CN103736756A - 一种中厚板轧后超快速冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中厚板轧后超快冷却装置，该装置的正/逆向上集管射流方向与中厚板表面的夹角均为；正/逆向射流下集管与中厚板表面的夹角均为
Figure 390900DEST_PATH_IMAGE002
；相邻的正向射流上集管和逆向射流上集管之间在钢板上表面形成的喷射区域与相邻的正向射流下集管和逆向射流下集管之间形成在钢板下表面形成的喷射区域对称，且满足：
Figure 688151DEST_PATH_IMAGE003
，其中，L为相邻正向射流上集管和逆向射流上集管之间的距离，l为相邻正向射流下集管和逆向射流下集管之间的距离，H为上集管出水口距中厚板上表面的垂直距离，h为下集管出水口距中厚板下表面的垂直距离。本发明通过合理设计超快速冷却装置每两组相邻倾斜射流集管实现了耦合对称布置，有效避免了残余水的不利影响。

Description

一种中厚板轧后超快速冷却装置
技术领域
本发明涉及轧钢的冷却技术领域，尤其涉及一种倾斜对称设计的新型中厚板轧后超快速冷却集管装置。
背景技术
近年来，中厚板轧后控制冷却技术的发展以及其带来的巨大效益都得到了人们的广泛关注。随着高品质产品的研究开发，对于冷却过程的要求更为严格。更低的终冷温度，更高的冷却速率，有助于提高钢板的综合力学性能，但由于冷却不均带来的板形问题也越来越突出。
超快速冷却系统中喷射集管沿钢板轧制方向布置，钢板上下表面呈不完全对称冷却。下集管冷却水被辊道阻挡，并在重力的作用下流入排水沟，上集管冷却水在钢板表面无序流动，造成大量残余水积聚。特别是在控冷区出口外侧，钢板下表面完成水冷，而上表面仍处于残余水冷却状态，势必造成冷却的不均匀。对于采用倾斜射流技术的冷却系统而言，中国专利《用于改善中厚板轧后超快速冷却均匀性的方法》（申请号：201110312196.4）中，发明人提出“软水封”集管布置形式，“软水封”即在超快冷却区内设置的逆向集管。这种“软水封”一定程度上抑制了钢板上表面残余水的作用区域。但如果“软水封”设计不当，“软水封”之前将出现残余水的大量积聚，致使射流冷却水无法冲破积聚水层，影响换热效率。
为了进一步改善均匀冷却，更大程度抑制控冷区外残余水对钢板上表面的冷却影响，本发明采用了倾斜集管对称喷射设计方案。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种倾斜对称设计的新型中厚板轧后超快速冷却集管装置。
上述目的是通过下述方案实现的：
一种中厚板轧后超快冷却装置，其特征在于，所述冷却装置的上集管包括正向射流上集管和逆向射流上集管，所述正向上集管射流方向与所述中厚板表面的夹角为                                                
Figure 95292DEST_PATH_IMAGE001
，所述逆向射流上集管射流方向与所述中厚板表面的夹角也为
Figure 515909DEST_PATH_IMAGE001
；所述冷却装置的下集管包括正向射流下集管和逆向射流下集管，所述正向射流下集管的射流方向与所述中厚板表面的夹角为
Figure 988479DEST_PATH_IMAGE002
，所述逆向射流下集管与所述中厚板表面的夹角也为
Figure 101928DEST_PATH_IMAGE002
；相邻的正向射流上集管和逆向射流上集管之间在钢板上表面形成的喷射区域与相邻的正向射流下集管和逆向射流下集管之间形成在钢板下表面形成的喷射区域对称，且满足：
Figure 214109DEST_PATH_IMAGE003
，其中，L为相邻正向射流上集管和逆向射流上集管之间的距离，l为相邻正向射流下集管和逆向射流下集管之间的距离，H为上集管出水口距中厚板上表面的垂直距离，h为下集管出水口距中厚板下表面的垂直距离。
根据上述的中厚板轧后超快冷却装置，其特征在于，所述H=5mm～300mm、=15°～75°、L=600mm～1200mm、h=20mm～100mm、
Figure 499914DEST_PATH_IMAGE002
=15°～75°、l=600mm～1200mm。
本发明的有益效果：本发明通过合理设计超快速冷却装置每两组相邻倾斜射流集管实现了耦合对称布置，有效避免了残余水的不利影响，增加了换热效率，同时保障了上下换热区域的对称分布。在此基础上通过配置侧喷、中喷、吹扫等设施清除表面残水以及优化上下集管水量比和辊道速度，实现了中厚板轧后超快速冷却条件下的高效换热和钢板各向冷却均匀性。
附图说明
图1 对称射流集管布置图；
图2 射流冲击冷却水流状态模拟图；
图3 上集管设计图；
图4 下集管设计图；
图5 实际终冷温度曲线。
具体实施方式
参见图1-图4，为了减小积聚水层厚度，提高换热效率，本发明采用射流集管沿纵向对称设计的方法实现对钢板表面冷却水的有效控制。如图1所示，在整个冷却区中（中厚板上表面5），每两组集管成对射分布，冷却装置的上集管包括正向射流上集管1和逆向射流上集管2(正向即射流方向与钢板运行方向相同，逆向即射流方向与钢板运行方向相反)，正向射流上集管1射流方向与中厚板表面的夹角为
Figure 721948DEST_PATH_IMAGE001
，逆向射流上集管2射流方向与中厚板表面的夹角也为
Figure 134475DEST_PATH_IMAGE001
，在两组集管共同作用下，冷却区内钢板上表面与冷却水之间的换热被分为以下几个区域，A区为射流冲击换热区域、冲刷换热区域以及积聚水换热区域；B区为少量残余水换热区域，此区域通常设置侧喷装置以清除冷却水，减小残余水的影响。这种集管对称的布置，将钢板上表面残余水限定在一个小区域7内，有效地抑制了残余水无序流动，避免了“软水封”前冷却水的大量积聚，获得了更好的冷却均匀效果。钢板依次经历A区域和B区域的交替换热，使得钢板表面能及时接触更多新水，获得较高的换热效率。图2所示为对称射流冲击冷却水流状态模拟图。中厚板的下表面6设置的下集管包括正向射流下集管3和逆向射流下集管4，正向射流下集管3的射流方向与中厚板表面的夹角为
Figure 162474DEST_PATH_IMAGE002
，逆向射流下集管4与中厚板表面的夹角也为
Figure 29542DEST_PATH_IMAGE002
。
与此同时，为实现钢板上下表面的冷却均匀性，本发明采用上下射流冲击区域对称结合上下集管水量比控制的方法。如图3所示，超快冷装置工作状态时，上集管移动至距钢板上表面的垂直距离为H的工作位置，H=5mm～300mm。正向喷嘴与钢板上表面水平倾斜角度为，
Figure 119038DEST_PATH_IMAGE001
=15°-75°，两组上集管相隔L，L=600mm ~1200mm，则两集管间喷射区域长度S表示为：
Figure 622832DEST_PATH_IMAGE004
                           (1)
为保障上下冲击区域对称，相邻下集管冲击区域间距也为S。假设下集管距钢板上表面的垂直距离为h，h=20mm-100mm。喷嘴与钢板上表面水平倾斜角度为
Figure 924500DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 285074DEST_PATH_IMAGE002
=15°-75°，每两组下集管相隔l，l=600mm-1200mm，如图4所示，则l需满足如下条件：
Figure 672193DEST_PATH_IMAGE003
                  (2)
实施例1
以国内某钢厂低成本Q345B生产为例。
工艺参数及冷却规程
钢坯厚度220mm，开轧温度860~870℃，轧制6道次，轧后钢板厚度18mm，终轧温度820~830℃，根据工艺要求的目标终冷温度为550℃。控制模型将上集管框架高度应设定为H=H0+Δh=300+18=318mm，同时设定相应的冷却规程如表1所示。
表1 各集管流量以及开启状态
Figure 228945DEST_PATH_IMAGE005
温度结果
利用测温仪现场实际采集的终冷温度绘制钢板冷却后的上下表面温度曲线，如图5所示。
由图5可知，整个钢板纵向90%以上的实际终冷温度稳定在目标终冷温度550±20℃，钢板上下表面温度之差平均小于20℃，可见沿板长方向以及钢板上下表面温度较均匀。
质量结果
低成本Q345部分质量指标如表2所示。钢板各向性能达到国标要求，矫后板形能够满足厂里内控标准，平直度<5mm/2m。
表2 减量化Q345部分性能质量指标
Figure 119541DEST_PATH_IMAGE006

Claims (2)

1.一种中厚板轧后超快冷却装置，其特征在于，所述冷却装置的上集管包括正向射流上集管和逆向射流上集管，所述正向上集管射流方向与所述中厚板表面的夹角为                                                
Figure 374278DEST_PATH_IMAGE001
，所述逆向射流上集管射流方向与所述中厚板表面的夹角也为
Figure 384959DEST_PATH_IMAGE001
；所述冷却装置的下集管包括正向射流下集管和逆向射流下集管，所述正向射流下集管的射流方向与所述中厚板表面的夹角为，所述逆向射流下集管与所述中厚板表面的夹角也为
Figure 635998DEST_PATH_IMAGE002
；相邻的正向射流上集管和逆向射流上集管之间在钢板上表面形成的喷射区域与相邻的正向射流下集管和逆向射流下集管之间形成在钢板下表面形成的喷射区域对称，且满足：
Figure 347602DEST_PATH_IMAGE003
  ，其中，L为相邻正向射流上集管和逆向射流上集管之间的距离，l为相邻正向射流下集管和逆向射流下集管之间的距离，H为上集管出水口距中厚板上表面的垂直距离，h为下集管出水口距中厚板下表面的垂直距离。
2.根据权利要求1所述的中厚板轧后超快冷却装置，其特征在于，所述H=5mm～300mm、
Figure 150473DEST_PATH_IMAGE001
=15°～75°、L=600mm～1200mm、h=20mm～100mm、
Figure 289330DEST_PATH_IMAGE004
=15°～75°、l=600mm～1200mm。
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