CN102319748A - 一种产生扁平射流的冷却装置及制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种产生扁平射流的冷却装置及其制造方法，其特征在于本冷却装置内管与外管通过定位条偏心固定形成内管与外管间空腔，并在轴向形成一狭缝，狭缝宽度由拉紧螺栓和压紧螺栓进行调节，内管入口端焊接有法兰与冷却介质管路相连接，出口端用钢板焊接密封，并设置有内腔排污口。内外管间空腔入口端通过端板焊接密封，出口端通过端板与法兰进行密封，并能对内外管间空腔进行排污。内管开有2排整齐通流孔，冷却介质入口端部法兰进入内管后经通流孔流入到内外管间空腔，再经狭缝形成扁平喷射流对钢板进行冷却。本装置内外管的偏心设置对冷却介质形成多道阻尼，狭缝使冷却介质在轧线宽度方向上形成均匀的扁平喷射流，在外管外径向焊接有多道加固筋防止变形。

Description

一种产生扁平射流的冷却装置及制造方法
 
技术领域
本发明涉及金属加工轧后冷却技术领域，具体是一种产生扁平射流对冷却材料冷却的装置，用于热轧带钢、中厚板的轧后处理。
背景技术
目前，随着先进钢铁材料的开发研究，为获得高附加值、可循环的钢铁产品，轧后超快速冷却作为提高钢铁材料性能和实现钢种开发的重要工艺手段，在热轧带钢生产中发挥着重要作用。近年来国际上发展的一项用于控制轧后超快速冷却的新技术-超快速冷却(UFC,ultra fast cooling)技术已成为轧钢技术领域里发展的新趋势。
超快冷设备是一种快速冷却能力极强的冷却装备，普通的层流冷却最大冷却速度一般不会超过100℃/s，而超快冷的平均冷却速度至少应大于150℃/s。根据特殊带钢产品的生产工艺，要求轧后钢板从轧后的800-1000℃快速冷却至650-720℃。冷却装置的冷却能力、冷却速度、冷却均匀性都对最终产品的质量和性能有着非常重要的影响。随着对冷却能力要求的提高，原有的层流冷却设备已不能满足其要求，势必带来冷却设备的革新。
发明内容
本发明的目的是提供一种产生扁平射流的冷却装置及制造方法，冷却能力强、宽度方向上较均匀，能够满足钢板从轧后的800-1000℃快速冷却至650-720℃的工艺要求，实现超快速冷却。
本发明是一种产生扁平射流的冷却装置，其特征在于本冷却装置通过内管入口端部法兰与冷却介质管路相连，出口端通过用钢板焊接密封，内管与外管通过定位条偏心固定形成内管与外管间空腔，并在轴向形成一狭缝。内外管间空腔入口端通过端板焊接形成密封，出口端通过端板与异性法兰形成密封。内管开有2排整齐通流孔，冷却介质入口端部法兰进入内管后经通流孔流入到偏心空腔，再经狭缝形成扁平喷射流对钢板进行冷却；制造方法：将内管、C型管偏心，在C型管两侧分别加钢板条焊接形成外管，并在板条二内面与内管之间增加定位条，将调整板条与板条一通过螺栓连接后，与另一侧板条二形成可调缝隙 ；径向焊接有多道加固筋防止变形。
本发明优点是：
1.本发明利用两个不同管径的无缝管即可实现多道阻尼设置，使本装置体积小，有利于安装在轧机后辊道间距狭小的空间。介质入口截面积即内管腔横截面面积e大于等于内管上的通流孔b的截面积之和，冷却介质通过通流孔至腔体一a内，实现第一次水介质的宽度方向上均匀性。内管的通流孔面积之和大于等于内管与外管之间形成的狭缝面积，通过内管与外管的狭缝冷却介质由腔体一至第腔体二d，实现第二次水介质的宽度方向上的均匀性。因此，在整个扁平射流的宽度方向上冷却介质是均匀的。
2.在调整板与外管上的机加工板条间，通过多组调整螺栓和紧固螺栓，实现有效控制扁平射流狭缝的缝隙。由于调整板是一个狭长的板条，在加工过程和使用过程中极易变形。本装置通过调整螺栓和紧固螺栓相互作用，可有效控制调整板的变形。调整螺栓份为两种：一种为压紧螺栓，一种为拉紧螺栓。通过调整螺栓的调整，控制形成所要缝隙厚度，最佳厚度为1-4mm。然后通过紧固螺栓紧固调整板，完全可以保证缝隙的厚度一致，保证实现喷嘴厚度方向上的均匀扁平射流。
3.本装置工作环境为处在热待冷板材的上方或下方，暴露在很强热辐射下。考虑无缝管在各个方向上受力较均匀，不易变形的特性，因此，本装置优选无缝管为主要结构材料。在外管的管壁上焊有多组加强筋，增加装置的刚度，有效的防止装置热变形。
4. 本装置设有两个排污孔，分别排出装置内部不同位置的杂质。在长期使用或冷却介质含有杂质时，杂质可通过端部排污孔排出本装置。有效的预防喷嘴缝隙的堵塞，进一步的保证喷嘴扁平射流宽度及厚度方向上的均匀性。实现长期使用，节省维护成本。
5.本装置采用倾斜式射流，即喷嘴出口带有一定压力的水射流与被冷却板材成一定的角度，实现射流冲击换热及核态沸腾换热，以此实现快速均匀冷却。
附图说明
图1本发明产生扁平喷射流装置的主视图； 
图2为图1的剖面图。
具体实施方式
本发明的产生扁平喷射流的装置，通过焊接技术将C形管5、板条一3、板条二6焊合成一带有狭缝的外管。一个开有2排整齐通流孔的内管4与外管通过定位条14偏心固定，形成内外管间腔体，并将腔体分为腔体一a、最小距离处c、腔体二d三个部分。内管入口端法兰15与冷却介质管路相连，内管出口端用钢板16焊接密封，并设置排污口f，通过打开螺塞12对内腔e进行排污。内外管间腔体入口端通过端板一7焊接密封，出口端通过端板二17和法兰11形成密封，并可通过打开异形法兰11对内外管间腔体进行排污。
本装置设计为内管4的流通截面积大于等于2排通流孔b的面积之和，2排流孔b的面积之和大于等于最小距离处c的冷却介质通过面积，冷却介质进入内腔e后，经通流孔流入腔体一a，再由腔体一a通过最小距离处c流入腔体二d。冷却介质依次流经内腔e、腔体一a、腔体二d经过三次充满稳流，最后由腔体二d通过狭缝g形成均匀的喷射流。
最小距离处c距喷嘴出口有一定距离设置，最小距离处c的位置距喷嘴出口的距离是该最小距离c的数倍，使得冷却介质在腔体二d有较大的介质稳定空间，因此，在喷嘴宽度的厚度方向上得到非常均匀的喷射流。
板条二6加工平滑光洁，起着光滑平稳的导流作用。板条二6设计为与冷却材料成一定角度，这样形成一种扁平射流且对冷却材料成一定角度对冷却材料冷却。
调整板条1通过紧固螺栓2与机加工板条一3连接，在调整板条1与板条一3连接处设有耐高温的密封13，防止喷嘴内部冷却介质泄露。通过多个紧固螺栓2的紧固，防止调整板条1在宽度和厚度方向上的变形。
在机加工板条一3上设有拉紧螺栓10和压紧螺栓9，拉紧螺栓10与调整板条1连接，调节拉紧螺栓10可增加狭缝宽度；压紧螺栓9的端部顶在调整板条1，调整压紧螺栓9可减少狭缝宽度。拉紧螺栓10和压紧螺栓9相互作用增加了狭缝的调整精度，保证狭缝宽度的均匀性。
    本发明装置的制造方法：内外管的偏心设置、同时分隔出内管与外管间空腔，对冷却介质形成多道阻尼，并在轴向形成一狭缝，使冷却介质通过狭缝在轧线宽度方向上形均匀的扁平喷射流，并由螺栓调节缝隙；在C形管5外面径向焊有多道加强筋8，加强筋8为圆钢，可以有效防止外管变形；在本发明范围内完全可以改变本装置长度方向上的缩短或延长、改变狭缝的射流角度、改变内管及C形管的管径，以适应不同流量的喷嘴设计。

Claims (5)

1.一种产生扁平射流的冷却装置，其特征在于本冷却装置内管与外管通过定位条偏心固定形成内管与外管间空腔，并在轴向形成一狭缝，狭缝宽度可通过拉紧螺栓和压紧螺栓进行调节，内管入口端焊接有法兰与冷却介质管路相连接，出口端通过用钢板焊接密封，并设置有内腔排污口；内外管间空腔入口端通过端板焊接密封，出口端通过端板与法兰进行密封，并能对内外管间空腔进行排污；内管开有2排整齐通流孔，冷却介质入口端部法兰进入内管后经通流孔流入到内外管间空腔，再经狭缝形成扁平喷射流对钢板进行冷却。
2.根据权利要求1所述产生扁平射流的冷却装置，其特征为以内管（4）和C形管（5）为主体的装置，通过二者的偏心固定和在C形管上焊接的板条一（3）和板条二（6）将内外管间空腔分为腔体一（a）、最小距离（c）和腔体二（d）。
3.根据权利要求1所述产生扁平射流的冷却装置，其特征为调整板条（1）通过螺栓连接在板条一（3）上，并与板条二（6）形成宽度可调狭缝。
4.根据权利要求1所述产生扁平射流的冷却装置，其特征为内管（4）上有一定数量通流孔（b），内管（4）横截面积大于等于多个通流孔（b）横截面积之和，多个通流孔（b）横截面积之和大于等于最小距离（c）的介质通过面积。
5.根据权利要求1所述产生扁平射流的冷却装置，其特征为在内管出口钢板（16）上设置可拆卸的排污螺塞（12），在内外管空腔出口端设置可拆卸排污异形法兰（11）。
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