CN105013841B - 带钢冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带钢冷却系统，包括喷淋机构和向所述喷淋机构供水的供水机构，所述供水机构包括供水泵和并联设置的多根供水支管；每根所述供水支管上设有三通阀，所述三通阀包括一个流入口和两个流出口，所述流入口与所述供水泵连通，其中一个所述流出口与所述喷淋机构连通，另一个所述流出口连接有排水管。本发明提供的冷却系统稳定性高、冷却能力强、冷却精度高，可有效提高带钢产品性能。

Description

带钢冷却系统

技术领域

本发明涉及热轧带钢的冷却技术领域，具体涉及一种带钢冷却系统。

背景技术

通过轧后控制冷却来改善轧件的性能是热轧产品开发的有效途径。近年来，随着高强钢种的不断需求，提高冷却系统的冷却能力尤为重要。由于冷却能力的提高，冷却系统的冷却区长度较短，因此冷却系统设备的布置受到限制，普通层流冷却系统采用每个喷淋水箱由单独的流量调节阀控制流量的方式已不能适用。为了提高这种高强度冷却系统的控制精度，以适用不同钢种特定的冷却工艺，需要对冷却系统的布置方式进行改进。

现有的冷却系统中，由于带钢生产过程中存在间断生产的情况，即冷却系统的喷水冷却为不连续喷水状态，而为保证系统响应的及时性，系统供水泵一般为连续开启；对于这种供水量与用水量不匹配的矛盾，现有的冷却系统一般在供水管上安装泄压阀，当不需要对带钢进行喷水冷却时，多余的冷却水可通过泄压阀排出。但是，泄压阀工作时会造成供水管强烈震动，不利于冷却系统的稳定性。

因此有必要设计一种带钢冷却系统，以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种带钢冷却系统，该系统稳定性高，冷却能力强，冷却精度高，可有效提高带钢产品性能。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种带钢冷却系统，包括喷淋机构和向所述喷淋机构供水的供水机构，所述供水机构包括供水泵和并联设置的多根供水支管；每根所述供水支管上设有三通阀，所述三通阀包括一个流入口和两个流出口，所述流入口与所述供水泵连通，其中一个所述流出口与所述喷淋机构连通，另一个所述流出口连接有排水管。

进一步地，所述喷淋机构包括向带钢上表面喷水的上喷淋机构和向带钢下表面喷水的下喷淋机构，所述上喷淋机构和所述下喷淋机构均包括多组喷淋单元，每组所述喷淋单元通过一供水干管与所述供水泵连通，每组所述喷淋单元包括多个喷淋子单元，每个所述喷淋子单元连接有一根所述供水支管，每组所述喷淋单元的各供水支管并联后与对应的所述供水干管连通；各所述供水干管上均设有流量调节阀，各所述供水支管上均设有切断阀。

进一步地，所述上喷淋机构和所述下喷淋机构中，每组所述喷淋单元均包括2个所述喷淋子单元。

进一步地，所述上喷淋机构的喷淋子单元包括至少一个上喷淋水箱，所述下喷淋机构的喷淋子单元包括多下喷淋水箱，各所述上喷淋水箱和各所述下喷淋水箱均沿带钢运行方向间隔布置，所述上喷淋水箱与所述下喷淋水箱的数量比为1:2。

进一步地，所述上喷淋机构的喷淋子单元包括多个上喷淋水箱，所述下喷淋机构的喷淋子单元包括多个下喷淋水箱，各所述上喷淋水箱和各所述下喷淋水箱均沿带钢运行方向间隔布置；所述上喷淋机构或所述下喷淋机构的每个喷淋单元中，各喷淋子单元的喷淋水箱交叉设置。

进一步地，每个所述喷淋子单元还连接有用于补水的旁通水管，所述旁通水管上设有旁通阀。

进一步地，所述上喷淋机构连接的旁通水管的供水量与所述下喷淋机构连接的旁通水管的供水量之比为2:3。

进一步地，所述冷却系统还包括多根溢流管，每根所述溢流管设于相邻两个所述上喷淋水箱之间，相邻两根所述溢流管之间具有两个所述上喷淋水箱，每根所述溢流管上设有溢流阀。

进一步地，所述三通阀、所述流量调节阀、所述切断阀、所述旁通阀和所述溢流阀均为电动阀或气动阀，所述冷却系统还包括中央控制器，各所述三通阀、各所述流量调节阀、各所述切断阀、各所述旁通阀和各所述溢流阀均与所述中央控制器电性连接。

进一步地，所述冷却系统还包括多组顶喷机构，每组所述顶喷机构包括至少一个向带钢上表面喷射高压水的顶喷喷嘴，所述顶喷喷嘴的喷射方向可调，每组所述顶喷机构的喷射宽度与带钢宽度匹配。

进一步地，所述顶喷机构为4组，4组所述顶喷机构沿带钢运行方向间隔布置，其中两组所述顶喷机构分别位于所述冷却系统的带钢入口和带钢出口。

本发明具有以下有益效果：通过在各供水支管上设置三通阀，需要对带钢进行冷却时，三通阀的开启方向为使冷却水流向对应的喷淋水箱；不需要对带钢进行冷却时，三通阀的开启方向为使冷却水流向排水管。三通阀的设置巧妙的解决了系统供水泵的连续开启和带钢不连续喷水冷却之间的矛盾，避免了以往设计中，在供水管上安装泄压阀造成的供水管强烈震动，保证冷却系统的稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的冷却系统的结构示意图；

图2为图1沿A-A的剖视图；

图3为图1沿B-B的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图3，本发明实施例提供一种带钢冷却系统，包括喷淋机构和向所述喷淋机构供水的供水机构，所述供水机构包括供水泵和并联设置的多根供水支管5。具体地，所述喷淋机构包括向带钢上表面喷水的上喷淋机构和向带钢下表面喷水的下喷淋机构，上喷淋机构与下喷淋机构之间具有带钢的运行通道。所述上喷淋机构和所述下喷淋机构均包括多组喷淋单元，每组所述喷淋单元通过一供水干管1与所述供水泵连通；每组所述喷淋单元包括多个喷淋子单元，每个所述喷淋子单元连接有一根所述供水支管5，每组所述喷淋单元的各供水支管5并联后与对应的所述供水干管1连通；各所述供水干管1上均设有流量调节阀3，各所述供水支管5上均设有切断阀15。其中，所述上喷淋机构的喷淋子单元包括至少一个上喷淋水箱7，所述下喷淋机构的喷淋子单元包括至少一个下喷淋水箱8，各所述上喷淋水箱7和各所述下喷淋水箱8均沿带钢运行方向均匀间隔布置。每个上喷淋水箱7上布置有多根上喷淋集管11，每个下喷淋水箱8上布置有多根下喷淋集管10，上喷淋集管11的喷淋方向朝下，下喷淋集管10的喷淋方向朝上。定义上喷淋机构包含的喷淋单元为上喷淋单元，上喷淋单元包含的喷淋子单元为上喷淋子单元；下喷淋机构包含的喷淋单元为下喷淋单元，下喷淋单元包含的喷淋子单元为下喷淋子单元。

由于本发明实施例提供的冷却系统的冷却能力非常大，将其定义为超强冷却系统，其冷却区长度较短(一般仅为8-10米之间)，相应地冷却系统的设备布置受到空间限制，所以普通层流冷却系统采用每个喷淋水箱由单独的流量调节阀3控制流量的方式已不适用。因此，设置由一个流量调节阀3控制多个喷淋水箱的供水流量，即上喷淋单元包括多个上喷淋子单元，上喷淋子单元包括多个上喷淋水箱7，下喷淋单元包括多个下喷淋子单元，下喷淋子单元包括多个下喷淋水箱8。在供水干管1上还设有流量计2，实时反馈供水流量信号，便于流量调节阀3的控制。

为提高控制精度，同时保证适用不同钢种特定的冷却工艺，在该超强冷却系统中，必须细化冷却单元，以提高温度控制精度。因此，设置一个流量调节阀3后分成多根供水支管5，每根供水支管5上设置切断阀15，通过控制相应切断阀15的启闭以及流量调节阀3的流量调节作用，可形成不同组合方式的冷却单元，以达到不同的流量调节目的，从而提高温度控制精度。这种配置方式，既保证了整个系统的流量分组可调性，又提高了多钢种的系统喷淋集管开启的灵活性，同时避免由于流量调节阀3开启造成的系统响应延迟，进一步提高系统的响应性，使控制更加精确。为提高流量调节阀3的控制精度，设定上喷淋单元包括2个上喷淋子单元，下喷淋单元包括2个下喷淋子单元；当然，也不限于此种方式，以实际使用情况为准。

另外，由于下喷淋水箱8的布置受辊道等设备布置的空间限制，只能采用在每相邻两个辊道间布置一组下喷淋水箱8的形式；而上喷淋水箱7布置相对比较灵活，不受其他设备影响。为了尽量增加下喷淋集管10的数量，同时兼顾喷淋水箱开闭控制的灵活性，上喷淋水箱7与下喷淋水箱8的布置采用数量比为1:2的布置形式。上喷淋水箱7的数量、下喷淋水箱8的数量、冷却子单元包含的喷淋水箱的数量、冷却单元包含的冷却子单元的数量可根据实际工况及现场空间情况进行选择。

以下结合具体实施例对上述结构进行说明：

本实施例中，超强冷却系统包括16个上喷淋水箱7和32个下喷淋水箱8，其中，每个上喷淋单元包括2个上喷淋子单元，每个上喷淋子单元包括2个上喷淋水箱7；每个下喷淋单元包括2个上喷淋子单元，每个下喷淋子单元包括4个下喷淋水箱8。每个上喷淋子单元通过一供水支管5供水，每个上喷淋单元的两根供水支管5并联后与一供水干管1连通；每个下喷淋子单元通过一供水支管5供水，每个下喷淋单元的两根供水支管5并联后与一供水干管1连通。每根供水支管5上设有一切断阀15，每根供水干管1上设有一流量调节阀3。各供水干管1并联后与主水管17连通，主水管17由供水泵供水。对于上喷淋单元，可以4个上喷淋水箱7作为一组，通过对应的流量调节阀3控制其流量；也可以关闭该上喷淋单元的两根供水支管5上的任意一个切断阀15，使2个上喷淋水箱7作为一组。对于下喷淋单元，可以8个下喷淋水箱8作为一组，通过对应的流量调节阀3调节其流量；也可以关闭该下喷淋单元的两根供水支管5上的任意一个切断阀15，使4个下喷淋水箱8作为一组。

每个上/下喷淋单元中，各上/下喷淋子单元的喷淋水箱交叉设置。仍以上述实施例为例，设定上喷淋单元包括第一上喷淋水箱、第二上喷淋水箱、第三上喷淋水箱和第四上喷淋水箱，其中第一上喷淋水箱和第二上喷淋水箱组成一上喷淋子单元，第三上喷淋水箱和第四上喷淋水箱组成一上喷淋子单元；沿带钢运行方向，第一上喷淋水箱、第三上喷淋水箱、第二上喷淋水箱和第四上喷淋水箱依次设置。下喷淋单元的布置方式相同。采取这种方式，可提高冷却的均匀性，避免带钢冷却不均匀而造成质量缺陷。

如图1和图3，每根所述供水支管5上设有三通阀4，所述三通阀4包括一个流入口和两个流出口，所述流入口与所述供水泵连通，其中一个所述流出口与所述喷淋机构连通，另一个所述流出口连接有排水管14。各排水管14并联形成排水总管，排水总管的流通方向可流至渣沟或通过循环管道返回冷却水源供循环使用。当需要对带钢进行冷却时，三通阀4的开启方向为使冷却水流向对应的喷淋水箱；不需要对带钢进行冷却时，三通阀4的开启方向为使冷却水流向排水管14。三通阀4的设置巧妙的解决了系统供水泵的连续开启和带钢不连续喷水冷却之间的矛盾，避免了以往设计中，在供水管上安装泄压阀造成的供水管强烈震动，保证冷却系统的稳定。

作为本实施例的一种优选结构，每个所述喷淋子单元还连接有用于补水的旁通水管6，所述旁通水管6上设有旁通阀16。在系统不喷水冷却时，通过旁通水管6持续向上喷淋水箱7和下喷淋水箱8补水，确保系统喷水冷却时，上喷淋水箱7和下喷淋水箱8始终充满水，增强系统的响应性。考虑到下喷淋水箱8充满水后，可以将冷却水小水量地向外喷射，以对辊道进行冷却，因此，可设置下喷淋水箱8的旁通供水量稍大。进一步地，设置所述上喷淋机构连接的旁通水管6的供水量与所述下喷淋机构连接的旁通水管6的供水量之比为2:3。对于带钢最大宽度为1450mm的情况，上部旁通供水48m³h，下部旁通供水72m³h；如果带钢最大宽度改变，此供水量相应改变。

如图2，进一步地，所述冷却系统还包括多根溢流管9，每根所述溢流管9设于相邻两个所述上喷淋水箱7之间，相邻两根所述溢流管9之间具有两个所述上喷淋水箱7，每根所述溢流管9上设有溢流阀13；即在每两个相邻的上喷淋水箱7之间设置一溢流管9。当旁通水管6向上喷淋水箱7补水时，溢流阀13开启，这样可以保证上喷淋水箱7始终充满，同时避免由于虹吸现象导致上喷淋水箱7不停向下喷水。

另外，所述三通阀4、所述流量调节阀3、所述切断阀15、所述旁通阀16和所述溢流阀13均为自动控制阀门，即均为电动阀或气动阀，可以通过电气控制程序精确控制其开闭和流量调整。所述冷却系统还包括中央控制器，各所述三通阀4、各所述流量调节阀3、各所述切断阀15、各所述旁通阀16、各所述溢流阀13以及各所述流量计2均与所述中央控制器电性连接。所述的电气控制程序采用现有的自动化控制程序，无需另外编程；进一步地，其可通过轧钢工序现有的二级机进行控制。

如图3，所述冷却系统还包括多组顶喷机构，每组所述顶喷机构包括至少一个向带钢上表面喷射高压水的顶喷喷嘴12，所述顶喷喷嘴12的喷射方向可调，每组所述顶喷机构的喷射宽度与带钢宽度匹配。进一步地，所述顶喷机构为4组，4组所述顶喷机构沿带钢运行方向均匀间隔布置，其中两组所述顶喷机构分别位于所述冷却系统的带钢入口和带钢出口。每组顶喷喷嘴12都由单独的气动切断阀15控制其开闭；顶喷水的压力一般为1.5MPa，可以很大程度地防止在带钢上形成水蒸汽层，破坏水蒸汽膜，达到理想的换热效果。实际使用时，每组顶喷机构包括2个顶喷喷嘴12，顶喷喷嘴12的喷射方向可调，根据轧制带钢的宽度，合理调节顶喷喷嘴12的方向，使顶喷喷嘴12喷射的高压水全部覆盖带钢表面。

本发明提供的超强冷却系统的工作过程如下：

带钢没有进入超强冷却系统时，旁通阀16和溢流阀13开启，通过旁通水管6分别向各上喷淋水箱7和各下喷淋水箱8补水，以保证上喷淋水箱7和下喷淋水箱8始终充满水，增强系统的响应性。上喷淋水箱7满溢时，多余的冷却水会通过溢流管9流向渣沟。同时，三通阀4的开启方向为使主水管17(供水泵)的冷却水流向排水管14，通过排水管14流至渣沟。

当带钢轧制完成后，确定需要超强冷却系统冷却时，旁通阀16和溢流阀13关闭。三通阀4开启方向使主水管17的冷却水流向相应的上喷淋水箱7/下喷淋水箱8。操作工可以手动调节所有流量调节阀3的流量，或者通过二级机自动下达命令，通过二级程序调节流量调节阀3的流量。当某种钢种生产工艺成熟时，超强冷却系统的每个喷淋集管的喷水量是稳定的；此时，只需要在开始生产某种钢种时调节好流量调节阀3的流量，当带钢需要冷却时，打开对应的气动切断阀15，带钢不需要冷却时，关闭气动切断阀15。这样可以避免由于流量调节阀3开启造成的系统响应的延迟，进一步提高系统的响应性，使控制更加精确。通过设定程序，当带钢即将到达顶喷喷嘴12的位置时，开启控制相应顶喷喷嘴12的自动控制阀，顶喷喷嘴12向带钢表面喷射高压水，打破带钢表面的蒸汽膜。当带钢离开超强冷却系统时，控制顶喷喷嘴12开闭的自动控制阀关闭。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带钢冷却系统，包括喷淋机构和向所述喷淋机构供水的供水机构，其特征在于：所述供水机构包括供水泵和并联设置的多根供水支管；每根所述供水支管上设有三通阀，所述三通阀包括一个流入口和两个流出口，所述流入口与所述供水泵连通，其中一个所述流出口与所述喷淋机构连通，另一个所述流出口连接有排水管；

所述冷却系统还包括多组顶喷机构，每组所述顶喷机构包括至少一个向带钢上表面喷射高压水的顶喷喷嘴，所述顶喷喷嘴的喷射方向可调，每组所述顶喷机构的喷射宽度与带钢宽度匹配。

2.根据权利要求1所述的带钢冷却系统，其特征在于：所述喷淋机构包括向带钢上表面喷水的上喷淋机构和向带钢下表面喷水的下喷淋机构，所述上喷淋机构和所述下喷淋机构均包括多组喷淋单元，每组所述喷淋单元通过一供水干管与所述供水泵连通，每组所述喷淋单元包括多个喷淋子单元，每个所述喷淋子单元连接有一根所述供水支管，每组所述喷淋单元的各供水支管并联后与对应的所述供水干管连通；各所述供水干管上均设有流量调节阀，各所述供水支管上均设有切断阀。

3.根据权利要求2所述的带钢冷却系统，其特征在于：所述上喷淋机构的喷淋子单元包括至少一个上喷淋水箱，所述下喷淋机构的喷淋子单元包括多个下喷淋水箱，各所述上喷淋水箱和各所述下喷淋水箱均沿带钢运行方向间隔布置，所述上喷淋水箱与所述下喷淋水箱的数量比为1:2。

4.根据权利要求2所述的带钢冷却系统，其特征在于：所述上喷淋机构的喷淋子单元包括多个上喷淋水箱，所述下喷淋机构的喷淋子单元包括多个下喷淋水箱，各所述上喷淋水箱和各所述下喷淋水箱均沿带钢运行方向间隔布置；所述上喷淋机构或所述下喷淋机构的每个喷淋单元中，各喷淋子单元的喷淋水箱交叉设置。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的带钢冷却系统，其特征在于：各所述供水干管上均设有流量计；每个所述喷淋子单元还连接有用于补水的旁通水管，所述旁通水管上设有旁通阀。

6.根据权利要求5所述的带钢冷却系统，其特征在于：所述上喷淋机构连接的旁通水管的供水量与所述下喷淋机构连接的旁通水管的供水量之比为2:3。

7.根据权利要求5所述的带钢冷却系统，其特征在于：所述冷却系统还包括多根溢流管，每根所述溢流管设于相邻两个所述上喷淋水箱之间，相邻两根所述溢流管之间具有两个所述上喷淋水箱，每根所述溢流管上设有溢流阀。

8.根据权利要求7所述的带钢冷却系统，其特征在于：所述三通阀、所述流量调节阀、所述切断阀、所述旁通阀和所述溢流阀均为电动阀或气动阀，所述冷却系统还包括中央控制器，各所述三通阀、各所述流量调节阀、各所述切断阀、各所述旁通阀和各所述溢流阀均与所述中央控制器电性连接。

9.根据权利要求1所述的带钢冷却系统，其特征在于：所述顶喷机构为4组，4组所述顶喷机构沿带钢运行方向间隔布置，其中两组所述顶喷机构分别位于所述冷却系统的带钢入口和带钢出口。