《一种方扁材生产线喷射冷却系统》涉及一种冶金机械金属热处理设备，特别是提供了一种方或扁材在线热处理装备。

高温方或扁金属冷却淬火时，大多采用离线淬火，即把高温的方扁材放在水池、油池或空气中冷却。这种离线淬火需要耗损大量能源来加热被淬火材料。对池式淬火控冷还存在保证淬火控冷均匀的困难，且油淬火还有环境问题。

《一种方扁材生产线喷射冷却系统》的目的是提供一种在线连续淬火热处理设备，无论材料厚薄的方扁材在辊道上前进过程中，由冷却能力可以调节的喷射冷却系统，从上下和两侧四周同时均匀冷却该方扁材，冷却速度较均匀，由流量调节装置控制冷却速度，达到变形小、不开裂、组织较均匀的目的。这种在线淬火设备还可利用轧后金属金粒变细的优点，更加提高了淬火后的金属强度。该设备也可用于炉后淬火，由于该设备是连续生产，生产效率高。

图1为方扁材材生产线喷射冷却系统总图。

图2为图1的侧视图。

图3为图1中A向视图，即喷射装置中的喷嘴布置图。

图4为上强中弱喷射装置箱体内部结构图。

图5为下强中弱喷射装置箱体内部结构图。

2016年12月7日，《一种方扁材生产线喷射冷却系统》获得第十八届中国专利优秀奖。 2100433B

• 实施例1

参见图1，方扁材生产线喷射冷却系统主要组成为：上下强冷喷射装置1组，即15和15a；上下中冷喷射装置3组，即13和13a；上下弱冷喷射装置2组，即12和12a；上下气雾喷射装置3组，即3和3a；侧冷喷射装置16共5组，3个吹扫装置11、14、6分别位于生产线的入口、中间和出口。上下冷却喷射装置均安装在两相邻辊道8之间，上强冷对下强冷、上中冷对下中冷、上弱冷对下弱冷、上气雾对下气雾，一一对应。强中弱气雾喷射的安排顺序为（从方扁材前进方向看）：强、中、弱、气雾、中、弱、气雾、中、弱、气雾。辊道8上方的冷却喷射装置，即上强中弱冷喷射装置15、13、12，气雾喷射装置3和吹扫装置11、14、6都由升降机1驱动的升降粱5上，可上下升降，以适应不同厚度的方扁材。侧冷喷射装置16位于在辊道7的两侧，第1组侧冷喷射装置安装在移动机构9上，工作时沿冷却线方向移动，使方扁材初始进入冷却区时均匀快速冷却，其他组固定在辊道9的两侧。见图2，在侧冷喷射装置16与方扁材材7之间装有带喷射窗口28的挡板25，挡板25安装在升降粱5上，可以随升降粱5上下移动。在侧冷喷射装置16和挡板25之间装有飞溅水收集装置26，在侧冷喷射装置16喷出的部分水由挡板25反射至集水罩26中，由管道27排出。

见图3，每个上喷射装置都安装了多排喷嘴4，每排喷嘴的位置是中间密两边稀，中间喷嘴的间距100毫米，再靠边的两个喷嘴间距为110毫米，每靠边一个喷嘴，间距增加10毫米。前后排喷嘴相互错开，即相邻两排在板宽方向的喷嘴间距为5毫米，所以，中间的冷却能力强，两边的冷却能力逐步减小。而方扁材中间的热量多，难以冷却，这正好使材板沿宽度方向冷却速度一致，到达均匀冷却的目的。

参见图4，上强中弱冷喷射装置15、13、12的进水路线是，水通过流量调控装置2进入下腔19，再穿过阻尼板18进入上腔22，再经水管20，由与水管20相连的喷嘴4喷出。参见图5，下强、中、弱喷射装置15a、13a、12a的进水路线是：水通过流量调控装置（2）进入下腔19a，水穿过阻尼板18a进入上腔22a，再经喷嘴4喷出。节流板的作用是让每个喷嘴的水压力大致相等，各喷嘴喷出的水雾就均匀。流量调控装置2可调节强、中、弱冷喷射装置的冷却能力，强冷、中冷与弱冷可相互转换，即中冷起弱冷，强冷起中冷。

上下气雾喷射装置3和3a通过流量调控装置2分别进入水和压缩空气，气水分合后通过喷嘴4喷出。调节气水比，可喷出不同冷却能力的气雾、水雾或压缩空气，即气喷、水喷或气水喷。

准备淬火的方扁材为塑料模具材P20，厚度100毫米。提升上喷射冷却装置，使喷嘴离辊道7上表面的高度为500毫米。P20材淬透性较好，按方扁材移动方向，开启第一组（上、下冷却合为一组）强喷射装置，第3组气雾，第4组中冷，第5组弱冷，第7组中冷，第8组弱冷和第9组气雾。第一组强冷流量调控装置阀门开口度80％；第3组气雾喷射装置，流量调控装置水阀门开口度80％、气50％；第4组中冷和第5组弱冷流量调控装置水阀门开口度均为80％；第7组中冷和第8组弱冷流量调控装置水阀门开口度分别为40％和60％；第9组气雾喷射装置，流量调控装置水阀门开口度30％、气80％。由于方扁材较厚，5组侧喷嘴装置都开启。前中后3各侧吹扫全都开启，以清扫材板上多余的水。

上述喷射冷却装置开启后约3分钟，各喷嘴喷射平稳，方扁材轧制完后以0.5米/秒的速度进入冷却区。淬火期间速度不变，最后从冷却区出来，淬火完毕，方扁材继续前进，进入下一工序。

• 实施例2

准备热处理是不锈板材1Cr18Ni9Ti固容，厚度10毫米。设备与实施例1相同。提升上喷射冷却装置，使喷嘴离辊道7上表面的高度为280毫米。开启第2组中冷喷射，第3组气雾，第5组弱冷，第8组弱冷和第9组气雾。第2组强冷流量调控装置阀门开口度80％；第3组气雾喷射装置，流量调控装置水阀门开口度60％、气70％；第5组弱冷流量调控装置水阀门开口度为80％；第8组弱冷流量调控装置水阀门开口度为40％；第9组气雾喷射装置，流量调控装置水阀门开口度30％、气80％。由于方扁材较薄，5组侧喷嘴装置都关闭。前中后3各侧吹扫全都开启，以清扫材板上多余的水。

上述喷射冷却装置开启后约3分钟，各喷嘴喷射平稳，不锈材材板从加热炉加热出来后，以0.3米/秒的速度进入冷却区。淬火期间速度不变，最后从冷却区出来，淬火完毕，材板继续前进，进入下一工序。

《一种方扁材生产线喷射冷却系统》的结构如下：方扁材生产线喷射冷却系统主要由上下强冷喷射装置15和15a、上下中冷喷射装置13和13a、上下弱冷喷射装置12和12a、上下气雾喷射装置3和3a、侧冷喷射装置16、前中后吹扫装置11、14、6、流量调控装置2、上喷射装置升降装置1组成。上强中弱冷喷射装置15、13、12、上气雾喷射装置3、前中后吹扫装置11、14、6都安装在可由升降机1驱动的升降粱5上，它们都位于辊道8的上方。下强中弱冷喷射装置15a、13a、12a和下气雾喷射装置3a都安装在辊道8的下方。上下强、中、弱冷喷射装置15和15a、13和13a、12和12a，上下气雾喷射装置3和3a，均安装在两相邻辊道8之间，上下强冷对强冷、中冷对中冷、弱冷对弱冷、气雾对气雾，分别一一对应。侧冷喷射装置16安装在辊道8的两侧。在冷却线的上下方，配有多个上下强中弱冷喷射装置、气雾喷射装置和侧冷喷射装置。上下强中弱冷喷射装置和气雾喷射装置的布置采用先强冷、再中冷、再弱冷、最后气雾喷射，然后又先中冷，再弱冷、最后气雾喷射的顺序排列。前中后吹扫装置11、14、6分别位于生产线的入口、中间和出口。侧冷喷射装置16位于在辊道7的两侧，固定或随移动机构9沿冷却线方向移动。在侧冷喷射装置16与方扁材材7之间装有带喷射窗口28的挡板25，挡板25安装在升降粱5上，可以随升降粱5上下移动。在侧冷喷射装置16和挡板25之间装有飞溅水收集装置26，在侧冷喷射装置16喷出的部分水由挡板25反射至集水罩26中，由管道27排出。上强、中、弱喷射装置15、13、12的结构是：阻尼板18把喷射装置箱体17分为上下两个腔22和19，水通过流量调控装置2进入下腔19，水穿过阻尼板18进入上腔22，再经水管20，由与水管20相连的喷嘴4喷出。下强、中、弱喷射装置15a、13a、12a的结构是：阻尼孔板18a把喷射装置箱体17a分为上下两个腔19a和22a，水通过流量调控装置（2）进入下腔19a，水穿过阻尼孔板18a进入上腔22a，然后喷嘴4喷出。每个上喷射装置都安装了多排喷嘴4，每排喷嘴的位置是中间密两边稀，稀密比在1-15％之间，前后排喷嘴相互错开，使喷到方扁材表面的水和/水雾均匀。

《一种方扁材生产线喷射冷却系统》的目的是这样实现的：在方扁材进入冷却线之前，根据方扁材的厚度，升降机1启动，调节方扁材上表面到喷嘴的距离。根据方扁材的厚度、化学成分和以前的生产经验，估计方扁材的冷却速度，开启不同组数的上下强中弱冷喷射装置15和15a、13和13a、12和12a、下气雾喷射装置3和3a、侧冷喷射装置16、前中后吹扫装置11、14和6。流量调控装置2调节上述各喷射装置的流量。通过开启不同数量上下喷射装置和流量调控装置2调节它们的流量，达到调节冷却能力和冷却速度，满足正在淬火的方扁材的要求。前中后吹扫装置11、14、6的作用是把材板表面的积水清扫，增加冷却能力，提高方扁材的板形质量。上下强、中弱喷射装置12和12a、13和13a、15和15a中有阻尼板18，故其上的各个喷嘴4喷射均匀。喷嘴4位置前后排错开的作用也是使不同冷却装置中的喷嘴4喷射均匀，达到使方扁材各个部位冷却均匀的目的。由于方扁材7具有一定的宽度，中间冷却慢，两边冷却快，为了使方扁材7在宽度方向冷却速度相同，每排喷嘴中间密两边稀，稀密比在1-15％之间。侧冷喷射装置16在高度方向不变，当方扁材7较薄时，升降机1下降，大梁5及各上喷射装置下降，与大梁5相连的挡板25下降，这样，只有与方扁材高度一致的侧喷射装置16上的喷嘴4喷出的水雾才能到方扁材的侧面，超出方扁材厚度的喷嘴喷出的水雾被挡板25挡住，不致影响方扁材7的局部冷却速度，从而影响板形和淬火组织。被挡的水由集水罩26再由管道27排出。侧冷喷射装置16可以固定在辊道8的两侧，也可安装在移动机构9上，沿冷却线方向来回移动，有利于方扁材7侧面冷却均匀。由于侧喷射装置16，从两侧冷却方扁材7，方扁材可以较厚，该设备也能淬透被淬方扁材。若方扁材厚度较小，侧喷射装置16可以关闭。

1.一种方扁材生产线喷射冷却系统，主要组成为：上下强冷喷射装置（15和15a）、上下中冷喷射装置（13和13a）、上下弱冷喷射装置（12和12a）、上下气雾喷射装置（3和3a）、侧冷喷射装置（16）、前中后吹扫装置（分别为11、14、6）、流量调控装置（2）、上喷射装置升降装置（1），其特征在于：上强中弱冷喷射装置（15、13、12）、上气雾喷射装置（3）、前中后吹扫装置（11、14、6）都安装在可由升降机（1）驱动的升降粱（5）上，位于辊道（8）的上方。下强中弱冷喷射装置（15a、13a、12a）和下气雾喷射装置（3a）安装在辊道（8）的下方。侧冷喷射装置（16）安装在辊道（8）的两侧。在冷却线的上下方，配有多个上下强中弱冷喷射装置、气雾喷射装置和侧冷喷射装置，上下各冷却装置一一对应，流量调控装置（2）调节各个冷却装置的流量，通过调节流量和开启不同的冷却装置来控制冷却系统的冷却能力。

2.根据权利要求1，所述的上下强、中、弱喷射装置，其特征在于：每个上喷射装置都安装了多排喷嘴（4），每排喷嘴的位置是中间密两边稀，稀密比在1-15％之间，前后排喷嘴相互错开。

3.根据权利要求1，所述的上强、中、弱喷射装置，其特征在于：阻尼板（18）把喷射装置箱体（17）分为上下两个腔（22和19），水通过流量调控装置（2）进入下腔（19），水穿过阻尼板（18）进入上腔（22），再经水管（20），由与水管（20）相连的喷嘴（4）喷出。

4.根据权利要求1，所述的下强、中、弱喷射装置，其特征在于：阻尼板（18a）把喷射装置箱体（17a）分为上下两个腔（19a和22a），水通过流量调控装置（2）进入下腔（19a），水穿过阻尼板（18a）进入上腔（22a），再喷嘴（4）喷出。

5.根据权利要求1，所述的侧冷喷射装置（16）和气雾喷射装置，其特征在于：侧冷喷射装置（16）和气雾喷射装置上装有多排上下布置的喷嘴（4），喷射可以是气喷和/或水喷，喷嘴位置前后排错开。

6.根据权利要求1，所述的侧冷喷射装置（16），其特征在于：在侧冷喷射装置（16）与方扁材（7）之间装有带喷射窗口（28）的挡板（25），挡板（25）安装在升降粱（5）上，可以随升降粱（5）上下移动。

7.根据权利要求1，所述的侧冷喷射装置（16），其特征在于：侧冷喷射装置（16）固定在辊道（7）的两侧。

8.根据权利要求1，所述的侧冷喷射装置（16），其特征在于：侧冷喷射装置（16）安装在辊道（7）的两侧、可沿冷却线方向移动的移动机构（9）上。

9.根据权利要求1，所述的气雾喷射装置（3和3a），其特征在于：气雾喷射装置上装有多排喷嘴（4），喷射可以是气喷和/或水喷，可通过气水比调节其喷射冷却强度。喷嘴位置前后排错开。

10.根据权利要求1和权利要求6，所述的侧冷喷射装置（16）和挡板（12），其特征在于：在侧冷喷射装置（16）和挡板（25）之间装有飞溅水收集装置（26），在侧冷喷射装置（16）喷出的部分水由挡板（25）反射至集水罩（26）中，由管道（27）排出。

图1为《一种基于超快冷技术的轧后冷却系统》冷却系统沿轧制生产线运行方向设置超快冷却和层流冷却区域示意图；

图2为该系统中的超快速冷却区冷却装置示意图；

图3为该系统中的层流冷却装置示意图。

2. PE管材生产线为HDPE、PE大口径厚壁管材设计的螺旋式模头,该模头具有熔体温度低,混合性能好,模腔压力低,生产稳定的特点.

3. PE管材生产线采用专有技术的定径和冷却系统,采用水膜润滑和水环式的冷却,以适应HDPE、PE物料的要求,确保高速生产厚壁管是直径和圆度的稳定.

4. PE管材生产线采用专门设计的多段控制真空度的真空定径箱,保证HDPE、PE管材的尺寸稳定和圆度.挤出机,牵引机采用进口名牌调速器动和控制,稳定性好,精度高,可靠性高.

5. PE管材生产线运行及时间由PLC进行程序化控制,设置有良好的人机界面,所有工艺参数均可通过触摸屏进行设置和显示.可装配标记线专用挤出机,生产符合国家标准要求的带色标线的管材.