《一種方扁材生產線噴射冷卻系統》是邊新孝、朱冬梅、李謀渭、劉國勇和張少軍於2010年7月29日申請的專利，該專利的申請號為201010239538X，公布號為CN102121063A，授權公布日為2011年7月13日，發明人是邊新孝、李謀渭、劉國勇、張少軍、朱冬梅。
《一種方扁材生產線噴射冷卻系統》涉及一種方扁材生產線噴射冷卻熱處理設備，主要由上下強冷噴射裝置（15和15a）、上下中冷噴射裝置（13和13a）、上下弱冷噴射裝置（12和12a）、上下氣霧噴射裝置（3和3a）、側冷噴射裝置（16）、前中後吹掃裝置（11、14和6）、流量調控裝置（2）、上噴射裝置升降裝置（1）組成，上強中弱冷噴射裝置（15、13、12）、上氣霧噴射裝置（3）、前中後吹掃裝置（11、14、6）都可隨升降裝置（1）上下升降，適應不同厚度的方扁材要求。側冷噴射裝置（16）安裝在輥道（8）的兩側，能快速冷卻厚度較大的方扁材。通過開啟不同組數的噴射冷卻裝置和調節流量調控裝置（2）可調節冷卻系統的冷卻能力。中間密兩邊稀、前後交錯的噴嘴布置使噴射冷卻系統均勻，使方扁材淬火後變形小、組織均勻、不開裂。
2016年12月7日，《一種方扁材生產線噴射冷卻系統》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種方扁材生產線噴射冷卻系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種方扁材生產線噴射冷卻系統
- 公布號：CN102121063A
- 授權日：2011年7月13日
- 申請號：201010239538X
- 申請日：2010年7月29日
- 申請人：邊新孝、朱冬梅、李謀渭、劉國勇、張少軍
- 地址：北京市海淀區西三旗育新花園44棟1門303
- 發明人：邊新孝、李謀渭、劉國勇、張少軍、朱冬梅
- Int.Cl.：C21D9/00(2006.01)I; C21D1/667(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
高溫方或扁金屬冷卻淬火時，大多採用離線淬火，即把高溫的方扁材放在水池、油池或空氣中冷卻。這種離線淬火需要耗損大量能源來加熱被淬火材料。對池式淬火控冷還存在保證淬火控冷均勻的困難，且油淬火還有環境問題。
《一種方扁材生產線噴射冷卻系統》的目的是提供一種線上連續淬火熱處理設備，無論材料厚薄的方扁材在輥道上前進過程中，由冷卻能力可以調節的噴射冷卻系統，從上下和兩側四周同時均勻冷卻該方扁材，冷卻速度較均勻，由流量調節裝置控制冷卻速度，達到變形小、不開裂、組織較均勻的目的。這種線上淬火設備還可利用軋後金屬金粒變細的優點，更加提高了淬火後的金屬強度。該設備也可用於爐後淬火，由於該設備是連續生產，生產效率高。
發明內容
《一種方扁材生產線噴射冷卻系統》的結構如下：方扁材生產線噴射冷卻系統主要由上下強冷噴射裝置15和15a、上下中冷噴射裝置13和13a、上下弱冷噴射裝置12和12a、上下氣霧噴射裝置3和3a、側冷噴射裝置16、前中後吹掃裝置11、14、6、流量調控裝置2、上噴射裝置升降裝置1組成。上強中弱冷噴射裝置15、13、12、上氣霧噴射裝置3、前中後吹掃裝置11、14、6都安裝在可由升降機1驅動的升降粱5上，它們都位於輥道8的上方。下強中弱冷噴射裝置15a、13a、12a和下氣霧噴射裝置3a都安裝在輥道8的下方。上下強、中、弱冷噴射裝置15和15a、13和13a、12和12a，上下氣霧噴射裝置3和3a，均安裝在兩相鄰輥道8之間，上下強冷對強冷、中冷對中冷、弱冷對弱冷、氣霧對氣霧，分別一一對應。側冷噴射裝置16安裝在輥道8的兩側。在冷卻線的上下方，配有多個上下強中弱冷噴射裝置、氣霧噴射裝置和側冷噴射裝置。上下強中弱冷噴射裝置和氣霧噴射裝置的布置採用先強冷、再中冷、再弱冷、最後氣霧噴射，然後又先中冷，再弱冷、最後氣霧噴射的順序排列。前中後吹掃裝置11、14、6分別位於生產線的入口、中間和出口。側冷噴射裝置16位於在輥道7的兩側，固定或隨移動機構9沿冷卻線方向移動。在側冷噴射裝置16與方扁材材7之間裝有帶噴射視窗28的擋板25，擋板25安裝在升降粱5上，可以隨升降粱5上下移動。在側冷噴射裝置16和擋板25之間裝有飛濺水收集裝置26，在側冷噴射裝置16噴出的部分水由擋板25反射至集水罩26中，由管道27排出。上強、中、弱噴射裝置15、13、12的結構是：阻尼板18把噴射裝置箱體17分為上下兩個腔22和19，水通過流量調控裝置2進入下腔19，水穿過阻尼板18進入上腔22，再經水管20，由與水管20相連的噴嘴4噴出。下強、中、弱噴射裝置15a、13a、12a的結構是：阻尼孔板18a把噴射裝置箱體17a分為上下兩個腔19a和22a，水通過流量調控裝置（2）進入下腔19a，水穿過阻尼孔板18a進入上腔22a，然後噴嘴4噴出。每個上噴射裝置都安裝了多排噴嘴4，每排噴嘴的位置是中間密兩邊稀，稀密比在1-15％之間，前後排噴嘴相互錯開，使噴到方扁材表面的水和/水霧均勻。
《一種方扁材生產線噴射冷卻系統》的目的是這樣實現的：在方扁材進入冷卻線之前，根據方扁材的厚度，升降機1啟動，調節方扁材上表面到噴嘴的距離。根據方扁材的厚度、化學成分和以前的生產經驗，估計方扁材的冷卻速度，開啟不同組數的上下強中弱冷噴射裝置15和15a、13和13a、12和12a、下氣霧噴射裝置3和3a、側冷噴射裝置16、前中後吹掃裝置11、14和6。流量調控裝置2調節上述各噴射裝置的流量。通過開啟不同數量上下噴射裝置和流量調控裝置2調節它們的流量，達到調節冷卻能力和冷卻速度，滿足正在淬火的方扁材的要求。前中後吹掃裝置11、14、6的作用是把材板表面的積水清掃，增加冷卻能力，提高方扁材的板形質量。上下強、中弱噴射裝置12和12a、13和13a、15和15a中有阻尼板18，故其上的各個噴嘴4噴射均勻。噴嘴4位置前後排錯開的作用也是使不同冷卻裝置中的噴嘴4噴射均勻，達到使方扁材各個部位冷卻均勻的目的。由於方扁材7具有一定的寬度，中間冷卻慢，兩邊冷卻快，為了使方扁材7在寬度方向冷卻速度相同，每排噴嘴中間密兩邊稀，稀密比在1-15％之間。側冷噴射裝置16在高度方向不變，當方扁材7較薄時，升降機1下降，大梁5及各上噴射裝置下降，與大梁5相連的擋板25下降，這樣，只有與方扁材高度一致的側噴射裝置16上的噴嘴4噴出的水霧才能到方扁材的側面，超出方扁材厚度的噴嘴噴出的水霧被擋板25擋住，不致影響方扁材7的局部冷卻速度，從而影響板形和淬火組織。被擋的水由集水罩26再由管道27排出。側冷噴射裝置16可以固定在輥道8的兩側，也可安裝在移動機構9上，沿冷卻線方向來回移動，有利於方扁材7側面冷卻均勻。由於側噴射裝置16，從兩側冷卻方扁材7，方扁材可以較厚，該設備也能淬透被淬方扁材。若方扁材厚度較小，側噴射裝置16可以關閉。
附圖說明
圖1為方扁材材生產線噴射冷卻系統總圖。
圖2為圖1的側視圖。
圖3為圖1中A向視圖，即噴射裝置中的噴嘴布置圖。
圖4為上強中弱噴射裝置箱體內部結構圖。
圖5為下強中弱噴射裝置箱體內部結構圖。
技術領域
《一種方扁材生產線噴射冷卻系統》涉及一種冶金機械金屬熱處理設備，特別是提供了一種方或扁材線上熱處理裝備。
權利要求
1.一種方扁材生產線噴射冷卻系統，主要組成為：上下強冷噴射裝置（15和15a）、上下中冷噴射裝置（13和13a）、上下弱冷噴射裝置（12和12a）、上下氣霧噴射裝置（3和3a）、側冷噴射裝置（16）、前中後吹掃裝置（分別為11、14、6）、流量調控裝置（2）、上噴射裝置升降裝置（1），其特徵在於：上強中弱冷噴射裝置（15、13、12）、上氣霧噴射裝置（3）、前中後吹掃裝置（11、14、6）都安裝在可由升降機（1）驅動的升降粱（5）上，位於輥道（8）的上方。下強中弱冷噴射裝置（15a、13a、12a）和下氣霧噴射裝置（3a）安裝在輥道（8）的下方。側冷噴射裝置（16）安裝在輥道（8）的兩側。在冷卻線的上下方，配有多個上下強中弱冷噴射裝置、氣霧噴射裝置和側冷噴射裝置，上下各冷卻裝置一一對應，流量調控裝置（2）調節各個冷卻裝置的流量，通過調節流量和開啟不同的冷卻裝置來控制冷卻系統的冷卻能力。
2.根據權利要求1，所述的上下強、中、弱噴射裝置，其特徵在於：每個上噴射裝置都安裝了多排噴嘴（4），每排噴嘴的位置是中間密兩邊稀，稀密比在1-15％之間，前後排噴嘴相互錯開。
3.根據權利要求1，所述的上強、中、弱噴射裝置，其特徵在於：阻尼板（18）把噴射裝置箱體（17）分為上下兩個腔（22和19），水通過流量調控裝置（2）進入下腔（19），水穿過阻尼板（18）進入上腔（22），再經水管（20），由與水管（20）相連的噴嘴（4）噴出。
4.根據權利要求1，所述的下強、中、弱噴射裝置，其特徵在於：阻尼板（18a）把噴射裝置箱體（17a）分為上下兩個腔（19a和22a），水通過流量調控裝置（2）進入下腔（19a），水穿過阻尼板（18a）進入上腔（22a），再噴嘴（4）噴出。
5.根據權利要求1，所述的側冷噴射裝置（16）和氣霧噴射裝置，其特徵在於：側冷噴射裝置（16）和氣霧噴射裝置上裝有多排上下布置的噴嘴（4），噴射可以是氣噴和/或水噴，噴嘴位置前後排錯開。
6.根據權利要求1，所述的側冷噴射裝置（16），其特徵在於：在側冷噴射裝置（16）與方扁材（7）之間裝有帶噴射視窗（28）的擋板（25），擋板（25）安裝在升降粱（5）上，可以隨升降粱（5）上下移動。
7.根據權利要求1，所述的側冷噴射裝置（16），其特徵在於：側冷噴射裝置（16）固定在輥道（7）的兩側。
8.根據權利要求1，所述的側冷噴射裝置（16），其特徵在於：側冷噴射裝置（16）安裝在輥道（7）的兩側、可沿冷卻線方向移動的移動機構（9）上。
9.根據權利要求1，所述的氣霧噴射裝置（3和3a），其特徵在於：氣霧噴射裝置上裝有多排噴嘴（4），噴射可以是氣噴和/或水噴，可通過氣水比調節其噴射冷卻強度。噴嘴位置前後排錯開。
10.根據權利要求1和權利要求6，所述的側冷噴射裝置（16）和擋板（12），其特徵在於：在側冷噴射裝置（16）和擋板（25）之間裝有飛濺水收集裝置（26），在側冷噴射裝置（16）噴出的部分水由擋板（25）反射至集水罩（26）中，由管道（27）排出。
實施方式
- 實施例1
參見圖1，方扁材生產線噴射冷卻系統主要組成為：上下強冷噴射裝置1組，即15和15a；上下中冷噴射裝置3組，即13和13a；上下弱冷噴射裝置2組，即12和12a；上下氣霧噴射裝置3組，即3和3a；側冷噴射裝置16共5組，3個吹掃裝置11、14、6分別位於生產線的入口、中間和出口。上下冷卻噴射裝置均安裝在兩相鄰輥道8之間，上強冷對下強冷、上中冷對下中冷、上弱冷對下弱冷、上氣霧對下氣霧，一一對應。強中弱氣霧噴射的安排順序為（從方扁材前進方向看）：強、中、弱、氣霧、中、弱、氣霧、中、弱、氣霧。輥道8上方的冷卻噴射裝置，即上強中弱冷噴射裝置15、13、12，氣霧噴射裝置3和吹掃裝置11、14、6都由升降機1驅動的升降粱5上，可上下升降，以適應不同厚度的方扁材。側冷噴射裝置16位於在輥道7的兩側，第1組側冷噴射裝置安裝在移動機構9上，工作時沿冷卻線方向移動，使方扁材初始進入冷卻區時均勻快速冷卻，其他組固定在輥道9的兩側。見圖2，在側冷噴射裝置16與方扁材材7之間裝有帶噴射視窗28的擋板25，擋板25安裝在升降粱5上，可以隨升降粱5上下移動。在側冷噴射裝置16和擋板25之間裝有飛濺水收集裝置26，在側冷噴射裝置16噴出的部分水由擋板25反射至集水罩26中，由管道27排出。
見圖3，每個上噴射裝置都安裝了多排噴嘴4，每排噴嘴的位置是中間密兩邊稀，中間噴嘴的間距100毫米，再靠邊的兩個噴嘴間距為110毫米，每靠邊一個噴嘴，間距增加10毫米。前後排噴嘴相互錯開，即相鄰兩排在板寬方向的噴嘴間距為5毫米，所以，中間的冷卻能力強，兩邊的冷卻能力逐步減小。而方扁材中間的熱量多，難以冷卻，這正好使材板沿寬度方向冷卻速度一致，到達均勻冷卻的目的。
參見圖4，上強中弱冷噴射裝置15、13、12的進水路線是，水通過流量調控裝置2進入下腔19，再穿過阻尼板18進入上腔22，再經水管20，由與水管20相連的噴嘴4噴出。參見圖5，下強、中、弱噴射裝置15a、13a、12a的進水路線是：水通過流量調控裝置（2）進入下腔19a，水穿過阻尼板18a進入上腔22a，再經噴嘴4噴出。節流板的作用是讓每個噴嘴的水壓力大致相等，各噴嘴噴出的水霧就均勻。流量調控裝置2可調節強、中、弱冷噴射裝置的冷卻能力，強冷、中冷與弱冷可相互轉換，即中冷起弱冷，強冷起中冷。
上下氣霧噴射裝置3和3a通過流量調控裝置2分別進入水和壓縮空氣，氣水分合後通過噴嘴4噴出。調節氣水比，可噴出不同冷卻能力的氣霧、水霧或壓縮空氣，即氣噴、水噴或氣水噴。
準備淬火的方扁材為塑膠模具材P20，厚度100毫米。提升上噴射冷卻裝置，使噴嘴離輥道7上表面的高度為500毫米。P20材淬透性較好，按方扁材移動方向，開啟第一組（上、下冷卻合為一組）強噴射裝置，第3組氣霧，第4組中冷，第5組弱冷，第7組中冷，第8組弱冷和第9組氣霧。第一組強冷流量調控裝置閥門開口度80％；第3組氣霧噴射裝置，流量調控裝置水閥門開口度80％、氣50％；第4組中冷和第5組弱冷流量調控裝置水閥門開口度均為80％；第7組中冷和第8組弱冷流量調控裝置水閥門開口度分別為40％和60％；第9組氣霧噴射裝置，流量調控裝置水閥門開口度30％、氣80％。由於方扁材較厚，5組側噴嘴裝置都開啟。前中後3各側吹掃全都開啟，以清掃材板上多餘的水。
上述噴射冷卻裝置開啟後約3分鐘，各噴嘴噴射平穩，方扁材軋制完後以0.5米/秒的速度進入冷卻區。淬火期間速度不變，最後從冷卻區出來，淬火完畢，方扁材繼續前進，進入下一工序。
- 實施例2
準備熱處理是不銹板材1Cr18Ni9Ti固容，厚度10毫米。設備與實施例1相同。提升上噴射冷卻裝置，使噴嘴離輥道7上表面的高度為280毫米。開啟第2組中冷噴射，第3組氣霧，第5組弱冷，第8組弱冷和第9組氣霧。第2組強冷流量調控裝置閥門開口度80％；第3組氣霧噴射裝置，流量調控裝置水閥門開口度60％、氣70％；第5組弱冷流量調控裝置水閥門開口度為80％；第8組弱冷流量調控裝置水閥門開口度為40％；第9組氣霧噴射裝置，流量調控裝置水閥門開口度30％、氣80％。由於方扁材較薄，5組側噴嘴裝置都關閉。前中後3各側吹掃全都開啟，以清掃材板上多餘的水。
上述噴射冷卻裝置開啟後約3分鐘，各噴嘴噴射平穩，不銹材材板從加熱爐加熱出來後，以0.3米/秒的速度進入冷卻區。淬火期間速度不變，最後從冷卻區出來，淬火完畢，材板繼續前進，進入下一工序。
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種方扁材生產線噴射冷卻系統》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
