一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，包括噴水系統、供水系統、輸送輥道系統和框架提升系統；所述冷卻系統的工作區域依次包括過渡區、高壓淬火區和中壓淬火區，在所述高壓淬火區和中壓淬火區內，噴嘴和輸送輥道沿鋼板上下對稱布置，上噴嘴和上輥道固定在移動上框架上，下噴嘴和下輥道固定在固定框架上。本發明將輥式淬火方式引入到特厚鋼板淬火中，解決了傳統浸入式淬火冷速低、冷卻均勻性差、批次生產穩定性差、淬火過程無法人工干預等問題，實現了特厚鋼板高強度均勻化淬火以及高效穩定生產。
【專利說明】一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于熱處理裝備【技術領域】，涉及一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統。
【背景技術】
[0002]目前，特厚鋼板(鋼板厚度大于120_)淬火生產主要采用浸入式淬火方式，通過池內冷卻水攪拌加速鋼板表面對流，實現較快速冷卻。由于攪拌水流速度受淬火池或淬火槽容積及裝置限制，相對于壁面射流換熱，浸入式淬火冷卻強度偏低，且因攪拌產生的水流速度在池內各處不一致，鋼板板面各處冷卻強度分布不均，導致鋼板冷后淬硬層深度及組織分布不均。隨著淬火裝備技術的發展，連續輥式淬火方式在中厚規格鋼板(鋼板厚度小于120mm,大于4mm)淬火生產過程中應用普遍。實施該方式時，鋼板通過棍道運送至淬火區，通過射流噴嘴上下噴射冷卻，在運動中完成淬火生產。這種方式具有生產效率高、冷卻強度大、鋼板表面淬火均勻、淬火后鋼板板形好、鋼板長度不受機架限制等優點。然而，這種適用于中厚規格 鋼板的淬火冷卻系統由于冷卻能力不足、輥道承載及運輸能力有限、冷卻殘水排出困難等原因，不能直接適用于特厚鋼板。
[0003]現有專利中，專利CN202157093U，公開了一種特厚板熱處理冷卻系統裝置，具有涼鋼臺架、淬火框架、氣霧冷卻裝置、淬火水槽、回水循環管，能保證生產大厚度特厚板的各項力學性能指標。該裝置采用的是傳統的浸入式淬火方式，通過將鋼板進入到淬火槽中冷卻，實現淬火功能。
[0004]專利CN202157098U，公開了特厚板箱式淬火裝置，具有箱式淬火水槽，在淬火水槽的內部設置有高壓氣、水噴嘴，縮短了特厚板高溫停留時間，提高了特厚板的性能。該裝置主要采用箱式淬火水槽，完成浸入式淬火。
[0005]專利CN103215418A，公開了一種特厚鋼板的熱處理方法，采用拋丸、加熱、保溫、淬火四個主要工序，按照一定的工藝參數實施熱處理。該方法淬火部分仍采用傳統的中厚板輥式淬火機，并未根據特厚鋼板工藝需求采用專用的輥式淬火設備。
[0006]上述專利均無法解決現有的技術問題。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統。
[0008]上述目的是通過下述方案實現的:
一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，包括噴水系統、供水系統、輸送輥道系統和框架提升系統，其特征在于，所述冷卻系統的工作區域依次包括過渡區、高壓淬火區和中壓淬火區，在所述高壓淬火區和中壓淬火區內，噴嘴和輸送輥道沿鋼板上下對稱布置，上噴嘴和上輥道固定在移動上框架上，下噴嘴和下輥道固定在固定框架上。
[0009]根據上述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，所述噴水系統在高壓淬火區配置有狹縫噴嘴和多排高密傾斜圓孔射流噴嘴，所述縫隙噴嘴供給高壓水，所述多排高密傾斜圓孔射流噴嘴供給中壓水，所述狹縫噴嘴和多排高密傾斜圓孔射流噴嘴交替布置，所述噴水系統在中壓淬火區配置有多排多角度高密圓孔射流噴嘴一種噴嘴，供給中壓水，高壓淬火區和中壓淬火區噴嘴數量依據工藝要求確定。
[0010]根據上述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，所述供水系統包括高壓分流集水管、中壓分流集水管、分供水管路和控制閥組，每個分供水管上配備一套控制閥組，該控制閥組包括I臺開閉閥、I臺流量計和I臺調節閥。
[0011]根據上述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，狹縫噴嘴單獨配備一套分供水管路，多排高密傾斜圓孔射流噴嘴和多排多角度高密圓孔射流噴嘴每兩個噴嘴共用一套分供水管路。
[0012]根據上述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，安裝在高壓和中壓分流集水管上的壓力傳感器和泄壓管路上的泄壓調節閥組成供水壓力閉環控制系統，通過PID控制實現水壓實時調整，高壓水供水壓力為0.8MPa，中壓水供水壓力為0.4^0.5MPa，安裝在各分供水管上的流量計和調節閥組成供水流量閉環控制系統，通過Fuzzy-PID控制實現水量實時調整。[0013]根據上述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，輸送輥道系統在過渡區配置過渡輥和壓輥，過渡輥用于將鋼板從熱處理爐內運出，壓輥用于擋水，防止回流水進入爐內，輸送輥道系統在高壓淬火區配置螺旋輥和小徑輥，螺旋輥安裝在狹縫噴嘴后側，后側為淬火冷卻系統出口側，用于導流排水，小徑輥安裝在多排高密傾斜圓孔射流噴嘴后側，用于鋼板表面冷卻水分區控制，輸送輥道系統在中壓淬火區配置框架間過渡輥和大徑輥，框架間過渡輥安裝在中壓淬火區入口，用于分隔高壓淬火區和中壓淬火區，大徑輥安裝在多排多角度高密圓孔射流噴嘴后側，用于鋼板表面冷卻水分區控制。
[0014]根據上述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，每根輸送輥道配備一套傳動系統，該傳動系統包括萬向接軸、驅動電機和編碼器，驅動電機采用變頻控制，通過編碼器反饋實際輥速，采用閉環控制實現輥道速度精確控制，速度調節范圍為lm/mirT30m/min0
[0015]根據上述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，在高壓淬火區和中壓淬火區各配置一套框架提升系統，每套框架提升系統包括固定框架、移動框架、提升液壓缸、螺旋升降機和提升電機。
[0016]根據上述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，所述移動框架通過電機慢速升降和液壓快速升降兩種方式上下移動，在電機慢速升降方式下，提升電機正反轉帶動螺旋升降機上下移動，進而帶動移動框架以f2mm/s的速度上下移動，在液壓升降方式下，通過提升液壓缸伸縮帶動移動框架以10(Tl20mm/S的速度上下移動，電機升降方式時移動框架移動范圍為(T700mm，液壓升降方式時，移動框架移動范圍為0~300mm。
[0017]本發明的有益效果:本發明將輥式淬火方式引入到特厚鋼板淬火中，解決了傳統浸入式淬火冷速低、冷卻均勻性差、批次生產穩定性差、淬火過程無法人工干預等問題，實現了特厚鋼板高強度均勻化淬火以及高效穩定生產。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發明中的鋼板連續輥式淬火冷卻系統的系統結構示意圖；圖2是本發明中的框架提升系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]參見圖1和圖2，本發明的用于特厚鋼板的連續輥式淬火冷卻系統包括噴水系統、供水系統、輸送輥道系統和框架提升系統。冷卻系統工作區域劃分為過渡區、高壓淬火區和中壓淬火區三部分，高壓淬火區和中壓淬火區內，噴嘴和輸送輥道沿鋼板15上下對稱布置，上噴嘴和上輥道21固定在移動上框架24上，下噴嘴和下輥道22固定在固定框架23上；噴水系統在高壓淬火區配置狹縫噴嘴7和高密I型噴嘴9 (多排高密傾斜圓孔射流噴嘴稱為高密I型噴嘴)，縫隙噴嘴7供給高壓水，高密I型噴嘴9供給中壓水，兩種噴嘴交替布置，噴水系統在中壓淬火區配置高密II型噴嘴12 (多排多角度高密圓孔射流噴嘴稱為高密II型噴嘴)一種噴嘴，供給中壓水，高壓、中壓淬火區噴嘴數量依據工藝要求確定；供水系統包括高壓分流集水管1、中壓分流集水管14、各分供水管路16和控制閥組，每個分供水管16上配備一套控制閥組，包括I臺開閉閥2、I臺流量計3和I臺調節閥4，狹縫噴嘴7單獨配備一套分供水管路，高密I型噴嘴9和高密II型噴嘴12每兩個噴嘴共用一套分供水管路，依據上 噴嘴和下噴嘴的劃分，分供水管路也分為上供水管路和下供水管路，安裝在分流集水管I (或14)上的壓力傳感器17 (或18)和泄壓管路28 (或30)上的泄壓調節閥29 (或31)組成供水壓力閉環控制系統，通過PID控制實現水壓實時調整，高壓水供水壓力為0.8MPa，中壓水供水壓力為0.4^0.5MPa，安裝在各分供水管16上的流量計3和調節閥4組成供水流量閉環控制系統，通過Fuzzy-PID控制實現水量實時調整；輸送輥道系統在過渡區配置過渡輥5和壓輥6，過渡輥5用于將鋼板從熱處理爐內運出，壓輥6用于擋水，防止回流水進入爐內，輸送輥道系統在高壓淬火區配置螺旋輥8和小徑輥10，螺旋輥8安裝在狹縫噴嘴7后側(淬火冷卻系統出口側為后側)，用于導流排水，小徑輥10安裝在高密I型噴嘴9后側，用于鋼板表面冷卻水分區控制，輸送輥道系統在中壓淬火區配置框架間過渡輥11和大徑輥13，框架間過渡輥11安裝在中壓淬火區入口，用于分隔高壓淬火區和中壓淬火區，大徑輥13安裝在高密II型噴嘴12后側，用于鋼板表面冷卻水分區控制，輸送輥道數量依據工藝要求確定；每根輸送輥道配備一套傳動系統，包括萬向接軸20、驅動電機19和編碼器32，驅動電機19采用變頻控制，通過編碼器32反饋實際輥速，采用閉環控制實現輥道速度精確控制，速度調節范圍為lm/mirT30m/min ;在高壓淬火區和中壓淬火區各配置一套框架提升系統，由固定框架23、移動框架24、提升液壓缸25、螺旋升降機26、提升電機27組成，移動框架24通過電機慢速升降和液壓快速升降兩種方式上下移動，在電機升降方式下，提升電機27正反轉帶動螺旋升降機26上下移動，進而帶動移動24框架慢速上下移動，在液壓升降方式下，通過提升液壓缸25伸縮帶動移動框架24快速上下移動，電機升降方式時移動框架24移動范圍為(T700mm，液壓升降方式時，移動框架24移動范圍為(T300mm。
[0020]實施例一
本實施例提供本發明特厚鋼板連續輥式淬火冷卻系統高壓淬火區和中壓淬火區同時使用時的操作技術方案，如圖1、2所示。鋼板出熱處理爐前，供水系統依據淬火工藝對高壓淬火區供水流量、供水壓力的需求將冷卻水供入高壓淬火區開啟的噴嘴中，狹縫噴嘴7供給高壓水，高密I型噴嘴9供給中壓水，利用分流集水管上的壓力傳感器與泄壓管路調節閥形成閉環，控制高壓淬火區各噴嘴供水壓力，利用分供水管路上的流量計和調節閥形成閉環，控制高壓淬火區各噴嘴供水流量；與此同時，高壓淬火區移動框架24通過電機升降方式移動，將上輥道21和下輥道22間縫隙調節到工藝設定值。噴嘴流量、噴水壓力以及輥縫值調整到工藝設定值后，鋼板按工藝給定速度出爐，經過渡輥5、壓輥6，進入高壓淬火區淬火。若鋼板在高壓淬火區出現嚴重變形，移動框架24通過液壓升降方式快速抬起，鋼板快速運送出高壓淬火區，防止設備損壞。鋼板運行過程中，通過編碼器32反饋的實際輥道速度計算鋼板頭部和尾部在冷卻系統中的位置。當鋼板頭部到達框架間過渡輥11時，中壓淬火區第一組噴嘴開啟，并通過閉環控制調節噴嘴流量和噴水壓力，同時中壓淬火區移動框架24通過電機升降方式移動，將上輥道21和下輥道22間縫隙調節到工藝設定值。鋼板在中壓淬火區運行的速度與高壓淬火區保持一致，保證鋼板縱向冷卻均勻性。在中壓淬火區，鋼板依次經過框架間過渡輥11和大徑輥13，每到達一組高密II型噴嘴12時，其后側一組高密II型噴嘴12隨即開啟。在高壓淬火區內，當鋼板尾部通過一組噴嘴后，該組噴嘴隨即關閉，以節約用水。若淬火工藝要求實施擺動，鋼板在中壓淬火區內前后擺動，持續降溫，擺動輥道速度和擺動次數由淬火工藝確定。鋼板淬火結束后，由淬火冷卻系統尾部運出，鋼板尾部經過中壓淬火區一組噴嘴后，該組噴嘴隨即關閉。
[0021] 實施例二 本實施例提供本發明特厚鋼板連續輥式淬火冷卻系統中壓淬火區單獨使用時的操作技術方案，如圖1、2所示。鋼板出熱處理爐前，供水系統依據淬火工藝對中壓淬火區供水流量、供水壓力的需求將冷卻水供入中壓淬火區開啟的噴嘴中，利用分流集水管上的壓力傳感器與泄壓管路調節閥形成閉環，控制中壓淬火區各噴嘴供水壓力，利用分供水管路上的流量計和調節閥形成閉環，控制中壓淬火區各噴嘴供水流量；與此同時，高壓淬火區移動框架24通過電機升降方式提升至非工作位，防止高溫鋼板烘烤，中壓淬火區移動框架24通過電機升降方式移動，將上輥道21和下輥道22間縫隙調節到工藝設定值。中壓淬火區噴嘴流量、噴水壓力以及輥縫值調整到工藝設定值后，鋼板按高于工藝給定速度的速度出爐，依次經過渡輥5、壓輥6、狹縫噴嘴7、螺旋輥8、高密I型噴嘴9、小徑輥10、框架間過渡輥11，快速進入中壓淬火區淬火，防止鋼板空冷時間過長造成表面溫降明顯。鋼板運行過程中，通過編碼器32實際反饋的輥道速度計算鋼板頭部和尾部在冷卻系統中的位置。若淬火工藝要求一次通過冷卻系統，當鋼板尾部經過某一組高密II型噴嘴12后，該組噴嘴隨即關閉。若淬火工藝要求擺動，當鋼板頭部到達冷卻系統尾部時，中壓淬火區大徑輥13按照淬火工藝確定的擺動輥道速度反轉，當鋼板尾部即將到達框架間過渡輥11時，大徑輥13正轉，完成一次擺動，擺動次數按淬火工藝確定。當最后執行一次擺動且鋼板向冷卻系統尾部運動時，鋼板尾部每經過一組高密II型噴嘴12，該組噴嘴隨即關閉。若鋼板在中壓淬火區出現嚴重變形，移動框架24通過液壓升降方式快速抬起，鋼板快速運送出中壓淬火區，防止設備損壞。
【權利要求】
1.一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，包括噴水系統、供水系統、輸送輥道系統和框架提升系統，其特征在于，所述冷卻系統的工作區域依次包括過渡區、高壓淬火區和中壓淬火區，在所述高壓淬火區和中壓淬火區內，噴嘴和輸送輥道沿鋼板上下對稱布置，上噴嘴和上輥道固定在移動上框架上，下噴嘴和下輥道固定在固定框架上。
2.根據權利要求1所述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，所述噴水系統在高壓淬火區配置有狹縫噴嘴和多排高密傾斜圓孔射流噴嘴，所述縫隙噴嘴供給高壓水，所述多排高密傾斜圓孔射流噴嘴供給中壓水，所述狹縫噴嘴和多排高密傾斜圓孔射流噴嘴交替布置，所述噴水系統在中壓淬火區配置有多排多角度高密圓孔射流噴嘴一種噴嘴，供給中壓水，高壓淬火區和中壓淬火區噴嘴數量依據工藝要求確定。
3.根據權利要求1所述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，所述供水系統包括高壓分流集水管、中壓分流集水管、分供水管路和控制閥組，每個分供水管上配備一套控制閥組，該控制閥組包括I臺開閉閥、I臺流量計和I臺調節閥。
4.根據權利要求3所述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，狹縫噴嘴單獨配備一套分供水管路，多排高密傾斜圓孔射流噴嘴和多排多角度高密圓孔射流噴嘴每兩個噴嘴共用一套分供水管路。
5.根據權利要求3所述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，安裝在高壓和中壓分流集水管上的壓力傳感器和泄壓管路上的泄壓調節閥組成供水壓力閉環控制系統，通過PID控制實現水壓實時調整，高壓水供水壓力為0.8MPa，中壓水供水壓力為0.4-0.5MPa，安裝在各分供水管上的流量計和調節閥組成供水流量閉環控制系統，通過Fuzzy-PID控制實現水量實時調整。
6.根據權利要求1所述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，輸送輥道系統在過渡區配置過渡輥和壓輥，過渡輥用于將鋼板從熱處理爐內運出，壓輥用于擋水，防止回流水進入爐內，輸送輥道系統在高壓淬火區配置螺旋輥和小徑輥，螺旋輥安裝在狹縫噴嘴后側，后側為淬火冷卻系統出口側，用于導流排水，小徑輥安裝在多排高密傾斜圓孔射流噴嘴后側，用于鋼板表面冷卻水分區控制，輸送輥道系統在中壓淬火區配置框架間過渡輥和大徑輥，框架間過渡輥安裝在中壓淬火區入口，用于分隔高壓淬火區和中壓淬火區，大徑輥安裝在多排多角度高密圓孔射流噴嘴后側，用于鋼板表面冷卻水分區控制。
7.根據權利要求6所述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，每根輸送輥道配備一套傳動系統，該傳動系統包括萬向接軸、驅動電機和編碼器，驅動電機采用變頻控制，通過編碼器反饋實際輥速，采用閉環控制實現輥道速度精確控制，速度調節范圍為Im/min~30m/mino
8.根據權利要求1所述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，在高壓淬火區和中壓淬火區各配置一套框架提升系統，每套框架提升系統包括固定框架、移動框架、提升液壓缸、螺旋升降機和提升電機。
9.根據權利要求8所述的一種鋼板連續輥式淬火冷卻系統，其特征在于，所述移動框架通過電機慢速升降和液壓快速升降兩種方式上下移動，在電機慢速升降方式下，提升電機正反轉帶動螺旋升降機上下移動，進而帶動移動框架以f2mm/s的速度上下移動，在液壓升降方式下，通過提升液壓缸伸縮帶動移動框架以10(Tl20mm/S的速度上下移動，電機升降方式時移動框架移動范圍為(T700mm，液壓升降方式時，移動框架移動范圍為(T300mm。
【文檔編號】C21D1/667GK103834791SQ201410115522
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】王昭東, 付天亮, 李勇, 王超, 韓毅, 李家棟 申請人:東北大學