CN101879531A - 一种冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，设在精轧机和卷取机之间；包括：水量分配器与高密度上集管、粗调上集管、精调上集管和高密度下集管、粗调下集管、精调下集管分别通过管路及手动阀、流量调节阀、气动开闭阀连接，以及高位水箱组成的冷却区所构成。所述冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置由多个冷却段组成，包括一个或二个强冷段Q、一个粗冷段C和一个精冷段J；所述强冷段Q由多个高密度上集管组和高密度下集管组组成；粗冷段C由粗调上集组和粗调下集管组组成；精冷段J由精调上集管组和精调下集管组所组成。本发明的优点是可实现超快速冷却和板形可控的均匀冷却，满足各种热轧商用带钢和冷轧基料的生产需要。

Description

一种冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置

技术领域

本发明属于轧钢生产冷却技术，特别涉及一种冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置。

背景技术

随着市场对钢材的需求量越来越大，对其质量的要求也越来越高。轧后控制冷却是提高钢板质量的一个十分有效的方法，得到了广泛的应用。控制冷却的基本原理是通过控制轧后钢板的冷却速率及终冷温度，改善钢材的组织和性能。其重要目的是通过控制冷却进一步提高钢板的强度，同时利用钢材的合金元素与轧后冷却速率间的关系，可以用同一种成分的钢生产出不同性能要求的产品，或与控制轧制工艺相结合生产出更高性能的产品。轧后快速冷却优点表现在：细化晶粒，减少合金含量，降低成本；改善钢的塑性和焊接性能；提高钢板强度和韧性；提高轧制节奏和生产效率；利用同一种成分的钢生产出不同性能要求的产品，丰富产品品种和规格，增强市场竞争力。因此，提高轧后冷却速率已经是热轧带钢、钢板改善性能、降低成本的重要手段。

与此同时，由于冷却不均带来的板形问题，对钢板质量产生了很大的负面影响，在高强钢板的生产和应用影响尤其突出，已经受到广泛关注。在冷却过程中，主要有三种不均匀冷却会导致钢板板形问题：横向冷却严重不均匀，厚度方向冷却不对称，横向和厚度方向冷却不均匀混合。因此，控制冷却钢板的横向冷却均匀性和厚度方向冷却的对称性，是控制钢板平直度的主要途径。

2004年的中国专利ZL 200410021048.7公开了“一种带钢层流冷却装置及其控制冷却方法”，该装置由上层流集管和下喷射集管组成的冷却区构成，冷却区包括主冷段和精冷段两部分，特点是该装置由2个带有各自的主冷段和精冷段的冷却区串接而成，2个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，并设4个测温点。其缺点是冷却速率小、冷却区域过长、工艺适应性不强。2006年的中国发明专利ZL 200620166942.8公开了“热轧板带层流冷却装置”以及2007年的中国发明专利ZL 200720016078.8公开了“中宽钢带轧机的层流冷却装置”，主要特征是翻转机构，没有说明其冷却能力和冷却板形控制能力。中国发明专利ZL 200910068222.6及中国发明专利ZL200920095998.2公开了一种用于热轧带钢生产线的冷却设备，该冷却设备包括超快冷装置和层流冷却装置两部分，分别采用两种不同压力的冷却介质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，可以实现超快速冷却和板形可控的均匀冷却，满足各种热轧商用带钢和冷轧基料的生产需要。

为此，本发明提供了一种冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，由高位水箱、水量分配器、高密度上集管、粗调上集管、精调上集管和高密度下集管、粗调下集管、精调下集管组成的冷却区所构成，所述冷却装置设置在精轧机1和卷取机11之间，按照冷却能力和可实现的工艺功能划分，所述冷却装置由多个冷却段组成，包括一个或二个强冷段Q、一个粗冷段C和一个精冷段J；所述强冷段Q由多个高密度上集管组和高密度下集管组组成；所述粗冷段C粗调上集管组和粗调下集管组组成；所述精冷段J由精调上集管组和精调下集管组所组成。

所述冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的水量分配器与高密度上集管、粗调上集管、精调上集管和高密度下集管、粗调下集管、精调下集管分别通过管路及手动阀、流量调节阀、气动开闭阀连接。

所述冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的每组集管后设置有1～2组侧喷装置，以提高冷却速率，控制带钢宽度方向板形，控制及改善带钢冷却板形。；在所述冷却区的入口和出口设有空气吹扫装置。

所述强冷段Q由多个高密度上集管和相应数量的高密度下集管所组成，可以实现热轧带钢的超快速冷却，4mm厚度钢板冷却速率在5-220℃/s范围内可调节。所述强冷段Q的高密度上集管流量固定，高密度下集管流量通过流量调节阀连续可调节，以控制不同厚度带钢的冷却板形。

所述高密度上集管由主水管或水箱与4排U型管或4排或4排以上的直喷管联通组合构成；所述高密度下集管由1根主水管与2～3排喷管联通组成，或2～3组1根主水管与1排喷管联通组成集管构成。

所述粗冷段、精冷段上部的粗调上集管和精调上集管的流量固定，下部的粗调下集管和精调下集管的流量通过流量调节阀调节，或上下集管流量固定、通过上部集管的开闭组合调节，以控制不同厚度带钢的冷却板形。

所述高密度上集管、粗调上集管和精调上集管的流量固定，高密度下集管、粗调下集管和精调下集管的供水管路上配置流量调节阀，可以根据厚度规格调整集管水量；从而保证热轧带钢的冷却板形。可保证冷却板形的钢板厚度范围可达1.2-25mm。

所述高密度上集管、粗调上集管、精调上集管在钢板宽度方向上采用中凸形曲线流量分布或梯形流量布置，高密度下集管、粗调下集管、精调下集管在钢板宽度方向上采用横向流量均衡布置，以控制不同宽度冷却板形。

由于采用了高位水箱，强冷段Q和粗调段C、精调段J的采用一种压力的冷却介质，配套的供水设备和运行管理简单。

本发明的优点在于：

1.采用高密度集管的强冷段Q可以提供带钢比常规层流冷却更高的冷却速率，实现超快速冷却。4mm厚度钢板冷却速率可达5-220℃/s。也可以根据不同规格和不同成分钢种的工艺需要，灵活选择不同冷却组合方式的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，控制钢板的冷却速率，冷却速率调节能力强。

2.本发明冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的强冷段Q部高密度上集管2喷水口与冷却钢板5上表面的高度差H＝800～2000mm，粗调段C和精调段J的粗调上集管、精调上集管的喷水口与冷却钢板5上表面的高度差H1＝1400～2000mm。高密度上集管的与冷却钢板的高度差H较斜喷型冷却器要求的高度差更大，可以有效防止带钢翘头和甩尾事故对冷却装置的破坏，设备运行时安全性更高。

3.由于采用了高位水箱，强冷段Q和粗调段C、精调段J的采用一种压力的冷却介质，配套的供水设备和运行管理简单。

附图说明

图1是本发明由3个冷却段组成的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的布置示意图

图2是本发明由4个冷却段组成的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的布置示意图

图3是本发明一种冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的连接示意图

图4是本发明冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的上集管流量分布示意图

图5为本发明冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的下集管流量分布示意图

其中

1.精轧机        10.精调下集管

2.高密度上集管  11.卷取机

3.粗调上集管          12.高位水箱

4.精调上集管          13.水量分配器

5.冷却钢板            14.管路

6.空气吹扫装置        15.手动阀门

7.高密度下集管        16.流量调节阀

8.粗调下集管          17.气动开关阀

9.侧喷装置

具体实施方式

下面结合附图1～5，对本发明详述如下：

本发明一种冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置由高位水箱12、水量分配器13、高密度上集管2和高密度下集管7，粗调精调上集管3、4和粗调、精调下集管8、10组成的冷却区所构成。图3是本发明一种冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的连接示意图，如图所示，管路14及手动阀门15、流量调节阀16、气动开关阀17分别将水量分配器13和高密度上集管2、粗调上集管3、精调上集管4，水量分配器13和高密度下集管7、粗调下集管8、精调下集管10连接。高密度上集管2、粗调上集管3和精调上集管4的供水管路14上配置手动阀15、气动开关阀17；高密度下集管7、粗调下集管8和精调下集管10的供水管路14上配置手动阀15、流量调节阀16、气动开关阀17。

图1是本发明由3个冷却段组成的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的布置示意图，图中的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置由1个强冷段Q、1个粗冷段C和1个精冷段J组成；图2是本发明由4个冷却段组成的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的布置示意图，图中的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置由2个强冷段Q、1个粗冷段C和1个精冷段J组成。

本发明的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的强冷段和粗调段、精调段统一由高位水箱12供水，高位水箱可以设在车间内，也可在车间外部，水箱的液面高度在6000mm～12000mm。

本发明的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的强冷段Q采用高密度集管组成，高密度上集管2由主水管或水箱与4排U型管或4排或4排以上喷管联通组合成，U型管或喷管垂直向下喷水到带钢上表面。强冷段的高密度下集管7由1根主水管与2排喷管联通组成，或2组1根主水管与1排喷管联通组成集管构成；各喷管以与钢板表面垂直方向偏离5°～15°的角度向钢板下表面喷水。2-3个高密度下集管7组成一组，与一个高密度上集管2喷头对应。

本发明的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的粗调段C和精调段J采用常规集管。粗冷区的粗调上集管3由主水管与2排U型联通组合成，U型管垂直向下喷水到带钢上表面。粗调区的粗调下集管8由1根主水管与1排喷管联通组成，各喷管以与钢板表面垂直方向偏离5°～10°的角度向钢板下表面喷水；2-3个下集管组成一组，与一个上集管喷头对应。精调区J的精调上集管4由主水管与1排U型联通组合成，U型管垂直向下喷水到带钢上表面。精调区J的精调下部集管10由1根主水管与1排喷管联通组成，各喷管以与钢板表面垂直方向偏离5°～10°的角度向钢板下表面喷水。1-2个下集管集管组成一组，与一个上集管喷头对应。

本发明的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的上、下集管流量比值可调节。强冷段Q内，连接高密度下集管7的供水管路14上配置流量调节阀16，实现流量连续可调节，可以对不同厚度带钢冷却板形进行控制。强冷段Q上部集管与下部集管水流量比在1∶1.25～1∶2.15间可调节。粗冷段和精冷段每组上部集管与下部集管水流量比值通过上集管的开闭组合，实现对冷却板形的控制。

图4是本发明冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的上集管流量分布示意图，图5为本发明冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的下集管流量分布示意图，如图所示：本发明的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置的高密度上集管2、粗调上集管3、精调上集管4在钢板宽度方向上都采用中凸形曲线流量分布或梯形流量布置，适应边部温度低的轧制钢板均匀冷却，以及克服冷却水在带钢上表面的滞留对中部冷却能力减弱的作用，实现横向的均匀冷却，对不同宽度的钢板有不同的冷却调节能力。中凸流量通过改变U型管喷管管径或调节横向布置间距实现。高密度下集管、粗调下集管、精调下集管在钢板宽度方向上采用横向流量均衡布置，以控制不同宽度冷却板形。

本发明的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，在每组冷却集管后设有一至二组侧喷装置9；冷却区的入口和出口设有一组空气吹扫装置6。侧喷装置的主要作用是清扫钢板表面热水，提高水的冷却效果，同时防止钢板表面残留水对钢板的不均匀冷却，控制冷却板形；同时，保证冷却区出口测温仪的检测精度。

本发明的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，强冷段Q部高密度集管2喷水口与冷却钢板5上表面的高度差H＝800～2000mm，粗调段C和精调段J上集管3、4喷水口与冷却钢板5上表面的高度差H1＝1400～2000mm。

本发明的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，供水压力为0.18～0.40MPa；侧喷装置的供水压力为0.80～1.80MPa；冷却区前、后气吹扫的供气压力为0.40～0.60MPa。

本发明的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，通过阀门控制可实现强冷、粗冷和精冷共冷，同时配合运用侧喷和前后的气吹扫装置，工艺灵活性强、功能多，特别适用于高强度船板钢、压力容器用钢、高级别管线钢、工程机械用钢、高强度热轧双相钢、热轧TRIP钢、热轧马氏体钢、汽车用钢、冷轧原料、硅钢热轧冷却等特殊冷却要求。

本发明适合与新建的热轧带钢生产线，也适应对已有的热轧带钢层流冷却装置改造，投资省、维护简单、实用性强。

Claims (8)

1.一种冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，由高位水箱(12)、水量分配器(13)、高密度上集管(2)、粗调上集管(3)、精调上集管(4)和高密度下集管(7)、粗调下集管(8)、精调下集管(10)组成的冷却区所构成，其特征在于：

所述冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置设置在精轧机(1)和卷取机(11)之间；

所述冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置由多个冷却段组成，包括一个或二个强冷段Q、一个粗冷段C和一个精冷段J；所述强冷段Q由多个高密度上集管(2)组和高密度下集管(7)组组成；所述粗冷段C粗调上集管(3)组和粗调下集管(8)组组成；所述精冷段J由精调上集管(4)组和精调下集管(10)组所组成；其中，所述水量分配器(13)与高密度上集管(2)、粗调上集管(3)、精调上集管(4)和高密度下集管(7)、粗调下集管(8)、精调下集管(10)分别通过管路(14)及手动阀(15)、流量调节阀(16)、气动开闭阀(17)连接。

2.根据权利要求1所述的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，其特征在于：所述强冷段Q由多个高密度上集管(2)和相应数量的高密度下集管(7)所组成，可实现热轧带钢的超快速冷却，4mm厚度钢板冷却速率在5-220℃/s范围内可调节。

3.根据权利要求1或2所述的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，其特征在于：所述高密度上集管(2)由主水管或水箱与4排U型管或4排或4排以上的直喷管联通组合构成；所述高密度下集管(7)由1根主水管与2～3排喷管联通组成，或2～3组1根主水管与1排喷管联通组成集管构成。

4.根据权利要求1或2所述的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，其特征在于：所述强冷段Q的高密度上集管(2)流量固定，高密度下集管(7)流量通过流量调节阀(16)连续可调节，以控制不同厚度带钢的冷却板形。

5.根据权利要求1所述的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，其特征在于：所述粗冷段、精冷段上部的粗调上集管(3)和精调上集管(4)的流量固定，下部的粗调下集管(8)和精调下集管(10)的流量通过流量调节阀(16)调节，或上下集管流量固定、通过上部集管的开闭组合调节，以控制不同厚度带钢的冷却板形。

6.根据权利要求1所述的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，其特征在于：所述高密度上集管(2)、粗调上集管(3)和精调上集管(4)的流量固定，高密度下集管(7)、粗调下集管(8)和精调下集管(10)的供水管路上配置流量调节阀(16)，根据厚度规格调整集管水量；从而保证热轧带钢的冷却板形。

7.根据权利要求1所述的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，其特征在于：所述高密度上集管(2)、粗调上集管(3)、精调上集管(4)在钢板宽度方向上采用中凸形曲线流量分布或梯形流量布置；所述高密度下集管(7)、粗调下集管(8)、精调下集管(10)在钢板宽度方向上采用横向流量均衡布置，以控制不同宽度冷却板形。

8.根据权利要求1所述的冷却板形可控制的热轧带钢层流冷却装置，其特征在于：在每组集管后还设置有1～2组侧喷装置(9)，以控制带钢宽度方向板形；在所述冷却区的入口和出口设有空气吹扫装置(6)。

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