[发明专利]一种金属板带材辊式淬火流量分区控制装置

说明书

本发明属于金属板带材热处理装备技术领域，公开了一种金属板带材辊式淬火流量分区控制装置。该装置包括中部分水环套和边部分水环套；中部分水环套安装于辊式淬火机高压冷却段缝隙喷嘴后螺旋辊和高密喷嘴后螺旋辊中部加工槽处；边部分水环套安装于辊式淬火机高压冷却段缝隙喷嘴后螺旋辊宽向1/4和3/4位置加工槽处。该装置能够有效实现板带材表面冷却水均匀分流，减小因冷却水淤积造成的局部冷却不均现象，实现板带材淬火过程表面有序换热，满足金属板带材高平直度、高均匀性淬火生产需求。

技术领域

本发明属于金属板带材热处理装备技术领域，涉及一种金属板带材辊式淬火流量分区控制装置。

背景技术

金属板带材热处理涉及正火、淬火、回火、控制冷却、固溶等工艺过程，其中淬火、控制冷却、固溶等工艺需要将金属板带材加热至一定温度(一般≥800℃)后，采用水冷方式以一定冷却速度降至工艺终冷温度，以达到改善金属内部组织和结构、提升性能的目的。

金属板带材热处理通常采用辊底式热处理炉完成加热工序、采用辊式淬火机完成淬火、控制冷却等工序。辊式淬火机冷却能力强、冷却均匀、冷却后板带材板形好，可用于碳素钢、不锈钢、特种合金、钛合金、铝合金等金属板带材淬火、固溶、控制冷却等生产，是大型热处理线主要冷却设备形式。辊式淬火机采用射流冲击淬火方式，高压、大流量冷却水高速冲击板带材上下表面，刺穿表面蒸汽膜，实现直接与壁面单相强制对流换热，壁面换热效率高、换热可控性好。

辊式淬火机高压冷却段是金属板带材温降的主要工艺段，冷速大、冷却均匀性要求高。淬火过程中，壁面水流形态决定热流密度分布，进而决定表面换热均匀性，影响板形及淬火后金属板带材性能分布，是淬火过程关键的控制参数。壁面水流形态控制主要有两种方式：1)通过不同类型的射流喷嘴及其排布设计，控制水量、水压等射流参数；2)通过合理设计上下辊道类型及辊间距、辊缝等设备参数，通过外部约束控制金属板带材壁面水流形态。针对第2种方式，目前辊式淬火机普遍采用螺旋辊，利用螺旋辊螺旋形排水沟槽旋向不同调整板带材壁面水流方向，较快速排出板带材壁面残余冷却水。

现有辊式淬火机高压冷却段螺旋辊系统存在如下问题：1)为实现金属板带材表面冷却残水快速向边部排出，螺旋辊沿中心线两侧螺旋旋向相反，螺旋辊中心存在加工槽，该加工槽处金属板带材纵向水流集中，影响整板水流均匀性；2)为提高辊式淬火机高压冷却段缝隙喷嘴出水的排水效率，缝隙喷嘴后螺旋辊宽向1/4和3/4处设计排水槽，该排水槽影响板带材宽向流量均匀性，造成板带材淬火后板形问题。上述问题影响金属板带材辊式淬火过程长度、宽度和厚度方向流量均匀性，进而影响换热和温降，最终影响板带材淬火板形和性能均匀性。因此，如何合理设计辊式淬火机高压冷却段螺旋辊导水分流装置，既能够实现板带材长度、宽度和厚度方向淬火过程水流均匀有序分布，提高换热均匀性，又能有效、快速清除板带材壁面冷却残水，提高换热效率，是实现金属板带材高均匀性、高平直度淬火的关键之一。

专利CN107142362A，公开了一种用于测量淬火机宽向流量均匀性的测量装置及方法，通过专用的集水槽式的测量装置测量喷嘴宽向水流密度分布。该装置主要功能是测定喷嘴宽向流量均匀性，与本发明辊式淬火机淬火流量分区控制装置无关。

专利CN108277339A，公开了一种钢板的热处理淬火工艺控制系统，包括淬火机一级控制和淬火机二级控制。该发明是基于热处理淬火工艺控制的优化系统，与本发明辊式淬火机淬火流量分区控制装置无关。

专利CN108180816A，公开了一种快速测量淬火机缝隙喷嘴的方法，通过在测试装置上涂抹润滑油，测量狭缝喷嘴射流角度和上下喷嘴射流点位置。该方法是用于提升辊式淬火机喷嘴射流精度的测量方法，与本发明辊式淬火机淬火流量分区控制装置无关。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属板带材辊式淬火流量分区控制装置，能够实现金属板带材在辊式淬火机高压冷却段冷却过程中表面水流均匀分布，并实现残余冷却水快速排除，提高辊式淬火机长度、宽度和厚度方向冷却均匀性，实现高平直度、高均匀性淬火。