CN201553766U - 用于金属板带的快速冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于金属薄板带的冷却装置，本装置包括一对冷风总管和一组风箱，冷风总管通过柔性补偿器接至风箱，每个冷风总管上接有气流入口，各风箱之间留有气体逃逸间隙；这一对冷风总管的外侧还分别设置有上导向辊和下导向辊，金属板带通过上导向辊和下导向辊张紧；本实用新型所述的冷却装置以板带通过线为中心轴线对称布置，且两侧冷却装置的喷射区域覆盖板带的全部宽度但两侧相互错开。本实用新型具有冷却均匀性好，结构简单，可以局部调节，可抑制金属板带的抖动的优点。

Description

用于金属板带的快速冷却装置

技术领域

本实用新型涉及的气体喷射冷却技术领域，尤其涉及用于金属薄板热处理的气体喷射冷却领域，属于热处理设备领域。

背景技术

金属材料的热处理工艺中，一般是将其加热到一定温度后，按照特定的降温曲线进行冷却，从而使材料内部具有某种金相组织结构，以获得特别的机械特性和表面质量。常规的冷却方法有气冷、水冷、油冷以及辊冷等形式，其中气冷(Gas-jet Cooling)以冷却均匀、表面质量好而得到广泛应用。气体冷却的主要装置是冷却风箱，冷气体通过风箱表面的喷孔或者喷缝高速流出，喷射到热的金属制品(多为薄板带)表面，将其温度迅速降低至设定值，同时离开金属表面后的热气体被抽出、换热再重新输入风箱。

以往文献中公布了各种形式的冷却风箱，如专利CN1494598A中提到的有多个突出喷嘴的带钢急速冷却装置，以及专利CN1704486中提到的长度不大于带钢宽度的三分之二的气体喷射冷却装置等等。这些装置的主要特点是，双侧风箱对称布置，每个风箱作为一个整体，且风箱覆盖范围内没有气体的逃逸空间，所有冷却金属板带后的热气流只能从风箱的边缘处离开。

但以上几种形式的冷却风箱存在以下几个问题，而这些问题已在实际运行过程中逐渐暴露出来：

1.金属板带的边部过冷问题。传统冷却风箱由于没有设置气体的逃逸通道，气体喷射到金属板带表面后不可避免的产生横向流动问题，即越靠近边缘部，参与换热的气体越多，换热能力越高，从而导致了温度的横向不均匀(边缘低中间高)，这对于热处理的质量控制是不利的因素。

2.金属板带的抖动问题。为了进一步提高气体的冷却能力，通常采用提高喷嘴处的流速或提高具有高导热能力的H₂含量的方法。H₂是一种具有很宽的爆炸极限范围的危险气体，提高其含量意味着设备的安全性要求更高。因此目前通常的做法是提高喷嘴处流速，随着流速的提高，换热能力明显提高，但由于气体的聚集和横向流动，金属板带的抖动问题也愈发突出。

3.其他问题。突出的喷嘴形式可能会划伤金属板带表面。风箱与金属板带间距的调节会对装置的相关辅助设备的设计提出要求。

为了缓解横向流动问题，同时考虑到实际生产中的板宽变化，以往的冷却风箱都设置有五分隔调节阀，即沿板宽方向将风箱分隔为五个风道，每个风道设置挡板调节进气量，从而达到调节沿板宽气流分布的目的。专利CN201121716就是这种五分隔阀的一种典型形式。这种分割调节阀一般设置在冷却气体主管道上，因此风箱内部也必须做风道分隔，制造起来较为复杂。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种用于金属板带的快速冷却装置，该装置冷却均匀性好，结构简单，可以局部调节。

本实用新型所采用的技术方案是：它包括一对冷风总管和一组风箱，冷风总管通过柔性补偿器接至风箱，每个冷风总管上接有气流入口，各风箱之间留有气体逃逸间隙；本实用新型所述的冷却装置以板带通过线为中心轴线对称布置，且两侧冷却装置的喷射区域相错开。

本实用新型的优点：本实用新型的装置具有冷却均匀性好、结构简单、组装方便、可局部调节、不划伤金属板、可抑制金属板带抖动等特点。

附图说明

图1是本实用新型的一对立式冷却装置的示意图。

图2是本实用新型的一对立式冷却装置的俯视图。

图3是本实用新型的风道支管上的流量调节挡板示意图。

图4是实施例里立式冷却段三对冷却装置同时使用的示意图。

图5是本实用新型的风箱传动装置的示意图。

其中：1-冷风总管，2-风箱，3-柔性补偿器，4-上导向辊，5-下导向辊，6-金属板带，7-第一冷却风箱组，8-第二冷却风箱组，9-风道调节挡板，10-稳定辊，11-滑块，12-螺杆，13-圆棒，14-喷孔阵列。

具体实施方式

考虑到前文所述的各种问题，我们设计出具有如下特点的冷却装置：

如图1所示，用于金属板带的快速冷却装置，包括一对冷风总管1和一组风箱2，冷却气体经风机鼓入冷却炉室内，通过冷风总管1进入一组独立的风箱2中。冷风总管1通过柔性补偿器3接至风箱2，柔性补偿器3可以补偿设备运行时的热膨胀(或收缩)，同时也可满足独立风箱2的移动需要。每个冷风总管1上接有气流入口，各风箱2之间留有气体逃逸间隙。这一对冷风总管的外侧还分别设置有上导向辊4和下导向辊5，金属板带6通过上导向辊4和下导向辊5张紧，以抑制其在气体喷射冷却过程中的剧烈抖动。且两侧冷却装置的喷射区域错开。

如图2所示，该冷却装置以板带通过线为中心轴线对称布置，包括左侧的第一冷却风箱组7和右侧的第二冷却风箱组8。由于本实用新型的风箱2相互之间独立，且各风箱2间留有气体逃逸间隙，因此第一冷却风箱组7和第二冷却风箱组8的喷射区域应覆盖板带的全部宽度，但两侧相互错开布置，以保证整个金属板带6的均匀冷却。

在冷风总管1的分支处还设置有风道调节挡板9，并通过电机驱动旋转该挡板9的中心轴以改变其开度，可改变该分支风道内的流动阻力分布，从而调节风箱2的冷却气体流量(亦即气流喷出速度)，达到调节风箱2对金属板带6宽度方向的冷却能力的作用。在生产窄带产品的时候，还可以完全关闭最边缘两个风道内的挡板9，减少风机的循环风量，从而真正达到节能的目的。

实施例：

如图1所示，本实用新型采用分离式风箱。沿金属板带6通行的宽度方向，设计有5～6个独立的风箱2，每个风箱2间留有空隙，可允许换热后的气体从空隙中流出。这些独立的风箱2在上下两端都与冷风总管1相连，构成一组冷却装置。

本实用新型还采用可独立移动式风箱结构。每个风箱2与冷风总管1的分支口间采用波纹型柔性补偿器3连接，使风箱2可以相对冷风总管1运动。冷风总管1与冷却段炉室连接并固定，而每个独立的风箱2依靠传动装置带动而前后移动(调节范围有限)，以改变喷孔阵列14与金属板带6之间的距离，从而独立控制各部分的换热能力，更精确的控制金属板带6宽度方向上温度的均匀性。当不需要此精确调节功能时，亦可采用整体框架固定各个独立的风箱2，同步移动。

每个风箱2上设置有独立的驱动和运动导向装置，可以单独调节每个风箱2的喷孔阵列14与金属板带6之间的距离，具体而言，每个独立风箱2采用机械传动装置带动其前后小范围移动。图5中诠释了一种典型的传动装置设计方案——螺杆传动。小风箱2上的滑块11上有3个孔，其中中间的为螺孔，两侧为直孔。螺孔与螺杆12配合，在电机带动螺杆12转动的时候，滑块11可带动风箱2前后移动；直孔则与圆棒13配合，在风箱2的运动中起导向和承受力量的作用。螺杆12和圆棒13的两端均与外侧炉室固定(图中未示出)。

本实用新型采用无突出喷嘴设计。冷却气流从风箱2面板上的喷孔阵列14流出，喷射到金属板带6上，达到冷却产品的目的。喷孔通常采用圆孔，这种方式的喷嘴无外突部件，不会划伤板带表面，易于维护。经气体动力学模拟计算发现，其气流的均匀性与突出喷嘴基本相当，而阻力损失反而有少许的降低。

图4则是该冷却装置在立式冷却段的一种典型应用方法。由于一对冷却装置往往不能达到设计的冷却能力，在上导向辊4和下导向辊5之间连续设置多组本实用新型所述的冷却装置，在两组冷却装置之间，还设置有一对中心轴线错开的稳定辊10，可抑制金属板带6在气体喷射冷却时的抖动。

Claims (7)

1.用于金属板带的快速冷却装置，其特征在于：它包括一对冷风总管和一组风箱，冷风总管通过柔性补偿器接至风箱，每个冷风总管上接有气流入口，各风箱之间留有气体逃逸间隙；本实用新型所述的冷却装置以板带通过线为中心轴线对称布置，且两侧冷却装置的喷射区域相错开。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：在冷风总管的分支处还设置有风道调节挡板，并通过驱动装置旋转该挡板的中心轴以改变其开度。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：风箱上设置有驱动和运动导向装置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的冷却装置，其特征在于：冷风总管的外侧分别设置有上导向辊和下导向辊，金属板带通过上导向辊和下导向辊张紧；并在上导向辊和下导向辊之间连续设置多组本实用新型所述的冷却装置，在两组冷却装置之间，还设置有一对中心轴线错开的稳定辊。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的冷却装置，其特征在于：风箱（2）面板上设置有无突出的喷孔阵列（14）。

6.根据权利要求5所述的冷却装置，其特征在于：所述喷孔阵列（14）采用圆孔。

7.根据权利3所述的冷却装置，其特征在于：驱动和运动导向装置包括滑块、螺杆和圆棒，滑块设置在风箱上，滑块上设置有螺孔和直孔，螺孔与螺杆相配合，直孔则与圆棒相配合。

Images