一种用于辊式淬火机的金属板带材测温装置和控温方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及金属板带材热处理领域，尤其涉及一种用于辊式淬火机的金属板带材测温装置和控温方法；该金属板带材测温装置包括：防护机构、防水箱、吹扫机构和测温机构；该金属板带材测温装置安装于辊式淬火机的辊压淬火段(7)后与常压淬火段(8)前的过渡辊道(9)之间，无需接触金属板带材即可完成测温；该金属板带材测温装置的控温方法包括：速度控温法和水量控温法；分别通过改变金属板带材运行速度和辊压淬火段水冷喷嘴(37)的喷水量来控制金属板带材的温度；本发明专利技术解决了现有技术存在的属板带材淬火热处理过程直接测温难的问题，并实现了金属板带材淬火热处理过程更精确的冷却路径控制。

【技术实现步骤摘要】
一种用于辊式淬火机的金属板带材测温装置和控温方法
本专利技术涉及金属板带材热处理领域，尤其涉及一种用于辊式淬火机的金属板带材测温装置和控温方法。
技术介绍
淬火热处理是改善金属板带材综合性能的关键工艺，尤其在提升其强韧性、耐蚀性、高温性能、疲劳性能、加工性能等方面作用明显。采用淬火热处理的金属板带材种类较多，例如：普碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金、高温合金；规格跨度大，厚度2～300mm，宽度800～5000mm；热处理工艺复杂，例如：固溶、淬火、控制冷却、弱水冷等。辊式淬火机具有冷却能力强、冷却均匀、生产效率高、板形好等优点，是金属板带材淬火热处理首选设备。设备依据金属板带材冷却路径需求，设计了不同的冷却段，采用狭缝射流、多排倾斜圆孔射流、弧面散射射流等冷却方式，通过控制水量、水压、辊速、辊缝等参数，精确控制金属板带材冷却历程，满足多样化温降热履历需求。随着用户对金属板带材强韧性和使役性能的要求逐渐提高，辊式淬火过程逐渐开发出许多新新技术，例如控温淬火技术、淬火-配分-回火(QPT)技术、亚温/往复/分级淬火技术等，通过调控金属板带材冷却过程热动力学，控制相变、析出等过程，进一步提升其强韧性，改善耐蚀、耐磨、抗疲劳、高温性能、成型和焊接性能等使用加工性能。不论是传统的淬火冷却路径控制、冷速控制，还是新出现的组织和析出控制，都需要获得金属板带材冷却过程的温度，并依据温度设计淬火热处理工艺，这一点对常规热处理生产和新产品开发都至关重要。高温金属淬火热处理过程中，壁面存在核态沸腾、膜态沸腾、过度沸腾、辐射换热等多种热交换形式，流场、热场、相场、应力场相互耦合，单纯依靠计算获得金属板带材淬火温度场，数学建模十分复杂且计算精度低，可靠性差，模型修正和学习困难。若能通过测温仪直接获得金属板带材淬火过程温度实测值，并基于此对金属板带材淬火热处理过程进行控温，一方面可作为工艺设计和性能调控的直接数据，另一方面可作为热处理数学模型的修正值，对淬火性能调控和过程自动控制都十分有益。然而，受工艺条件和设备形式限制，金属板带材淬火热处理过程完全被水或汽包裹，与之相接触的设备密集排布，工艺条件差、空间狭小，直接测温难度很大。既要保证测温仪表不被水汽干扰、不被高温钢板炙烤、不被冷却残水喷淋或浸泡，又要保证测温的精确性、连续性和可靠性，必须专利技术专门的装置和控温方法。这也是本专利技术主要解决的问题。现有技术提供了一种钢板辊式淬火冷速测试方法及装置，该方法为接触式测温，通过在钢板上钻孔并插入热电偶，完成钢板淬火过程连续测温，该方法适用于厚度大于100mm的钢板进行辊式淬火过程冷速测试，属试验测试性质，不满足工业生产条件，与本专利技术非接触式测温从测温原理、装置结构、测温方法等方面差别较大。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术存在的金属板带材淬火热处理过程完全被水或汽包裹，与之相接触的设备密集排布，工艺条件差、空间狭小，直接测温难度很大的问题，本专利技术提出了一种用于辊式淬火机的金属板带材测温装置和控温方法。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种用于辊式淬火机的金属板带材测温装置，所述辊式淬火机包括依次设置的辊压淬火段7与常压淬火段8；其特征在于：所述测温装置安装于所述辊压淬火段7与常压淬火段8的过渡辊道9之间，用于测量所述辊压淬火段7与常压淬火段8之间金属板带材的温度；所述测温装置包括：防护机构以及位于防护机构下方的防水箱；所述防护机构，用于保护防水箱；所述防水箱包括箱体以及设置在箱体中的吹扫机构和测温机构；所述吹扫机构用于吹扫金属板带材下表面的残留物；所述测温机构用于对金属板带材进行测温。所述防护机构包括：位于防护机构两侧的固定支架10，用于将测温装置固定于所述辊式淬火机上；位于过渡辊道9之间的防护面板11，包括上面板15、设于上面板15上的多个翅片支撑梁12和多个透水孔16，所述翅片支撑梁12突出于上面板15的上表面，且所述翅片支撑梁12水平高度低于过渡辊道9的辊面标高；位于防护面板11下方的储水腔13,用于存储透水孔16进入的冷却水。所述上面板15上设有出气孔26和测量孔32；分别用于吹扫机构出气和测温机构测温。所述防水箱呈矩形立方体结构，其包括：位于防水箱长边两侧的两侧面板17；设置在两侧面板17之间的支撑梁18，所述吹扫机构和所述测温机构分别设置防水箱内部被支撑梁18分隔的两个空间内；位于防水箱短边两侧的防水箱侧壁19，其上设有进气孔20和进气/线孔21；位于防水箱底部的防水箱底板22，防水箱底板22上设有排水孔6。所述吹扫机构包括：进气管路23，具有进气端和出气端，进气管路23的进气端与进气孔20连接；均流导向机构24，与进气管路23的出气端连接；可调节角度的气喷嘴25，与均流导向机构24连接，气喷嘴25朝向出气孔26。所述测温机构包括：进气/线管路27具有进气端和出气端，进气/线管路27的进气端与进气/线孔21连接；调整支架28，固定在防水箱底板22上；防水套管29，一端连接在进气/线管路27上，另一端延伸至测量孔32内；保护罩30，位于防水套管29上端部，与防水套管29均在测量孔32内，未延伸至测量孔32外。所述防水套管29内安装有测温仪31；该测温仪31采用红外测温仪，其线缆经进气/线管路27接入测温仪31，通过防水套管29、保护罩30汇聚测量孔32视场范围内目标金属板带材的红外能量，实时测得金属板带材温度。所述测温装置的控温方法包括速度控温法，在测温仪31检测到金属板带材温度时刻启动，当测温仪31获得金属板带材头部长度方向1m长度的温度后，首先启动速度控温法，包括以下步骤：S1、根据预设长度的金属板带材的已测温度计算第一平均温度；S2、若第一平均温度与目标中间温度的温度差异大于或等于第一温度差阈值，则判断第一平均温度是否大于目标中间温度，如果是则降低金属板带材的运行速度；如果否则增加金属板带材的运行速度；继续对预设长度的金属板带材重复上述步骤S1至S2，直到通过降低或增加金属板带材的运行速度得到的第二平均温度大于目标中间温度且与目标中间温度的差异小于第一温度差阈值。所述步骤S2中降低或增加金属板带材的运行速度，每一次的幅度为上一次的0.5～0.7倍。所述测温装置的控温方法还包括水量控温法；若累计降低或增加的金属板带材速度大于或等于阈值速度，速度控温法结束，此时启动水量控温法，包括以下步骤：S3、根据预设长度的金属板带材的已测温度计算第一平均温度；S4、若第一平均温度与目标中间温度的温度差异大于或等于第一温度差阈值，则判断第一平均温度是否大于目标中间温度，如果是则增加辊压淬火段水冷喷嘴37的喷水量；如果否则减少辊压淬火段水冷喷嘴37喷水量；继续对预设长度的金属板带材重复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于辊式淬火机的金属板带材测温装置，所述辊式淬火机包括依次设置的辊压淬火段(7)与常压淬火段(8)；其特征在于：/n所述测温装置安装于所述辊压淬火段(7)与常压淬火段(8)的过渡辊道(9)之间，用于测量所述辊压淬火段(7)与常压淬火段(8)之间金属板带材的温度；/n所述测温装置包括：/n防护机构以及位于防护机构下方的防水箱；/n所述防护机构，用于保护防水箱；/n所述防水箱包括箱体以及设置在箱体中的吹扫机构和测温机构；/n所述吹扫机构用于吹扫金属板带材下表面的残留物；/n所述测温机构用于对金属板带材进行测温。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于辊式淬火机的金属板带材测温装置，所述辊式淬火机包括依次设置的辊压淬火段(7)与常压淬火段(8)；其特征在于：
所述测温装置安装于所述辊压淬火段(7)与常压淬火段(8)的过渡辊道(9)之间，用于测量所述辊压淬火段(7)与常压淬火段(8)之间金属板带材的温度；
所述测温装置包括：
防护机构以及位于防护机构下方的防水箱；
所述防护机构，用于保护防水箱；
所述防水箱包括箱体以及设置在箱体中的吹扫机构和测温机构；
所述吹扫机构用于吹扫金属板带材下表面的残留物；
所述测温机构用于对金属板带材进行测温。


2.根据权利要求1所述的用于辊式淬火机的金属板带材测温装置，其特征在于，所述防护机构包括：
位于防护机构两侧的固定支架(10)，用于将测温装置固定于所述辊式淬火机上；
位于过渡辊道(9)之间的防护面板(11)，包括上面板(15)、设于上面板(15)上的多个翅片支撑梁(12)和多个透水孔(16)，所述翅片支撑梁(12)突出于上面板(15)的上表面，且所述翅片支撑梁(12)水平高度低于过渡辊道(9)的辊面标高；
位于防护面板(11)下方的储水腔(13),用于存储透水孔(16)进入的冷却水。


3.根据权利要求2所述的用于辊式淬火机的金属板带材测温装置，其特征在于：所述上面板(15)上设有出气孔(26)和测量孔(32)；分别用于吹扫机构出气和测温机构测温。


4.根据权利要求1所述的用于辊式淬火机的金属板带材测温装置，其特征在于，所述防水箱呈矩形立方体结构，其包括：
位于防水箱长边两侧的两侧面板(17)；
设置在两侧面板(17)之间的支撑梁(18)，所述吹扫机构和所述测温机构分别设置防水箱内部被支撑梁(18)分隔的两个空间内；
位于防水箱短边两侧的防水箱侧壁(19)，其上设有进气孔(20)和进气/线孔(21)；
位于防水箱底部的防水箱底板(22)，防水箱底板(22)上设有排水孔(6)。


5.根据权利要求4所述的用于辊式淬火机的金属板带材测温装置，其特征在于，所述吹扫机构包括：
进气管路(23)，具有进气端和出气端，进气管路(23)的进气端与进气孔(20)连接；
均流导向机构(24)，与进气管路(23)的出气端连接；
可调节角度的气喷嘴(25)，与均流导向机构(24)连接，气喷嘴(25)朝向出气孔(26)。


6.根据权利要求4所述的用于辊式淬火机的金属板带材测温装置，其特征在于，所述测温机构包括：
进气/线管路(27)具有进气端和出气端，进气/线管路(27)的进气端与进气/线孔(21)连接；
调整支架(28)固定在防水箱底板(22)上；
防水套管(29)一端连接在进气/线管路(27)上，另一端延伸至测量孔(32)内；
保护罩(30)位于防水套管(29)上端部，与防水套管(29)均...

【专利技术属性】
技术研发人员：付天亮，张志福，王昭东，张霞，邓想涛，韩毅，李勇，李家栋，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21