專利名稱：一種噴氣、噴霧兩用式冷卻裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于薄板狀或圓柱狀物體冷卻的冷卻裝置，特別涉及一種即可以噴氣， 又可以噴霧的大冷卻速率的冷卻裝置。
背景技術：
經(jīng)過冷加工變形的板帶材或棒線材，為了消除加工硬化，獲得所需的微觀組織和力學性 能，在冷變形后需要進行退火熱處理。退火常用的冷卻方法有隨爐冷卻，空冷、噴氣冷卻， 噴霧冷卻和水淬等。上述冷卻方法的冷卻速率不同，所得到的退火組織和力學性能也不相同。 為了在同一個退火設備上實現(xiàn)不同的冷卻速率，人們通常需要設置多種冷卻裝置，這使得設 備復雜，占地面積大，成本高。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種金屬板帶材或棒線材退火用的具有大范圍冷 卻速率，即可噴氣、又可噴霧的冷卻裝置。
本發(fā)明主要由噴嘴，噴嘴位置和角度調整機構，連接軟管，分氣管，分水管和冷卻氣、 冷卻水供給調節(jié)系統(tǒng)組成。噴嘴通過噴嘴位置和角度調整機構的安裝塊固定在安裝桿上，噴 嘴的進氣管和進水管通過軟管分別與分氣管和分水管的出口連接，分氣管和分水管的入口分 別與冷卻氣、冷卻水供給調節(jié)系統(tǒng)的出口連接，冷卻裝置所用的冷卻介質包括氫氣、氮氣、 水或它們的混合物。由于氮氣和氫氣的導熱系數(shù)相差將近7倍，因此噴氫氣可以得到更大的 冷卻速率，并且氫氣具有還原性，噴氫氣冷卻可以保護退火物體表面不被氧化。本發(fā)明的噴 氣冷卻的冷卻介質可以是純氫氣，純氮氣，或者是氮氫混合氣體；噴霧冷卻的冷卻介質可以 是純氫氣和水的混合物，純氮氣和水混合物或者是氫氣、氮氣和水混合物。冷卻介質的選擇 和組合通過氫氣、氮氣和水的開關閥門進行控制，混合冷卻介質的成分可以通過氫氣、氮氣 和水的流量調節(jié)閥進行控制。冷卻介質的流量可以通過氫氣、氮氣和水的流量調節(jié)閥以及壓 力調節(jié)閥進行控制。通過上述介質種類、流量和壓力的調節(jié)以及噴嘴位置和角度的調節(jié)，本 冷卻裝置可以實現(xiàn)從低速到高速連續(xù)的冷卻速率。對薄板狀或圓柱形物體進行冷卻時，噴嘴 可對稱或交錯布置在薄板狀被冷卻物體的兩側，或均勻布置在圓柱形被冷卻物體的周圍。
噴嘴包括噴嘴體，調節(jié)板，端蓋，進氣管和進水管。噴嘴體為一中空的長方體，其下部 有一個凸出的唇邊，調節(jié)板通過螺栓固定在噴嘴體上，調節(jié)板的一個邊沿與噴嘴體凸出的唇 邊形成一個窄縫，窄縫的截面呈喇叭口形狀，窄縫的寬度可以通過調整調節(jié)板的位置進行調節(jié)，兩個端蓋分別固定在噴嘴體的兩端，與噴嘴體構成一個空腔，進氣管固定在端蓋上，進 水管固定在進氣管上。
噴嘴位置和角度調整機構包括安裝桿和安裝塊，安裝桿為圓柱形，安裝塊的兩端各有一 個圓孔，兩圓孔的軸線相互垂直， 一端的圓孔套在安裝桿上，另一端的圓孔套在噴嘴的進氣 管上，安裝塊上的圓孔與端面之間沿圓孔的軸向開有窄縫，垂直于窄縫的方向開有通孔和螺 栓孔，通孔中穿有螺栓，通過旋緊螺栓，可以使安裝塊與安裝桿和噴嘴進氣管相對固定，實 現(xiàn)噴嘴的固定。噴嘴位置和角度調整方法如下松開安裝塊上的螺栓，使安裝塊連同噴嘴一 起沿安裝桿的軸向左右移動，即可調整噴嘴與被冷卻物體之間的距離；松開安裝塊上的螺栓，
以進氣管的軸線為中心旋轉噴嘴，即可調整噴嘴的噴吹角度；針對薄板狀物體同一側布置兩 個噴嘴的情況，兩個噴嘴之間的距離可以通過更換具有不同孔距的安裝塊進行調整。通過調 整噴嘴窄縫的寬度以及噴嘴的位置和角度，可以針對特定的被冷卻物體獲得最佳的冷卻速率 和冷卻均勻性。
本發(fā)明的特點是在一套噴嘴上即可以噴氣，又可以噴霧，實現(xiàn)大范圍的冷卻速率，并且 通過冷卻介質種類、流量、壓力的控制以及噴嘴窄縫寬度、位置和角度的調整可以針對不同 的被冷卻物體實現(xiàn)最佳的冷卻均勻性和最大的冷卻速率。


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圖1為本發(fā)明冷卻裝置系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明冷卻噴嘴結構示意圖3薄板狀被冷卻物體冷卻時噴嘴布置示意圖4噴嘴位置和角度調整機構安裝塊的剖面示意圖5圓柱形被冷卻物體冷卻時噴嘴布置示意圖中，1薄板狀被冷卻物體，2噴嘴，3分氣管，4分水管，5連接軟管，6冷卻氣體供 給調節(jié)系統(tǒng)，7冷卻水供給調節(jié)系統(tǒng)，8冷卻水開關閥，9氫氣開關閥，IO氮氣開關閥，11 噴嘴體，12調節(jié)螺栓，13調節(jié)板，14固定螺栓，15窄縫，16進氣管，17進水管，18端蓋， 19螺栓I， 20安裝桿，21安裝塊，22螺栓n， 23圓孔I， 24圓孔11， 25螺紋孔，26窄縫， 27通孔，28圓柱形被冷卻物體。
具體實施例方式
如圖所示
圖1為冷卻裝置系統(tǒng)示意圖，主要由噴嘴2，噴嘴位置和角度調整機構，連接軟管5，分
氣管3，分水管4，冷卻氣供給調節(jié)系統(tǒng)6，冷卻水供給調節(jié)系統(tǒng)7組成。噴嘴通過噴嘴位置和角度調整機構的安裝塊21固定在安裝桿20上(見圖3)，噴嘴的進氣管16和進水管17通 過軟管5分別與分氣管3和分水管4的出口連接，分氣管3和分水管4的入口分別與冷卻氣 供給調節(jié)系統(tǒng)6和冷卻水供給調節(jié)系統(tǒng)7的出口連接，冷卻裝置所用的冷卻介質包括氫氣、 氮氣、水或它們的混合物。由于氮氣和氫氣的導熱系數(shù)相差將近7倍，因此噴氫氣可以得到 更大的冷卻速率，并且氫氣具有還原性，噴氫氣冷卻可以保護退火物體表面不被氧化。本發(fā) 明的噴氣冷卻的冷卻介質可以是純氫氣，純氮氣，或者是氮氫混合氣體；噴霧冷卻的冷卻介 質可以是純氫氣和水的混合物，純氮氣和水混合物或者是氫氣、氮氣和水混合物。冷卻介質 的選擇和組合通過氫氣開關閥9、氮氣開關閥10和冷卻水的開關閥8進行控制。
圖2為冷卻噴嘴2的結構示意圖，噴嘴由噴嘴體ll、調節(jié)板13、端蓋18、進水管17和 進氣管16組成。噴嘴體ll為一中空的長方體，其右側有一個凸出的唇邊，調節(jié)板13通過螺 栓14固定在噴嘴體11上，調節(jié)板的一個邊與噴嘴體凸出的唇邊形成一個窄縫15。當需要調 節(jié)噴嘴窄縫15的寬度時，松開螺栓14，利用調節(jié)螺栓12進行調節(jié)。兩個端蓋18分別固定 在噴嘴體ll的兩端，與噴嘴體構成一個空腔。每個噴嘴有兩個進氣管16和兩個進水管17， 進氣管16固定在端蓋18上，進水管17固定在進氣管16上。進水管17和進氣管16通過軟 管5與分氣管3和分水管4 (見圖1)相連。噴氣和噴霧狀態(tài)的實現(xiàn)方法如下當冷卻水的開 關閥8關閉，冷卻氣的開關閥9或IO打開時，只有冷卻氣通過進氣管16進入噴嘴的空腔， 并從窄縫15噴出，即為噴氣狀態(tài)；當冷卻水開關閥8和冷卻氣的開關閥9或IO都打開時， 冷卻水從進水管17進入進氣管16，并被冷卻氣體打散，形成氣霧，從窄縫15噴出，即為噴 霧狀態(tài)。
圖3為薄板狀被冷卻物體冷卻噴嘴布置示意圖。該實施方案中共有4個噴嘴，在試樣1 兩側各有兩個噴嘴，對稱布置。兩個噴嘴之間的距離A，噴嘴距試樣的距離B，噴嘴的噴吹角 度C和噴嘴的窄縫寬度D均可手動調整，以保證最佳的冷卻效率和冷卻均勻性。噴嘴位置和 角度調整機構包括八個安裝桿20和八個安裝塊21 ，每個噴嘴各有二個安裝桿20和二個安裝 塊21。噴嘴位置和角度調整方法如下松開安裝塊21上的螺栓22，使安裝塊連同噴嘴2 — 起沿安裝桿20的軸向左右移動，即可調整噴嘴2與試樣1之間的距離B;松開安裝塊21上 的螺栓I19(見圖2)，以進氣管16的軸線為中心旋轉噴嘴2，即可調整噴嘴2的噴吹角度C; 同一側兩個噴嘴之間距離A的調整可以通過更換具有不同E值(見圖4)的安裝塊21實現(xiàn)， E為安裝塊21兩端圓孔123和圓孔II24軸線之間的距離。
圖4是安裝塊21的剖面示意圖。安裝塊21的兩端各有一個圓孔I23和圓孔I124，兩圓 孔的軸線相互垂直。 一端的圓孔I23套在安裝桿20上，另一端的圓孔II24套在噴嘴的進氣管16上。圓孔I23和圓孔I1 24與安裝塊21的上下端面之間沿圓孔的軸向開有窄縫26，垂 直于窄縫的方向開有通孔27和螺栓孔25，通孔中穿有螺栓119和螺栓II 22 (見圖2和圖3)， 通過旋緊螺栓I 19和螺栓II 22使安裝塊21與安裝桿20和噴嘴進氣管16固定，實現(xiàn)噴嘴2 的固定。
圖5是圓柱形被冷卻物體冷卻噴嘴布置示意圖，該實施方案中共有4個噴嘴，均勻布置 在圓柱形物體28的周圍，噴嘴距圓柱表面的距離可以調節(jié)。
權利要求
1.一種噴氣、噴霧兩用式冷卻裝置，包括噴嘴、冷卻氣、冷卻水供給調節(jié)系統(tǒng)、連接軟管、分氣管、分水管，其特征在于該冷卻裝置還設有噴嘴位置和角度調整機構，噴嘴通過噴嘴位置和角度調整機構的安裝塊固定在安裝桿上，噴嘴的進氣管和進水管通過軟管與分氣管和分水管的出口連接，分氣管和分水管的入口分別與冷卻氣、冷卻水供給調節(jié)系統(tǒng)的出口連接，冷卻裝置所用的冷卻介質包括氫氣、氮氣、水或它們的混合物，噴嘴對稱或交錯布置在薄板狀被冷卻物體的兩側，或均勻布置在圓柱形被冷卻物體的周圍。
2. 根據(jù)權利要求1所述的噴氣、噴霧兩用式冷卻裝置，其特征是所述的噴嘴包括噴嘴體，調 節(jié)板，端蓋，進氣管和進水管，噴嘴體為一中空的長方體，其下部有一個凸出的唇邊，調 節(jié)板通過螺栓固定在噴嘴體上，調節(jié)板的一個邊沿與噴嘴體凸出的唇邊形成一個窄縫，窄 縫的截面呈喇叭口形狀，窄縫的寬度可以通過調整調節(jié)板的位置進行調節(jié)，兩個端蓋分別 固定在噴嘴體的兩端，與噴嘴體構成一個空腔，進氣管固定在端蓋上，進水管固定在進氣 管上。
3. 根據(jù)權利要求1所述的噴氣、噴霧兩用式冷卻裝置，其特征是所述的噴嘴位置和角度調整 機構包括安裝桿和安裝塊，安裝桿為圓柱形，安裝塊的兩端各有一個圓孔，兩圓孔的軸線 相互垂直， 一端的圓孔套在安裝桿上，另一端的圓孔套在噴嘴的進氣管上，安裝塊上的圓 孔與端面之間沿圓孔的軸向開有窄縫，垂直于窄縫的方向開有通孔和螺栓孔，通孔中穿有 螺栓，通過旋緊螺栓，可以使安裝塊與安裝桿和噴嘴進氣管相對固定，實現(xiàn)噴嘴的固定。
全文摘要
一種噴氣、噴霧兩用式冷卻裝置，包括噴嘴、冷卻氣、冷卻水供給調節(jié)系統(tǒng)、連接軟管、分氣管、分水管，其特征在于該冷卻裝置還設有噴嘴位置和角度調整機構，噴嘴通過噴嘴位置和角度調整機構的安裝塊固定在安裝桿上，噴嘴的進氣管和進水管通過軟管與分氣管和分水管的出口連接，分氣管和分水管的入口分別與冷卻氣、冷卻水供給調節(jié)系統(tǒng)的出口連接，冷卻裝置所用的冷卻介質包括氫氣、氮氣、水或它們的混合物，噴嘴對稱或交錯布置在薄板狀被冷卻物體的兩側，或均勻布置在圓柱形被冷卻物體的周圍。本發(fā)明的特點是在一套噴嘴上既可以噴氣，又可以噴霧，實現(xiàn)大范圍的冷卻速率。
文檔編號C21D1/26GK101293229SQ20081001012
公開日2008年10月29日 申請日期2008年1月16日 優(yōu)先權日2008年1月16日
發(fā)明者劉相華, 張殿華, 李建平, 王國棟, 花福安 申請人:東北大學