本发明属于金属板带材热处理装备技术领域，涉及一种板带材辊式淬火表面残水清除装置及方法。
背景技术：
辊式淬火机冷却能力强、冷却均匀、冷却后板带材板形好，可用于碳素钢、不锈钢、特种合金、钛合金、铝合金等金属板带材淬火、固溶、控制冷却等生产，是大型热处理线主要冷却设备形式。辊式淬火机采用射流冲击淬火方式，高压、大流量冷却水高速冲击板带材上下表面，刺穿表面蒸汽膜，实现直接与壁面单相强制对流换热，壁面换热效率高、换热可控性好。
板带材辊式淬火过程中，下表面射流冷却水受重力作用自由落下，下表面近似射流冲击单相对流换热，而板带材上表面由于残余冷却水无法瞬时排走，滞留在板带材上表面，影响射流冲击换热过程，致使板带材淬火时上表面换热区划分为单相强制对流换热区、膜态沸腾区、核态沸腾区、过渡沸腾区、小液态聚集区等多种，换热形式复杂，换热过程难以有效控制。由于残水的影响，板带材淬火板形控制、性能均匀性控制成为行业公认的技术难题，只能通过经验控制板带材淬火上下表面水量比，摸索上下表面实现近似对称温降过程的工艺参数。因此，如何减小板带材淬火时上表面残水的影响，成为较薄规格板带材淬火高平直度板形控制、中厚规格板带材淬火高性能均匀性控制的关键。
专利cn204097526u，公开了一种带水流吹扫装置的辊式淬火机，在炉门入口第一上辊的上框架上安装水流吹扫装置。该装置可有效防止淬火机的水回流入淬火炉造成炉内辊道节瘤、钢板压痕及炉内耐火材料破坏等问题，与本发明采用气吹扫清除板带材表面残水以实现上表面有序可控换热无关。
专利cn104451117a，公开了一种淬火板板形控制方法和装置，利用微张力控制淬火金属板材板形，控制装置包括压下装置、压辊、输送辊道、喷水冷却装置等。该方法目的是通过施加外部约束力控制薄规格金属板材淬火板形，与本发明通过控制板带材淬火过程对称换热以控制板形的方法无关。
专利cn107002164a，公开了一种金属板的制造方法及骤冷淬火装置，在金属马氏体转变温度区间内采用一对夹紧辊对骤冷淬火中的金属板进行夹紧。该方法通过在金属板材淬火过程易变形温度区间施加外部约束以控制板形，与本发明通过控制板带材淬火过程对称换热以控制板形的方法无关。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种板带材辊式淬火表面残水清除装置及方法，能够快速有效清除板带材辊式淬火过程上表面残余冷却水，既能实现板带材淬火上表面换热区有效控制、提高换热效率，又能有效控制板带材淬火上下表面对称冷却、实现高精度淬火板形控制，满足不同规格板带材热处理冷却工艺需求。
具体技术方案为：
一种板带材辊式淬火表面残水清除装置，包括辊式淬火机高压冷却区前部残水清除装置、辊式淬火机高压冷却区残水清除装置、辊式淬火机高压冷却区-低压冷却区间残水清除装置、辊式淬火机低压冷却区残水清除装置和辊式淬火机低压冷却区后部残水清除装置；
所述辊式淬火机高压冷却区前部残水清除装置：辊式淬火机与热处理炉之间板带材上表面一侧上方，竖直上、下布置两组气吹喷嘴用于侧向吹扫板带材上表面，喷嘴喷气方向与板带材前进方向垂直，上气吹喷嘴喷射点为板带材远离气吹喷嘴方向板宽1/3位置，下气吹喷嘴喷射点为板带材靠近气吹喷嘴方向板宽1/3位置；
所述辊式淬火机高压冷却区残水清除装置：辊式淬火机高压冷却区第一组或第二组的上狭缝喷嘴的后方上辊道间配置长方形抽水装置，抽水装置垂直于板带材前进方向的长度为其前部狭缝喷嘴长度的2/3、抽水装置的宽度为50～150mm，抽水装置下端抽水圆孔孔径10～20mm、孔间距50～150mm、孔口距离板带材上表面5～15mm，抽水装置另一端连接抽水泵组；
辊式淬火机高压冷却区-低压冷却区间残水清除装置：在辊式淬火机高压冷却区末根上辊道与低压冷却区前部第一根上辊道间配置一排水平放置、垂直于板带材运行方向的倾斜圆孔气喷嘴，气流喷射方向为辊式淬火机低压冷却区方向、与竖直垂线成45°～60°夹角，喷嘴孔径2～5mm、间距5～15mm；
辊式淬火机低压冷却区残水清除装置：指将辊式淬火机低压冷却区上辊道从前端开始奇数根辊道为圆形平辊，偶数根辊道为螺旋辊道，圆形平辊用于流量分区与挡水、螺旋辊道用于排水，螺旋辊道逆时针旋转、辊道直径200～400mm、线速度固定为30～50m/min，螺旋辊道与板带材上表面距离为3～5mm；
辊式淬火机低压冷却区后部残水清除装置：辊式淬火机低压冷却区末根上辊道后部配置一排水平放置、垂直于板带材运行方向的倾斜圆孔气喷嘴，气流喷射方向为辊式淬火机低压冷却区方向、与竖直垂线成45°～60°夹角，喷嘴孔径2～5mm、间距5～15mm。
上述一种板带材辊式淬火表面残水清除装置的操作方法，包括以下步骤：
第一步，板带材头部到达辊式淬火机高压冷却区前端时上、下气吹喷嘴开启，板带材尾部离开辊式淬火机高压冷却区前端时上、下气吹喷嘴关闭，上下气吹喷嘴喷气压力0.4～0.6mpa、喷气流量2～10nm3/min；
第二步，板带材头部到达辊式淬火机高压冷却区末端时抽水装置开启，板带材尾部离开抽水装置位置时关闭；
第三步，板带材头部到达辊式淬火机高压冷却区末端时倾斜圆孔气喷嘴开启，板带材尾部离开辊式淬火机低压冷却区前端时倾斜圆孔气喷嘴关闭，倾斜圆孔气喷嘴喷气压力0.4～0.6mpa、喷气流量5～10nm3/min；
第四步，板带材头部到达辊式淬火机低压冷却区前端时螺旋辊道转动，板带材尾部离开辊式淬火机低压冷却区末端时螺旋辊道停止；
第五步，板带材头部到达辊式淬火机低压冷却区末端时倾斜圆孔气喷嘴开启，板带材尾部离开辊式淬火机低压冷却区末端时倾斜圆孔气喷嘴关闭，倾斜圆孔气喷嘴喷气压力0.4～0.6mpa、喷气流量5～10nm3/min。
所述板带材辊式淬火表面残水清除装置及方法与现有设备技术水平相比，具有如下优点：
1、辊式淬火机高压冷却区前部残水清除方法能够有效清除辊式淬火机高压冷却区向未冷却板带材上表面返水，消除返水对刚出热处理炉、未进入辊式淬火机高压冷区板带材上表面的预激冷，提高板带材瞬时冷却强度和板面宽向冷却均匀性。
2、辊式淬火机高压冷却区残水清除方法能够有效抽出辊式淬火机狭缝喷嘴喷射出的、经过热交换后的冷却残水，增大狭缝喷嘴喷射到板带材上表面的射流区面积，减小膜态沸腾区、核态沸腾区、过渡沸腾区、小液态聚集区等不均匀换热区面积，提高板带材上表面换热的可控性和均匀性，进而实现薄规格板带材冷后高平直度板形控制。
3、辊式淬火机高压冷却区-低压冷却区间残水清除方法一方面能有效阻止辊式淬火机高压冷却区大量、无序流动的冷却残水沿板带材上表面冲进辊式淬火机低压冷却区，影响板带材上表面持续均匀换热；另一方面由于板带材在执行控制冷却工艺时仅使用辊式淬火机低压冷却区，该方法能有效清除低压冷却区冷却残水沿板带材上表面反向流向高压冷却区，避免高温板带材上表面预激冷，提高板带材冷却强度和均匀性。
4、辊式淬火机低压冷却区残水清除方法能有效清除板带材长时间在辊式淬火机低压冷却区冷却时上表面淤积的残水，防止板带材上表面出现池内沸腾冷却，提高辊式淬火机低压冷却区持续冷却能力，有利于板带材高强、均匀冷却。
5、辊式淬火机低压冷却区后部残水清除方法一方面能够有效阻止低压冷却区冷却残水沿板带材上表面流向辊式淬火机后向外侧，为后续测温、位置检测等工序提供可靠的检测环境；另一方面在板带材执行控制冷却工艺时，能有效防止低压冷却区冷却水对冷后板带材上表面的二次不均匀冷却，提高控温精度和板带材性能均匀性。
6、上述5个残水清除方法联合使用，能够显著提升板带材热处理冷却过程换热效率、换热可控性和换热均匀性，进而提升板带材淬火、固溶、控制冷却时的冷却强度和控温均匀性，改善冷却后板带材板形，实现板带材高质量热处理冷却。
附图说明
图1是本发明中的板带材辊式淬火表面残水清除方法装置配置侧视示意图；
图2是本发明中的板带材辊式淬火表面残水清除方法装置配置俯视示意图。
图中，1板带材；2热处理炉；3辊式淬火机；4高压冷却区；5低压冷却区；6高压冷却区前部气吹喷嘴；7狭缝喷嘴；8抽水装置；9辊道；10高压冷却区低压冷却区间倾斜圆孔气喷嘴；11圆形平辊；12螺旋辊道；13低压冷却区后部倾斜圆孔气喷嘴；14抽水装置泵组。
具体实施方式
本实施例提供本发明一种板带材辊式淬火表面残水清除装置的具体实施例，如图1、2所示，选用80mm厚、2500mm宽、8m长板带材为例具体说明实施过程。板带材1头部出热处理炉2后、到达辊式淬火机3高压冷却区4前端时，高压冷却区前部气吹喷嘴6开启，喷气压力0.4～0.6mpa、喷气流量10nm3/min、喷气时间2min，板带材1尾部离开辊式淬火机3高压冷却区4前端时，高压冷却区前部气吹喷嘴6关闭。板带材1头部到达辊式淬火机3高压冷却区4末端时，抽水装置泵组14启动，抽水装置8开始抽水，板带材1尾部离开抽水装置8位置时，抽水装置泵组14停止工作。板带材1头部到达辊式淬火机3低压冷却区5前端时，高压冷却区-低压冷却区间倾斜圆孔气喷嘴10开启，喷气压力0.4～0.6mpa、喷气流量10nm3/min、喷气时间2min，板带材1尾部离开辊式淬火机3低压冷却区5前端时，高压冷却区-低压冷却区间倾斜圆孔气喷嘴10关闭。板带材1头部到达辊式淬火机3低压冷却区5前端时，低压淬火区5上圆形平辊11以4m/min线速度逆时针转动，低压淬火区5螺旋辊道12以40m/min线速度逆时针转动。当板带材1头部到达辊式淬火机3低压冷却区5末端时，低压淬火区5上圆形平辊11以4m/min线速度顺时针转动，板带材1反向摆动冷却，低压淬火区5螺旋辊道12仍以40m/min线速度逆时针转动。如此反复，当螺旋辊道12持续转动时间达到12min时，低压淬火区5上圆形平辊11以4m/min线速度逆时针转动，将板带材1运出辊式淬火机3，当板带材1尾部离开辊式淬火机3低压冷却区5末端时，圆形平辊11、螺旋辊道12停止转动。当板带材1头部到达辊式淬火机3低压冷却区5末端时，低压冷却区后部倾斜圆孔气喷嘴13开启，喷嘴喷气压力0.4～0.6mpa、喷气流量10nm3/min、喷气时间2min，板带材1尾部离开辊式淬火机3低压冷却区5末端时，低压冷却区后部倾斜圆孔气喷嘴13关闭。至此，板带材辊式淬火表面残水清除方法具体实施过程结束。