[发明专利]一种可调节狭缝射流喷嘴

说明书

本发明提供了一种可调节狭缝射流喷嘴，属于金属板带材热处理领域。该喷嘴包括入水装置、均流集水箱、缝隙调整装置和调整机构四部分；其中入水装置和均流集水箱采用多路径分流、多重阻尼和强化结构设计，实现均匀喷水和防挠曲变形；缝隙调整装置通过螺栓调整实现喷水缝隙高精度扩大或缩小调整；调整机构精确快速调节狭缝射流喷嘴的高度、水平度、平行度、射流角度等主要机械参数。本发明大幅提升了狭缝射流喷嘴主要机械参数的调整精度，调整时间缩短2倍以上，喷嘴使用寿命延长1倍以上，实现了金属板带材高均匀性、高平直度及高效率热处理。

技术领域

本发明属于金属板带材热处理领域，涉及一种可调节狭缝射流喷嘴。

背景技术

热处理是改善金属板带材综合性能的关键工艺，尤其在提升其强韧性、耐蚀性、抗磨性、高温性能、疲劳性能、加工性能等方面作用明显。采用热处理的金属板带材种类较多(如普碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金、高温合金等)，规格跨度大(厚度2～300mm，宽度800～5000mm)，热处理工艺复杂(如正火、回火、固溶、淬火、控制冷却、弱水冷等)。冷却是金属板带材重要热处理工艺环节，通过设计并控制不同的冷速和冷却路径，可显著改善金属板带材微观组织，获得更优异的性能。

冷却工艺中，冷速、冷却均匀性是重要的技术参数，直接影响金属板带材热处理相变、固溶、析出等金属学过程，决定其最终性能和板形。金属板带材热处理冷却时，高温板带材壁面与冷却介质接触，基于不同的冷却喷嘴类型，形成单相强制射流换热、池内沸腾换热、气液混合换热等多种换热形式。其中，单相强制射流换热效率高、均匀性好、冷速调控范围大、可控性强，逐渐成为首选的热处理冷却换热形式。

狭缝射流喷嘴是实现高温金属板带材壁面单相强制射流的主要喷嘴类型之一，该喷嘴出水口呈狭长缝隙形状，一定压力、流量的冷却介质由多个进水口进入多层阻尼箱体，均流后由狭长缝隙以一定角度倾斜射流至高温金属板带材上下壁面。狭缝射流喷嘴具有如下优点：①冷却介质连续射流，金属板带材壁面无冷却软点，冷却均匀性好；②冷却能力强，壁面热流密度约为传统圆孔射流的2倍以上、约为池内沸腾换热的4～5倍以上；③冷速调整范围大，可实现高温金属板带材1～300℃/s大冷速范围无级调整。

尽管狭缝射流喷嘴在高冷速、高冷却均匀性方面具有优势，但使用过程中存在如下问题：①喷嘴结构复杂、机械精度要求高，由于缺乏有效的调整机构，喷嘴高度、水平度、平行度、射流角度、缝隙宽度等主要机械参数精调困难，调整和优化流程繁琐，费时费力；②随着喷嘴宽度加宽(增至5m及以上)，喷嘴宽向机械强度有待提高，壁面喷嘴宽向变形，影响冷却均匀性；③狭缝宽度小(1.5～3.0mm)，易发生堵塞，产生射流断点，由于喷嘴结构复杂，堵塞后拆卸疏通困难。上述问题限制了狭缝射流喷嘴的使用和维护。

现有专利中，中国专利申请(公开号CN2669993Y)公开了一种用于金属板带冷却的平面射流喷嘴，由气体射流狭缝产生气体射流、由液体射流狭缝产生液体射流，以一定角度合成复合射流由工作狭缝喷出，获得所需的平面射流冷却水水幕或平面气雾化射流型的冷却水雾，冷却金属板带。该实用新型发明内容为混合喷嘴结构，冷却介质、喷嘴形式、发明内容等与本发明无关。

中国专利申请(公开号CN108180816A)公开了一种快速测量淬火机缝隙喷嘴的方法，借助涂抹红色润滑油的方木观察缝隙喷嘴射流痕迹，测量缝隙喷嘴射流角度。该方法受水流波动、痕迹误差、方木位置误差等影响，调整精度受限。本发明设计角度盘，通过机械角度测量直接获得射流角度，参数获得直接、调整方便、精度高，与该发明差别较大。

中国专利申请(公开号CN205115546U)公开了一种调质缝隙喷嘴的专用工具，用于定位缝隙喷嘴。该工具只具备测量功能，不能完成机械参数调整功能，与本发明一种可调节狭缝射流喷嘴无关。

发明内容