CN103480661A - 一种热轧中厚板的倾斜喷射流多功能冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热轧中厚板的倾斜喷射流多功能冷却装置，由并排设置的第一移动框架和第二移动框架组成，第一移动框架上设有8组集管，分为第1-8组集管，第二移动框架上设有10组集管，分为第9-18组集管，每组集管都由上集管和下集管组成，第一移动框架上的8个上集管都与第一升降机构相连接，第二移动框架上的10个上集管都与第二升降机构相连接，第一移动框架上的8个上集管之间均装有挡水辊；本发明所设计能够满足加速冷却、超快冷及淬火多种冷速的要求，有利于合金减量化钢种的生产以及新钢种的开发，并使钢板获得良好的板形。
Description
技术领域
本发明涉及一种热轧冷却装置，具体的说是一种热轧中厚板的倾斜喷射流多功能冷却装置。
背景技术
传统层流冷却设备采用高位水箱与U型管或直管配置，冷却水在高位水箱产生的压力作用下自然流出，除了单相强制对流区域，过渡沸腾区、膜沸腾强制对流区、小液态聚集区和辐射对流区由于冷却水和钢板表面之间汽膜的存在，换热效率较低。钢板上表面冷却水在短时间内沿落点径向运动并在钢板运行方向有序流动，在随后的冷却过程中残留水无序流动，造成钢板冷却过程中冷却不均匀。与常规层流相比，倾斜喷射流在一定的水压下以一定的角度和流速向钢板表面喷射，在击破钢板表面汽膜的同时使冷却水与钢板表面换热，极大地提高了换热效率，并且很大程度上减小了膜沸腾换热区域和过渡沸腾换热区域，有效地提高了冷却均匀性。
国内也有热轧中厚板控冷装置的报道，如2010年的中国实用新型专利申请(申请号为201020502451.2)公布了“一种热轧中厚板的控制冷却装置”，此专利的控冷装置由超快速冷却装置和层流冷却装置组成。超快速冷却装置由9组上下集管组成，上集管和下集管与垂直方向成20°~50°，向钢板表面喷射对称的高压高密度水流，上集管和下集管喷嘴直径4mm~6mm，同一集管的相邻喷嘴间距小于30mm ~50mm，各排喷嘴之间交错分布。该专利所述超快速冷却装置的上集管均为正向喷射，后部集管喷射流的冲刷水向钢板运行方向流动，直接影响前部集管冷却水与钢板的换热，而且残留水在钢板上表面的滞留时间较长。层流冷却装置的集管喷嘴为直管式，整个控冷装置是倾斜喷射流和层流的组合，未实现所有冷却区的倾斜喷射流冷却。
2011年的中国发明专利申请(申请号为201110408076.4)公布了“一种超快冷工艺下薄规格管线钢冷却均匀性控制方法”，此发明的超快冷设备由9组数量相等的上下集管组成，上下集管对称分布，每组集管0.8米，总冷却长度7.2米，长度方向上第1和第3组是缝隙喷嘴，其他7组是三联喷嘴，上下集管与垂直方向的角度成30°向钢板表面喷射冷却水。9组集管沿轧件纵向的配置方式为：第1、2、3、5、6、7组集管正向喷射，第4、8、9组集管反向喷射。这种正向喷射集管和反向喷射集管的布置形式使热轧中厚板冷却时的流量调整受到很大的限制，反向喷射流在冷却钢板的同时还需封堵正向喷射流冲击钢板表面后的冲刷水和残留水，造成各组集管的开启模式较为固定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，解决以上现有技术存在的的缺点，提出一种热轧中厚板的倾斜喷射流多功能冷却装置，在满足多种冷却工艺要求的同时，可以获得良好板形的钢板。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种热轧中厚板的倾斜喷射流多功能冷却装置，由并排设置的第一移动框架和第二移动框架组成，第一移动框架上设有8组集管，分为第1-8组集管，第二移动框架上设有 10组集管，分为第9-18组集管，每组集管都由上集管和下集管组成，第一移动框架上的8个上集管都与第一升降机构相连接，第二移动框架上的10个上集管都与第二升降机构相连接，第一移动框架上的8个上集管之间均装有挡水辊；
前述第1-2组集管布置缝隙喷嘴，其中缝隙喷嘴的缝隙宽度2-3mm；第3-18组集管布置高密管式喷嘴，其中上集管喷嘴直径3-4mm，下集管喷嘴直径4-5mm；第3-18组集管的各个相邻上集管的喷嘴间距40-48mm，第3-8组集管的各个相邻下集管的喷嘴间距35-63mm，第9-18组集管的各个相邻下集管的喷嘴间距24-48mm；
前述第1-18组集管中的各上集管的喷嘴与垂直方向呈10°-30°，并呈正向和反向交替喷射冷却水；第1-2组集管中的各下集管的喷嘴与垂直方向呈10°-30°，并呈正向喷射冷却水；第3-18组集管中的各下集管喷嘴与垂直方向呈8°-15°，并呈正向喷射冷却水；
当第一移动框架投用时，各挡水辊与钢板上表面保持20-100mm的距离，当第二移动框架投用时，其上集管喷射口距离钢板上表面320-420mm的高度；当钢板厚度变化时，通过第一升降机构和第二升降机构分别上下移动第一移动框架和第二移动框架且上集管和下集管的喷嘴分别与钢板上表面和下表面保持相同的高度，实现钢板上下表面对称及同步冷却。
这样，倾斜喷射流多功能冷却装置的第1~18组上集管正向、反向交替喷射冷却水，倾斜喷射流冷却水在提高与钢板换热效率的同时也将冲刷水与残留水限制在正向喷射流、反向喷射流围成的区域内，使大部分的冲刷水、残留水向钢板宽度方向两侧排出，正向喷射流、反向喷射流围成区域之外小部分的残留水在自水冷护板附近布置以及辊道两侧布置的侧喷作用下离开钢板表面，改变了多组上集管连续正向喷射时冲刷水、残留水沿钢板运行方向流动并在钢板上表面滞留时间长以及由此引起积水层厚度增加而降低换热效率的不利条件。
倾斜喷射流多功能冷却装置第1~18组下集管喷嘴的喷射方向均为正向喷射，喷射流与垂直方向的夹角在8°~30°之间，喷射冷却水流速的水平分量较小，并且当其小于钢板运行速度时，钢板头部不易过冷而变形瓢曲，下集管倾斜喷射流与垂直方向较小的夹角，大大减弱了下集管喷水对钢板尾部的过冷影响，使其具有良好的板形。
倾斜喷射流多功能冷却装置的第一移动框架上装有挡水辊，分布于第1~8组上集管之间。钢板进入冷却区域时，挡水辊和下方的辊道保持同步转动，第一移动框架投用时，每根挡水辊将前后两侧倾斜喷射流的冲刷水和残留水挡住，进一步将正向喷射流、反向喷射流围成的区域分隔，缩小冲刷水、残留水的流动空间，使冲刷水和残留水沿钢板宽度方向两侧流出，减弱残留水对钢板板形的影响。
倾斜喷射流多功能冷却装置的第一移动框架投用时，挡水辊与钢板上表面保持20mm左右的距离，使钢板在高温段时快速与冷却水换热，第二移动框架投用时，其上集管喷射口距离钢板上表面320mm左右的高度，使钢板在低温段时的冷速有所降低。钢板厚度变化时，上集管可以随移动框架在竖直方向上下移动，第一段移动框架、第二段移动框架分别与钢板上表面保持固定的高度，更大程度实现钢板上下表面对称、同步冷却。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的热轧中厚板的倾斜喷射流多功能冷却装置，其中各集管的工作水压为0.2-0.5MPa，各上集管流量70-330m3/h，各下集管流量70-350m3/h；这样，根据热轧中厚板冷却所需的流量选择合适的水压，满足多样化冷却工艺的需求；倾斜喷射流多功能冷却装置的工作水压0.2MPa~0.5MPa，单组上集管流量70m3/h~330m3/h，单组下集管流量70m3/h~350m3/h；根据钢种小流量或大流量的冷却需求并辅以合适的辊道速度，可实现热轧中厚板较大冷却速率范围的冷却，满足加速冷却、超快冷以及直接淬火工艺的要求。
前述的热轧中厚板的倾斜喷射流多功能冷却装置，其中倾斜喷射流多功能冷却装置的入口和出口以及第一移动框架和第二移动框架之间安装有封水装置，第3-8组上集管的自水冷护板附近布置侧喷装置，第9-18组上集管下方的辊道两侧布置侧喷装置，所述的倾斜喷射流多功能冷却装置的的入口和出口安装吹扫装置。
本发明与现有技术相比具有如下优点：突破传统层流冷却设备冷却能力偏低、冷却均匀性差的局限性，并兼顾影响钢板板形的上下冷却集管布置方式、喷射角度、喷射高度及喷嘴间距，在满足多种冷却工艺要求的同时，获得良好板形的钢板。
附图说明
附图1是倾斜喷射流多功能冷却装置结构示意图(侧视图)；
附图2是倾斜喷射流多功能冷却装置结构示意图(俯视图)；
附图中：A—第一移动框架，B—第二移动框架，1—分流集水管，2—上集管，3—下集管，4—挡水辊，5—封水装置，6—侧喷装置，7—吹扫装置，8—固定框架，9—第一升降机构，10—钢板 ，11—第二升降机构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
实施例1
如图1和图2所示，倾斜喷射流多功能冷却装置：由18组上下集管组成，第1~8组上集管2固定在第一移动框架A上，相邻上集管之间装设有挡水辊4，第9~18组上集管2固定在第二移动框架B上，1~18组下集管3固定在辊道之间，上集管2分别与第一升降机构9和第二升降机构11连接，第1~2组集管布置缝隙喷嘴，缝隙宽度2mm，第3~18组集管布置高密管式喷嘴，上集管2喷嘴直径3.5mm，下集管3喷嘴直径4.5mm，第3~18组上集管2同排相邻喷嘴间距48mm，各排喷嘴交错排布，相邻两排喷嘴的垂直距离为40mm，第3~8组下集管3同排相邻喷嘴间距50mm，各排喷嘴交错排布，相邻两排喷嘴的垂直距离为45mm，第9~18组下集管3同排相邻喷嘴间距48mm，各排喷嘴交错排布，相邻两排喷嘴的垂直距离为34mm。
倾斜喷射流多功能冷却装置的第1~18组上集管2喷嘴与垂直方向呈30°正向、反向交替喷射冷却水，第1~2组下集管3喷嘴与垂直方向呈30°正向喷射冷却水，第3~8组下集管3喷嘴与垂直方向呈14°正向喷射冷却水，第9~18组下集管3喷嘴与垂直方向呈10°正向喷射冷却水。整个倾斜喷射流冷却装置的冷却区长度20米，喷水区宽度2.8米，可冷却毛边宽度为2.6米的钢板；固定在第一移动框架A上的挡水辊4距离钢板上表面20-100mm，固定在第二移动框架B上的上集管2喷射口距离钢板上表面320-420mm；倾斜喷射流多功能冷却装置的入口、出口以及两个框架之间安装有封水装置5，水压为1MPa；倾斜喷射流多功能冷却装置的第3~8组上集管的自水冷护板附近布置侧喷装置6，第9~18组上集管下方的辊道两侧布置侧喷装置6，水压为1MPa；倾斜喷射流多功能冷却装置的入口、出口安装有吹扫装置7，压缩空气压力为0.6MPa。
本实施例的工作时：一定厚度的钢板通过倾斜喷射流多功能冷却装置时，根据热轧中厚板冷却所需的流量选择合适的工作水压(0.2MPa~0.5MPa)，通过调整18组上下集管的流量和辊道速度将钢板冷却到目标温度；根据钢种、钢板厚度及温降，可以投用第一移动框架A的第1~8组集管或第二移动框架B的第9~18组集管，也可以同时投用两段框架，框架上的集管连续或间断开启，开启两个框架之间的封水装置5将两个框架下方的残留水分隔开，改变残留水的流向，同时封水装置5将钢板板面上的残留水封住，保证钢板出水后板面上无残留水，开启侧喷装置6清掉钢板上表面的残留水，使冷却水与钢板进行换热，在提高冷却效率的同时防止残留水引起钢板的瓢曲；开启吹扫装置7中压缩空气压力0.4MPa~0.6MPa，用于除去钢板表面的残留水、水汽、脱落的氧化铁皮并避免残留水对钢板板形的影响，便于钢板表面的测温。
本实施例的热轧中厚板的倾斜喷射流多功能冷却装置，可突破传统层流冷却设备冷却能力偏低、冷却均匀性差的局限性，并兼顾影响钢板板形的上下冷却集管布置方式、喷射角度、喷射高度及喷嘴间距，在满足多种冷却工艺要求的同时，获得良好板形的钢板。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种热轧中厚板的倾斜喷射流多功能冷却装置，其特征在于：由并排设置的第一移动框架和第二移动框架组成，所述第一移动框架上设有8组集管，分为第1-8组集管，所述第二移动框架上设有 10组集管，分为第9-18组集管，每组集管都由上集管和下集管组成，所述第一移动框架上的8个上集管都与第一升降机构相连接，所述第二移动框架上的10个上集管都与第二升降机构相连接，所述第一移动框架上的8个上集管之间均装有挡水辊；
所述第1-2组集管布置缝隙喷嘴，所述缝隙喷嘴的缝隙宽度2-3mm；所述第3-18组集管布置高密管式喷嘴，其中上集管喷嘴直径3-4mm，下集管喷嘴直径4-5mm；所述第3-18组集管的各个相邻上集管的喷嘴间距40-48mm，所述第3-8组集管的各个相邻下集管的喷嘴间距35-63mm，所述第9-18组集管的各个相邻下集管的喷嘴间距24-48mm；
所述第1-18组集管中的各上集管的喷嘴与垂直方向呈10°-30°，并呈正向和反向交替喷射冷却水；所述第1-2组集管中的各下集管的喷嘴与垂直方向呈10°-30°，并呈正向喷射冷却水；所述第3-18组集管中的各下集管喷嘴与垂直方向呈8°-15°，并呈正向喷射冷却水；
当第一移动框架投用时，各挡水辊与钢板上表面保持20-100mm的距离，当第二移动框架投用时，其上集管喷射口距离钢板上表面320-420mm的高度；当钢板厚度变化时，通过第一升降机构和第二升降机构分别上下移动第一移动框架和第二移动框架且上集管和下集管的喷嘴分别与钢板上表面和下表面保持相同的高度，实现钢板上下表面对称及同步冷却。
2.根据权利要求1所述的热轧中厚板的倾斜喷射流多功能冷却装置，其特征在于：所述各集管的工作水压为0.2-0.5MPa，各上集管流量70-330m3/h，各下集管流量70-350m3/h。
3.根据权利要求1所述的热轧中厚板的倾斜喷射流多功能冷却装置，其特征在于：所述的倾斜喷射流多功能冷却装置的入口和出口以及第一移动框架和第二移动框架之间安装有封水装置，第3-8组上集管的自水冷护板附近布置侧喷装置，第9-18组上集管下方的辊道两侧布置侧喷装置，所述的倾斜喷射流多功能冷却装置的的入口和出口安装吹扫装置。
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