CN1300859A - 在热处理生产线的快速冷却区减少带子的皱褶的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种在热处理连续生产线中减少进行冷却的金属带上形成皱褶的方法,所述金属带经过生产线中的冷却区,冷却区中包括一些具有冷气吹风装置的冷风气箱,其特征在于,该方法在于当冷却循环的各个斜率发生变化时逐步改变冷却强度。

Description

在热处理生产线的快速冷却区减少带子的 皱褶的方法和装置

本发明涉及对金属带热处理生产线的快速冷却室的改进。具体地说，本发明在于减少皱褶的形成，这种皱褶是在热处理连续生产线中金属带受到冷却时形成的，在所述生产线中，所述金属带被引导着通过冷却区，该冷却区装备着冷却气体送风装置。

为了更好地确定本发明的技术领域，首先参见图1，该图示意性地用局部透视的方法表示出一条金属带在热处理生产线中的冷却区域。

在图1中可以看到，当带子1在输入滚轮3和输出滚轮10上通过时也经过了快速冷却区2。在通过区域2时，带子1暴露在若干对气箱4、5,6和7吹出的冷气气流中，这些气箱均有送风装置，每一对气箱位于带子的两侧。冷风气箱4、5,6和7的长度受到限制，以便可以将一个或多个滚轮或多对稳定滚轮8和9分别设置在连续两个气箱4、5,6和7之间，当然，这些滚轮是用于引导和稳定金属带1的。

利用所有传统装置，例如US-A-3068586描述的装置确保对金属带送冷风。

在图1A所示的曲线图中，结合图1，用φ表示带子1通过冷却区2时受到的冷却强度。当带子进入前两个冷风气箱4和5之间时，金属带突然暴露到很大的冷气流中，在冷风气箱的整个长度中，冷气流的强度保持不变，然后该强度在所述气箱出口处突然降低。金属带受到的这种冷却强度的变化在其通过下面各对冷风气箱时重又发生，这些冷风气箱设置在区域2的整个长度上。这如图1A所示的那样。

带子在一个气箱长度上的冷却强度与所吹出的冷风的温度、气箱的吹气孔的几何特征以及这些孔与带子之间的距离有关。

通过进行快速冷气循环可以提高热处理生产线的性能或带子保护层的性能，或者是包括一连串的或快或慢的冷却斜率，这些斜率需要很大的冷却气体流量。

图2示出了这种冷却循环，例如，对此循环带子按照斜率A-B,C-D和E-F得到冷却，其中至少一个斜率大于反映现有技术特性的冷却斜率。在图2中，线段B-C和D-E代表不连续冷却，它们处于送风气箱的中断部位，这是为了设置图1所示的稳定滚轮8和9所留下的不连续部位。

在这种冷却区域中，冷却斜率的增大造成严重的问题：在带上出现皱褶，而这些皱褶使得产品质量下降。本发明的目的旨在克服上述问题，本发明提出的方案可以在快速冷却期间限制皱褶的形成，在这期间保持带子通过快速冷却区的标称速度，也就是说不减少产量。

现在详细地介绍现有技术方案出现的问题，而该问题由本发明解决。

带子在冷风气箱所吹出的气流作用下得到冷却，使得带材沿与带子运行方向平行和垂直的方向收缩。沿带子运行方向的收缩由带的牵引控制装置进行补偿，冷却区域或生产线中带有这种控制装置，该冷却区域处于该生产线中。

沿与带子运行方向垂直的方向收缩会在材料中产生一些压力，这些压力朝向带子的轴线。

在冷风气箱的整个长度上，冷却带子的气流强度是恒定的，带子某一段上的压力与沿带子运行方向前进的某一段上的压力之间没有很大的差别。

当冷却强度快速变化时，带子某一段上的压力可以大于在前进中的某一段上的压力，该段在前进时受到的冷却强度最小。这种压差越大，则在这两段之间的斜率变化也就越大，例如这是一对冷风气箱的入口或出口处的情况。

图3示出了通过计算热应力得到的结果，当该带子沿图2所示的循环进行不同的冷却步骤时带材中出现上述应力。

图3示出了上述现象，表示出冷却区域长度L上的温度变化以及材料中产生的应力。

曲线C1表示带子在通过冷却区期间的理论温度变化，曲线C2表示该温度的实际变化，实际变化过程中有因为冷却不连贯性产生的奇异点，这种不连贯性与冷却区结构的应力有关，曲线C3表示带材在冷却区长度上的应力变化。

在曲线C2上注意到，对于各个冷却斜率的变化来讲，如果该变化不大，则在材料中出现大的应力峰值。一旦冷却斜率稳定，则应力降低，应力也有可能换向，从而冷却斜率在下一次变化时再次出现应力。同时还发现，对于C2的各个冷却斜率变化来讲，均在曲线C3上出现相应的应力峰值。

该应力峰值的大小取决于带子的温度和冷却斜率的变化，也就是说取决于曲线C2上的冷却速度的变化，也可以说取决于带子进入冷却区或从冷却区出来的时间，所述冷却区是指图1中的一对冷风气箱4和5。

与带子轴线垂直的应力产生的压力强度会在带子中引起皱褶。这些皱褶会有不同的形状，它们可能在带子上连续，也有可能不连续，它们可能与带子的轴线平行，也可以在带子的宽度上成为弯曲形状。它们可以是单个，也可以按照若干皱褶的形状扩展，这些皱褶根据有规律或无规律的曲线，或是直线地连续平行，或是间断平行。

为了克服形成这些皱褶的问题，本发明提供了一种方法，其主要特征在于该方法根据冷却循环的斜率变化逐步改变冷却强度，以便限制材料中的相应的应力峰值，减少或消除与带子运行方向垂直的压力，这些压力出现在带子连续两个区段之间的部位，而且这些压力会使带子上出现皱褶。

本发明的方法示于图4A中，该图与局部表示带子1的快速冷却区2的图4有关，图4与图1类似。图4A表示通过实施本发明的方法，在冷风气箱4和5的入口和出口处改变了金属带的冷却效率。显然对于本领域的技术人员来讲，本发明的方法可以用到冷却区的各个部位，在这些部位中，带子在冷却循环期间冷却斜率发生变化。

本发明的方法改善了产品的质量，其原因在于在带材上进行的热处理没有使其受到收缩，在所考虑的温度下，这种收缩会在带材内产生与其机械性能不能相容的应力。

可以用所有合适的装置实施本发明的方法，这些装置可以限制冷却斜率的突然变化，或可以保证入口滚轮3和前面的冷风气箱4和5之间、在所述的连续两个冷风气箱之间、出口冷风气箱和滚轮10之间、或装置所有产生冷却斜率变化的部位的冷却逐渐变化。

下面结合图5-10描述实施本发明方法的装置的各个非限定实施例。这些图示意性地表示具有前面的冷风气箱4和5的冷却区2的流量，待冷却的带子1在前面的冷风气箱4和5之间受到送风装置吹出的冷却气流的作用，所述送风装置设置在冷风气箱上。

在图5所示的实施方案中，冷风气箱4和5上带有传统的由管道或喷管构成的送风装置11，这些装置设置在冷风气箱所对着带子1的表面上。冷风气箱4和5上带有送风装置11，沿带子运行的方向，前几个送风装置11的吹风口距要比冷风气箱普通长度上的大，以便使其效率降低。如图5所示，吹风口和带子之间的距离可以逐渐减小，直至在冷风气箱的整个长度上为通常距离时为止，从而使带子逐渐冷却，达到所需要的效果。

在图6所示的实施例中，冷风气箱4和5上带有送风装置11，前几个送风装置沿带子前进方向的间距要比冷风气箱普通长度上的大，从而使带子逐渐冷却。

也可以通过改变冷风气箱4和5的吹风口11的供气压力来达到逐渐提高带子的冷却效率的结果，所述吹风口位于冷却斜率变化点的附近。在图7所示的实施方案中，通过分隔冷风气箱4和5来逐渐改变吹风口11的供气压力，以便它们各自的入口部分单独通过分配器14和15以一定的压力供气，所述压力要比这些冷风气箱通过分配器16和17供气的其它各部分的供气压力低。

根据本发明，可以利用冷却区外的装置从可变的方式使同一冷风气箱的不同区域的供气压力进行改变，这些装置受装置的控制设备控制，并且在使冷却强度发生变化的所有部位进行控制。

通过使冷风气箱上尽量逐渐进行冷却的那一部分上的吹风口11的截面减少，就可以得到相应的结果。这种解决方案示于图8中，在该附图中可以看到，对于恒定的间距或螺距来讲，吹风口11的截面沿金属带的运行方向逐渐减小，直至这些吹风口达到冷风气箱系统的标称值为止。

图9示出了本发明的另一个实施例。在该变型中，有一些导流板12，这些导流板设置在带子的两侧，并且处于冷风气箱4和5的侧面，靠近冷却斜率变化的地方。这些导流板12迫使来自吹风口11的气体与金属带平行地流动(箭头13)，流动方向与金属带的行走方向相反。这样就将冷却气体引向导流板和金属带之间。由于这种布置，冷却气体的温度上升，从而在导流板12的长度上尽可能地逐步冷却。

图10示出了本发明装置的又一种变型，该实施例限制了连续两对冷风气箱4、5和6，7的冷却不连续性，在这两对冷风气箱之间设置了稳定滚轮8和9。在该变型中，吹风口11设置在冷风气箱5和6上，并且有尽可能大的距离，从而限制了带子的未受冷却的长度。由于这种布置，就可以尽可能地逐步进行冷却。

本发明在工业设备上的试验表明，上述不同装置的作用可以通过在带子的边缘和中心之间引入张力差来完成。这种张力差例如可以用加热或机械装置得到，例如利用入口滚轮3或出口滚轮10的合适构形得到。该张力差使带子产生变形，并使其平整度产生变形，由此限制了在冷却斜率变化时出现的压力影响。

我们明白，本发明的在各个冷却斜率变化时可以逐渐改变带子冷却强度的装置可以装在冷风气箱的出现斜率变化的各个部位，从而在冷风气箱的入口或出口处或该冷风气箱的所有中间部位进行逐步冷却。

上述装置可以单独实施或结合起来试验。

当然，本发明不限于上述实施例，而是可以包括所有变型。这样，本发明可以将所有能够在带子冷却斜率发生变化的部位实现对其逐步冷却的装置结合在一起。

Claims (15)

1．一种在热处理连续生产线中减少进行冷却的金属带上形成皱褶的方法，所述金属带经过生产线中的冷却区，该冷却区中包括一些具有冷气吹风装置的冷风气箱，其特征在于，该方法在于当冷却循环的各个斜率发生变化时逐步改变冷却强度。

2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过调节连续两个冷风气箱之间接头处的冷却能力来逐步改变冷却强度。

3．根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过调节冷却区入口滚轮和该冷却区的第一个冷风气箱之间的冷却能力来逐步改变冷却强度。

4．根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过调节最后一个冷风气箱和冷却区出口滚轮之间的冷却能力来逐步改变冷却强度。

5．根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过改变冷却气体的供气压力来逐步改变同一冷风气箱的两个或多个吹风区之间的冷却强度。

6．用于实施权利要求1的方法的装置，该装置包括一个由带子(1)通过的冷却区(2)，该带子在一个入口滚轮(3)和一个出口滚轮(10)上通过，所述带暴露在若干对气箱(4,5；6,7)吹出的冷气气流中，每一对气箱位于带子的两侧，其特征在于，该装置包括当冷却循环的各个斜率发生变化时使带子(1)受到的冷却强度逐步改变的装置，这些装置安装在连续两对冷风气箱之间的接头处，位于入口滚轮(3)和第一对冷风气箱(4,5)之间及最后一对冷风气箱和出口滚轮(10)之间。

7．根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置用可变的方法利用区域外部的装置保证使同一冷风气箱的不同区域的供气压力发生变化，并且可以由系统的控制设备控制。

8．根据权利要求6所述的装置，其特征在于带子(1)与冷风气箱的吹风口(11)之间的分开距离是可变的，可以逐步进行这种变化。

9．根据权利要求6所述的装置，其特征在于使各吹风口(11)之间距离发生变化，可以逐步进行这种变化。

10．根据权利要求6所述的装置，其特征在于使冷风气箱的吹风口(11)的节距尺寸发生变化，可以逐步进行这种变化。

11．根据权利要求6所述的装置，其特征在于调节同一冷风气箱的不同区域的吹风口尺寸，以便调节所述区域之间的冷却能力。

12．根据权利要求6所述的装置，其特征在于该装置包括安装在带子(1)两侧和/或所述冷风气箱侧面上的导流板(12)，该导流板在冷却斜率发生变化的点的附近，从而将冷却气体引入所述导流板和带子之间，以便保证气体的重新加热，降低所述导流板长度上的冷却效率。

13．根据权利要求6-12之一所述的装置，其特征在于该装置还包括在使带子(1)的边缘和中心之间产生张力差的装置，所述张力差使带子变形，并使其平整度变化，这样也就限制了冷却斜率变化时出现的压缩面的影响。

14．根据权利要求13所述的装置，其特征在于所述装置是专门装置。

15．根据权利要求13所述的装置，其特征在于所述装置是机械装置，特别是适合于入口滚轮(3)和出口滚轮(10)的形状。

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