CN111947428B - 一种金属板带材热处理烘干装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属板带材热处理烘干装置，包括供风系统、送风系统、喷风系统以及控制系统，喷风系统包括喷风管路、支撑机构、第一喷箱以及第二喷箱，第一喷箱和第二喷箱中部通过支撑机构安装在辊式淬火机的移动机架上，两个喷箱的下部均设置有狭缝出风口；支撑机构包括两组导轨和长方形框架，两组导轨人字形交叉地设置在长方形框架内，第一喷箱和第二喷箱中部分别安装在两组导轨内，将烘干风倾斜地喷向金属板带材的两侧。本发明的金属板带材热处理烘干装置，由于第一喷箱、第二喷箱采用两组人字形结构，出风口采用可调节狭缝结构，能够有效的清除金属板带材中部、边部残水，避免金属板带材表面条纹、锈蚀等现象发生。

Description

一种金属板带材热处理烘干装置

技术领域

本发明涉及金属板带材热处理技术领域，尤其涉及一种金属板带板材热处理烘干装置。

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或外部机械化室式炉完成加热工序、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。

金属板带材冷却后，由机后衔接辊道运出辊式淬火机，板带材上下表面残水需要有效清除并烘干。若不及时清除、烘干板带材表面残水，一方面会产生锈痕、严重影响钢板表面质量，另一方面表面残水影响测温、跟踪等检测仪表以及磁力吊等正常工作，影响生产。目前，辊式淬火机机后残水清除普遍采用风机吹扫和外接压缩空气吹扫两种形式。采用风机形式受电机功率、转数和风机结构等限制，风量小、风压低，风量和风压匹配度差，无法有效清除板带材表面残水、实现烘干功能。采用外接压缩空气形式受吹扫喷嘴形式、外接压缩空气压力和流量等限制，板带材表面易出现条纹、表面不干燥等问题，后续板面出现色差、锈蚀等现象，影响下游工序和板带材表面质量。因此，如何研发新型的辊式淬火机机后残水清除装置，实现残水快速全面清除和烘干，成为金属板带材高质量热处理的关键之一。

专利CN109207688B，公开了一种金属板带板热处理吹扫装置，安装于辊式淬火机出口侧，该装置属于传统辊式淬火机机后吹扫形式，受外接压缩空气压力波动、装置结构等限制，金属板带材冷却后边部、中部残水清除不彻底，易产生吹扫条纹、局部残水未清除、板带材干燥不彻底等问题。

因此，亟需提供一种可有效清除金属板带材淬火后表面残余冷却水的金属板带板材热处理烘干装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种金属板带板材热处理烘干装置，其解决了现有的金属板带材冷却后残水清除不彻底，易产生吹扫条纹、金属板带材干燥不彻底的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明实施例提供一种金属板带板材热处理烘干装置，安装于辊式淬火机出口侧，该装置包括供风系统、送风系统、喷风系统以及控制系统，所述供风系统、送风系统与喷风系统依次连通，所述供风系统、送风系统以及喷风系统均与控制系统电连接，在控制系统的控制下工作；

所述喷风系统包括喷风管路、支撑机构、第一喷箱以及第二喷箱，所述喷风管路的出风口通过调节软管与第一喷箱以及第二喷箱上部的进风端连通，所述第一喷箱和第二喷箱通过支撑机构安装在辊式淬火机的移动机架上，随移动机架上下移动，所述第一喷箱和第二喷箱下部设置有狭缝出风口，所述狭缝出风口距金属板带材上表面的垂直距离可调节；

所述支撑机构包括两组导轨和长方形框架，所述两组导轨人字形交叉地设置在长方形框架内，所述第一喷箱和第二喷箱中部分别安装在两组人字形交叉的导轨内，使得所述第一喷箱位于金属板带材的中部靠左侧位置，将烘干风倾斜地喷向金属板带材上表面的中间部分和左半部分，所述第二喷箱位于金属板带材的中部靠右侧位置，将烘干风倾斜地喷向金属板带材上表面的中间部分和右半部分；

所述供风系统包括磁悬浮风机，用于提供恒定风量、风压和风温的烘干风，所述烘干风的风量范围为20～80Nm³/min，风压范围为0.08～0.2MPa，风温范围为50～90℃；

所述第一喷箱以及第二喷箱上部的进风端均设置有均流装置，用于均流烘干风，所述第一喷箱、第二喷箱长度方向与金属板带材宽度方向的倾斜角度为15°～30°，狭缝出风口喷射风流所在的平面与水平金属板带材的垂直夹角为45°～70°，狭缝出风口的喷射宽度为10～30mm，狭缝出风口与金属板带材上表面垂直距离为100～150mm。

可选地，所述磁悬浮风机内部设置有风量传感器、温度传感器和压力传感器，用于检测烘干风的风量、风温和风压，所述磁悬浮风机将检测到的风量、风温和风压信息反馈给控制系统。

可选地，所述控制系统包括PLC逻辑控制模块、通讯模块和变频控制模块，所述PLC逻辑控制模块、通讯模块、变频控制模块和供风系统依次电连接，用于闭环控制供风系统。

可选地，所述送风系统包括均流罐和送风管路，所述供风系统的出风口与所述均流罐的进风口连通，所述均流罐的出风口与所述送风管路的进风口连通，所述送风管路的出风口通过调节软管与所述喷风管路的进风口连通，所述均流罐为直径800～1200mm的圆筒罐体，内部径向环形布置阻尼孔，用于均流烘干风。

可选地，所述送风系统还包括开闭阀门和调节阀门，所述开闭阀门和调节阀门安装在送风管路上，与控制系统电连接，通过开闭阀门实现送风管路的通断控制，通过调节阀门实现送风管路内的风量调节。

可选地，所述控制系统还包括检测模块，所述检测模块与通讯模块电连接；所述检测模块包括激光检测器和位置检测器，分别检测金属板带材的位置和狭缝出风口的位置，检测信号通过通讯模块进入PLC逻辑控制模块，依据金属板带材的位置，通过控制开闭阀门，实现烘干风的通断控制，依据狭缝出风口的位置，控制辊式淬火机的移动机架升降支撑机构，实现对狭缝出风口与金属板带材上表面距离的控制。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的金属板带材热处理烘干装置，由于第一喷箱、第二喷箱采用两组人字形结构，两个喷箱出风口采用可调节狭缝结构，能够有效的清除金属板带材中部、边部残水，避免金属板带材表面条纹、锈蚀等现象发生。

由于采用磁悬浮风机供风，避免了现有装备技术中风量小、风压低、风温低的现状，能够有效的清除金属板带材表面残水，提高金属板带材的热处理质量，减少下游工序处理难度。

控制系统采用PLC逻辑控制模块+通讯模块+变频控制模块架构，与现有技术相比，能够实现复杂工艺参数和工艺逻辑控制，工艺参数调节精确、响应速度快，大幅度降低能源介质消耗；磁悬浮风机及送风系统优化管路设计，显著降低噪声。

附图说明

图1为本发明的金属板带材热处理烘干装置与辊式淬火机连接示意图；

图2为本发明的金属板带材热处理烘干装置喷风系统与辊式淬火机的立体示意图；

图3为图2中的喷风系统的左视示意图；

图4为图2中的喷风系统的俯视示意图；

图5为图4中的支撑机构的俯视示意图；

图6为均流罐5的剖视图。

【附图标记说明】

1：金属板带材热处理烘干装置；2：辊式淬火机；3：金属板带材；4：磁悬浮风机；5：均流罐；6：送风管路；7：开闭阀门；8：调节阀门；9：喷风管路；10：调节软管；11：第一喷箱；12：第二喷箱；13：狭缝出风口；14：支撑机构；15：移动机架；16：PLC逻辑控制模块；17：通讯模块；18：变频控制模块；19：导轨；20：长方形框架；21：套筒。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”......等方位名词以图1的定向为参照。

参照图1和图2，本发明提供一种金属板带材热处理烘干装置1，安装于辊式淬火机2出口侧，该装置包括供风系统、送风系统、喷风系统以及控制系统。供风系统的出风口与送风系统的进风口连通，送风系统的出风口与喷风系统的进风口连通。喷风系统设置在辊式淬火机2出口侧，向金属板带板3的表面喷风，烘干金属板带材3淬火后表面残余的冷却水。控制系统分别与供风系统、送风系统以及喷风系统电连接，控制供风系统、送风系统以及喷风系统工作，彻底清除金属板带材3表面残留的冷却水。

供风系统优选为磁悬浮风机4，磁悬浮风机4提供恒定风量、风压和风温的烘干风，风量范围为20～80Nm³/min，风压范围为0.08～0.2MPa，风温范围为50～90℃，磁悬浮风机4采用变频控制。

控制系统包括PLC逻辑控制模块16、通讯模块17、变频控制模块18和检测模块。PLC逻辑控制模块16与通讯模块17电连接，通讯模块17与变频控制模块18、检测模块电连接。变频控制模块18与磁悬浮风机4电连接，控制磁悬浮风机4升频、降频、停机。检测模块包括激光检测器和位置检测器，设置在辊式淬火机2出口侧，分别检测金属板带材3的位置和狭缝出风口13的位置，检测信号通过通讯模块17进入PLC逻辑控制模块16，依据金属板带材3的位置，通过控制开闭阀门7，实现烘干风的通断控制，依据狭缝出风口13的位置，控制辊式淬火机2的移动机架15升降支撑机构14，实现对狭缝出风口13与金属板带材3上表面距离的控制。

磁悬浮风机4内部设置有风量传感器、温度传感器和压力传感器，用于检测烘干风的风量、风温和风压。磁悬浮风机4将检测到的风量、风温和风压信息通过通讯模块17、变频控制模块18反馈给PLC逻辑控制模块16，实现闭环控制磁悬浮风机4。

根据辊式淬火机2的工作制度，向PLC逻辑控制模块16设定风量、风压、风温等工艺参数，通过通讯模块17将该工艺参数传递给变频控制模块18，变频控制模块18依据PLC逻辑控制模块16的指令，执行升频、降频、停机等操作。磁悬浮风机4内部的风量传感器、温度传感器和压力传感器检测烘干风的风量、风压、风温，并将实测的工艺参数通过通讯模块17反馈给PLC逻辑控制模块16，PLC逻辑控制模块16与变频控制模块18形成闭环控制，精确调节磁悬浮风机4的工艺参数。

送风系统包括均流罐5和送风管路6，磁悬浮风机4的出风口与均流罐5的进风口连通，均流罐5为直径800～1200mm的圆筒罐体，内部径向环形布置阻尼孔，用于均流烘干风。均流罐5的出风口与直径为300～500mm的送风管路6的连通。参照图6，均流罐5内部安装有套筒21，套筒21上设置有阻尼孔，阻尼孔的直径为10mm。烘干风从均流罐5的进风口进入套筒21中，通过阻尼孔进入到套筒21与均流罐5罐体形成的环形空间内，经过均流后，从均流罐5的出风口流出。送风管路6上还设置有开闭阀门7、调节阀门8，开闭阀门7、调节阀门8与通讯模块17电连接，在PLC逻辑控制模块16控制下，开闭阀门7控制送风管路6的通断，调节阀门8调节送风管路6内的风量。

喷风系统包括喷风管路9、支撑机构14、第一喷箱11以及第二喷箱12，送风管路6的出风口通过调节软管10与喷风管路9的进风口连通，喷风管路9的出风口通过调节软管10分别与第一喷箱11、第二喷箱12上部的进风端连通，第一喷箱11、第二喷箱12上部的进风端均设置有均流装置，用于二次均流烘干风。

参照图3，第一喷箱11和第二喷箱12下部设置有狭缝出风口13，第一喷箱11、第二喷箱12通过支撑机构14安装在辊式淬火机2的移动框架15上，随移动机架15在辊式淬火机2的主机体内上下移动，调节狭缝出风口13与金属板带材3上表面的垂直距离。恒定风压、风量、风温的烘干风由狭缝出风口13喷射出，射流冲击金属板带材3的上表面，烘干金属板带材3上表面残留的冷却水。金属板带材3下表面冷却水受重力作用在淬火过程中自然下落，下表面残水很少。另外，由于金属板带材3重量较大，在承载的下辊道上运输时，下辊有一定的清除残水、挡水等作用。

参照图4和图5，支撑机构14采用槽钢或工字钢制成，包括两组导轨19和长方形框架20，两组导轨19人字形交叉地设置在长方形框架20内，第一喷箱11和第二喷箱12的中部分别安装在两组导轨19内，将烘干风倾斜地喷向金属板带材3上表面的两侧。第一喷箱11、第二喷箱12的长度方向与金属板带材宽度方向的倾斜角度为15°～30°，狭缝出风口13喷射风流所在平面与水平金属板带材3的垂直夹角为45°～70°，狭缝出风口13的喷射宽度为10～30mm，狭缝出风口13与金属板带材3上表面垂直距离为100～150mm。两个喷箱人字形交叉布置，向金属板带材3两侧喷风，能够彻底清除、烘干金属板带材3上表面边部、中部残留的冷却水。

本发明的金属板带材热处理烘干装置1的具体工作过程：

选用40mm厚金属板带材为例。正常工作时，激光检测器检测金属板带材3的位置，检测信号通过通讯模块17进入PLC逻辑控制模块16。PLC逻辑控制模块16判断金属板带材3的头部还有10s到达辊式淬火机2出口侧时，PLC逻辑控制模块16通过通讯模块17，向变频控制模块18下达升频的指令以及控制打开开闭阀门7，并依据磁悬浮风机4内部风量传感器、压力传感器和温度传感器反馈的实测风量、风压、风温等工艺参数，闭环控制磁悬浮风机4的频率和调节阀门8的开口度，满足设定风量、风压、风温等工艺参数，即风量50Nm³/min、风压0.1MPa、风温80℃。

同时，位置检测器检测狭缝出风口13的位置，通过通讯模块17将检测信号发送给PLC逻辑控制模块16。PLC逻辑控制模块16通过通讯模块17控制移动机架15和支撑机构14的高度，将第一喷箱11、第二喷箱12的狭缝出风口13与金属板带材3上表面距离控制在135mm。

满足工艺要求的烘干风通过均流罐5均流后，依次通过开闭阀门7、送风管路6、调节阀门8、调节软管10进入喷风管路9，再通过调节软管10分别进入到第一喷箱11、第二喷箱12，经过第一喷箱11、第二喷箱12进口端的均流装置，二次均流后，通过狭缝出风口13射流冲击金属板带材3上表面的两侧，完成残水清除和烘干功能。

PLC逻辑控制模块16判断金属板带材3尾部离开金属板带材热处理烘干装置1后，PLC逻辑控制模块16通过通讯模块17向变频控制模块18下达降频指令，控制磁悬浮风机4将频率降至待工频率15～20Hz。

当金属板带材热处理烘干装置1待工时间超过6小时，PLC逻辑控制模块16通过通讯模块17向变频控制模块18下达停机指令，控制磁悬浮风机4停机，开闭阀门7关闭。

本发明的金属板带材热处理烘干装置1，由于第一喷箱11、第二喷箱12采用两组人字形结构，两个喷箱出风口采用可调节狭缝结构，能够有效的清除金属板带材中部、边部残水，避免金属板带材表面条纹、锈蚀等现象发生。

由于采用磁悬浮风机4供风，避免了现有装备技术中风量小、风压低、风温低的现状，能够有效的清除金属板带材表面残水，提高金属板带材3的热处理质量，减少下游工序处理难度。

控制系统采用PLC逻辑控制模块16+通讯模块17+变频控制模块18架构，与现有技术相比，能够实现复杂工艺参数和工艺逻辑控制，工艺参数调节精确、响应速度快，大幅度降低能源介质消耗；磁悬浮风机4及送风系统优化管路设计，显著降低噪声。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种金属板带材热处理烘干装置，安装于辊式淬火机（2）出口侧，其特征在于：该装置包括供风系统、送风系统、喷风系统以及控制系统，所述供风系统、送风系统与喷风系统依次连通，所述供风系统、送风系统以及喷风系统均与控制系统电连接，在控制系统的控制下工作；

所述喷风系统包括喷风管路（9）、支撑机构（14）、第一喷箱（11）以及第二喷箱（12），所述喷风管路（9）的出风口通过调节软管（10）与第一喷箱（11）以及第二喷箱（12）上部的进风端连通，所述第一喷箱（11）和第二喷箱（12）通过支撑机构（14）安装在辊式淬火机（2）的移动机架（15）上，随移动机架（15）上下移动，所述第一喷箱（11）和第二喷箱（12）下部设置有狭缝出风口（13），所述狭缝出风口（13）距金属板带材（3）上表面的垂直距离可调节；

所述支撑机构（14）包括两组导轨（19）和长方形框架（20），所述两组导轨（19）人字形交叉地设置在长方形框架（20）内，所述第一喷箱（11）和第二喷箱（12）的中部分别安装在两组导轨（19）内，使得所述第一喷箱（11）位于金属板带材（3）的中部靠左侧位置，将烘干风倾斜地喷向金属板带材（3）上表面的中间部分和左半部分，所述第二喷箱（12）位于金属板带材（3）的中部靠右侧位置，将烘干风倾斜地喷向金属板带材（3）上表面的中间部分和右半部分；

所述供风系统包括磁悬浮风机（4），用于提供恒定风量、风压和风温的烘干风，所述烘干风的风量范围为20~80Nm³/min，风压范围为0.08~0.2MPa，风温范围为50~90℃；

所述第一喷箱（11）以及第二喷箱（12）上部的进风端均设置有均流装置，用于均流烘干风，所述第一喷箱（11）、第二喷箱（12）长度方向与金属板带材（3）宽度方向的倾斜角度为15°~30°，狭缝出风口（13）喷射风流所在的平面与水平金属板带材（3）的垂直夹角为45°~70°，狭缝出风口（13）的喷射宽度为10~30mm，狭缝出风口（13）与金属板带材（3）上表面垂直距离为100~150mm。

2.如权利要求1所述的金属板带材热处理烘干装置，其特征在于：

所述磁悬浮风机（4）内部设置有风量传感器、温度传感器和压力传感器，用于检测烘干风的风量、风温和风压，所述磁悬浮风机（4）将检测到的风量、风温和风压信息反馈给控制系统。

3.如权利要求1或2所述的金属板带材热处理烘干装置，其特征在于：所述控制系统包括PLC逻辑控制模块（16）、通讯模块（17）和变频控制模块（18），所述PLC逻辑控制模块（16）、通讯模块（17）、变频控制模块（18）和供风系统依次电连接，用于闭环控制供风系统。

4.如权利要求3所述的金属板带材热处理烘干装置，其特征在于：所述送风系统包括均流罐（5）和送风管路（6），所述供风系统的出风口与所述均流罐（5）的进风口连通，所述均流罐（5）的出风口与所述送风管路（6）的进风口连通，所述送风管路（6）的出风口通过调节软管（10）与所述喷风管路（9）的进风口连通，所述均流罐（5）为直径800~1200mm的圆筒罐体，内部径向环形布置阻尼孔，用于均流烘干风。

5.如权利要求4所述的金属板带材热处理烘干装置，其特征在于：

所述送风系统还包括开闭阀门（7）和调节阀门（8），所述开闭阀门（7）和调节阀门（8）安装在送风管路（6）上，与控制系统电连接，通过开闭阀门（7）实现送风管路（6）的通断控制，通过调节阀门（8）实现送风管路（6）内的风量调节。

6.如权利要求5所述的金属板带材热处理烘干装置，其特征在于：所述控制系统还包括检测模块，所述检测模块与通讯模块（17）电连接；

所述检测模块包括激光检测器和位置检测器，分别检测金属板带材（3）的位置和狭缝出风口（13）的位置，检测信号通过通讯模块（17）进入PLC逻辑控制模块（16），依据金属板带材（3）的位置，通过控制开闭阀门（7），实现烘干风的通断控制，依据狭缝出风口（13）的位置，控制辊式淬火机（2）的移动机架（15）升降支撑机构（14），实现对狭缝出风口（13）与金属板带材（3）上表面距离的控制。

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