[发明专利]一种气垫炉气液淬火喷嘴结构及气液协同淬火系统

说明书

本发明属于金属热处理领域，公开了一种气垫炉气液淬火喷嘴结构及气液协同淬火系统。目前采用的气浮喷嘴形式通常只考虑了单相气体的流通，主要适用于气淬区。而水雾区水量较大，如果仍然采用上述传统的气淬火喷嘴形式，会面临水雾顺着下层气体喷嘴流入风道的风险。长期运行后，易造成风道内积水，加快结构腐蚀，如果积水量较多，风机布置位置较低，还会有水流入风机的可能，给系统的安全运行带来威胁。本发明改进了一种气垫炉气液淬火喷嘴结构，包括进气室、喷口、以及区别于传统气浮喷嘴的防水罩、气液分离腔和设置在气液分离腔底部排水槽。既能保证气体流通，实现铝板漂浮和加速液体蒸发冷却，还能有效排出积水，降低气淬火系统运行风险。

技术领域

本发明属于金属热处理领域，特别涉及一种气垫炉气液淬火喷嘴结构及气液协同淬火系统。

背景技术

连续式气垫炉可用于铝合金带材的加热和淬火处理，热处理后的铝合金带材在航空航天和汽车制造等领域都有广泛的应用。为了满足不同领域制造业对材料硬度、强度、韧性及抗疲劳强度的高标准要求，铝带材淬火过程需采用不同的降温控制工艺，通常有水淬火、气淬火以及水气分区结合等方式。

传统的水淬火过程为单独的一个分区，高压高速的水雾冲击热铝板，从而实现铝板的快速冷却。由于水雾量较大，带材在水冷区所承受的重量增加，带材出现下沉的现象，通常需要在水雾区喷水的同时，增加几组气浮喷嘴，气浮喷嘴一方面用于加速带材表面水蒸发速度，提升带材降温速率，另一方面主要是起到带材的支持和稳定作用，防止带材下沉。目前采用的气浮喷嘴形式通常只考虑了单相气体的流通，主要适用于气淬区。而水雾区水量较大，如果仍然采用上述传统的气淬火喷嘴形式，会面临水雾顺着下层气体喷嘴流入风道的风险。长期运行后，易造成风道内积水，加快结构腐蚀，如果积水量较多，风机布置位置较低，还会有水流入风机的可能，给系统的安全运行带来威胁。

发明内容

本发明的目的是，克服现有气浮喷嘴设计不适用于水淬冷却过程的不足，设计一种气垫炉气液淬火喷嘴结构，其即能保证气体流通，实现铝板漂浮和加速液体蒸发冷却，还能有效排出积水，降低气淬火系统运行风险。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种气垫炉气液淬火喷嘴结构，包括进气室、喷口、以及区别于传统气浮喷嘴的防水罩、气液分离腔和设置在气液分离腔底部排水槽。

优选地，所述防水罩由顶板和两侧的水檐构成，所述水檐的角度β为0～50°；

优选地，所述喷口由喷口折弯板和防水罩水檐构成，所述喷口折弯板的角度α应不小于所述水檐角度β，且取值范围为0～60°；

优选地，所述喷口设计流速范围为20～80m/s；

所述进气室和所述气液分离腔的分隔方式有两种：

一种方式是通过排水槽内侧孔板进行分隔，所述孔板上方与防水罩水檐内侧连接固定，且防水罩水檐下端伸出一定距离，以利于液滴落入气液分离腔；

另一种方案为不分隔，气体从进气室直接流通进入气液分离腔，防水罩采用肋板固定在喷口折弯板上；

优选地，所述排水槽内侧孔板的开孔形式为圆形、三角形、多边形和其他不规则开孔和开缝形式；

优选地，所述排水槽底板为平板、U型槽或V型槽等形式；由倾斜段底板和水平段底板组成，斜面坡度大于0.01；

优选地，所述排水槽有两侧导流和单侧导流方式。

优选地，所述排水槽底部设有排水口，排水口为侧面排水或底面排水方式；

本发明还提供了一种气液协同淬火系统，包括：交错布置的水淬火喷嘴和上、下侧气体喷嘴，所述上、下侧气体喷嘴分别在带材上下两侧对向布置。其中，下侧气体喷嘴为本发明所述的气液淬火喷嘴。