CN102069097B - 一种热轧h型钢轧后冷却系统及工艺 - Google Patents

一种热轧h型钢轧后冷却系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热轧H型钢轧后冷却系统及工艺，所述冷却系统，包括控制系统、冷却模块，还包括水箱、进水管路及出水管路；所述进水管路一侧与供水系统连接，另一侧与水箱连接；所述出水管路一侧与水箱连接，另一侧与所述冷却模块连接。所述冷却工艺为，热轧H型钢进入所述轧后冷却系统，设于上下两侧的冷却喷嘴对准热轧H型钢上下R部，设于水平两侧的冷却喷嘴对准热轧H型钢水平两侧翼缘中心，进行喷水冷却，控制冷却水压为8～10MPa；冷却水流量为400～600m3/小时；控制型钢上每一截面连续冷却时间为10～15秒；冷却速度控制在30℃～50℃/秒。本发明采用一套投资小的冷却系统，特别适合提高400mm×200mm以下小规格热轧H型钢的轧后强度。

Description

一种热轧H型钢轧后冷却系统及工艺
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，涉及一种热轧H型钢轧后冷却系统及工艺，特别涉及一种400mm×200mm以下规格热轧H型钢轧后冷却系统及工艺。
背景技术
400mm×200mm以下规格热轧H型钢，亦称小规格热轧H型钢是一种工程常用的热轧型材，使用广泛，但是随着地球资源的枯竭，在满足工程强度要求的前提下，尽量减少原材料消耗、提高材料利用率成为必然的发展趋势。减少材料消耗、提高材料利用率必须提高材料单位截面积的强度，即提高材料的屈服强度和抗拉强度以及抗冲击韧性。通常在钢种不变的前提下提高钢材强度的方法主要有：在炼钢阶段通过添加微量合金元素，如钒、铌、钛等来提高强度；在轧后通过提高冷却强度实现型钢的晶粒细化、从而达到大幅提高型钢强度的目的。前一种方法由于需要添加昂贵的合金元素，所以成本较高；后一种方法只要增加一套冷却系统就可以实现提高强度的目的，所以成本相对偏低。
小规格热轧H型钢轧后温度一般在900℃左右，必须达到一定的冷却强度，即一定的温降速度才能使型钢组织晶粒细化、实现提高强度的目的。并且冷却强度越大，强度提高越大。但是由于型钢截面厚度不均匀，轧后的温度分布也非常不均匀，过高的冷却强度和水量分布不合理也会造成型钢的变形较大。选择合适的冷却强度和水量分布对既满足强度提高的要求又避免型钢较大的变形非常重要。
此外，对于在原有生产线上增加一套这样的冷却系统，往往水压和水量都不能满足供水的要求，不能把冷却水直接接入这个冷却系统，如果新上一条加压供水系统将大大增加设备的改造成本。
目前国内外已有对H型钢进行轧后冷却从而实现大副提高型钢强度的相关报道。由东北大学发明的专利——H型钢轧后控制冷却方法，公开日为2005年2月23日，公开号为CN1583305A，申请号为200410020627.X，采用的是气雾冷却方式，冷却强度和供水压力较大，温降速度达到50℃/秒以上，水压达到14MPa，并且需要单独一套高压供气和供水循环系统，成本较高。马钢的专利——热轧H型钢轧后控制冷却工艺，其采用的工艺方法是1.2MPa高压、75～150℃/秒冷却速度，采用单独一套加压供水系统，整个系统投资较大。并且其主要用于大规格热轧H型钢的轧后冷却，而由于大规格热轧H型钢壁厚和截面积较大，必须采用大压力和大流量的供水来实现强冷。对于小规格热轧H型钢采用这样一套系统，这样的方法投资过大，并且效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热轧H型钢轧后冷却系统及工艺，通过应用一套投资少的设备，使用冷却效果显著的工艺来提高400mm×200mm以下小规格热轧H型钢的轧后强度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
所述的这种热轧H型钢轧后冷却系统，包括控制系统、水箱，进水管路、出水管路及冷却模块。
所述水箱用于蓄水，所述水箱在型钢轧制间隙蓄水。
所述水箱上设有水箱排污阀。
所述进水管路一侧与供水系统连接，另一侧与水箱连接。
所述出水管路一侧与水箱连接，另一侧与所述冷却模块连接。
所述冷却模块由对称设于H型钢水平两侧及上下两侧的冷却喷管组成，在所述冷却喷管上设有若干冷却喷嘴。
作为进一步改进，H型钢水平两侧的冷却喷管各为一个，每侧的喷管上分别装有若干冷却喷嘴，所述冷却喷嘴可绕冷却喷管中心转动以使冷却喷嘴始终对准不同型钢侧翼的中部。
作为进一步改进，H型钢上下两侧的冷却喷管各为两个，每侧的两喷管上分别装有若干冷却喷嘴，并且同一侧的冷却喷嘴交叉布置，分别对准H型钢的R角部，并且每个冷却喷嘴可绕所述冷却喷管中心转动。
在所述进水管路上设有进水电动阀及用于调节进水量的流量调节阀。所述进水电动阀及流量调节阀与所述控制系统连接。
在所述出水管路上设有一台或两台加油泵，为避免加油泵频繁启动与停止所带来的弊端，所述加油泵连续工作。所述加油泵与控制系统连接。
作为进一步改进，为防止从所述加油泵泵出的高压水回流所述水箱，在所述加油泵的出口设有单向阀。所述单向阀与所述控制系统连接。
为了实时监控和调节所述加油泵出口水压，在所述加油泵的出口管路上设有带压力显示的压力变送器，所述压力变送器与所述控制系统连接，用于显示和为控制系统提供压力信号。
在所述压力变送器出口处设有出口闸阀。
在所述出水管路上设有持压及泄压阀，所述持压及泄压阀与所述水箱连接。所述持压及泄压阀同时与控制系统连接。在所述冷却模块入口处设有进水阀门，所述进水阀门与控制系统连接。当所述进水阀门关闭时，从所述加压泵泵出的水通过所述持压及泄压阀流回所述水箱，实现冷却水的循环利用。
所述进水阀门由电动或气动球阀及手动球阀组成。所述手动球阀用于当电动或气动球阀故障时手动切断供水。
为了降低电能消耗，在水箱蓄水期间，通过控制系统调节加压泵电机的变频器降低电机转速，从而降低电能消耗。
在所述水箱上设有水位计，当所述水箱内水位过高或过低时，通过控制系统自动调节进水管路的流量调节阀以保证所述水箱内水位的稳定。
在型钢经过热轧由飞剪进入输送辊道时，设置在此处的传感器把信号传给所述控制系统，并由控制系统打开冷却模块处的各个进水阀门，以及提高加压泵电机转速，以设定的压力和流量为冷却喷管供水。喷水压力可通过控制系统对持压阀及泄压阀的控制来调节。在所述热轧H型钢轧后冷却系统的出口设有测温仪，用于测温和检测小规格热轧H型钢的尾部温度并将温度反馈给控制系统。所述控制系统根据检测到的热轧H型钢的尾部温度，自动关闭进水阀门，完成冷却。
所述的这种热轧H型钢规格为400mm×200mm以下。
所述的这种热轧H型钢轧后冷却工艺，热轧H型钢进入所述轧后冷却系统，设于上下两侧冷却喷管上的冷却喷嘴对准热轧H型钢上下R部，水平两侧冷却喷管上的冷却喷嘴对准热轧H型钢水平两侧翼缘中心，进行喷水冷却，通过所述控制系统控制冷却水压及冷却水流量，控制冷却水压为8～10MPa；冷却水流量为400～600m3/小时；控制型钢上每一截面连续冷却时间为10～15秒；冷却速度控制在30℃～50℃/秒，冷却后的热轧H型钢屈服强度能够提高50MPa以上。
本发明的优点在于：本发明利用原有供水系统，在仅增加一套蓄水加压系统的情况下，实现小规格热轧H型钢轧后在线强制冷却，在供水压力小于1MPa的条件下，连续冷却10秒左右，最大降温300℃以上，冷却速度控制在30～50℃/秒，冷却后的小规格热轧H型钢屈服强度提高50MPa以上。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为所述热轧H型钢轧后冷却系统结构示意图；
图2为所述冷却模块的冷却喷管及冷却喷嘴俯视布置示意图；
图3为所述冷却模块的冷却喷管及冷却喷嘴断面布置示意图；
上述图中的标记均为：
1、流量调节阀，2、水箱排污阀，3、水箱，4、持压及泄压阀，5、压力变送器，6、出口闸阀，7、单向阀，8、加压泵，9、进水电动阀，10、冷却模块，11、电动或气动球阀，12、手动球阀，13、轧制生产线，14、进水管路，15、出水管路，16、H型钢，17、冷却喷嘴，18、冷却喷管，19、水位计。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1、图2及图3所示，所述的热轧H型钢轧后冷却系统，包括控制系统、水箱3，进水管路14、出水管路15及冷却模块10。
所述水箱3用于蓄水，所述水箱3在H型钢16轧制间隙蓄水。
所述水箱3上设有水箱排污阀2。
所述进水管路14一侧与供水系统连接，另一侧与水箱3连接。
所述出水管路15一侧与水箱3连接，另一侧与所述冷却模块10连接。
所述冷却模块10由对称设于H型钢16水平两侧及上下两侧的冷却喷管18组成，在所述冷却喷管18上设有若干冷却喷嘴17。
H型钢16水平两侧的冷却喷管18各为一个，每侧的冷却喷管18上分别设有若干冷却喷嘴17，所述冷却喷嘴17可绕冷却喷管18中心转动以使冷却喷嘴17始终对准H型钢16侧翼的中部。
H型钢16上下两侧的冷却喷管18各为两个，每侧的两冷却喷管18上分别装有若干冷却喷嘴17，并且同一侧的冷却喷嘴17交叉布置，分别对准H型钢16的R角部，并且每个冷却喷嘴17可绕所述冷却喷管18中心转动。
在所述进水管路14上设有进水电动阀9及用于调节进水量的流量调节阀1。所述进水电动阀9及流量调节阀1与所述控制系统连接。
在所述出水管路15上设有一台或两台加油泵8。所述加油泵8与控制系统连接。
为防止从所述加油泵8泵出的高压水回流所述水箱3，在所述加油泵8的出口设有单向阀7。所述单向阀7与所述控制系统连接。
为了实时监控和调节所述加油泵8出口水压，在所述加油泵8的出口管路上设有带压力显示的压力变送器5，所述压力变送器5与所述控制系统连接。
在所述压力变送器5出口处设有出口闸阀6。
在所述出水管路15上设有持压及泄压阀4，所述持压及泄压阀4与所述水箱3连接。所述持压及泄压阀4同时与控制系统连接。在所述冷却模块10入口处设有进水阀门，所述进水阀门与控制系统连接。当所述进水阀门关闭时，从所述加压泵8泵出的水通过所述持压及泄压阀4流回所述水箱3。
所述进水阀门由电动或气动球阀11及手动球阀12组成。
在所述水箱3上设有水位计19。
在H型钢16经过热轧由飞剪进入输送辊道时，设置在此处的传感器把信号传给所述控制系统，并由控制系统打开冷却模块10处的各个进水阀门，以及提高加压泵8电机转速，以设定的压力和流量为冷却喷管供水。喷水压力可通过控制系统对持压阀及泄压阀4的控制来调节。在所述热轧H型钢轧后冷却系统的出口设有测温仪，用于检测H型钢16的尾部温度并将温度反馈给控制系统。所述控制系统根据检测到的H型钢16的尾部温度，自动关闭进水阀门，完成冷却。
使用所述热轧H型钢轧后冷却系统进行冷却的工艺，具体实施方式如下：
所述的这种热轧H型钢规格为400mm×200mm以下。
实施例一
热轧H型钢进入所述轧后冷却系统，设于上下两侧冷却喷管上的冷却喷嘴对准热轧H型钢上下R部，水平两侧冷却喷管上的冷却喷嘴对准热轧H型钢水平两侧翼缘中心，进行喷水冷却，通过所述控制系统控制冷却水压及冷却水流量，控制冷却水压为8MPa；冷却水流量为600m3/小时；控制型钢上每一截面连续冷却时间为10秒；冷却速度控制在50℃/秒。
实施例二
热轧H型钢进入所述轧后冷却系统，设于上下两侧冷却喷管上的冷却喷嘴对准热轧H型钢上下R部，水平两侧冷却喷管上的冷却喷嘴对准热轧H型钢水平两侧翼缘中心，进行喷水冷却，通过所述控制系统控制冷却水压及冷却水流量，控制冷却水压为10MPa；冷却水流量为400m3/小时；控制型钢上每一截面连续冷却时间为10秒；冷却速度控制在40℃/秒。
实施例三
热轧H型钢进入所述轧后冷却系统，设于上下两侧冷却喷管上的冷却喷嘴对准热轧H型钢上下R部，水平两侧冷却喷管上的冷却喷嘴对准热轧H型钢水平两侧翼缘中心，进行喷水冷却，通过所述控制系统控制冷却水压及冷却水流量，控制冷却水压为9MPa；冷却水流量为500m3/小时；控制型钢上每一截面连续冷却时间为12秒；冷却速度控制在30℃/秒。
实施例四
热轧H型钢进入所述轧后冷却系统，设于上下两侧冷却喷管上的冷却喷嘴对准热轧H型钢上下R部，水平两侧冷却喷管上的冷却喷嘴对准热轧H型钢水平两侧翼缘中心，进行喷水冷却，通过所述控制系统控制冷却水压及冷却水流量，控制冷却水压为8.5MPa；冷却水流量为450m3/小时；控制型钢上每一截面连续冷却时间为14秒；冷却速度控制在35℃/秒。
通过实施例一、实施例二、实施例三及实施例四处理的H型钢，屈服强度可提高50MPa以上。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热轧H型钢轧后冷却系统，包括控制系统、冷却模块(10)，其特征在于：还包括水箱(3)、进水管路(14)及出水管路(15)；所述进水管路(14)一侧与供水系统连接，另一侧与水箱(3)连接；所述出水管路(15)一侧与水箱(3)连接，另一侧与所述冷却模块(10)连接；在所述进水管路(14)上设有进水电动阀(9)及用于调节进水量的流量调节阀(1)，所述进水电动阀(9)及流量调节阀(1)与所述控制系统连接；所述出水管路(15)上设有一台或两台加油泵(8)，所述加油泵(8)与控制系统连接；在所述出水管路(15)上设有持压及泄压阀(4)，所述持压及泄压阀(4)与所述水箱(3)连接，所述持压及泄压阀(4)同时与控制系统连接；所述冷却模块(10)入口处设有进水阀门。
2.按照权利要求1所述的热轧H型钢轧后冷却系统，其特征在于：所述加油泵(8)的出口设有单向阀(7)，所述单向阀(7)与所述控制系统连接；所述加油泵(8)的出口管路上设有压力变送器(5)，所述压力变送器(5)与所述控制系统连接。
3.按照权利要求2所述的热轧H型钢轧后冷却系统，其特征在于：所述水箱(3)上设有水箱排污阀(2)；在所述压力变送器(5)出口处设有出口闸阀(6)；在所述水箱(3)上设有水位计(19)；所述进水阀门由电动或气动球阀(11)及手动球阀(12)组成。
4.按照权利要求3所述的热轧H型钢轧后冷却系统，其特征在于：所述冷却模块(10)由对称设于H型钢(16)水平两侧及上下两侧的冷却喷管(18)组成，在所述冷却喷管(18)上设有若干冷却喷嘴(17)。
5.按照权利要求4所述的热轧H型钢轧后冷却系统，其特征在于：设于H型钢(16)水平两侧的冷却喷管(18)各为一个，每侧的冷却喷管(18)上分别设有若干冷却喷嘴(17)，所述冷却喷嘴(17)可绕冷却喷管(18)中心转动以使冷却喷嘴(17)始终对准H型钢(16)侧翼的中部；设于H型钢(16)上下两侧的冷却喷管(18)各为两个，每侧的两冷却喷管(18)上分别装有若干冷却喷嘴(17)，同一侧的冷却喷嘴(17)交叉布置，分别对准H型钢(16)的R角部，每个冷却喷嘴(17)均可绕所述冷却喷管(18)中心转动。
6.按照权利要求5所述的热轧H型钢轧后冷却系统，其特征在于：所述热轧H型钢轧后冷却系统的出口设有测温仪，用于测温和检测热轧H型钢的尾部温度并将温度反馈给控制系统。
7.使用权利要求1至6任一项所述的冷却系统对热轧H型钢进行冷却的工艺，其特征在于：热轧H型钢进入所述轧后冷却系统，设于上下两侧冷却喷管上的冷却喷嘴对准热轧H型钢上下R部，水平两侧冷却喷管上的冷却喷嘴对准热轧H型钢水平两侧翼缘中心，进行喷水冷却，通过所述控制系统控制冷却水压及冷却水流量，控制冷却水压为8～10MPa；冷却水流量为400～600m3/小时；控制型钢上每一截面连续冷却时间为10～15秒；冷却速度控制在30℃～50℃/秒。
8.按照权利要求7所述的对热轧H型钢进行冷却的工艺，其特征在于：控制冷却水压为8～9MPa；冷却水流量为400～500m3/小时；控制型钢上每一截面连续冷却时间为10～12秒；冷却速度控制在30℃～40℃/秒。
9.按照权利要求7或8所述的对热轧H型钢进行冷却的工艺，其特征在于：所述的这种热轧H型钢规格为400mm×200mm以下。
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