是,通过冷却箱快速冷却和使用惰性气体相结合,这两种方法均有助于最大限度地减少部件表面上的氧化皮的集聚。这反而又减少或省去了在例如冲压步骤之前的冷却部件的任何处理步骤。
根据一种可能的解决方案,冷却气体可包括气体混合物,其中每种气体组分可在冷却和/或防结垢方面具有一定的特性。在这方面,冷却气体可能具有尽可能好的传热性能。这是有利的,因为其目的是实现尽可能快的冷却。一种有利的解决方案是冷却气体可包含氮气。在本申请中,氮气既是一种有效气体,并且与其他惰性气体相比,氮气的成本效率相对较高。此外,该冷却气体可进一步包含甲醇作为保护组分。在任何情况下,可将气体注入密闭空间。
根据本发明的另一方面,优选地,声波的频率低于50Hz,更优选地,声波的频率低于20Hz,并且根据一个优选实施例,声波具有16Hz的频率。
优选地,可从密闭空间的第一端提供声波,以便在密闭空间内传播声波,并在与密闭空间的第一端相对的第二端处将声波从密闭空间内传出。如果部件为平板状的金属坯料,其中声波可在坯料两侧传播,同时对坯料两侧提供有效冷却,则这可能是特别有益的。与此相关,通常可在与声波方向垂直的方向上将密闭空间中的待冷却的部件从第一端输送到第二端。在这里,可以在沿横向传播的驻波的方向上获得部件的连续运动。
本申请还包括一种通过气体冷却金属部件的装置。该装置可包括形成密闭空间的冷却箱,并具有用于接收待冷却的部件的开口,其中将至少一个散热器设置在用于冷却气体的冷却箱内。此外,该装置可包括至少一个次声脉动器,该次声脉动器被设置成向冷却箱提供次声,以改善气体和至少一个散热器的冷却表面之间的热交换以及改善气体和金属部件之间的热交换。其特征在于有至少一个与密闭空间相连通的入口,该入口可连接到保护性惰性气体源。与上述方法一样,次声冷却结合惰性气体的使用可有助于改善冷却效果和减少任何氧化皮的积聚,从而保护部件表面免受周围空气中氧气的氧化作用,否则周围空气中的氧气可能对部件表面产生负面影响。
根据另一方面,冷却箱的内壁可形成至少一个散热器的一部分,并且其中,可设置柔性冷却导管以提供冷却液来冷却散热器。这甚至进一步地提高了冷却箱的冷却效果和效率。为了进一步提高冷却效率,所述至少一个散热器可以设置有散热凸缘。
根据所述装置的另一方面,冷却箱的开口可以是狭缝状的,并且适合于容纳待冷却的金属部件,其中该金属部件可以是细长形,且通常是板形,并且其中所述装置可以包括至少一个导向元件,该导向元件适合于通过开口引导金属部件进入冷却箱和/或引导金属部件离开冷却箱。作为这种设计的改进,可将第一狭缝形开口和第二狭缝形开口分别设置在冷却箱的相对的两侧,其中至少一个导向元件可适于引导金属部件通过第一狭缝形开口进入冷却箱,并引导金属部件通过第二狭缝形开口离开冷却箱。
此外,该导向元件可包括设置在每个开口处的一对输送辊,其中该对输送辊可设置为对在它们之间的金属部件进行导向。作为进一步的改进,可设置至少两个连续的冷却箱,其中待冷却的部件可从一个冷却箱移动到随后的冷却箱。通过这种布局,可以有效地处理及冷却其长度超过一个冷却箱的长度的部件。在此,可通过一些冷却箱输送部件,以便对部件进行有效冷却。在这方面,可改变部件的输送速度,尤其是在每个待冷却的部件开始时增加每个部件的输送速度,然后降低该速度,这是因为部件的后端在冷却箱外的放置时间可能比部件前端在冷却箱外的放置时间更长。为使后端不被暴露在氧气中太长时间,开始时会增加输送速度,然后在部件被运送通过一个或多个冷却箱(如果使用多个冷却箱)时会降低输送速度。
通过下面对本发明的详细描述和附图,本发明的这些和其他方面以及优点将变得显而易见。
附图的简要说明
在下面对本发明的详细描述中,将参考附图,其中:
图1是用于冷却热物体的装置的实施例的横截面示意图;
图2是用于冷却热物体的装置的替代性实施例的立体示意图;
图3是图2所示的冷却箱的横截面示意图;
图4示出了在图1-2所示的装置中使用的脉动器的第一实施例;
图5示出了在图1-2所示的装置中使用的脉动器的第二实施例;
图6-9示出了不同工作模式下的脉动器的第三个实施例;以及
图10是图2所示的多个冷却箱的横截面示意图。
具体实施方式
图1示出了用于通过冷却气体(例如空气或任何其他气体)来冷却部件(比如汽车部件20)的装置10,该冷却气体包括或不包括蒸汽。该装置包括密闭空间14,该密闭空间14被设置在具有开口18的冷却箱16内,开口18用于容纳待冷却的部件20。优选地,开口是可重新闭合的。优选地,在冷却箱16内设置有多个用于冷却气体的散热器22。散热器22可通过导管24,26连接到冷却介质,以便使得冷却介质在散热器22中循环流动。散热器22还可包括如图3所示的散热凸缘28,该散热凸缘28增加了整个冷却表面。对于本领域技术人员来说,显而易见的是,冷却效率将随着散热器22的总冷却表面的增加而得到提高,但冷却也会对单个散热器22的较小的冷却表面产生影响。装置10还包括至少一个次声脉动器30,32,所述次声脉动器30,32被设置成向所述冷却箱16内提供次声,以改善冷却气体与至少一个散热器22的冷却表面之间的热交换以及改善冷却气体与待冷却的部件20之间的热交换。
图2和图3示意性地公开了具有冷却箱16的装置的示例。冷却箱16通常为矩形,具有四个侧壁34,一个顶部36和一个底部38,从而形成密闭空间14。在其中一个侧壁中,设置有第一开口40’,该第一开口40’由至少一个细长孔(即狭缝形开口)组成,该开口用于将钢坯20或类似物侧向地装入冷却箱16的密闭空间10中。此外,冷却箱16可以设有第二个这样的开口40”,其中,优选地,将两个开口40’,40”相对地设置在冷却箱16上,如图3所示,使得待冷却的物体20能够在冷却箱16的一侧进入冷却箱16,并在经过冷却后在冷却箱16的另一侧被取出。因此,该实施例特别适用于坯料(比如金属板)的有效冷却。开口40’,40”可配备有柔性门帘或可旋转门(未示出),用以覆盖开口,但允许金属坯料进入和/或离开冷却箱16。这类门帘或可旋转门的设置旨在将声音污染降至最低,并尽可能在密闭空间14内保持次声驻波的完整,以实现冷却效果的最大化。
如图2及图3所示,可将导向元件42设置在每个开口12处,以在这些导向元件42之间对部件20(比如汽车部件)进行导向。在所示的实施例中,导向元件42由多个输送辊组成,输送辊被设置成对在它们之间的坯料进行容纳和导向。作为输送辊的一种替代方案,优选地,与通过冷却箱16的密闭空间14输送所述金属坯料的装置相结合,可以提供允许热金属坯料在其上滑动的任何表面。此外,可将输送辊44或任何其他类型的导向元件设置在冷却箱内,如图1及图3所示。显然,输送辊或其他类型的导向元件在距离上需要以均匀的间隔进行设置,这些输送辊或导向元件彼此之间的距离小于待冷却的部件20的长度。此外,冷却箱可设置有止动元件45,部件20可紧靠于止动元件45,以对冷却过程中的部件的移动进行制动。当部件被冷却至所需温度时,可移动止动元件45,使止动元件45与部件20脱离接触,以便将部件输送到随后的装卸站。如图2和图3所示的冷却箱还设置有至少一个散热器22或类似的冷却装置。为了提高散热器的效率,可以提供散热凸缘28。如图1所示的实施例,优选地,通过该设置冷却导管24,26来提供冷却液(例如水)以冷却所述散热器22。
如图1及图2所示,提供次声发生器单元50,所述次声发生器单元50具有通过第一谐振器导管52连接到冷却箱16的第一次声脉动器30,其中第一次声脉动器30被设置在所述第一谐振器导管52的第一外端54处。所述次声发生器单元50还设置有第二次声脉动器32,所述第二次声脉动器32通过第二谐振器导管56连接到冷却箱16,所述第二次声脉动器56设置在所述第二谐振器导管56的第二外端58处。如图2所示,所述第一谐振器导管52和所述第二谐振器导管56可以是管状的,且沿其整个长度具有基本相同的横截面。然而,所述第一谐振器导管52和所述第二谐振器导管56可能包括具有不同横截面的导管。从一个横截面到另一个横截面的过渡段可称为扩散段。在图1所示的实施例中,可将此类扩散段分别设置在第一谐振器导管52和第二谐振器导管56的外端54,58处,以及设置在谐振器导管52,56与冷却箱16的密闭空间14之间的过渡段60,62处。管状的谐振器导管52,56可以是弯曲的或直的。从图1和图2中的实施例,特别是从图2中的箭头可以看出,脉冲冷却空气CA通常在与待冷却物体的输送方向FD垂直的方向上进行移动,尤其是在物体的上方和下方进行移动。
在图4-9中显示了三种不同类型的脉动器。次声脉动器30,32可以是P型脉动器或S型脉动器。P型脉动器是泵入空气脉冲的脉动器,S型脉动器是泵出或释放空气脉冲的脉动器。交替泵入或泵出空气脉冲的脉动器称之为PS型脉动器。可以在系统的两端分别设置一个P型脉动器和一个S型脉动器,也可以在系统的两端分别设置一个PS型脉动器。需对两端的脉动器进行同步,以便能够将驻波保留在这两个脉动器之间。通常,这种同步是通过允许脉动器在由驻波控制的自然节奏中摆动来进行设置的,并通过在该自然节奏的方向上增加力来增强这种摆动。
在图4中,示出了第一类PS脉冲发生器30′。在气缸内来回移动的活塞70被设置成用作PS型脉动器。所示的脉动器30’与第一管状谐振器导管52的第一外端54处的导管72连接。优选地,在第二管状谐振器导管7的第二外端5的相对端提供相应的PS型脉动器。相对的PS型脉动器被设置成彼此工作不同步,使得其中一个PS型脉动器位于最内侧位置,而另一个PS型脉动器则位于最外侧位置。在相互作用下,这两个脉动器的不同步相差半个波长。因此,将在管状谐振器导管52,56的各自的外端54,58之间分别产生半波长的驻波。
在图5中,示出了一个替代性的脉动器30',该脉动器通过导管72连接到第一谐振器导管52的第一外端54,并通过导管74连接到第二谐振器导管56的第二外端58。通过这种设置,活塞70会向其中一个谐振器导管的外端54,58中的其中一个外端提供压力,同时从另一个谐振器导管的外端58,54释放压力。
在图6至图9中,显示了在不同模式下的用于产生高强度声波的特定类型的脉动器30”’。脉动器30”’包括弹簧偏置活塞80。脉动器30”’包括一个带有阀门入口84的进气室82和一个带有阀门出口88的排气室86。弹簧偏置活塞80包括活塞端口90,该活塞端口90被设置成面向阀门入口84和阀门出口88。进气室82连接到连续压力源(未示出),排气室86连接到连续负压源(未示出)。
当弹簧偏置活塞80移动时,活塞端口90交替地通过阀门入口84将进气室82连接到活塞80的内部,或通过阀门出口88将排气室86连接到活塞80的内部。通过弹簧偏置活塞80的位置控制阀门入口84与到活塞80内部的进气室82之间的连接。开口的设置使得每次只有阀门入口84和阀门出口88中的其中一个与活塞端口90对齐。
在图6中,弹簧偏置活塞80处于其最内侧位置,其中,弹簧92将弹簧偏置活塞80保持在其最大压缩状态。从该位置起,弹簧92将作用于弹簧偏置活塞80,以向内推动弹簧偏置活塞80来压缩第一谐振器导管52外端54中的空气,从而在第一谐振器导管52中产生脉冲,该脉冲经过冷却箱16并通过第二谐振器导管56。
活塞端口90在图6所示的位置与阀门入口84对齐,以便将进气室82连接到活塞80的内部,从而进一步增加谐振器导管中的压力,并在谐振器导管中产生驻波。
在图7所示的位置,活塞80已从其最外侧位置移动,并仍在加速朝谐振器导管向内移动,以便进一步压缩该谐振器导管中的空气。活塞端口90仍然至少部分地与阀门入口84对齐,以将进气室82连接到活塞80的内部,从而进一步增加该谐振器导管中的压力。
在图8所示的位置,活塞80已移动到弹簧92开始向外作用的位置,也即,与活塞80的移动方向相反的位置,以便对该活塞80的移动进行减速。此外,在与弹簧的无偏置位置基本相同的位置,活塞端口90从阀门入口84的连接处移动到阀门出口88的连接处,这样使得能够通过阀门出口88将空气从活塞80的内部吸入排气室,再使空气进入负压源(未示出)。
在图9所示的位置,活塞80已移动到其最内侧位置,从该位置返回并开始向外移动。拉伸弹簧92,起到向外拉动活塞80的作用,以便释放谐振器导管中的压力,向外拉动活塞80的作用得到增强,是由于活塞端口90连接到阀门出口88,使得能够将空气从活塞80内部吸入排气室86。
从图9所示的位置开始,活塞80将通过图8和图7所示的位置反向移动到图6所示的位置。因此,脉动器30”’是自我调节的,这是因为将会通过脉动器30”’和在谐振器导管另一端的相应脉动器产生及保持半个波长的驻波,其中另一个脉动器将会自我调节,以使其保持与第一脉动器30”’的异相达到半个波长。
如图1及图2所示,优选地,第一谐振器导管52和第二谐振器导管56具有相似的长度,并且从第一次声脉冲发生器30到第二次声脉冲发生器32产生驻波,其中,第一次声脉动器30被设置成产生驻波,该驻波的半个波长对应于第一谐振器导管52,第二谐振器导管56以及冷却箱16的总长度。因此,第一脉动器30和第二脉动器32彼此异相达到半个波长。
从上面可以明显看出,驻波的波长取决于系统的长度,即第一脉动器30和第二脉动器30之间的长度。优选地,该频率为50Hz或低于50Hz,这将产生波长为6.8米的声音,因此脉动器之间的长度需为3.4米。然而,冷却效果将随频率降低而增加,在具体实施例中,脉动器之间的长度约为8.5米,这将产生频率约为20Hz的声波。为了实现极高的冷却效率,可以将该频率保持在20Hz或以下,最好是将该频率保持在16Hz,因此,第一谐振器导管6和第二谐振器导管7以及冷却箱11的总长度应为8.5米或更长,以实现上述的极高的冷却效率。
本发明的次声冷却装置还可包括至少一个保护性气体入口100,如图2所示。根据一个实施例,将该入口置于谐振器导管52,56中的一个或两个之中。可将该入口100设置为连接至导管102的喷嘴,将该导管102连接到保护性气体源104,其中可将可能加压的气体供应或注入谐振器导管52,56中。优选地,这类气体为不会与环境发生化学反应并且会在冷却箱内提供无氧的大气的惰性气体。氮气是最常用的气体之一,氮气具有成本效益且对环境无害。然而,应当理解,其他气体或气体混合物也可用于相同目的。例如,可能有气体及气体混合物显示出增强的传热特性,这可能有利于冷却过程。例如,可以在气体混合物中添加甲醇。此外,颗粒收集器106将会确保防止来自冷却箱内的经处理和冷却的部件的任何颗粒进入脉动器。该颗粒收集器最好是通过合适的导管110连接到真空源108的某种喷嘴元件。
此外,对于一些应用和要处理的某些类型的部件,可以连续放置几个冷却箱,如图10所示。例如,如果部件比单个冷却箱16长得多,则可能会出现这种情况。然后,可通过几个冷却箱16输送一个或多个部件,以获得所需的冷却温度。在这方面,可以在一个细长部件的输送过程中改变输送速度。这是因为部件的后端位于冷却箱16外部且未经处理,这意味着部件后端暴露在氧化环境中的时间比被立即进入冷却箱的前端暴露在氧化环境中的时间长。在这种情况下,最好在开始时提高输送速度,然后降低速度,以缩短总体冷却时间,尤其是缩短部件的后部位于一个或多个冷却箱外部的时间。尽管图10的实施例示出了四个冷却箱,但应理解,为了获得用于后续处理步骤的正确冷却温度,可以使用更少或更多数量的冷却箱。此外,图10单独显示了每个冷却箱的次声发生器单元,但应理解,一个次声发生器单元可以同时处理多个冷却元件。也可以将多个冷却箱放置在一个较大的壳体中和/或将这些冷却箱放置得很近,以便不需要在这些冷却箱之间设置特殊的输送机。
此外,根据本发明的方法还有利于处理厚度在4mm和7mm之间的较厚的金属坯料。也从加热装置(如熔炉)将这些坯料输送至冷却装置10,其中在成型步骤(如压力机)中对部件成型时将金属坯料冷却至更合适的温度。因此,使用冷却装置,也可以非常有效地处理较厚的金属坯料,并大大减少成型模具的磨损。此外,由于压力机的冷却时间较短,因此缩短了循环时间。当处理较厚的金属坯料时,可使用如上所述的几种冷却装置,以便在压制金属坯料之前尽快冷却坯料。
应当理解,上述及在附图中所示的实施例仅仅被视为本发明的非限制性示例,并且可以在本专利的权利要求的范围内以多种方式对该实施例进行修改。
Claims (16)
1.冷却金属部件(20)的方法,该方法包括在密闭空间(14)中冷却所述部件(20)的步骤,所述冷却涉及使用气体进行冷却,所述气体通过与所述密闭空间(14)内的散热器(22)的冷却面进行热交换进行冷却,其中,向所述密闭空间(14)内提供低频声波,以改善所述气体和所述至少一个散热器(22)的冷却表面之间的热交换以及所述气体和所述金属部件(20)之间的热交换,其特征在于,所述冷却气体包括至少一种保护性惰性气体。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述冷却气体包括气体混合物。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中所述冷却气体具有尽可能好的传热性能。
4.根据权利要求1至3中任一所述的方法,其中所述气体包含氮气。
5.根据权利要求1至4中任一所述的方法,其中所述气体被注入所述密闭空间(14)。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中,优选地,所述声波的频率低于50Hz,更优选地,所述声波的频率低于20Hz。
7.根据上述权利要求中任一所述的方法,其中从所述密闭空间的第一端提供所述声波,以便在所述密闭空间(14)内传播所述声波,并在所述密闭空间(14)的与所述第一端相对的第二端处将所述声波从所述密闭空间(14)传出。
8.根据权利要求7所述的方法,其中将在所述密闭空间中待冷却的部件从第一端输送到第二端,所述待冷却的部件的输送方向通常垂直于所述声波的方向。
9.根据上述权利要求中任一所述的方法,其中所述部件的厚度位于4mm至7mm的范围内。
10.一种用于通过气体冷却金属部件(20)的装置(10),所述装置包括形成密闭空间(14)的冷却箱(16),并具有用于容纳待冷却的金属部件(20)的开口(18,40’),其中用于冷却气体的所述冷却箱(16)内设置有至少一个散热器(22),并且其中,所述装置(10)包括至少一个次声脉动器(30,32),所述次声脉动器(30,32)被设置成向所述冷却箱(16)内提供次声,以改善所述气体和所述至少一个散热器(22)的冷却表面之间的热交换以及改善所述气体和所述金属部件(20)之间的热交换,其特征在于有至少一个与所述密闭空间(14)连通的入口(106),所述入口(106)连接到保护惰性气体源(108)。
11.根据权利要求10所述的装置(10),其中所述冷却箱(16)的内壁形成所述至少一个散热器(22)的一部分,柔性冷却导管(24,26)被设置成提供冷却液以冷却所述散热器(22)。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的装置(10),其中所述至少一个散热器(22)设有散热凸缘(28)。
13.根据权利要求10-12中任一所述的装置(10),其中所述冷却箱(16)的开口(18,40)为狭缝形,并适于容纳待冷却的金属部件(20),所述金属部件(20)具有细长形状,且通常为板状,并且其中,所述装置包括至少一个导向元件(42),所述导向元件(42)适于通过所述开口(18,40’)引导所述金属部件(20)进入所述冷却箱(16)和/或通过所述开口(18,40’)引导所述金属部件(20)离开所述冷却箱(16)。
14.根据权利要求13所述的装置(1),其中将第一狭缝形开口(40’)和第二狭缝形开口(40”)设置在冷却箱(16)的相对的两侧,其中,所述至少一个导向元件(42)适于通过所述第一狭缝形开口(40’)引导所述金属部件(20)进入所述冷却箱(16),并通过所述第二狭缝形开口(40’)引导所述金属部件(20)离开所述冷却箱(16)。
15.根据权利要求12或权利要求13所述的装置(1),其中所述导向元件(32)由一对输送辊(32)组成,该对输送辊(32)被设置在每个开口(12)处,该对输送辊(32)被设置为对在它们之间的金属部件(20)进行导向。
16.根据上述权利要求14至15中任一所述的装置,其特征在于,连续设置至少两个冷却箱(16),其中待冷却的部件(20)可从一个冷却箱(16)移动到随后的冷却箱(16)。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1951531 | 2019-12-20 | ||
SE1951531-1 | 2019-12-20 | ||
PCT/EP2020/087087 WO2021123212A1 (en) | 2019-12-20 | 2020-12-18 | Process and apparatus for cooling hot objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115244193A true CN115244193A (zh) | 2022-10-25 |
Family
ID=74141515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202080087868.3A Pending CN115244193A (zh) | 2019-12-20 | 2020-12-18 | 用于冷却热物体的方法和装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230341197A1 (zh) |
EP (1) | EP4077740A1 (zh) |
JP (1) | JP2023510698A (zh) |
CN (1) | CN115244193A (zh) |
MX (1) | MX2022006549A (zh) |
WO (1) | WO2021123212A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117450791B (zh) * | 2023-12-26 | 2024-04-23 | 山西晋能集团大同能源发展有限公司 | 一种石墨制备用加压焙烧炉 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991018254A1 (en) * | 1990-05-16 | 1991-11-28 | Infrasonik Ab | Apparatus for enforced heat transfer between a plane surface of a body and surrounding gas |
JPH04118110A (ja) * | 1990-09-10 | 1992-04-20 | Nissho Iwai Corp | 連続帯状板用冷却装置 |
CN1938435A (zh) * | 2004-04-07 | 2007-03-28 | 东方工程公司 | 金属部件的冷却方法、金属部件的制造方法以及金属部件的冷却装置 |
CN101914670A (zh) * | 2009-03-02 | 2010-12-15 | Cmi瑟姆莱恩服务公司 | 对金属条带进行冷却的方法及实施所述方法的装置 |
WO2013150488A1 (en) * | 2012-04-05 | 2013-10-10 | Tek-Mak S.R.L. | Cooling apparatus |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2107101C1 (ru) * | 1996-04-03 | 1998-03-20 | Юрий Иванович Максимов | Способ термической обработки металла и.и.максимова |
JP2002018357A (ja) * | 2000-07-11 | 2002-01-22 | Sasakura Engineering Co Ltd | 低周波音波の発生装置 |
-
2020
- 2020-12-18 MX MX2022006549A patent/MX2022006549A/es unknown
- 2020-12-18 CN CN202080087868.3A patent/CN115244193A/zh active Pending
- 2020-12-18 US US17/757,826 patent/US20230341197A1/en not_active Abandoned
- 2020-12-18 WO PCT/EP2020/087087 patent/WO2021123212A1/en unknown
- 2020-12-18 JP JP2022537832A patent/JP2023510698A/ja active Pending
- 2020-12-18 EP EP20838456.0A patent/EP4077740A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991018254A1 (en) * | 1990-05-16 | 1991-11-28 | Infrasonik Ab | Apparatus for enforced heat transfer between a plane surface of a body and surrounding gas |
JPH04118110A (ja) * | 1990-09-10 | 1992-04-20 | Nissho Iwai Corp | 連続帯状板用冷却装置 |
CN1938435A (zh) * | 2004-04-07 | 2007-03-28 | 东方工程公司 | 金属部件的冷却方法、金属部件的制造方法以及金属部件的冷却装置 |
CN101914670A (zh) * | 2009-03-02 | 2010-12-15 | Cmi瑟姆莱恩服务公司 | 对金属条带进行冷却的方法及实施所述方法的装置 |
WO2013150488A1 (en) * | 2012-04-05 | 2013-10-10 | Tek-Mak S.R.L. | Cooling apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20230341197A1 (en) | 2023-10-26 |
EP4077740A1 (en) | 2022-10-26 |
JP2023510698A (ja) | 2023-03-15 |
MX2022006549A (es) | 2022-10-10 |
WO2021123212A1 (en) | 2021-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8047037B2 (en) | Shaping tool | |
CN115244193A (zh) | 用于冷却热物体的方法和装置 | |
CN101288889B (zh) | 超高强度钢板热冲压成型模具 | |
US20120152410A1 (en) | Method And Device for Energy-Efficient Hot Forming | |
US6070616A (en) | Process for mounting lugs and/or projections on a thin metal sheet and a thin metal sheet having lugs and/or projections as well as a rectangular tube made of thin metal sheets | |
CN104275434A (zh) | 一种齿轮锻造后的快速冷却设备 | |
WO2013046446A1 (ja) | 冷却装置 | |
KR20030078454A (ko) | 표면처리장치와 그 방법 및 표면처리된 제품 | |
US7458881B2 (en) | Surface treated product, surface treatment method, and surface treatment apparatus | |
US3782705A (en) | Continuously operated vacuum furnace having work part transfer conveyor and load and unload mechanism | |
CN111683806A (zh) | 压制设备和冷却所述设备中的制品的方法 | |
CN114929905A (zh) | 工艺方法和用于形成物件的产品线 | |
CN101275210A (zh) | 固溶热处理用在线淬火装置 | |
CN112262220A (zh) | 用于冷却热构件的方法和系统 | |
CN211595423U (zh) | 一种玻璃热弯机工装 | |
CN212443256U (zh) | 一种用于连续脱脂烧结炉的快速冷却装置 | |
US7147044B2 (en) | Processing apparatus for continuously conveying heat pipes | |
WO2016052761A2 (ja) | 拡管システム内の熱交換器の油等付着成分除去方法 | |
KR102620920B1 (ko) | 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더 | |
Hamasaki et al. | Automotive solution (2): equipment development of 3-dimensional hot bending and direct quenching (3dq) | |
CN211425089U (zh) | 一种尾气余热再利用的环保型加热炉 | |
JP7566193B1 (ja) | 焼成炉 | |
JP2003121597A (ja) | 電子線照射装置 | |
MY131264A (en) | A mould for continuous casting of metal strips. | |
KR101824386B1 (ko) | 열교환기 생산을 위한 용접 시스템 및 열교환기 생산을 위한 용접 시스템 작동 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20221025 |