[發明專利]一種中厚板熱處理強風冷卻系統

有效

• 申請號: 201110419299.0
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102517430A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 王國棟;王昭東;王黎筠;袁國;田勇;李勇;付天亮;韓毅
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;C21D1/613
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 李子健;李迎春

技術領域

本發明屬于熱處理設備和工藝控制技術領域，尤其涉及一種中厚板熱處理強風冷卻系統。

背景技術

目前，在中厚板熱處理領域風冷的作用有限，一方面由于現有風冷設備冷卻能力較小，待處理中厚板的鋼種和規格受到很大限制，另一方面由于鋼板風冷過程控制難度較大，大部分時候只能做到“一冷到底”，不能夠實現冷卻路徑控制。強風冷卻是冷卻風在壓差作用下流過高溫換熱面時產生的對流換熱過程，由于產生的局部換熱系數較大，該冷卻形式已廣泛應用于電力、化工和制冷行業中。將強風冷卻引入中厚板熱處理領域，對冷卻過程進行精確控制是當前中厚板熱處理技術發展的新趨勢。

專利CN101979675A，公開了一種熱處理爐用噴流冷卻裝置，裝置噴風強度自進料端向著出料端方向依次遞減，用以增大工件前段的冷卻速度，特別適合管狀工件的冷卻。該專利噴箱形式、換熱器形式、冷卻目的和冷卻工件類型與本發明差別較大。同時，該專利涉及的冷卻裝置并未配備控制系統，對工件冷卻過程的工藝控制缺乏必要的手段。

專利CN101571355A，公開了一種強循環快速冷卻室，利用上下風管對吹工件表面，形成強對流，達到快速降溫的目的。該專利采用的風管結構較簡單，易產生冷卻不均問題。同時，各風管相互連接，不能夠實現分區域冷卻，冷卻過程控制靈活性較小。此外，該專利并未配備過程控制系統，不能提供較精確的冷卻策略和冷卻規程，對冷卻過程整體控制程度不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種中厚板熱處理強風冷卻系統，該系統適用于較薄規格中厚板淬火（固溶）處理以及正火板進入矯直機前快速冷卻處理。

上述目的是通過下述方案實現的：

一種中厚板熱處理強風冷卻系統，包括冷卻供風系統和控制系統，其特征在于，鋼板在一個沿輸送輥道設置的冷卻室內完成強風冷卻，冷卻室內容納多個冷卻段，每個冷卻段配置一套供風系統和一套換熱器，由一套過程控制系統控制該冷卻段鋼板溫降和冷卻風循環；每套供風系統由一臺變頻離心風機、一根主供風管、一根分流集氣管和多根分供風管組成，每根分供風管與一個噴箱連接；一套供風系統內變頻離心風機入口與位于冷卻室本體頂部的換熱器出風口連接，風機出口依次與主、分供風管連接，分供風管與安置在輸送輥道之間的上、下噴箱對應連接，冷卻室本體設排風通道與換熱器入風口連接，冷卻水系統與冷卻室本體、換熱器相伴設置；輸送輥道的控制方式為單獨傳動、成組變頻；控制系統由傳動儀表系統、PLC系統和過程控制系統三部分組成，過程控制系統根據生產計劃調用模型參數數據庫，利用構建的強風冷卻數學模型制定強風冷卻策略，計算強風冷卻規程，并將冷卻規程發送至PLC系統中執行和界面上顯示，在線修正余下冷卻段的冷卻策略，從而控制鋼板溫降速率和冷卻路徑；過程控制系統由入口金屬檢測器信號觸發PLC作業，PLC系統分別執行供風系統和輥道系統的作業規程。

根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，噴箱由內腔、阻尼裝置和噴孔三部分組成，噴箱內腔進風側過風截面積大，封閉側過風截面積小，垂直輥道沿鋼板前進方向看噴箱呈直角梯形，進風側面和封閉側面與噴孔面垂直。

根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，噴箱內腔設阻尼裝置，阻尼裝置為兩層多孔篩板，進風側篩板孔徑大，出風側篩板孔徑小，冷卻風由噴箱進風側進入內腔，經阻尼裝置由噴孔噴出，噴孔安裝在噴孔面上，為多排圓形噴孔，上噴箱噴孔面在下側，下噴箱噴孔面在上側，上下兩側噴孔面與輥面距離均為100mm。

根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，換熱器采用翅片管式水-氣換熱器，管內通冷卻水，與鋼板換熱后的熱風由冷卻室頂部抽入換熱器翅片間，與冷卻水發生熱交換，通過控制換熱器進水量，控制換熱效果，進而控制冷卻風噴射溫度，換熱器出口水溫上限為55℃。

根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于各冷卻段過程控制系統調用強風冷卻數學模型制定冷卻策略和各冷卻段冷卻規程，冷卻規程下發到PLC系統和傳動儀表系統；PLC系統根據實時采集的各冷卻段風量、風壓和板溫實測值，采用風量-風壓雙閉環控制使風量、風壓實際值與設定值之差在允許范圍內，控制對象為各冷卻段風機變頻器。?

根據上述中厚板熱處理強風冷卻系統，其特征在于，強風冷卻策略包括各冷卻段目標冷卻溫度、冷卻速率和輥道控制邏輯，強風冷卻規程包括各噴箱供氣量、風壓、噴射溫度和鋼板行進速度。