阅读说明：本技术 卷材退火的喷口装置 (Nozzle device for annealing coiled material ) 是由 黄宗南 曹炼 陆云鹏 于 2019-11-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种卷材退火的喷口装置,适用于典型规格卷材退火处理,该喷口装置位于炉膛两侧导流箱上,通过螺栓与垂直导流箱体固定；喷口布置采用菱形布置形式,所有喷口布置在典型料卷的内外径区域中；每个喷口采用薄壁钢管冲压成型,钢管冲压后一端为扩口弧形面。该装置可以有效的缩小料卷在升温阶段的内外圈温差,同时也提高了料卷的加热速度,缩短了退火时间,节能降耗效果明显。(The invention discloses a nozzle device for annealing coiled materials, which is suitable for annealing treatment of coiled materials with typical specifications, and is positioned on flow guide boxes on two sides of a hearth and fixed with a vertical flow guide box body through bolts; the nozzle arrangement adopts a rhombic arrangement form, and all the nozzles are arranged in the inner diameter area and the outer diameter area of a typical material roll; each nozzle is formed by punching a thin-wall steel pipe, and one end of the punched steel pipe is a flaring arc-shaped surface. The device can effectively reduce the temperature difference between the inner ring and the outer ring of the material roll in the temperature rising stage, simultaneously improve the heating speed of the material roll, shorten the annealing time and have obvious energy-saving and consumption-reducing effects.)

卷材退火的喷口装置

技术领域

本发明涉及一种卷材热处理装置，特别是涉及一种卷材退火处理装置，应用于金属材料人处理工艺技术领域。

背景技术

铝卷材退火是有色金属行业中特别是铝行业生产过程中的重要步骤，其过程是将铝卷快速加热到所需退火温度，然后保温一段时间完成退火工艺。铝卷退火的主要目的是：

1.改善或消除前道工序中产生的各种组织缺陷以及残余应力，防止后续加工中卷材出现形变或开裂；

2.调整卷材力学性能状态，以便进行下道加工；

3.细化晶粒，改善组织以提高材料的机械性能。

铝卷材退火炉的核心系统主要是加热系统和热风导流系统。本发明中主要是针对热风导流系统中的喷口装置进行优化，使得整个热风导流系统更能够适应卷材退火的要求，缩小卷材内外圈的温差。铝卷材退火炉的热风导流系统主要是由高温循环风机、加热元件、风机导流器、垂直导流箱和喷口装置组成。炉内热风经高温风机吸入后吹向两侧加热元件进行换热，加热后的热风进入两侧垂直导流箱内部，热风在导流箱内进行充分混合后通过喷口装置喷吹到料卷端面，与料卷进行热交换，随后热风通过高温循环风机的吸风口再次被吸入，从而完成一次对流换热循环。

传统的端面侧吹或喷口装置虽然能够实现铝卷端面加热，快速升温的功能，但是在实际使用时仍然会出现铝卷外圈温度比内圈升温速度快，最终导致外圈很大一部分的铝卷因过烧而需要除去，对产品的成品率造成了很大的影响。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种卷材退火的喷口装置，加快炉内对流循环的速度的前提下进一步的提高升温阶段卷材内外圈同步升温的能力，从而防止外圈出现温度过高而造成烧损。本发明通过调整喷口的布置形式，对于典型物料规格的卷材在退火升温阶段缩小外圈和内圈的温差，使卷材端面形成均温流场，解决外圈过烧这一问题。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种卷材退火的喷口装置，包括喷口和垂直导流箱，垂直导流箱垂直安装在退火炉的炉底，垂直导流箱上设有一系列喷口，使喷口的喷吹方向均朝向退火炉内装入的卷材端面，垂直导流箱上设有喷口底板，喷口皆固定在喷口底板上，通过螺栓将喷口底板固定在垂直导流箱上，从而使喷口安装在垂直导流箱上；卷材设置于套筒上，并将卷材放入退火炉中，使套筒端部朝向喷口的出风方向；一系列喷口的出风口组合形成侧吹工作面，喷口布置方式采用菱形阵列布置形式，且所有喷口布置位置对应于卷材端面的内外径区域中，菱形阵列的中心正对进行退火处理的卷材的套筒的中心线；设置于卷材两端的垂直导流箱顶部连通形成桥形气道，在卷材的正上方位置处的桥形气道的底部开口，设置高温循环风机，使高温循环风机的进风侧朝向卷材，使高温循环风机的出风侧朝向桥形气道内部，将退火炉内的气体吸入输送桥形气道中；在桥形气道内或垂直导流箱的中上部安装加热元件，对流经的气体进行加热和温度调控，在垂直导流箱中还设有风机导流器，将经过加热元件进行加热和温度调控处理后的热气体输送到喷口喷出。

作为本发明优选地技术方案，围绕卷材端面的内径在侧吹工作面的投影圆形四周布置两层正方形的喷口排布组合，两层的正方形的喷口排布组合的正方形中心均与卷材端面的内径在侧吹工作面的投影圆形的圆心重合；其中，第一层正方形的喷口排布组合的喷口出风口喷吹方向靠近卷材端面的内缘，第二层正方形的喷口排布组合位于第一层正方形的喷口排布组合的***，在第二层正方形的喷口排布组合的***还设有第三层喷口排布组合，第三层喷口排布组合包含四段直线排列的喷口，第三层喷口排布组合的每一段直线排列的喷口延伸线均与第二层正方形的喷口排布组合的四条边的相应的喷口中心连线平行。

作为本发明优选地技术方案，组成侧吹工作面的一系列喷口形成喷口阵列，任意最邻近的两个喷口的距离相等，各喷口的口径相同。

作为本发明优选地技术方案，第二层正方形的喷口排布组合的喷口数量大于第三层正方形的喷口排布组合的喷口数量，第三层正方形的喷口排布组合的喷口数量大于第一层正方形的喷口排布组合的喷口数量。

作为本发明优选地技术方案，第一层正方形的喷口排布组合侧吹主要作用于的内径区域，第三层正方形的喷口排布组合侧吹主要作用于的外径区域。

作为本发明优选地技术方案，每个喷口均采用薄壁钢管冲压成型，冲压后喷口的固定端形成扩口弧形结构。

作为本发明优选地技术方案，每个喷口采用焊接形式与喷口底板固定连接，焊缝在喷口的外侧。

作为本发明优选地技术方案，喷口组合形成的侧吹工作面的面积面积小于卷材的内圈和外圈之间的环形的卷材端面的面积。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明装置加强卷材端面质量占比最大覆盖区域的侧喷作用，每一个圆柱形喷口按照菱形规则的布置在铝卷端面区域内，布置的规则是外圈需要小于铝卷外径尺寸，且喷口数量应为中间值，内圈数量最少，中圈数量最多；使得从喷口喷射出来的热流密度中间圈最多，和铝卷中间质量占比最大相匹配，同时由于将外圈喷口布置远离铝卷外径区域，可以有效的防止外圈受热造成升温速度过快，提高退火过程中内外圈的温度均匀性，解决外圈过烧的问题；

2.本发明装置增加气流在端面的热交换时间：由于喷口布置尽可能的往铝卷内外圈中心圆区域靠近，这样能有效的延长气流和铝卷端面接触的时间，从而可以进一步的提高热交换的效率；

3.本发明用于典型规格铝卷材的退火，缩小在升温阶段的铝卷材内外圈温差，使卷材端面形成均温流场，缩短加热时间，提高炉温均匀性。

附图说明

图1为本发明实施例一的卷材退火的喷口装置在热风导流系统中的结构示意图。

图2为本发明实施例一的喷口装置的排布结构正视图。

图3为本发明实施例一的喷口装置的排布结构侧视图。

图4为本发明实施例二的喷口装置中单一喷口的截面放大图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1-3，一种卷材退火的喷口装置，包括喷口5和垂直导流箱4，垂直导流箱4垂直安装在退火炉的炉底，垂直导流箱4上设有一系列喷口5，使喷口5的喷吹方向均朝向退火炉内装入的卷材8端面，垂直导流箱4上设有喷口底板6，喷口2皆固定在喷口底板6上，通过螺栓7将喷口底板6固定在垂直导流箱4上，从而使喷口2安装在垂直导流箱4上；卷材8设置于套筒9上，并将卷材8放入退火炉中，使套筒9端部朝向喷口2的出风方向；一系列喷口5的出风口组合形成侧吹工作面，喷口5布置方式采用菱形阵列布置形式，且所有喷口5布置位置对应于卷材8端面的内外径区域中，菱形阵列的中心正对进行退火处理的卷材8的套筒9的中心线；设置于卷材8两端的垂直导流箱4顶部连通形成桥形气道，在卷材8的正上方位置处的桥形气道的底部开口，设置高温循环风机1，使高温循环风机1的进风侧朝向卷材8，使高温循环风机1的出风侧朝向桥形气道内部，将退火炉内的气体吸入输送桥形气道中；在桥形气道内或垂直导流箱4的中上部安装加热元件2，对流经的气体进行加热和温度调控，在垂直导流箱4中还设有风机导流器3，将经过加热元件2进行加热和温度调控处理后的热气体输送到喷口2喷出。本实施例用螺栓7将喷口底板6与垂直导流箱4固定，方便喷口装置的检修和更换。本实施例喷口装置位于炉膛两侧的垂直导流箱4上，喷口5布置采用菱形布置形式，所有喷口布置在典型料卷的内外径区域中；本实施例装置可以有效的缩小料卷在升温阶段的内外圈温差，同时也提高了料卷的加热速度，缩短了退火时间。

在本实施例中，参见图1-3，喷口5的菱形布置形式为：围绕卷材8端面的内径在侧吹工作面的投影圆形四周布置两层正方形的喷口5排布组合，两层的正方形的喷口5排布组合的正方形中心均与卷材8端面的内径在侧吹工作面的投影圆形的圆心重合；其中，第一层正方形的喷口5排布组合的喷口5出风口喷吹方向靠近卷材8端面的内缘，第二层正方形的喷口5排布组合位于第一层正方形的喷口5排布组合的***，在第二层正方形的喷口5排布组合的***还设有第三层喷口5排布组合，第三层喷口5排布组合包含四段直线排列的喷口5，第三层喷口5排布组合的每一段直线排列的喷口5延伸线均与第二层正方形的喷口5排布组合的四条边的相应的喷口5中心连线平行，采用喷口5菱形布置形式，缩小在升温阶段的铝卷材内外圈温差，使卷材端面形成均温流场，缩短加热时间，提高炉温均匀性。

在本实施例中，参见图1-3，组成侧吹工作面的一系列喷口5形成喷口阵列，任意最邻近的两个喷口5的距离相等，各喷口5的口径相同。采用喷口5阵列，便于精确控制温度场分布，提高退火工艺的有效性。

在本实施例中，参见图1-3，第二层正方形的喷口5排布组合的喷口5数量大于第三层正方形的喷口5排布组合的喷口5数量，第三层正方形的喷口5排布组合的喷口5数量大于第一层正方形的喷口5排布组合的喷口5数量。第一层正方形的喷口5排布组合侧吹主要作用于8的内径区域，第三层正方形的喷口5排布组合侧吹主要作用于8的外径区域。喷口5组合形成的侧吹工作面的面积面积小于卷材8的内圈和外圈之间的环形的卷材8端面面积。本实施例通过调整喷口的布置形式，对于典型物料规格的卷材在退火升温阶段缩小外圈和内圈的温差，解决外圈过烧这一问题。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别指出在于：

在本实施例中，参见图4，每个喷口5均采用薄壁钢管冲压成型，冲压后喷口5的固定端形成扩口弧形结构，减小气流输送阻力，降低气体压头，进一步节能降耗；同时，喷口5的固定端形成扩口弧形结构能使喷口5与喷口底板6的连接更加牢固。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别指出在于：

在本实施例中，每个喷口5采用焊接形式与喷口底板6固定连接，焊缝在喷口5的外侧，减少对焊缝的热冲击，提高设备整体的使用寿命，保证设备工作为稳定性。

上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明卷材退火的喷口装置的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。