CN101837376A - 一种柱塞式上喷层流冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种柱塞式上喷层流冷却装置,包括若干组下喷装置,每一组下喷装置包括:一集管;若干喷管;所述每一组下喷装置还包括:两横梁,分别设置在所述集管上的两端,所述横梁沿垂直方向设置若干通孔,分别导通所述集管和各喷管,所述横梁沿水平方向设置一柱塞孔,所述柱塞孔与所述通孔相导通,且所述柱塞孔的直径大于等于所述通孔的直径;两柱塞,分别设置在所述柱塞孔的两端,所述柱塞的直径与所述柱塞孔相匹配,活动阻断所述通孔;两驱动装置分别连接所述柱塞。本发明能够根据带钢不同宽度的冷却工艺要求,调节冷却水在通道宽度方向上的区域,减少带钢边部的温降,确保带钢的板形、机械性能、温度及相变在宽度方向的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种层流冷却装置,尤其涉及一种在热轧冷却流程中使用的柱塞式单侧宽度可调的上喷层流冷却装置。
背景技术
钢铁企业的热轧连轧机生产线都要使用到层流冷却装置,其主要功能就是将精轧出口的带钢,根据卷取设定的目标温度进行快速冷却,以保证带钢的产品性能。
以热轧厂为例,其层流冷却装置共有76组冷却集管(对应上下为一组)。其中前68组为主冷段,后8组为精冷段。一般分为若干个冷却区,每个冷却区都有各自的主冷段和精冷段的冷却区串接而成,冷却区的主冷段又由若干组强冷集管组和若干组主冷集管组构成。层冷模型在计算所需打开集管阀组时,按照主冷段从前往后,精冷段从后往前规则进行设定。因此,根据终轧温度到卷取温度的设定温降,主冷段的前4组以及精冷段的后4组在每次设定都是需要打开的,因此基本上处于常开状态;每组集管的位置(距精轧最后机架)在基础自动化控制中都有数据,另外基础自动化对于带钢在层流辊道上的位置都需要进行跟踪。其冷却控制如下:
首先,过程机根据设定的终轧温度和卷取温度,通过层冷模型计算,确定主冷段和精冷段冷却集管的打开组数,并下发指令给精轧基础自动化对水阀进行控制。
其次,当带钢出精轧最后机架由精轧后测温仪测出带钢实际的终轧温度后,再对冷却集管的打开组数进行相应的调节。
最后,当层冷后的卷取测温仪测出带钢的实际卷取温度后,根据设定的卷取目标值动态对层流冷却集管打开组数进行调节,以保证带钢的卷取温度在设定范围内。每个阀组的冷却水量可控制带钢温度为5度。
热轧带钢板形一直是用户们特别关注的质量问题,板形质量优劣直接影响产品的使用,尤其是近年来随着钢铁工业的迅猛发展,带钢产品应用领域不断拓展,用户对其板形质量的要求也日益提高。
热轧生产线不断发展,生产品种、规格逐渐扩大,目前的产品结构与以前已经截然不同,以前以普碳钢为主,目前主要生产微合金钢和碳锰钢。现有的层流冷却系统,随着轧线轧制规格的不断拓展和用户对产品质量要求的不断提高,已经不能满足部分钢种生产的需要,尤其是一些含有合金元素的强度钢(如:BS600、BS700、B510L、S45C、SS400等)。这些强度钢在经过层流冷却区域以后,由于现有的层流冷却系统存在着水压不稳、水流分布不均匀等问题造成带钢的冷却不均,从而导致带钢出现一系列板形质量问题,在轧线生产过程中容易发现带钢由于冷却不均造成的C翘,和宽度方向冷却不均造成的板形变化,尤其边部温度降低较大会在后续冷却过程中产生带来双边浪趋势的内应力,给带钢的板形、机械性能、温度及相变在宽度方向的均匀性都会带来很大影响。
为此,川崎制铁有限公司在中国申请专利《金属带材的冷却方法和装置》(申请公开日1987.12.16,专利申请号CN87100594),其层流冷却装置采用由一对限定狭缝的平板部件组成的层流喷管,冷却水流过此狭缝形成一冷却水屏栅.为调节该喷管内的通道区域,该层流喷管的平板部件至少有一个在垂直于冷却水流动的方向上可以变形,至少有一个平板较好地响应冷却水压力,引起通道区域变化,从而调节冷却水通道区域。此方法采用对层流冷却集管边部遮挡的方法,对带钢边部温度降低较大问题提供了一个解决办法,但该方法也存在不足之处:
1.浪费资源:在生产较窄带钢时,被遮挡的大量冷却水白白浪费,不利于生产资源的节约,消耗电费、增加水处理成本。
2.影响环境:层流冷却遮挡板向两侧分流的冷却水,对电机和层流辊道轴承座带来不利影响,虽然采取了导流板,但仍然在一定程度上劣化了该处的环境。
3.故障率高:带钢跑偏时,两侧边部遮挡不能够同步调整,当带钢跑偏较大时,一侧的边部遮挡就无法发挥遮挡作用,导致带钢跑偏时不能正常使用。
4.机构卡死:层流冷却环境恶劣,经常发生连杆机构卡死故障。
5.精度不高:该连杆机构的遮挡板易变形,往往造成两侧遮挡精度不符合要求。
6.堆钢易损:层流冷却段发生堆钢故障时,连杆机构及遮挡板易造成变形或损坏。
7.无下喷遮挡:该连杆机构无法应用于下喷层流冷却,无下喷层流遮挡装置,带钢上下表面冷却不均匀,也会导致一定的带钢边部浪形。
所以,一种柱塞式上喷层流冷却装置应运而生,它必须能够根据带钢不同宽度的冷却工艺要求,对应建立相应于带材通道宽度的缝隙层流,实现层流冷却区域在宽度上的相应变化,从而调节冷却水在通道宽度方向上的区域,保证带钢质量。至今为止未见有相同或相似的专利技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种柱塞式上喷层流冷却装置,能够根据带钢不同宽度的冷却工艺要求,对应建立相应于带材通道宽度的缝隙层流,实现层流冷却区域在宽度上的相应变化,从而调节冷却水在通道宽度方向上的区域,克服现有技术中层流冷却系统对带钢宽度方向存在着冷却分布不均匀的现象,减少带钢边部的温降,确保带钢的板形、机械性能、温度及相变在宽度方向的均匀性。
为了达到上述目的,本发明的一种柱塞式上喷层流冷却装置,包括若干组下喷装置,每一组下喷装置包括:一集管,沿垂直带钢运行方向通过输水管固定设置;若干喷管,均布于各集管上;所述每一组下喷装置还包括:横梁,设置在所述集管上,所述横梁沿垂直方向设置若干通孔,分别导通所述集管和各喷管,所述横梁沿水平方向设置一柱塞孔,所述柱塞孔与所述通孔相导通,且所述柱塞孔的直径大于等于所述通孔的直径;两柱塞,分别设置在所述柱塞孔的两端,所述柱塞的直径与所述柱塞孔相匹配,活动阻断所述通孔;两驱动装置,分别设置在所述集管的两端、且分别连接所述柱塞。
优选地,所述驱动装置包括:
一丝杆,设置在所述集管上方、且与所述柱塞相平行;
一导向臂,连接所述柱塞外端与所述丝杆的外端、且与所述集管垂直;
一电机,所述电机通过驱动所述丝杆。
优选地,所述驱动装置还包括:
两大齿轮,分别设置在所述电机的输出端;
两小齿轮,分别与所述大齿轮相啮合,各小齿轮上设有内螺纹孔,与丝杆的外螺纹连接。
优选地,所述驱动装置还包括:
一导向套,设置在所述电机座上、且套接所述丝杆;
一导向块,沿轴向设置在所述导向套内圈;
一导向槽,轴向设置在所述丝杆上,所述导向槽的宽度与所述导向块的宽度相匹配,所述导向槽沿导向块滑动。
优选地,所述驱动装置还包括:一电机座,固定连接所述电机。
优选地,所述驱动装置还包括:一轴承座,固定在所述横梁上、且与所述丝杆套接。
优选地,所述导向套、小齿轮以及轴承座三者的中心均在所述丝杆的轴心上。
优选地,还包括:一进水管,与集管的一端导通。
优选地,还包括:一进水管,与集管顶部的中央导通。
优选地,所述横梁分为两段分别设置在所述集管上的两端,所述两段横梁之间的各喷管与所述集管导通。减少横梁在集管中部设置可减轻装置总成的重量,同时又便于柱塞的处理。
本发明由于采用了以上技术方案,使之与现有技术相比,具有以下优点和积极效果:
本发明申请的柱塞式单侧宽度可调的层流冷却装置及冷却控制方法,能够根据带钢不同宽度的冷却工艺要求,对应建立相应于带材通道宽度的缝隙层流,实现层流冷却区域在宽度上的相应变化,从而调节冷却水在通道宽度方向上的区域,减少带钢边部的温降,确保带钢的板形、机械性能、温度及相变在宽度方向的均匀性。另外,本发明技术与现有的边部遮挡技术不同,在达到同样效果的同时,能够避免资源的浪费,改善层流环境,层流冷却宽度精度较高,就是层流辊道发生堆钢故障时装置也不会受到损伤。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
在附图中:
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的局部放大图。
图3为图1的A-A剖面图。
图4为图1的B-B剖面图。
图5为本发明的柱塞孔和柱塞的剖面图。
图6为本发明的导向臂的示意图。
图7为本发明的导向臂的剖面图。
附图标号:
具体实施方式
下面结合附图1-7来具体介绍一种本发明的较佳实施例。
如图1、2所示,本发明的柱塞式上喷层流冷却装置,包括若干组下喷装置,每一组下喷装置包括:集管1沿垂直带钢运行方向通过一对集管定位座以及进水管固定设置,集管可以采用单侧进水,也可以采用中部进水。两条横梁3分别设置在集管1上的两端。集管两侧联接横梁也可以联接为一体,以提高集管装置的强度。两段横梁3分别沿垂直方向设置若干通孔,导通集管1和两排鹅颈管4,横梁3沿水平方向设置一个柱塞孔,柱塞孔与通孔相导通。两段横梁3之间的各喷管4与所述集管1导通。两柱塞209分别设置在柱塞孔的两端,柱塞209的直径与柱塞孔相匹配,随着柱塞209的运动,两排通孔中部分被截断,该通孔中的冷却水,所对应的鹅颈管4中就没有冷却水流出。电机座203固定连接电机202和集管定位座。轴承座207固定在集管定位座上、且与丝杆201套接。本发明中的导向套205、小齿轮206以及轴承座207三者的中心均在丝杆201的轴心上,确保了丝杆201的运动与柱塞209同向且同步。两驱动装置2,固定在集管1的定位座上、且分别连接柱塞209。驱动装置2包括丝杆201、电机202、电机座203、两大齿轮204、导向套205、两小齿轮206、轴承座207、导向臂208。
如图3、4所示,若干鹅颈管4均布于各集管1上,分别交错沿集管1两侧向下延伸。
丝杆201设置在集管1上方、且与柱塞209相平行。导向臂208(参见图6、7)两端的环形扣套接柱塞209外端与丝杆201的外端、且与集管1垂直。两大齿轮204分别设置在电机202的输出端。两小齿轮206分别设置在丝杆201上,且与大齿轮204相啮合。电机202通过大、小齿轮传动,带动丝杆201运动。导向套205设置在电机座203上、且套接丝杆201,确保丝杆201在小齿轮206的旋转带动并沿轴向移动。
如图5所示,导向块205a沿轴向设置在导向套205内圈。导向槽轴向设置在丝杆201上,导向槽的宽度与导向块205a的宽度相匹配,导向槽沿导向块205a滑动。
在电机通过大齿轮带动小齿轮旋转,小齿轮206内圈螺纹与丝杆201螺纹相啮合,由于导向槽和导向滑块205a的设计,丝杆201无法随小齿轮206转动,只能根据螺纹的方向水平平移。在导向臂208的联动下,柱塞209分别沿柱塞孔进出横梁3,截断部分通孔中的冷却水,所对应的鹅颈管4中就没有冷却水流出。从而能够按生产工艺的需要,控制冷却水的宽度。
本发明在使用中,可以通过对电机的控制来控制柱塞的位置,而且可以根据带钢在层流冷却辊道上的跑偏情况,调节两侧的电机同步偏移,自动建立相应于带材通道宽度的缝隙层流,避免层流冷却宽度调节装置在带钢跑偏时不能够适应的弊端。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种柱塞式上喷层流冷却装置,包括若干组下喷装置,每一组下喷装置包括:一集管(1),沿垂直带钢运行方向设置;若干喷管(4),均布于各集管(1)上;其特征在于所述每一组下喷装置还包括:
横梁(3),设置在所述集管(1)上,所述横梁(3)沿垂直方向设置若干通孔,分别导通所述集管(1)和各喷管(4),所述横梁(3)沿水平方向设置一柱塞孔,所述柱塞孔与所述通孔相导通,且所述柱塞孔的直径大于等于所述通孔的直径;
两柱塞(209),分别设置在所述柱塞孔的两端,所述柱塞(209)的直径与所述柱塞孔相匹配,活动阻断所述通孔;
两驱动装置(2),分别设置在所述集管的两端、且分别连接所述柱塞(209)。
2.如权利要求1所述的柱塞式上喷层流冷却装置,其特征在于:所述驱动装置(2)包括:
一丝杆(201),设置在所述集管(1)上方、且与所述柱塞(209)相平行;
一导向臂(208),连接所述柱塞(209)外端与所述丝杆(201)的外端、且与所述集管(1)垂直;
一电机(202),所述电机(202)通过驱动所述丝杆(201)。
3.如权利要求2所述的柱塞式上喷层流冷却装置,其特征在于:所述驱动装置(2)还包括:
两大齿轮(204),分别设置在所述电机(202)的输出端;
两小齿轮(206),分别与所述大齿轮(204)相啮合,各小齿轮(206)上设有内螺纹孔,与丝杆(201)的外螺纹连接。
4.如权利要求2或3中任意一项所述的柱塞式上喷层流冷却装置,其特征在于:所述驱动装置(2)还包括:
一导向套(205),设置在所述电机座(203)上、且套接所述丝杆(201);
一导向块(205a),沿轴向设置在所述导向套(205)内圈;
一导向槽,轴向设置在所述丝杆(201)上,所述导向槽的宽度与所述导向块(205a)的宽度相匹配,所述导向槽沿导向块(205a)滑动。
5.如权利要求4所述的柱塞式上喷层流冷却装置,其特征在于:所述驱动装置(2)还包括:
一电机座(203),固定连接所述电机(202)。
6.如权利要求2、3、5中任意一项所述的柱塞式上喷层流冷却装置,其特征在于:所述驱动装置(2)还包括:
一轴承座(207),固定在所述横梁(3)上、且与所述丝杆(201)套接。
7.如权利要求6所述的柱塞式上喷层流冷却装置,其特征在于:所述导向套(205)、小齿轮(206)以及轴承座(207)三者的中心均在所述丝杆(201)的轴心上。
8.如权利要求7所述的柱塞式上喷层流冷却装置,其特征在于还包括:
一进水管,与集管(1)的一端导通。
9.如权利要求7所述的柱塞式上喷层流冷却装置,其特征在于还包括:
一进水管,与集管(1)顶部的中央导通。
10.如权利要求8或9所述的柱塞式上喷层流冷却装置,其特征在于:所述横梁(3)分为两段分别设置在所述集管(1)上的两端,所述两段横梁(3)之间的各喷管(4)与所述集管(1)导通。
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