本发明属于金属板带材热处理装备技术领域，涉及一种可实现反向淬火的板带材辊式淬火装置及方法。
背景技术：
辊式淬火机冷却能力强、冷却均匀、生产效率高、冷却后板带材板形好、设备长度不受板带材长度限制、可实现连续生产，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，板带材生产厚度范围2～300mm、宽度范围1～5m、长度范围3～30m，是大型热处理线主要冷却设备形式。对于厚度2～80mm板带材冷却，可采用辊底式热处理炉+辊式淬火机的设备配置形式，板带材加热后移出热处理炉，由辊道输送至辊式淬火机连续淬火；对于厚度20～300mm板材冷却，可采用外部机械化炉+辊式淬火机的设备配置形式，板材加热后由外部机械化臂运出外部机械化炉，由辊道输送至辊式淬火机连续淬火。由于热处理线加热炉生产效率约为辊式淬火机1/3～1/2，成为制约热处理线生产效率的主要因素，如何最大限度利用辊式淬火机进行生产成为热处理线提质增效的突破口之一。
常规辊式淬火机由高压冷却段和低压冷却段组成，板带材经过高压冷却段大冷速冷却后，厚向形成较大温度梯度，再经过低压冷却段继续冷却，达到目标终冷温度。这种设备形式无法满足板带材由辊式淬火机后部低压冷却段进入，进而完成淬火、固溶、控制冷却等生产工艺的需求。因此，为实现板带材反向冷却、提高热处理线辊式淬火机设备利用率，需要发明一种可实现反向淬火的板带材辊式淬火装置及方法，辊式淬火装置前部通过辊道连接辊底式热处理炉、后部通过辊道连接外部机械化炉，板带材加热后由辊式淬火装置前部、后部均能进入辊式淬火装置冷却，满足工艺需求、提高生产效率。
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。该方法目的是控制薄规格金属板材淬火板形，与本文可实现反向淬火辊式淬火机无关。
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，可有效防止淬火机的水流入淬火炉炉内造成炉内辊道节瘤等问题。该装置主要用于清除板带材淬火过程表面残水，与本发明可实现反向淬火辊式淬火机无关。
专利cn1827797，公开了一种辊底式连续淬火装置，由辊底式连续加热炉、连续淬火槽、导向装置、提升机、工件贮存器、防护罩、抽风机、除尘器、余热利用装置和控制柜组成。该装置采用淬火水槽进行板带材冷却，与本发明可实现反向淬火辊式淬火机无关。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种可实现反向淬火的板带材辊式淬火装置及方法，能够实现板带材正向由辊式淬火装置前部进入冷却和反向由辊式淬火装置尾部进入冷却，提升辊式淬火设备及供水系统利用率，进而提高热处理线生产效率，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：
一种可实现反向淬火的板带材辊式淬火装置，包括前部高圧冷却区、后部高圧冷却区、中部低压冷却区。
所述前部高圧冷却区由前至后依次布置多组喷嘴，依次包括2组狭缝喷嘴、3～6组多排圆孔倾斜射流喷嘴，每组喷嘴的喷射方向朝向板带材运动方向，每组喷嘴包括一根上喷嘴和一根下喷嘴，上喷嘴和下喷嘴分别与上辊道和下辊道间隔布置，前部高压冷却区喷嘴喷水压力0.8～1.0mpa；板带材冷却过程中，下辊道承载、运输板带材，上辊道由板带材上部向下施加压力，实现受约束淬火，通过上喷嘴、下喷嘴喷水量控制和受约束淬火控制实现板带材高平直度热处理冷却；
所述后部高圧冷却区由后至前依次布置多组喷嘴，包括3～8组多排圆孔倾斜射流喷嘴，每组喷嘴的喷射方向朝向板带材运动方向，每组喷嘴包括一根上喷嘴和一根下喷嘴，上喷嘴和下喷嘴分别与上辊道和下辊道间隔布置，后部高压冷却区喷嘴喷水压力0.8～1.0mpa；板带材冷却过程中，下辊道承载、运输板带材，上辊道与板带材上部距离2～10mm，通过上喷嘴、下喷嘴喷水量控制实现板带材高均匀性热处理冷却。
所述中部低压冷却区由前至后依次布置多组喷嘴，包括12～30组多排多角度弧面圆孔射流喷嘴，每组喷嘴包括一根上喷嘴和一根下喷嘴，上喷嘴和下喷嘴分别与上辊道和下辊道间隔布置，中部低压冷却区喷嘴喷水压力0.1～0.5mpa；板带材冷却过程中，下辊道承载、运输板带材，上辊道与板带材上部距离2～10mm，通过上喷嘴、下喷嘴喷水量控制实现板带材继高压冷却区后继续冷却板带材、满足终冷温度需求。
上述一种可实现反向淬火的板带材辊式淬火装置的操作方法，包括正向淬火方法和反向淬火方法；板带材由辊式淬火装置前部高压冷却区进入时实施正向淬火方法，能够实现2～80mm厚板带材高平直度冷后板形控制，板带材由辊式淬火装置后部高压冷却区进入时实施反向淬火方法，能够实现20～150mm厚板带材高均匀性热处理冷却。
所述正向淬火方法为2～80mm厚板带材由辊式淬火装置前部高压冷却区入口进入，前部高压冷却区、中部低压冷却区投入使用，后部高压冷却区上喷嘴、上辊道与板带材上表面距离调整至≥500mm，后部高压冷却区喷嘴不喷水，前部高压冷却区仅实现板带材一次连续正向通过冷却、中部低压冷却区实现板带材一次连续正向通过冷却或多次正向-反向摆动冷却，冷却结束后前部高压冷却区、中部低压冷却区停止喷水，板带材经后部高压冷却区由淬火装置尾部运出；正向淬火过程中依据设定冷却规程控制板带材速度、淬火装置喷水量、板带材摆动时间等工艺参数。
所述反向淬火方法为20～150mm厚板带材由辊式淬火装置后部高压冷却区入口反向进入，后部高压冷却区、中部低压冷却区投入使用，前部高压冷却区上喷嘴、上辊道与板带材上表面距离调整至≥500mm，前部高压冷却区喷嘴不喷水，后部高压冷却区仅实现板带材一次连续反向通过冷却、中部低压冷却区实现板带材一次连续反向通过冷却或多次反向-正向摆动冷却，冷却结束后后部高压冷却区、中部低压冷却区停止喷水，板带材经后部高压冷却区由淬火装置尾部运出。反向淬火过程中依据设定冷却规程控制板带材速度、淬火装置喷水量、板带材摆动时间等工艺参数。
所述可实现反向淬火的板带材辊式淬火装置及方法与现有设备技术水平相比，具有如下优点：
1、辊式淬火装置可实现正向、反向生产，同时与前后多座热处理加热炉配合使用，提升设备利用率，从而提升整条热处理线生产效率。
2、辊式淬火装置及方法针对不同板带材厚度规格，分别设计薄规格板带材专用前部高压冷却区和中厚规格板带材专用后部高压冷却区，实现一机多用，既扩大淬火装置适用板带材规格范围，又能兼备极薄板带材高平直度热处理生产和中厚规格板带材高均匀性热处理生产，提升淬火装置热处理质量。
附图说明
图1是本发明中的板带材辊式淬火正向淬火生产工序流程图；
图2是本发明中的板带材辊式淬火反向淬火生产工序流程图；
图3是本发明中的板带材辊式淬火装置示意图。
图中：1辊式淬火装置；2正向淬火板带材；3辊底式热处理炉；4前部高压冷却区；5中部低压冷却区；6后部高压冷却区；7输送辊道；8外部机械化炉；9出炉入淬火装置；10中部低压冷却区摆动；11正向出淬火装置；12输送辊道正向运输；13反向淬火板带材；14板材出外部机械化炉；15输送辊道反向运输；16上狭缝喷嘴；17前部高压冷却区上多排圆孔倾斜射流喷嘴；18下狭缝喷嘴；19前部高压冷却区下多排圆孔倾斜射流喷嘴；20上压辊；21前部高压冷却区下辊道；22中部低压冷却区上辊道；23中部低压冷却区下辊道；24上多排多角度弧面圆孔射流喷嘴；25下多排多角度弧面圆孔射流喷嘴；26后部高压冷却区上辊道；27后部高压冷却区下辊道；28后部高压冷却区上多排圆孔倾斜射流喷嘴；29后部高压冷却区下多排圆孔倾斜射流喷嘴。
具体实施方式
实施例一，本实施例提供本发明一种可实现反向淬火的板带材辊式淬火装置及方法的正向淬火方法实施过程，如图1、3所示，选用6mm厚、2500mm宽、8m长板带材为例具体说明实施过程。正向淬火板带材2在辊底式热处理炉3加热至工艺温度后，辊式淬火装置1前部高压冷却区4、中部低压冷却区5按工艺规程依次开启上狭缝喷嘴16、下狭缝喷嘴18、前部高压冷却区上多排圆孔倾斜射流喷嘴17、前部高压冷却区下多排圆孔倾斜射流喷嘴19、上多排多角度弧面圆孔射流喷嘴24、下多排多角度弧面圆孔射流喷嘴25，后部高压冷却区上多排圆孔倾斜射流喷嘴28、后部高压冷却区下多排圆孔倾斜射流喷嘴29不开启。前部高压冷却区下辊道21、中部低压冷却区下辊道23、后部高压冷却区下辊道27以40m/min速度顺时针转动，前部高压冷却区4上压辊20、中部低压冷却区上辊道22、后部高压冷却区上辊道26以40m/min速度逆时针转动，前部高压冷却区4上压辊20以2～10吨压下力向下压正向淬火板带材2上表面，实现约束冷却，中部低压冷却区上辊道22与正向淬火板带材2上表面距离调整至2mm，后部高压冷却区上辊道26、后部高压冷却区上多排圆孔倾斜射流喷嘴28调整至距离正向淬火板带材2500mm的高度。待喷水压力、流量、辊道速度、上辊道与正向淬火板带材2距离调整好后，正向淬火板带材2以40m/min速度出炉入淬火装置9，依次经过辊式淬火装置1前部高压冷却区4、中部低压冷却区5，依据工艺需要在中部低压冷却区摆动10，实现淬火、固溶、控制冷却等冷却工艺。当正向淬火板带材2尾部离开前部高压冷却区4时，上狭缝喷嘴16、下狭缝喷嘴18、前部高压冷却区上多排圆孔倾斜射流喷嘴17、前部高压冷却区下多排圆孔倾斜射流喷嘴19依次关闭。当正向淬火板带材2尾部离开中部低压冷却区5时，上多排多角度弧面圆孔射流喷嘴24、下多排多角度弧面圆孔射流喷嘴25依次关闭，正向淬火板带材2正向出淬火装置11，在输送辊道正向运输12。至此，正向淬火方法实施过程结束。
实施例二，本实施例提供本发明一种可实现反向淬火的板带材辊式淬火装置及方法的反向淬火方法实施过程，如图2、3所示，选用80mm厚、2500mm宽、8m长板带材为例具体说明实施过程。反向淬火板带材13在外部机械化炉8加热至工艺温度后，辊式淬火装置1后部高压冷却区6、中部低压冷却区5按工艺规程依次开启后部高压冷却区上多排圆孔倾斜射流喷嘴28、后部高压冷却区下多排圆孔倾斜射流喷嘴29、上多排多角度弧面圆孔射流喷嘴24、下多排多角度弧面圆孔射流喷嘴25，上狭缝喷嘴16、下狭缝喷嘴18、前部高压冷却区上多排圆孔倾斜射流喷嘴17、前部高压冷却区下多排圆孔倾斜射流喷嘴19不开启。后部高压冷却区下辊道27、中部低压冷却区下辊道23以4m/min速度逆时针转动，后部高压冷却区上辊道26、中部低压冷却区上辊道22以4m/min速度顺时针转动，前部高压冷却区下辊道21、前部高压冷却区4上压辊20不转动，后部高压冷却区上辊道26、中部低压冷却区上辊道22与反向淬火板带材13上表面距离调整至10mm，前部高压冷却区4上压辊20、上狭缝喷嘴16、下狭缝喷嘴18、前部高压冷却区上多排圆孔倾斜射流喷嘴17、前部高压冷却区下多排圆孔倾斜射流喷嘴19调整至距离反向淬火板带材13500mm的高度。待喷水压力、流量、辊道速度、上辊道与反向淬火板带材13距离调整好后，反向淬火板带材13以4m/min速度出外部机械化炉14，依次经过辊式淬火装置1后部高压冷却区6、中部低压冷却区5，依据工艺需要在中部低压冷却区摆动10，实现淬火、固溶、控制冷却等冷却工艺。当反向淬火板带材13尾部离开后部高压冷却区6时，后部高压冷却区上多排圆孔倾斜射流喷嘴28、后部高压冷却区下多排圆孔倾斜射流喷嘴29依次关闭。当反向淬火板带材13在中部低压冷却区5摆动时间达到8min时，上多排多角度弧面圆孔射流喷嘴24、下多排多角度弧面圆孔射流喷嘴25依次关闭，反向淬火板带材13以20m/min速度正向出淬火装置11。至此，反向淬火方法实施过程结束。