[发明专利]一种可实现铝带气垫式热处理的实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种可实现铝带气垫式热处理的实验装置，所述实验装置包括试验台，其特征在于，在所述试验台上依次安装有气垫式加热装置（4）和气垫式冷却装置（5），在所述试验台的两侧分别安装有入口导向辊（4）和出口导向辊（4），所述铝带通过开卷机（2）和卷取机（7）带动穿过所述气垫式加热装置（4）和气垫式冷却装置（5）；所述实验装置还包括电气控制系统，该电气控制系统包括传动系统、仪表控制系统、PLC系统、界面系统和人机交互终端，所述PLC系统用于控制传动系统，所述人机交互终端通过界面系统获得并显示所述传动系统和仪表控制系统的测量数据，并且所述人机交互终端用于给PLC系统设定数据。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述气垫式加热装置（4）包括上轴流风机（8）、下轴流风机（8’）、上加热器（9）、下加热器（9’）、上气垫喷嘴（12）、下气垫喷嘴（12’）、上导流装置（11）、下导流装置（11’），所述上轴流风机（8）和下轴流风机（8’）周向产生的高速气体经加热器加热，由上导流装置（11）和下导流装置（11’）导入所述上气垫喷嘴（12）和下气垫喷嘴（12’），所述上气垫喷嘴（12）和下气垫喷嘴（12’）交错布置。

3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述气垫式冷却装置（5）包括上轴流风机（8）、下轴流风机（8’）、上换热器（10）、下换热器（10’）、上气垫喷嘴（12）、下气垫喷嘴（12’）、上导流装置（11）、下导流装置（11’），所述上轴流风机（8）和下轴流风机（8’）周向产生的高速气体经换热器冷却，由上导流装置（11）和下导流装置（11’）导入所述上气垫喷嘴（12）和下气垫喷嘴（12’），所述上气垫喷嘴（12）和下气垫喷嘴（12’）交错布置。

4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述传动系统依据所述PLC系统给定的控制数据对开卷机和卷取机电机、气垫式加热装置和冷却装置轴流风机电机实施闭环控制，进而结合PLC系统控制铝带速度、张力、加热过程和冷却过程；仪表控制系统采集实验装置实验过程中的机械数据和工艺数据，包括铝带的行进速度、张力、温度、加热参数、漂浮参数、冷却参数，并将这些数据反馈给PLC系统；PLC系统依据实验员在界面系统人机交互终端上设定的数据或仪表控制系统反馈的数据，与仪表控制系统共同对实验过程工艺数据实施闭环控制；界面系统收集PLC系统、传动系统、仪表控制系统检测数据、控制数据，并显示到人机交互终端上。

5.一种使用权利要求1-4的实验装置的实验方法，其特征在于，通过控制气垫式加热装置和气垫式冷却装置喷嘴内压力控制铝带漂浮高度和稳定性，通过控制气垫式加热装置加热器的加热功率控制铝带加热速度和加热温度，通过控制气垫式冷却装置换热器的换热效率控制铝带冷却速度和终冷温度，通过控制铝带行进速度控制铝带加热和冷却的时间，通过控制开卷机和卷取机输出转矩控制实验过程中铝带的张力。

6.根据权利要求5所述的实验方法，其特征在于，通过控制气垫式加热装置和气垫式冷却装置循环轴流风机的频率控制气垫式加热装置和气垫式冷却装置喷嘴内压力，轴流风机频率可由PLC系统根据铝带工艺加热温度、加热速度、冷却温度和冷却速度，通过驱动控制程序自动设定和控制，或由实验员在界面系统人机交互终端上设定，并由PLC控制。

7.根据权利要求5所述的实验方法，其特征在于，通过控制开卷机和卷取机电机转速控制铝带行进速度，依据铝带加热和冷却时间，由PLC系统计算电机转速基准值，或由实验员在界面系统人机交互终端上设定电机转速基准值，依据开卷机和卷取机上铝带卷径，由PLC系统计算电机转速的修正值，电机转速实际值=基准值+修正值。

8.根据权利要求5所述的实验方法，其特征在于，实验过程中铝带张力由开卷机和卷取机共同提供，通过PLC系统计算或实验员在界面系统人机交互终端上设定铝带张力，并由PLC系统将控制数据下发给传动系统，传动系统调节开卷机和卷取机电机电流控制电机输出转矩，实现张力闭环控制。