CN105170662A - 多腔体流量可控喷淋集管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热轧板带钢控轧控冷技术领域，尤其是涉及一种多腔体流量可控喷淋集管。所述喷淋集管包括：横向设置在喷水腔体内的带孔阻尼板，设置在喷淋集管下表面的喷嘴，沿喷水腔体长度方向竖直布置的长隔板，以及设置在喷水腔体内的多个短隔板。带孔阻尼板、长隔板以及短隔板将喷水腔体分成若干个具有不同形状的独立腔室，各腔室的流量单独控制，可在大范围压力、流量调节条件下保持射流流体形状良好。本发明可使钢板的瞬时冷却速度实现大范围无级调节；钢板冷却过程具备极高的均匀性，可对轧后钢板实现高强度冷却条件下的精细化、均匀化冷却；钢板的内部组织均匀、应力小、板形良好，可以有效避免在生产过程中出现的板形问题。

Description

多腔体流量可控喷淋集管

技术领域

本发明涉及热轧板带钢控轧控冷技术领域，尤其是涉及一种多腔体流量可控喷淋集管。

背景技术

控轧控冷技术广泛引用热轧钢铁产品的生产，控制轧制是在调整钢的化学成分的基础上，通过控制加热温度、轧制温度、变形制度等工艺参数，控制奥氏体状态和相变产物的组织状态，从而达到控制钢材组织性能的目的。控制冷却是通过控制热轧钢材轧后的冷却条件来实现控制相变条件、碳化物析出行为以及奥氏体组织状态，从而获得理想的组织和性能。

超快冷设备就是控制冷却技术的主要设备，其设备主要分两个分为缝隙喷嘴冷却区和高密喷嘴冷却区两部分。由于钢板中间温度高，四周温度低，若冷却不均匀，钢板就会变形，容易造成钢板边浪、性能不均等产品缺陷。这就要求沿板宽方向，中间喷水要多一些，两边要少一些，才能得到良好的版型。若以板宽为横坐标，喷淋集管流量为纵坐标，用曲线来表示沿板宽方向水流量变化，曲线中间凸起，两边低，这就是水凸度曲线。

现有的多数冷却设备，水凸度是固定的，不可调节。当控冷钢板材质不同、厚度不同时，这种固定的水凸度方式也会造成钢板的变形。

专利CN101838724A提供了一种可调水凸度的板带淬火控冷集管，公开的是一种缝隙喷嘴装置的设计方案。但是这种方案实时性较差，也无法实现钢板的大范围无级调节，调节的精准性也比较低，难以满足高质量钢材的加工需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多腔体流量可控喷淋集管，能够改善钢板冷却均匀性，并实现冷却工艺的灵活控制。

本发明提供的多腔体流量可控喷淋集管，包括：横向设置在喷水腔体内的带孔阻尼板，将喷水腔体分为上下两个腔室；喷淋集管的下表面设置密集的出水孔，每个出水孔处分别安装一个喷嘴；

以及竖直设置在喷水腔体内的长隔板；所述长隔板沿喷淋集管的长度方向布置，其下端与喷淋集管的下表面封闭连接，上端穿过所述带孔阻尼板，且与喷淋集管的上表面之间留有空隙；

设置在喷水腔体内的多个短隔板；所述短隔板的上下端分别与喷淋集管的上表面及下表面封闭连接，将喷水腔体的上腔室沿长度方向至少分隔成三个上独立腔体，三个上独立腔体分别布置供水管路。

整个喷水腔体根据钢板的冷却变化特点和供水管路及供水阀组的控制方式，由原来的单一腔形分割成不同形状和大小的多个箱体形腔体，能够达到更好的调节喷嘴的喷水效果和冷却均匀性的目的，得到更好的钢种和板型。各个腔体的流量精确可控，使冷却工艺更加灵活。

进一步的，所述带孔阻尼板上均匀分布着孔径为3mm～5mm的小孔；所述小孔根据整个箱型截面的尺寸来排布，设置5～7排，各排小孔的孔间距为8mm～12mm；小孔以带孔阻尼板的中间线为基准，两边对称排布。

此种形式的带孔阻尼板有助于稳定水流，并使冷却水均匀的分布于各腔室中。

进一步的，所述三个上独立腔体分别通过单独的供水管路与总供水源连接，以保证水温及供水压力的稳定；各单独的供水管路上分别安装控制阀和流量计，以实现对各个区域的流量进行精确控制。

进一步的，所述短隔板为两组，且两组短隔板关于喷淋集管的中心横截面左右对称，将喷水腔体的上腔体沿长度方向分隔成三个上独立腔体。

三个以上独立腔体分别对应钢板的中间区域以及两端区域，各上独立腔体的流量精确可控，能够方便的实现冷却均匀性。

进一步的，所述短隔板为平板，与带孔阻尼板、长隔板均为垂直布置；分隔成的三个上独立腔体中，中间的上独立腔体在喷淋集管长度方向的长度为整个喷淋集管长度的40％～70％。

上述腔体分布方式有利于水流的均布喷射，不会出现局部过冷现象。这种方式多用于下喷淋集管。

进一步的，所述短隔板为平板，与所述带孔阻尼板垂直，与长隔板间的夹角大于等于30°且小于90°，中间的上独立腔体内的长隔板部分的长度占整个长隔板长度的50％～80％。

进一步的，所述短隔板为平板，与所述带孔阻尼板间的夹角大于0且不大于45°，与长隔板间的夹角大于等于30°且小于90°，中间的上独立腔体内的长隔板部分的长度占整个长隔板长度的50％～80％。

进一步的，自喷淋集管的上表面至下表面方向，所述短隔板逐渐向喷淋集管的两端倾斜，使中间的上独立腔体呈“八”字形状。

中间的上独立腔体呈“八”字形状，有利于水流的扩散喷射，能够有效控制钢板边部的过冷现象。

进一步的，所述短隔板为“V”形板，其顶角的角度大于等于30°且小于180°；短隔板与所述带孔阻尼板垂直且关于长隔板对称布置；中间的上独立腔体内的长隔板部分的长度占整个长隔板长度的60％～80％。

进一步的，所述两组“V”形的短隔板均采用顶角相对、朝向喷淋集管中心的方式布置，有利于水流的集中喷射，能够增强钢板中间部分的喷射效果。

或者，两组“V”形的短隔板均采用顶角相背、分别朝向喷淋集管两端的方式布置，有利于水流的扩散喷射，能够有效控制钢板边部的过冷现象。

进一步的，所述出水孔在喷淋集管的下表面厚度方向上倾斜布置，出水孔与喷淋集管的下表面间的夹角为10°～30°。

进一步的，所述喷嘴的直径为3mm～4mm，与出水孔为同轴布置。

喷嘴倾斜布置，其出水与钢板成一定的倾斜角度。喷射集管采用倾斜射流，使上下射流区域对称。

进一步的，所述的多腔体流量可控喷淋集管还包括：分别设置在所述喷水腔体的下腔室两侧的排水管。

排水管是为了控制喷水的流量，当钢板所需的喷水量瞬间需要减小很大时，可从两侧的排水管流出，更好的调节钢板的冷却性能。

进一步的，所述短隔板的下端靠近喷淋集管下表面的部分采用多段弯折或多段弧形的方式，使短隔板的下端绕开出水孔所在的位置。

本发明的有益效果为：

本发明具有多个不同形状的腔体，在大范围压力、流量调节条件下均可保持射流流体形状良好，可以使钢板的瞬时冷却速度实现大范围无级调节。对于板厚为20mm的钢板最大冷速≥50℃/s，最小冷速约5℃/s；极大满足了不同产品冷却工艺的需求。

钢板冷却过程具备极高的均匀性，可对轧后钢板实现高强度冷却条件下的精细化、均匀化冷却；钢板的内部组织均匀、应力小、板形良好，可以有效避免在生产过程中出现的板形问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。

图1为本发明提供的多腔体流量可控喷淋集管的外形示意图；

图2为图1所示的多腔体流量可控喷淋集管的俯视图；

图3为图1所示的多腔体流量可控喷淋集管的中心横截面示意图；

图4为水凸度控制曲线图；

图5为本发明提供的多腔体流量可控喷淋集管的流量控制示意图；

图6为本发明实施例一提供的多腔体流量可控喷淋集管的剖视图；

图7为本发明实施例一提供的喷淋集管的喷水腔体下腔体的俯视图；

图8为本发明实施例二提供的喷淋集管的喷水腔体下腔体的俯视图；

图9为本发明实施例三提供的喷淋集管的喷水腔体下腔体的俯视图；

图10为本发明实施例四提供的喷淋集管的喷水腔体下腔体的俯视图。

附图标记：

1-供水管；2-喷水腔体；3-排水管；

4-喷嘴；5-带孔阻尼板；6-长隔板；

7-短隔板；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明提供的多腔体流量可控喷淋集管的外形示意图；图2为图1所示的多腔体流量可控喷淋集管的俯视图；图3为图1所示的多腔体流量可控喷淋集管的中心横截面示意图。如图1至图3所示的多腔体流量可控喷淋集管，包括：供水管1、喷水腔体2、排水管3、喷嘴4、带孔阻尼板5、长隔板6以及短隔板。

带孔阻尼板5横向设置在喷水腔体2内，将喷水腔体分为上下两个腔室；喷淋集管的上表面设置进水孔，并连接供水管1，下表面设置密集的出水孔，每个出水孔处分别安装一个喷嘴4。

长隔板6竖直设置在喷水腔体2内，沿喷淋集管的长度方向布置，其下端与喷淋集管的下表面封闭连接，上端穿过所述带孔阻尼板5，且与喷淋集管的上表面之间留有空隙。

短隔板的上下端分别与喷淋集管的上表面及下表面封闭连接，将喷水腔体2的上腔室沿长度方向至少分隔成三个上独立腔体，三个上独立腔体分别布置流量单独可控的供水管1。

所述带孔阻尼板5上均布着孔径为3mm～5mm的小孔；所述小孔根据整个箱型截面的尺寸来排布，设置5～7排，各排小孔的孔间距为8mm～12mm；小孔以带孔阻尼板的中间线为基准，两边对称排布。

图4为水凸度控制曲线图，图5为本发明提供的多腔体流量可控喷淋集管的流量控制示意图。

钢板在冷却过程中，边部容易产生过冷现象，容易造成钢板边浪、性能不均等产品缺陷。为实现对钢板宽度方向上的冷却均匀性，对钢板边部过冷区采用水流量的凸度控制。如图4所示，通过对钢板边部水量进行大小水量的调整，实现对钢板边部冷却强度的特殊控制。当水凸度控制阀调整到100％开口度时，边部区域与集管横向主冷区域具有相同水流密度，相当于不对钢板边部进行水凸度控制。当水凸度控制阀调整到0％开口度时，边部区域进行水凸度控制量最大，控制阀在0％到100％的调整，进行水凸度控制。

通常供水管1为3～6个，根据工艺需要，每个上独立腔体与1个以上的供水管连通。如图5所示的方案，上喷淋集管的每个上独立腔体分别与两个供水管1连通，并分为3组，每一组供水管分别安装控制阀和流量计，以便对各个上独立腔体的流量进行精确的控制。下喷淋集管采用同样的供水方案。所有的供水管均共用同一水源，以保证水温及供水压力的稳定。分流集水管内部为多层嵌套结构，保证分流到每组集管的水流稳定。控制阀可快速的开关，及时响应冷却过程的开始或终止，也可用以设备检修时止水功能；控制阀可以采用气动调节阀，先通过流量标定曲线进行开环调节，快速达到预设定流量所需的阀门开口度附近，再通过PID控制与流量计形成闭环调节，进一步微调保证实际流量与设定流量的稳定同步。

出水孔在喷淋集管的下表面厚度方向上倾斜布置，成10°～30°夹角。喷嘴4的直径为3mm～4mm，与出水孔为同轴布置。

在喷水腔体2的下腔室两侧分别设置一根与喷水腔体2连通的排水管3。排水管3是为了控制喷水的流量，当钢板所需的喷水量瞬间需要减小很大时，可从两侧的排水管流出，更好的调节钢板的冷却性能。

短隔板的下端靠近喷淋集管下表面的部分采用多段弯折或多段弧形的方式，使短隔板的下端绕开出水孔所在的位置。

图6为本发明实施例一提供的多腔体流量可控喷淋集管的剖视图；图7为本发明实施例一提供的喷淋集管的喷水腔体下腔体的俯视图。

在本实施例中，短隔板7为平板，共有两块，且两块短隔板7关于喷淋集管的中心横截面左右对称，将喷水腔体2的上腔体沿长度方向分隔成三个上独立腔体。

短隔板7与带孔阻尼板5垂直，与长隔板6间的夹角大于等于30°且小于90°，例如还可选45°或60°；中间的上独立腔体内的长隔板6部分的长度占整个长隔板长度的50％～80％，例如还可取60％或70％。

在本实施例的更进一步的方案中，短隔板7在与长隔板6间的夹角大于等于30°且小于90°的同时，还与带孔阻尼板5间存在大于0且不大于45°的夹角。

例如，自喷淋集管的上表面至下表面方向，短隔板7逐渐向喷淋集管的两端倾斜，使中间的上独立腔体呈“八”字形状形状，有利于水流的扩散喷射，能够有效控制钢板边部的过冷现象。

图8为本发明实施例二提供的喷淋集管的喷水腔体下腔体的俯视图。

在本实施例中，短隔板7为平板，与带孔阻尼板5、长隔板6均为垂直布置；分隔成的三个上独立腔体中，中间的上独立腔体在喷淋集管长度方向的长度为整个喷淋集管长度的40％～70％。

上述腔体分布方式有利于水流的均布喷射，不会出现局部过冷现象。这种方式多用于下喷淋集管。

在本实施例的更进一步的方案中，短隔板7还与带孔阻尼板5间存在大于0且不大于45°的夹角。

例如，自喷淋集管的上表面至下表面方向，短隔板7逐渐向喷淋集管的两端倾斜，使中间的上独立腔体呈“八”字形状形状，有利于水流的扩散喷射，能够有效控制钢板边部的过冷现象。

图9为本发明实施例三提供的喷淋集管的喷水腔体下腔体的俯视图。

在本实施例中，短隔板7为“V”形板，其顶角的角度大于等于30°且小于180°；短隔板7与所述带孔阻尼板5垂直，且关于长隔板6对称布置；中间的上独立腔体内的长隔板部分的长度占整个长隔板长度的60％～80％。

两组“V”形的短隔板7均采用顶角相对、均朝向喷淋集管中心的方式布置，有利于水流的集中喷射，能够增强钢板中间部分的喷射效果。

图10为本发明实施例四提供的喷淋集管的喷水腔体下腔体的俯视图。

本实施例与实施例三不同的是，两组“V”形的短隔板7均采用顶角相背、均分别朝向喷淋集管两端的方式布置，有利于水流的扩散喷射，能够有效控制钢板边部的过冷现象。

综上，本发明具有多个不同形状的腔体，在大范围压力、流量调节条件下均可保持射流流体形状良好。可以使钢板的瞬时冷却速度能够实现大范围无级调节。对于板厚为20mm的钢板最大冷速≥50℃/s，最小冷速约5℃/s；极大满足了不同产品冷却工艺的需求。

钢板冷却过程具备极高的均匀性，可对轧后钢板实现高强度冷却条件下的精细化、均匀化冷却；钢板的内部组织均匀、应力小、板形良好，可以有效避免在生产过程中出现的板形问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种多腔体流量可控喷淋集管，其特征在于，包括：横向设置在喷水腔体内的带孔阻尼板，将喷水腔体分为上下两个腔室；喷淋集管的下表面设置密集的出水孔，每个出水孔处分别安装一个喷嘴；

以及竖直设置在喷水腔体内的长隔板；所述长隔板沿喷淋集管的长度方向布置，其下端与喷淋集管的下表面封闭连接，上端穿过所述带孔阻尼板，且与喷淋集管的上表面之间留有空隙；

设置在喷水腔体内的多个短隔板；所述短隔板的上下端分别与喷淋集管的上表面及下表面封闭连接，将喷水腔体的上腔室沿长度方向至少分隔成三个上独立腔体，三个上独立腔体分别布置供水管路。

2.根据权利要求1所述的多腔体流量可控喷淋集管，其特征在于，所述带孔阻尼板上均匀分布着孔径为3mm～5mm的小孔；所述小孔根据整个箱型截面的尺寸来排布，设置5～7排，各排小孔的孔间距为8mm～12mm；小孔以带孔阻尼板的中间线为基准，两边对称排布。

3.根据权利要求1所述的多腔体流量可控喷淋集管，其特征在于，所述三个上独立腔体分别通过单独的供水管路与总供水源连接，以保证水温及供水压力的稳定；各单独的供水管路上分别安装控制阀和流量计，以实现对各个区域的流量进行精确控制。

4.根据权利要求1所述的多腔体流量可控喷淋集管，其特征在于，所述短隔板为两组，且两组短隔板关于喷淋集管的中心横截面左右对称，将喷水腔体的上腔体沿长度方向分隔成三个上独立腔体。

5.根据权利要求4所述的多腔体流量可控喷淋集管，其特征在于，所述短隔板为平板，与带孔阻尼板、长隔板均为垂直布置；分隔成的三个上独立腔体中，中间的上独立腔体在喷淋集管长度方向的长度为整个喷淋集管长度的40％～70％。

6.根据权利要求4所述的多腔体流量可控喷淋集管，其特征在于，所述短隔板为平板，与所述带孔阻尼板垂直，与长隔板间的夹角大于等于30°且小于90°，中间的上独立腔体内的长隔板部分的长度占整个长隔板长度的50％～80％。

7.根据权利要求4所述的多腔体流量可控喷淋集管，其特征在于，所述短隔板为平板，与所述带孔阻尼板间的夹角大于0且不大于45°，与长隔板间的夹角大于等于30°且小于90°，中间的上独立腔体内的长隔板部分的长度占整个长隔板长度的50％～80％。

8.根据权利要求2所述的多腔体流量可控喷淋集管，其特征在于，所述短隔板为“V”形板，两组“V”形的短隔板均采用顶角相对、朝向喷淋集管中心的方式布置，或两组“V”形的短隔板均采用顶角相背、分别朝向喷淋集管两端的方式布置；“V”形板的顶角大于等于30°且小于180°；短隔板与所述带孔阻尼板垂直且关于长隔板对称布置；中间的上独立腔体内的长隔板部分的长度占整个长隔板长度的60％～80％。

9.根据权利要求1-8任一项所述的多腔体流量可控喷淋集管，其特征在于，还包括分别设置在所述喷水腔体的下腔室两侧的排水管。

10.根据权利要求1-8任一项所述的多腔体流量可控喷淋集管，其特征在于，所述短隔板的下端靠近喷淋集管下表面的部分采用多段弯折或多段弧形的方式，使短隔板的下端绕开出水孔所在的位置。