專利名稱：在熱處理生產(chǎn)線的快速冷卻區(qū)減少帶子的皺褶的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對金屬帶熱處理生產(chǎn)線的快速冷卻室的改進。具體地說，本發(fā)明在于減少皺褶的形成，這種皺褶是在熱處理連續(xù)生產(chǎn)線中金屬帶受到冷卻時形成的，在所述生產(chǎn)線中，所述金屬帶被引導著通過冷卻區(qū)，該冷卻區(qū)裝備著冷卻氣體送風裝置。
為了更好地確定本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域，首先參見

圖1，該圖示意性地用局部透視的方法表示出一條金屬帶在熱處理生產(chǎn)線中的冷卻區(qū)域。
在圖1中可以看到，當帶子1在輸入滾輪3和輸出滾輪10上通過時也經(jīng)過了快速冷卻區(qū)2。在通過區(qū)域2時，帶子1暴露在若干對氣箱4、5,6和7吹出的冷氣氣流中，這些氣箱均有送風裝置，每一對氣箱位于帶子的兩側(cè)。冷風氣箱4、5,6和7的長度受到限制，以便可以將一個或多個滾輪或多對穩(wěn)定滾輪8和9分別設(shè)置在連續(xù)兩個氣箱4、5,6和7之間，當然，這些滾輪是用于引導和穩(wěn)定金屬帶1的。
利用所有傳統(tǒng)裝置，例如US-A-3068586描述的裝置確保對金屬帶送冷風。
在圖1A所示的曲線圖中，結(jié)合圖1，用φ表示帶子1通過冷卻區(qū)2時受到的冷卻強度。當帶子進入前兩個冷風氣箱4和5之間時，金屬帶突然暴露到很大的冷氣流中，在冷風氣箱的整個長度中，冷氣流的強度保持不變，然后該強度在所述氣箱出口處突然降低。金屬帶受到的這種冷卻強度的變化在其通過下面各對冷風氣箱時重又發(fā)生，這些冷風氣箱設(shè)置在區(qū)域2的整個長度上。這如圖1A所示的那樣。
帶子在一個氣箱長度上的冷卻強度與所吹出的冷風的溫度、氣箱的吹氣孔的幾何特征以及這些孔與帶子之間的距離有關(guān)。
通過進行快速冷氣循環(huán)可以提高熱處理生產(chǎn)線的性能或帶子保護層的性能，或者是包括一連串的或快或慢的冷卻斜率，這些斜率需要很大的冷卻氣體流量。
圖2示出了這種冷卻循環(huán)，例如，對此循環(huán)帶子按照斜率A-B,C-D和E-F得到冷卻，其中至少一個斜率大于反映現(xiàn)有技術(shù)特性的冷卻斜率。在圖2中，線段B-C和D-E代表不連續(xù)冷卻，它們處于送風氣箱的中斷部位，這是為了設(shè)置圖1所示的穩(wěn)定滾輪8和9所留下的不連續(xù)部位。
在這種冷卻區(qū)域中，冷卻斜率的增大造成嚴重的問題在帶上出現(xiàn)皺褶，而這些皺褶使得產(chǎn)品質(zhì)量下降。本發(fā)明的目的旨在克服上述問題，本發(fā)明提出的方案可以在快速冷卻期間限制皺褶的形成，在這期間保持帶子通過快速冷卻區(qū)的標稱速度，也就是說不減少產(chǎn)量。
現(xiàn)在詳細地介紹現(xiàn)有技術(shù)方案出現(xiàn)的問題，而該問題由本發(fā)明解決。
帶子在冷風氣箱所吹出的氣流作用下得到冷卻，使得帶材沿與帶子運行方向平行和垂直的方向收縮。沿帶子運行方向的收縮由帶的牽引控制裝置進行補償，冷卻區(qū)域或生產(chǎn)線中帶有這種控制裝置，該冷卻區(qū)域處于該生產(chǎn)線中。
沿與帶子運行方向垂直的方向收縮會在材料中產(chǎn)生一些壓力，這些壓力朝向帶子的軸線。
在冷風氣箱的整個長度上，冷卻帶子的氣流強度是恒定的，帶子某一段上的壓力與沿帶子運行方向前進的某一段上的壓力之間沒有很大的差別。
當冷卻強度快速變化時，帶子某一段上的壓力可以大于在前進中的某一段上的壓力，該段在前進時受到的冷卻強度最小。這種壓差越大，則在這兩段之間的斜率變化也就越大，例如這是一對冷風氣箱的入口或出口處的情況。
圖3示出了通過計算熱應(yīng)力得到的結(jié)果，當該帶子沿圖2所示的循環(huán)進行不同的冷卻步驟時帶材中出現(xiàn)上述應(yīng)力。
圖3示出了上述現(xiàn)象，表示出冷卻區(qū)域長度L上的溫度變化以及材料中產(chǎn)生的應(yīng)力。
曲線C1表示帶子在通過冷卻區(qū)期間的理論溫度變化，曲線C2表示該溫度的實際變化，實際變化過程中有因為冷卻不連貫性產(chǎn)生的奇異點，這種不連貫性與冷卻區(qū)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力有關(guān)，曲線C3表示帶材在冷卻區(qū)長度上的應(yīng)力變化。
在曲線C2上注意到，對于各個冷卻斜率的變化來講，如果該變化不大，則在材料中出現(xiàn)大的應(yīng)力峰值。一旦冷卻斜率穩(wěn)定，則應(yīng)力降低，應(yīng)力也有可能換向，從而冷卻斜率在下一次變化時再次出現(xiàn)應(yīng)力。同時還發(fā)現(xiàn)，對于C2的各個冷卻斜率變化來講，均在曲線C3上出現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)力峰值。
該應(yīng)力峰值的大小取決于帶子的溫度和冷卻斜率的變化，也就是說取決于曲線C2上的冷卻速度的變化，也可以說取決于帶子進入冷卻區(qū)或從冷卻區(qū)出來的時間，所述冷卻區(qū)是指圖1中的一對冷風氣箱4和5。
與帶子軸線垂直的應(yīng)力產(chǎn)生的壓力強度會在帶子中引起皺褶。這些皺褶會有不同的形狀，它們可能在帶子上連續(xù)，也有可能不連續(xù)，它們可能與帶子的軸線平行，也可以在帶子的寬度上成為彎曲形狀。它們可以是單個，也可以按照若干皺褶的形狀擴展，這些皺褶根據(jù)有規(guī)律或無規(guī)律的曲線，或是直線地連續(xù)平行，或是間斷平行。
為了克服形成這些皺褶的問題，本發(fā)明提供了一種方法，其主要特征在于該方法根據(jù)冷卻循環(huán)的斜率變化逐步改變冷卻強度，以便限制材料中的相應(yīng)的應(yīng)力峰值，減少或消除與帶子運行方向垂直的壓力，這些壓力出現(xiàn)在帶子連續(xù)兩個區(qū)段之間的部位，而且這些壓力會使帶子上出現(xiàn)皺褶。
本發(fā)明的方法示于圖4A中，該圖與局部表示帶子1的快速冷卻區(qū)2的圖4有關(guān)，圖4與圖1類似。圖4A表示通過實施本發(fā)明的方法，在冷風氣箱4和5的入口和出口處改變了金屬帶的冷卻效率。顯然對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，本發(fā)明的方法可以用到冷卻區(qū)的各個部位，在這些部位中，帶子在冷卻循環(huán)期間冷卻斜率發(fā)生變化。
本發(fā)明的方法改善了產(chǎn)品的質(zhì)量，其原因在于在帶材上進行的熱處理沒有使其受到收縮，在所考慮的溫度下，這種收縮會在帶材內(nèi)產(chǎn)生與其機械性能不能相容的應(yīng)力。
可以用所有合適的裝置實施本發(fā)明的方法，這些裝置可以限制冷卻斜率的突然變化，或可以保證入口滾輪3和前面的冷風氣箱4和5之間、在所述的連續(xù)兩個冷風氣箱之間、出口冷風氣箱和滾輪10之間、或裝置所有產(chǎn)生冷卻斜率變化的部位的冷卻逐漸變化。
下面結(jié)合圖5-10描述實施本發(fā)明方法的裝置的各個非限定實施例。這些圖示意性地表示具有前面的冷風氣箱4和5的冷卻區(qū)2的流量，待冷卻的帶子1在前面的冷風氣箱4和5之間受到送風裝置吹出的冷卻氣流的作用，所述送風裝置設(shè)置在冷風氣箱上。
在圖5所示的實施方案中，冷風氣箱4和5上帶有傳統(tǒng)的由管道或噴管構(gòu)成的送風裝置11，這些裝置設(shè)置在冷風氣箱所對著帶子1的表面上。冷風氣箱4和5上帶有送風裝置11，沿帶子運行的方向，前幾個送風裝置11的吹風口距要比冷風氣箱普通長度上的大，以便使其效率降低。如圖5所示，吹風口和帶子之間的距離可以逐漸減小，直至在冷風氣箱的整個長度上為通常距離時為止，從而使帶子逐漸冷卻，達到所需要的效果。
在圖6所示的實施例中，冷風氣箱4和5上帶有送風裝置11，前幾個送風裝置沿帶子前進方向的間距要比冷風氣箱普通長度上的大，從而使帶子逐漸冷卻。
也可以通過改變冷風氣箱4和5的吹風口11的供氣壓力來達到逐漸提高帶子的冷卻效率的結(jié)果，所述吹風口位于冷卻斜率變化點的附近。在圖7所示的實施方案中，通過分隔冷風氣箱4和5來逐漸改變吹風口11的供氣壓力，以便它們各自的入口部分單獨通過分配器14和15以一定的壓力供氣，所述壓力要比這些冷風氣箱通過分配器16和17供氣的其它各部分的供氣壓力低。
根據(jù)本發(fā)明，可以利用冷卻區(qū)外的裝置從可變的方式使同一冷風氣箱的不同區(qū)域的供氣壓力進行改變，這些裝置受裝置的控制設(shè)備控制，并且在使冷卻強度發(fā)生變化的所有部位進行控制。
通過使冷風氣箱上盡量逐漸進行冷卻的那一部分上的吹風口11的截面減少，就可以得到相應(yīng)的結(jié)果。這種解決方案示于圖8中，在該附圖中可以看到，對于恒定的間距或螺距來講，吹風口11的截面沿金屬帶的運行方向逐漸減小，直至這些吹風口達到冷風氣箱系統(tǒng)的標稱值為止。
圖9示出了本發(fā)明的另一個實施例。在該變型中，有一些導流板12，這些導流板設(shè)置在帶子的兩側(cè)，并且處于冷風氣箱4和5的側(cè)面，靠近冷卻斜率變化的地方。這些導流板12迫使來自吹風口11的氣體與金屬帶平行地流動(箭頭13)，流動方向與金屬帶的行走方向相反。這樣就將冷卻氣體引向?qū)Я靼搴徒饘賻еg。由于這種布置，冷卻氣體的溫度上升，從而在導流板12的長度上盡可能地逐步冷卻。
圖10示出了本發(fā)明裝置的又一種變型，該實施例限制了連續(xù)兩對冷風氣箱4、5和6，7的冷卻不連續(xù)性，在這兩對冷風氣箱之間設(shè)置了穩(wěn)定滾輪8和9。在該變型中，吹風口11設(shè)置在冷風氣箱5和6上，并且有盡可能大的距離，從而限制了帶子的未受冷卻的長度。由于這種布置，就可以盡可能地逐步進行冷卻。
本發(fā)明在工業(yè)設(shè)備上的試驗表明，上述不同裝置的作用可以通過在帶子的邊緣和中心之間引入張力差來完成。這種張力差例如可以用加熱或機械裝置得到，例如利用入口滾輪3或出口滾輪10的合適構(gòu)形得到。該張力差使帶子產(chǎn)生變形，并使其平整度產(chǎn)生變形，由此限制了在冷卻斜率變化時出現(xiàn)的壓力影響。
我們明白，本發(fā)明的在各個冷卻斜率變化時可以逐漸改變帶子冷卻強度的裝置可以裝在冷風氣箱的出現(xiàn)斜率變化的各個部位，從而在冷風氣箱的入口或出口處或該冷風氣箱的所有中間部位進行逐步冷卻。
上述裝置可以單獨實施或結(jié)合起來試驗。
當然，本發(fā)明不限于上述實施例，而是可以包括所有變型。這樣，本發(fā)明可以將所有能夠在帶子冷卻斜率發(fā)生變化的部位實現(xiàn)對其逐步冷卻的裝置結(jié)合在一起。
權(quán)利要求
1．一種在熱處理連續(xù)生產(chǎn)線中減少進行冷卻的金屬帶上形成皺褶的方法，所述金屬帶經(jīng)過生產(chǎn)線中的冷卻區(qū)，該冷卻區(qū)中包括一些具有冷氣吹風裝置的冷風氣箱，其特征在于，該方法在于當冷卻循環(huán)的各個斜率發(fā)生變化時逐步改變冷卻強度。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過調(diào)節(jié)連續(xù)兩個冷風氣箱之間接頭處的冷卻能力來逐步改變冷卻強度。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過調(diào)節(jié)冷卻區(qū)入口滾輪和該冷卻區(qū)的第一個冷風氣箱之間的冷卻能力來逐步改變冷卻強度。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過調(diào)節(jié)最后一個冷風氣箱和冷卻區(qū)出口滾輪之間的冷卻能力來逐步改變冷卻強度。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過改變冷卻氣體的供氣壓力來逐步改變同一冷風氣箱的兩個或多個吹風區(qū)之間的冷卻強度。
6．用于實施權(quán)利要求1的方法的裝置，該裝置包括一個由帶子(1)通過的冷卻區(qū)(2)，該帶子在一個入口滾輪(3)和一個出口滾輪(10)上通過，所述帶暴露在若干對氣箱(4,5；6,7)吹出的冷氣氣流中，每一對氣箱位于帶子的兩側(cè)，其特征在于，該裝置包括當冷卻循環(huán)的各個斜率發(fā)生變化時使帶子(1)受到的冷卻強度逐步改變的裝置，這些裝置安裝在連續(xù)兩對冷風氣箱之間的接頭處，位于入口滾輪(3)和第一對冷風氣箱(4,5)之間及最后一對冷風氣箱和出口滾輪(10)之間。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置用可變的方法利用區(qū)域外部的裝置保證使同一冷風氣箱的不同區(qū)域的供氣壓力發(fā)生變化，并且可以由系統(tǒng)的控制設(shè)備控制。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于帶子(1)與冷風氣箱的吹風口(11)之間的分開距離是可變的，可以逐步進行這種變化。
9．根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于使各吹風口(11)之間距離發(fā)生變化，可以逐步進行這種變化。
10．根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于使冷風氣箱的吹風口(11)的節(jié)距尺寸發(fā)生變化，可以逐步進行這種變化。
11．根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于調(diào)節(jié)同一冷風氣箱的不同區(qū)域的吹風口尺寸，以便調(diào)節(jié)所述區(qū)域之間的冷卻能力。
12．根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于該裝置包括安裝在帶子(1)兩側(cè)和/或所述冷風氣箱側(cè)面上的導流板(12)，該導流板在冷卻斜率發(fā)生變化的點的附近，從而將冷卻氣體引入所述導流板和帶子之間，以便保證氣體的重新加熱，降低所述導流板長度上的冷卻效率。
13．根據(jù)權(quán)利要求6-12之一所述的裝置，其特征在于該裝置還包括在使帶子(1)的邊緣和中心之間產(chǎn)生張力差的裝置，所述張力差使帶子變形，并使其平整度變化，這樣也就限制了冷卻斜率變化時出現(xiàn)的壓縮面的影響。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于所述裝置是專門裝置。
15．根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于所述裝置是機械裝置，特別是適合于入口滾輪(3)和出口滾輪(10)的形狀。
全文摘要
一種在熱處理連續(xù)生產(chǎn)線中減少進行冷卻的金屬帶上形成皺褶的方法,所述金屬帶經(jīng)過生產(chǎn)線中的冷卻區(qū),冷卻區(qū)中包括一些具有冷氣吹風裝置的冷風氣箱,其特征在于,該方法在于當冷卻循環(huán)的各個斜率發(fā)生變化時逐步改變冷卻強度。
文檔編號C21D11/00GK1300859SQ0013568
公開日2001年6月27日 申請日期2000年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月17日
發(fā)明者卡特林·帕基內(nèi), 格扎維?！た藚螡蔂? 阿克利·埃利亞斯, 熱羅姆·米勒 申請人:斯坦尼埃爾迪公司, 索拉克有限公司