TWI593476B - 冷卻方法及裝置 - Google Patents

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Description

冷卻方法及裝置
本發明係關於輥軋鋁合金板坯或板之領域。
更特定言之，本發明係關於一種用於在均質化操作與熱軋操作之間冷卻該板的特別快速、均質且可複製方法。
本發明亦係關於用於實施該方法之設施或裝置。
鑄造中鋁合金軋板之轉變需要在熱軋之前進行冶金均質化熱處理。此熱處理在接近該合金之溶線、高於熱軋溫度之一溫度下實行。均質化溫度與熱軋溫度之間的差係介於30℃與50℃之間，此取決於該等合金。因此該板必須在離開均質化熔爐與被熱軋之間予以冷卻。出於生產率或冶金結構之原因，為了防止加工片材上之特定表面缺陷，非常需要在離開均質化熔爐與熱軋機之間對板進行快速冷卻。
板之所要冷卻速率係介於150℃/h與500℃/h之間。
鑑於鋁合金軋板之厚度較大(其介於250mm與800mm之間)，空氣冷卻特別緩慢：對於600mm厚的板，空氣冷卻速率係介於40℃/h(在靜止空氣中或在具有自然對流的情況下)與100℃/h(在通風空氣中或在具有人工對流的情況下)之間。
因此，空氣冷卻無法達成所要的冷卻速率。
藉由液體或噴霧(空氣與液體之混合物)進行之冷卻會快很多，此係因為液體或噴霧與金屬板的熱表面之間的以名稱HTC(熱傳遞係數) 為本領域中的專家所知的交換率的值明顯高於空氣與板之間的相同係數的值。
所選液體(單獨地或以噴霧形式)係例如水且在此情況中，理想狀況係去離子水。因此，在水與熱板之間，HTC係數係介於2000W/(m2.K)與20000W/(m2.K)之間，而在空氣與熱板之間，係介於10W/(m2.K)與30W/(m2.K)之間。
然而，藉由液體或噴霧進行的冷卻通常在板中產生自然高的熱梯度：- 無因次畢奧數闡釋冷卻之熱均質性。其係本體之內部熱阻(藉由傳導進行之內部熱傳遞)對其表面熱阻(藉由對流及輻射進行之熱傳遞)之比率。
HTC係流體與板之間的交換係數，D係系統之特性尺寸，此處為板之一半厚度，λ係金屬之熱傳導性，例如鋁合金之熱傳導性為160W/(m2.K)。
若Bi<<1，則系統實際上係等溫的，且冷卻係均勻的。
若Bi>>1，則系統係非常熱異質的且板係高熱梯度位點。
對於厚度為600mm之板，畢奧數如下：- 對於在靜止空氣或通風空氣中的冷卻，介於0.02與0.06之間。畢奧數小於1：板經熱等溫冷卻。
- 對於水冷卻，介於4與40之間。畢奧數大於1：板在其整個厚度中經極其異質性地冷卻。
此異質性亦反映在板的寬度上，此係歸因於邊及邊緣效應，其等自然地比板之大表面冷卻得多。
此因角隅效應亦反映在板之長度上，沿著構成板的三個面自然 地冷卻。
對於使用液體或噴霧之冷卻，熱異質性係一個主要障礙。此不僅係下列方法(即，熱軋)中的一個問題，而且亦可能對最終產品(即，以捲盤或板形式出售具有高機械性質之鋁合金)之品質不利。
先前技術中已知之系統未試圖限制冷卻之異質性。
先前技術中已知之使用冷卻液體之冷卻方法，尤其係針對重型片材，藉由浸沒在貯槽中、或藉由通過噴霧箱但不特別注意控制產品的熱平衡而操作。
因此，此等方法：
- 無法在冷卻板中獲得均勻熱域
- 無法保證板與板之間的冷卻可複製性。
問題
本發明旨在校正有關於先前技術之厚板的冷卻程序的所有主要缺陷並確保：
- 以至少150℃/h的速率進行快速冷卻，且從450℃至600℃等級的溫度冷卻相當大的量，即30℃至150℃
- 一均質且受控熱場橫跨該板
- 確保從一厚板至另一厚板之完美複製。
本發明係關於一種用於在於通常介於450℃至600℃之一溫度下(其取決於合金)冶金均質化熱處理一典型鋁合金熱軋板之後且在熱軋之前冷卻該板之方法，該板之厚度尺寸為250mm至800mm，寬度尺寸為1000mm至2000mm且長度尺寸為2000mm至8000mm，該方法之特徵在於以從150℃/h至500℃/h之一速率執行冷卻30℃至150℃的一值，其中從其均質化溫度冷卻的整個板中熱差異小於40℃。
熱差異係用於意指在板的整個體積中獲得的溫度讀數之間的最 大差異，或DTmax。
有利地，冷卻以下列至少兩個階段實行：
一第一噴灑階段，其中該板在一腔室中冷卻，該腔室包括噴嘴坡道，該等噴嘴坡道用於在壓力下噴灑冷卻液體或噴霧、被劃分成該室之上部及下部，以便噴灑該板之兩個大型頂部及底部表面，一熱均化互補階段，其係在靜止空氣中、在具有內部反射壁之隧道中進行，持續2分鐘至30分鐘，此取決於板的形式及冷卻值。
通常，針對150℃至實質上500℃等級之總體冷卻，此時間係大約30分鐘且針對冷卻約30℃，此時間係數分鐘。
根據本發明之變體，噴灑及熱均化階段在極厚板之情況下重複進行且整體平均冷卻超過80℃。
最常見的是，冷卻劑(包含在噴霧中之冷卻劑)係水，且較佳係去離子水。
根據一特定實施例，板之首尾，或通常在端部300mm至600mm處的冷卻程度小於板之其餘部分，以便維持熱的首尾，此係用於在可逆熱軋期間接合板之有利結構。
為此，首尾之冷卻可藉由打開或關閉噴灑噴嘴坡道、或藉由使用防止或減少該等噴灑噴嘴之噴灑的網篩而予以調變。此外，可重複噴灑階段，且不重複熱均化，且板之首尾或通常在端部之300mm至600mm處冷卻的程度不同於在噴灑腔室之至少一者中之板之其餘部分。
根據遵照後一選項之一版本，第一噴灑通道係以零跟(zero heel)執行，或以諸如圖14中所示之板的連續噴嘴執行，接著在不進行一第一熱均化階段之情況下，以諸如圖12中所示跟為一對坡道的一第二噴灑通道執行，藉此使得可明顯減小板之熱平衡所需之最終均化階段的持續時間。
在本發明之一較佳變體中，板之縱向熱均勻度藉由板相對於噴灑系統之相對移動改良：板以面向固定噴灑系統之往復移動經過或移動或反之亦然，噴嘴或噴灑噴嘴相對於板移動。
通常，板在噴灑腔室中水平地移動且其速度大於或等於20mm/s或1.2m/min。
同樣較佳地，板之橫向熱均勻度藉由憑藉打開或關閉噴灑噴嘴或屏蔽沿板寬度之噴灑調變該噴灑而予以確保。
本發明亦係關於一種使用如上述之方法的設施，其包括一噴灑腔室，該噴灑腔室具有噴嘴坡道，該等噴嘴坡道用於在壓力下噴灑冷卻液體或噴霧、被配置在該室之上部及下部中，以便噴灑該板之兩個大型頂部及底部表面；一均化隧道，其處在靜止空氣中，一旦離開該噴灑腔室，在內壁及頂部係由內部反射材料製成之一隧道中，允許藉由在該板中之熱擴散進行板之均化，板心使表面升溫。
根據一較佳實施例：冷卻液體或噴灑噴嘴產生角度在45°與60°之間的全錐形噴灑或射流。
下噴嘴軸經定向法向於下表面。
較佳地，上噴嘴坡道在板之移動方向上配對。
在任何給定對中，上坡道傾斜使得：
- 兩個配對的上噴嘴坡道之射流彼此相對定向
- 射流具有法向於板之上表面之一邊緣
- 兩個射流之重疊係介於每一射流之寬度的1/3與2/3之間，且較佳地實質上一半
- 如此形成之兩個射流之包絡具有一M輪廓。
該等上下噴嘴坡道對實質上面對面放置，使得上下噴灑長度實 質上相等且彼此相對。
由於相對的上噴嘴的配對及射流之M輪廓，噴灑長度經控制以促進噴灑在上表面上之液體或噴霧之側向排放，將其引導至板之錠邊，液體或射流在錠邊處以級聯形式排放，而不接觸板之小表面，藉此允許在板之縱向及橫向方向上的均勻冷卻。
至於液體，是否單獨或呈冷卻噴灑形式，此可通常在定位在設施下方之一容器中重新獲得、循環且經熱控制。
在實施方案之一改良方式中，整個設施，即噴灑腔室及均化隧道由編碼在一PLC上之一熱模型控制，該熱模型根據由噴灑腔室開始時之熱量測估計的溫度且根據目標輸出溫度(通常為熱軋之起始溫度)而判定設施之設定。
根據一項有利實施例，設施之操作包括下列步驟：
- 將板在設施的入口處居中
- 量測板之上表面溫度
- 使用熱模型，藉由PLC計算噴灑腔室設定，該等設定取決於目標輸入溫度及目標輸出溫度(即，板之目標冷卻)，該計算包含判定所啟動之坡道數目、在錠邊處敞開的噴嘴數目、板在噴灑腔室內的移動速度、起始及停止噴灑坡道、及均化隧道中之保持時間
- 使板連續移動通過噴灑腔室，根據PLC計算進行上下噴灑
- 將板從噴灑腔室轉移至均化隧道
- 將板保持在均化隧道中達由PLC判定的時段。
1‧‧‧均質化熔爐/壓縮空氣坡道
2‧‧‧壓縮空氣坡道
3‧‧‧噴灑腔室設定/噴灑腔室/壓縮空氣坡道
4‧‧‧壓縮空氣坡道
5‧‧‧均化隧道
6‧‧‧熱軋機/元件
7‧‧‧元件
8‧‧‧均化隧道/元件
9‧‧‧熱軋
圖1展示以單道進行之根據本發明之方法的示意圖。板在其均質化溫度下從均質化熔爐1移除。板被轉移至冷卻機器，側向居中，且其表面溫度由表面熱電偶量測(2)，藉由接觸或使用紅外高溫計，其將變得較不準確。熱模型判定噴灑腔室設定3(啟動的坡道對的數目及 板的速度)。接著板在噴灑腔室中處理。當其離開時，其係乾燥的且被轉移(4)至均化隧道5持續由熱模型判定或取決於冷卻經歷的振幅的時段。最後，其被轉移至熱軋機6。
圖2展示以兩道或更多道進行之根據本發明之方法的示意圖。當冷卻目標振幅大於100℃時，通過冷卻機器之單通道可能不夠。在此情況下，板在第一噴灑腔室3中冷卻達第一時間。接著，在通過或不通過中間均化隧道5之情況下，板被轉移至由元件6、7及8構成之第二冷卻機器，在該第二冷卻機器中，板經歷一完整循環：噴灑腔室及接著強制性均化隧道8。最後之均化階段的持續時間取決於材料之熱擴散係數，且因此取決於合金、目標冷卻振幅以及熱軋9之前目標熱均勻度之程度。
多道冷卻亦可以單台機器藉由連續通過而執行。
圖3係噴灑機器之示意側視圖，板從左側運動至右側。其圖解說明從側部觀察噴灑在板上之上側及下側上的液體或噴霧射流之配置。上下噴灑坡道配對且成對地彼此相對，以確保板之厚度的適當冷卻均勻度。配對的上坡道相對指向，其確保噴灑的液體或霧氣將橫向於板而排放。下噴嘴軸經定向法向於板之下表面，液體由於重力而流下。壓縮空氣坡道(1至4)對噴灑腔室之端部構成框架以防止任何殘留液體流到該室外部之板上。
圖4圖解說明從板上方觀察液體或噴霧之上射流之效應。液體或噴霧之表面流率的濃度將在相對射流之交叉點處被注意到。此噴灑佈局有助於移除以高表面流率沿著此橫向線路之液體。
圖5展示根據由定期出版之「註冊記錄系列」中之「鋁業協會」定義的AA3104型合金之一600mm板針對在噴灑機器中以單道進行平均冷卻40℃而計算之熱動力。此展示該板中之最小Tmin、最大Tmax及平均Tmoy溫度以及遍及該板之整個體積之最大溫差(DTmax)隨著時間之 變化。
圖6展示根據由定期出版之「註冊記錄系列」中之「鋁業協會」定義的AA6016型合金之一600mm板針對在噴灑機器中以兩道進行平均冷卻40℃而計算之熱動力。此以相同方式展示該板中之最小Tmin、最大Tmax及平均Tmoy溫度以及遍及該板之整個體積之最大溫差(DT max)隨著時間之變化。
圖7至圖9圖解說明橫向於噴灑機器之三種噴灑模式或階段，其展示噴嘴在噴灑坡道上之位置，該噴灑機器在所有情況下從正面展示：
- 圖7：板的寬度之均勻溫度分佈
- 圖8：由板之錠邊上之剩餘噴灑產生之具有冷錠邊之溫度分佈
- 圖9：由板之錠邊上之不充足噴灑產生之具有熱錠邊之溫度分佈
圖10展示針對厚度為600mm且寬度為1700mm之鋁合金板的兩種噴灑寬度模式或階段；左側係在具有冷錠邊及11個噴嘴處於作用中之情況下在橫向方向上之溫度分佈；右側係在具有熱錠邊及9個噴嘴處於作用中之情況下的熱分佈。
圖11係此兩種噴灑模式之熱分佈上之效應(溫度以℃表示，其依據橫向方向上相距板之軸的位置(以m表示)而變化)。
圖12至14圖解說明用於觸發噴灑之模式或階段的三個實例。
板之縱向方向上之熱分佈由以下項控制：藉由將上坡道相對地安裝，而在板之縱向方向上不流出或流出極少
在板之一特定位置處開始及停止每一對坡道之噴灑：此係噴灑跟之概念。
圖12對應於在具有熱端之情況下縱向方向上之熱分佈管理，圖 13具有暖端且圖14具有冷端(在1處流出)。
圖15圖解說明三個前述板端熱管理階段之縱向熱分佈(溫度以℃表示，其依據板之長度L的位置(以m表示)而變化)。在本實例中，板係由AA6016型合金製成，厚度為600mm，以兩道進行平均冷卻100℃，且在熱均化腔室中所花費的時間為10分鐘。
圖16至圖18圖解說明相同實例之熱場(如3D顯示)，其進入三個前述板端熱管理階段，圖16具有熱端，圖17具有暖端且圖18具有冷端。
可見噴射觸發階段顯然可控制板之縱向熱分佈。
圖19展示在噴灑機器中以單道冷卻至約50℃之由AA6016型合金製成之厚600mm之板的熱場，該噴射機器被設定為噴射跟為在板之端部處置一單個坡道，如圖13中所示。此設定給予稍暖端極均勻的熱場，其有利於輥軋。
本發明基本上由一冷卻程序組成，其使用一冷卻液體或噴霧在數分鐘內，即以介於150℃/h與500℃/h之間的一平均冷卻速率，將由鋁合金製成之一板坯或一軋板冷卻30℃至150℃。
該冷卻程序主要由兩個階段構成：
一第一階段，其中通常使用連續噴灑，以一冷卻液體或噴霧噴灑板
一第二階段，對板進行熱均化。
在第一噴灑階段期間，板在一腔室中冷卻，該腔室具有在壓力下噴灑冷卻液體或噴霧(通常為水且較佳為去離子水)之噴嘴。
該等噴嘴被劃分在該腔室之上部與下部中，以便噴灑板之兩個大型上下表面。
選擇一連續噴灑程序可限制有關於板與其支撐件之間的接觸的熱點的風險，該支撐件通常由圓柱形或圓錐形滾子組成。
板之平均冷卻((△Tmoy板)由板之每一區段的噴灑時間控制。
在此階段期間，板在其厚度上係極具異質性的，此係因為高畢索數。
板之寬度上的冷卻均質性由以下項控制：
a)藉由主動噴嘴的數目或使用網篩控制沿板之橫向方向上的噴灑寬度
b)促進噴灑在上表面上之水的側向排放之一噴灑方法。冷卻液體經導引至板之錠邊且以一級聯形式排放，而不接觸該板之小表面。由此，板冷卻非常均質。此方法事實上由將如圖3及圖4中所示相對配置之兩個噴嘴坡道配對組成。
板之長度上之冷卻均質性係由以下項控制：
c)藉由觸發位於板上之所要位置處的噴灑坡道或再次藉由使用網篩控制噴灑之開始及結束。以此方式，可能使板之首尾不被噴灑。接著獲得具有熱首尾之板，其有助於板在可逆熱軋期間進行接合
d)極大地減少沿板之縱向方向之流出。此極低流出透過本發明之以上特性b)達成，其有利於噴灑在板之頂部上之冷卻液體之側向排放。
噴灑階段因此被設計成減小板之三個方向上的熱異質性。本發明尤其可控制板之橫向方向上及縱向方向上之溫度分佈，其非常明顯，此係因為沿著兩個大尺寸之可能熱梯度將難以在短時間內逆轉。
接著係板之熱均化階段：在噴灑之後，板在與其環境之低熱交換配置中保持數分鐘。此等熱條件對於冷卻小於30℃可在數分鐘內使板達到熱均化，且對於冷卻150℃，可在大約最多30分鐘內使板達到熱均化。此階段對於達成所需熱均勻度規格係必不可少的。其使得能夠在大型板上達成小於40℃之熱差異DTmax。
本發明亦可適於高絕對冷卻值。通常，當板之所需平均冷卻大於80℃時，可循環所有「噴灑」及「均化」階段，在每一「噴灑-均化」循 環處降低一極厚板之平均溫度。
所述方法確保一厚板坯(尤其係由鋁合金製成之一軋板)之快速且受控冷卻，其亦係穩健的且防止已知之局部過度冷卻風險。
冷卻機器或設施本身首先包括至少一噴灑腔室，通常係水平的且連續噴灑，以及其次包括至少一熱均化隧道。
噴灑腔室允許實施上述程序之階段1。
在此機器或設備中處理板所涉及之步驟為：
1)使板在機器入口處居中
2)量測板之上表面溫度
3)使用熱模型藉由PLC計算噴灑腔室設定，該等設定取決於輸入溫度及目標輸出溫度(即板之目標冷卻)，該計算包含判定所啟動之噴嘴坡道之數目、在錠邊處敞開之噴嘴數目、板在噴灑腔室內之移動速度、起始及停止噴灑坡道、在均化隧道中之保持時間
4)使板移動通過噴灑腔室，根據PLC計算進行上下噴灑。
噴灑腔室具備用於在壓力下噴灑冷卻液體或噴灑之噴嘴坡道。
若後者係水，則理想狀況下其應為去離子水或至少係非常清潔的且具有極低材料含量，以防止阻塞噴嘴並確保水與板之間的熱量傳遞穩定性。噴灑機器尤其出於經濟性原因可有利地以一封閉循環操作，例如，在噴灑機器下方具有一濾污器。
冷卻液體或噴灑噴嘴產生角度在45°與60°之間的全錐形噴灑或射流(在本實例中：係Lechler品牌的60°角全錐形噴嘴)。下坡道之噴嘴軸經定向法向於下表面。上坡道配對。在任何給定上坡道對中，坡道傾斜使得：
- 兩個坡道之射流彼此相對定向
- 射流具有法向於板之上表面之一邊緣
- 兩個射流之重疊係介於射流寬度之1/3與2/3之間，且較佳係實 質上一半
- 如此形成之兩個射流之包絡具有一M輪廓。
- 上下噴嘴坡道對實質上面對面放置，使得上下噴灑長度實質上相等且彼此相對。
在連續噴灑之情況下，板的行進速度大於或等於20mm/s或1.2m/min。
一旦離開噴灑腔室，立即使用自動車廂將板轉移至一或多個均化隧道中。隧道之用途在於最小化板與空氣之間之熱傳遞，其有助於達成板之更佳熱均化。此熱均化藉由板中之熱擴散而發生，板心使板之表面升溫。
均化隧道由垂直壁及頂部組成，垂直壁及頂部由在理想狀況下對隧道之內側具反射性之材料製成。
其防止氣流圍繞該板，確保不存在由人工對流引起之熱傳遞。其亦減少由自然對流引起之熱傳遞且限制壁具反射性之情況下之輻射傳遞。
最後，包括噴灑腔室及均化隧道之冷卻機器或設施藉由編碼在機器之PLC中之一熱模型予以控制。該熱模型取決於噴灑腔室開始時之溫度或輸入溫度器且取決於目標輸出溫度(通常為輥軋溫度)判定機器之設定。
實例
實例1：將AA3104型合金板均勻冷卻40℃。
圖5展示將根據由定期出版之「註冊記錄系列」中之「鋁業協會」定義之名稱的AA3104型合金冷卻40℃。板為600mm厚，1850mm寬且4100mm長。
板在600℃下離開均質化熔爐。
板的冷卻方法為圖1中所述之單道方法。
板在180s內被轉移至冷卻機器中。此轉移時間包含：
- 在熔爐出口與冷卻機器入口之間移動板
- 將板側向居中
- 量測板之上表面溫度
- 藉由PLC(噴灑腔室及隧道)對冷卻機器設定的計算時間。
接著板移動通過噴灑腔室，板除了端部(首尾)外之每一點經歷噴灑達46秒。噴灑之表面流率在板之兩個大型表面上為500l/(min.m2)。噴灑跟部被設定為一對坡道，如圖12中所描述。一旦離開噴灑腔室，板立即被乾燥且在30s內被轉移至一均化隧道持續由編碼在PLC中的熱模型判定的時段，此處為300s或5分鐘。最後，板被轉移至熱軋機，其中整個板中的溫度均勻度優於40℃。
板表面溫度下降至320℃，而板心在噴灑階段期間保持幾乎等溫。接著，藉由板心與表面之間之熱傳遞，板心釋放熱量至表面，且板變得熱均勻。
板中的熱差異(DTmax)在噴灑階段結束時最大；對於此結構，其值為大約280℃。一旦板之噴灑停止，其快速下降：在等待6分鐘之後(轉移且在隧道中均化)，熱差異DTmax被減小至低於40℃。
實例2：將AA6016型合金板均勻冷卻135℃。
圖6展示將AA6016型合金板均勻冷卻135℃。板為600mm厚，1850mm寬且4100mm長。板在530℃下離開均質化熔爐。
板的冷卻方法係在圖2中描述之兩道方法。
板在100s內被轉移至冷卻機器。此轉移時間包含：
- 在熔爐出口與冷卻機器之入口之間移動板
- 將板側向居中
- 量測板之上表面溫度
- 藉由PLC對冷卻機器設定的計算時間。接著板移動通過噴灑腔 室，板除了端部(首尾)外之每一點皆經歷噴灑達51秒。噴灑之表面流率在板之兩個大型表面上為800l/(min.m2)。噴灑跟被設定為一個坡道，如圖13中所描述。一旦離開噴灑腔室，板立即在60秒內被轉移至第二噴灑腔室，在此實例中未通過選用之中間均化隧道。板接著經歷一第二噴灑，其與該第一噴灑相同：板除了端部以外之每一點皆經歷噴灑達51秒，表面流率為800l/(min.m2)。一旦離開第二噴灑腔室，板立即在30秒內被轉移至均化隧道。板在均化隧道中等待數分鐘。最後，板被轉移至熱軋機，其中整個板中溫度均勻度優於40℃。
板的表面溫度下降至約60℃。板心在第一噴灑階段期間保持幾乎等溫且接著在第二噴灑階段期間冷卻。接著，藉由板心與表面之間之熱擴散，板心釋放熱量至表面，且板變得熱均勻。
板中之熱差異(DTmax)在噴灑階段之各者結束時最大，對於此結構，其值為大約470℃。一旦板之噴灑停止，其快速下降：板之熱差異DTmax在於隧道中等待13分鐘之後為55℃且在於隧道中23分鐘之後下降至低於40℃。
實例3：將AA6016型合金板均勻冷卻125℃。
板為600mm厚，1850mm寬且4100mm長。板在530℃下離開均質化熔爐。
板之冷卻方法為圖2中所述之兩道方法。
板在100s內被轉移至冷卻機器。此轉移時間包含：
- 在熔爐出口與冷卻機器之入口之間移動板
- 將板側向居中
- 量測板之上表面溫度
- 藉由PLC對冷卻機器設定的計算時間。接著板移動通過噴灑腔室，板之每一點經歷噴灑51秒。噴灑之表面流率在板之兩個大型表面上為500l/(min.m2)。噴灑跟部為零，如圖14中所述。因此，板以一相 同方式經完全噴灑，此產生具有冷端之縱向熱分佈。一旦離開噴灑腔室，板立即在60秒內被轉移至第二噴灑腔室，在此實例中，不通過選用之中間均化隧道。板接著經歷一第二噴灑，其不同於第一噴灑。板(但此次不包含端部)經歷第二噴灑持續51秒，表面流率為500l/(min.m2)。噴灑跟為一對坡道，如圖12中所述。此設定趨於使冷端熱分佈變直，從而在離開第二噴灑腔室時產生幾乎平坦之縱向熱分佈。一旦離開第二噴灑腔室，板立即在30秒內被轉移至均化隧道。板在均化隧道中僅等待10分鐘。最後，板被轉移至熱軋機中，其中整個板之溫度均勻度優於40℃。
實例3表明噴灑跟之明智選擇可明顯減少噴灑後之均化時間。對於以數道進行之冷卻方法，跟之選擇在道與道之間可不同。對於以2道進行之冷卻方法。第一道所選之跟與第二道所選之跟相比增加。在一最佳方式中，且對於以2道進行之冷卻方法，具有零跟之一第一道(板之連續噴灑)後面係具有一對坡道跟之第二道，其可明顯減少板之熱平衡所需之均化時間。
1‧‧‧壓縮空氣坡道
2‧‧‧壓縮空氣坡道
3‧‧‧壓縮空氣坡道
4‧‧‧壓縮空氣坡道

Claims (17)

  1. 一種冷卻一鋁合金軋板之方法，該軋板之厚度尺寸係250mm至800mm，寬度尺寸係1000mm至2000mm，且長度尺寸係2000mm至8000mm，該冷卻係在於依據該等合金之通常在450℃至600℃之間之一溫度下冶金均質化熱處理該板之後且在熱軋之前進行，其特徵在於以從150℃/h至500℃/h之一速率執行冷卻30℃至150℃之一值，在整個板從其均質化溫度冷卻過程中之熱差異低於40℃。
  2. 如請求項1之方法，其中該冷卻係以下列至少兩個階段實行：一第一噴灑階段，其中該板在一腔室中冷卻，該腔室包括噴嘴坡道，該等噴嘴坡道用於在壓力下噴灑冷卻液體或噴霧、被劃分成該腔室之上部及下部，以便噴灑該板之兩個大型頂部及底部表面，一熱均化互補階段，其係在靜止空氣中，在具有內部反射壁之一隧道中進行，持續2分鐘至30分鐘，此取決於板的形式及冷卻值。
  3. 如請求項2之方法，其中該噴灑及熱均化階段在極厚板之情況下重複進行且一整體平均冷卻超過80℃。
  4. 如請求項2或3之方法，其中該冷卻液體，包含一噴霧中之冷卻液體，係水，且較佳係去離子水。
  5. 如請求項1之方法，其中該板之首尾或通常在端部之300mm至600mm處的冷卻程度小於該板之其餘部分，以便維持一熱的首尾，此係用於在可逆熱軋期間接合該板之一有利結構。
  6. 如請求項2之方法，其中該首尾之該冷卻藉由打開或關閉該等噴嘴坡道而調變。
  7. 如請求項2之方法，其中該首尾之該冷卻藉由存在網篩而調變。
  8. 如請求項2之方法，其中重複該等噴灑階段且不重複熱均化，且其中該板之該首尾或通常在該等端部之300mm或600mm處的冷卻程度不同於該等噴灑腔室之至少一者中之該板之其餘部分。
  9. 如請求項8之方法，其中該第一噴灑道以零跟執行或以該板之連續噴灑執行，接著，在不進行一第一熱均化階段下，藉由諸如在圖12中所示具有一對坡道之跟之一第二噴灑道，藉此使得可明顯減少該板之熱平衡所需之最終均化階段的持續時間。
  10. 如請求項2之方法，其中該板之縱向熱均勻度係藉由該板相對於噴灑系統之相對移動予以改良：該板以面向一固定噴灑系統之一往復移動通過或移動或反之亦然。
  11. 如請求項10之方法，其中該板在該噴灑腔室中水平移動且其速度大於或等於20mm/s或1.2m/min。
  12. 如請求項2之方法，其中該板之橫向熱均勻度係藉由憑藉打開或關閉該等噴嘴或噴灑噴嘴或屏蔽沿該板寬度之噴灑調變該噴灑而確保。
  13. 一種用於實施如請求項1至12中任一項之方法的設施，其特徵在於其包括：一噴灑腔室，其包括噴嘴坡道，該等噴嘴坡道用於在壓力下噴灑冷卻液體或噴霧、被配置在該腔室之該上部及該下部中，以便噴灑該板之兩個頂部及底部大型表面，一均化隧道，其在靜止空氣中，在離開該噴灑腔室時，在內壁及頂部係由一內部反射材料製成之一隧道中，允許該板藉由該板中之熱擴散而均化，板心使該等表面升溫。
  14. 如請求項13之設施，其中：該室之該冷卻液體或噴灑噴嘴產生角度介於45°與60°之間之全 錐形射流下噴嘴軸經定向法向於該板之該下表面，該等上噴嘴坡道沿該板之移動方向配對。在任何給定對中，該等上坡道傾斜使得：該兩個配對的噴嘴坡道之射流經定向彼此相對。該等射流具有法向於該板之該上表面之一邊緣該兩個配對之坡道之射流的重疊係介於每一射流之寬度之1/3與2/3之間，且較佳係實質上一半。如此形成之該兩個射流之包絡具有一M輪廓。該對上下噴嘴坡道係實質上面對面放置，使得上下噴灑長度實質上相等且彼此相對。
  15. 如請求項13或14之設施，其中該冷卻液體在噴灑之後通常在定位在該設施下方之一容器中被重新獲得、循環且經熱控制。
  16. 一種如請求項13至15中任一項之設施之使用方法，其特徵在於整個設施，即噴灑腔室及均化隧道，由編碼在一PLC上之一熱模型控制，該熱模型根據由在該噴灑腔室開始時之熱量測估計之溫度且根據目標輸出溫度，通常為用於熱軋之起始溫度，而判定該設施之設定。
  17. 如請求項16之使用方法，其中其包括下列步驟：將該板在該設施之入口處居中量測該板之上表面溫度使用該熱模型，藉由該PLC計算該等噴灑腔室設定，該等設定取決於輸入溫度及目標輸出溫度，即該板之目標冷卻，該計算包含判定所啟動的坡道數目、在錠邊處啟動的噴嘴數目、該板在該噴灑腔室內的移動速度、起始及停止該等噴灑坡道及在該均化隧道中之保持時間 使該板連續移動通過該噴灑腔室，其中根據該等PLC計算進行上下噴灑將該板從該噴灑腔室轉移至該均化隧道將該板保持在該均化隧道中持續由該PLC判定之一時段。
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