CN105436214B - 一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法 - Google Patents

Abstract

一种线材边部冷却装置及其方法，包括喷嘴，喷嘴与一冷却装置组件连接，冷却装置组件设置在辊道两侧下部的风道内，该冷却装置组件可通过其设置的导向部件左右移动，使得整个冷却装置组件可调整位置正对线圈的搭接点进行冷却作业。本发明可在任意位置对线圈温差进行调节，尤其可以对相变区温度进行调节，保证了相变区温度的均匀，也直接保证了组织均匀，产品性能一致，本发明能更好的将边部冷却设备喷出的气雾吹向盘条，且未气化的水雾吹向辊道上方，不滴落，不会对风道、风机等造成影响。且本发明沿斯太尔摩线长度方向的布置可长可短，开关组数可多可少，具有充分的温差调节能力。另外本发明改善搭接点位置的网碳和氧化问题，也改善了现场操作环境。

Description

一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法

技术领域

本发明涉及一种材料冷却用装置及冷却方法，尤其涉及一种应用于斯太尔摩冷却线的线材产线中的对线材进行轧后控制冷却的装置及冷却技术。

背景技术

目前，在各家钢铁生产企业中的生产过程中涉及带线材产线的控制冷却方法非常之多，其中应用最广泛的是斯太尔摩线-一种基于钢在冷却时组织的转变规律而设计出的一种控制冷却工艺，其冷却过程如下所述：

1.吐丝机吐出的线圈平铺在辊道上，辊道下方有数组风机；

2.风机吹出的冷风经过风道从辊道下方吹向辊道上的线圈，使线圈冷却。

而不同品种和规格的线材采用不同的冷却策略，如风机开启的台数、风量大小、保温罩开闭数量等，从而控制冷却强度，得到理想的组织和产品性能。

经过现场工人长时间的现场操作和数据统计，斯太尔摩线的缺点在于易产生搭接点，温度过高且调节能力有限，其中吐丝机吐出的线圈在辊道上的分布中，边部搭接点的线圈排列密集，而线圈中部为疏松区域，这种疏密不同的分布方式势必造成线圈边部冷却慢，中部冷却快，导致线圈边部温度高于中部温度，反映到产品性能上就会出现同一圈线材强度存在差别。

虽然现有技术下的斯太尔摩线本身设计有调节手段，如在风道内部安装有控风装置，该装置可调节冷却风的吹入角度，来控制边部与中部的风量比例，使得边部风量大，中部风量小，减小由于线材线圈疏密造成的同圈温差，但是，经过现场观察和对线材成品的实际数据监测显示，即使采用了控风装置，由于线材线圈规格不同，仍然不能消除温度的不均匀状况，现场实测不同规格线材线圈边部仍然要比中部温度高100～150℃，严重影响产品质量稳定。

专利号CN1603021A的中国专利，提供了一种气雾冷却装置，通过在吐丝机与第一台风机之间的辊道上方安装气雾喷嘴，正对搭接点位置喷吹气雾冷却线材，减小同圈温差，线材同圈强度差可以降低到5-7MPa。

但该发明在实际应用过程，由于产线设置的辊道区间等因素中存在以下问题：由于采用从辊道上方向下喷吹气雾的冷却方式，因此只能安装在吐丝机与第一台风机之间的2～3m长的辊道区间，其冷却长度受到限制而且在该位置的线圈停留时间很短，仅有2～5秒，使得对900℃的线圈温降有限，达不到想要的温度均匀效果，而后续冷却辊道长度近100m，故在后续冷却辊道上仍然存在线圈边、中冷却不均的现状，而相变完成区域恰恰在该区域内，因此该发明对降低同圈温差，改善同圈强度差作用有限。

专利号CN102451841A的中国专利，提供了一种高碳钢盘条轧后冷却装置，与上述的CN1603021A专利类似，也是安装在吐丝机与第一台风机之间的辊道上方，利用气雾冷却使盘条各区域的温差控制在100℃以下。但其所存在的问题和局限性与上述专利相同。

综上所述，为了解决现有技术下的对线材边部冷却的问题，现迫切需要一种新型的冷却装置及冷却方法来解决线材边部冷却的问题，而且能解决现有技术下受结构限制导致的冷却范围小，温降有限，温度不均匀，且降低同圈温差，改善同圈强度差作用有限的问题

发明内容

为了解决上述的现有技术下线材边部冷却所存在的温度不均，尤其搭接点位置温度过高的问题，从而改善线材产品的性能均匀性等种种问题，本发明提供了一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法，通过其结构设计使得线圈密集的搭接部位的冷速与线圈稀疏的中间部位冷速一致，从而实现线圈的均匀冷却，改善产品组织的均匀性。同时搭接点实现快速冷却，降低了氧化铁皮的生成量。本发明的具体结构和冷却方法如下所述：

一种线材边部冷却装置，包括喷嘴，其特征在于：

所述的喷嘴与一冷却装置组件连接；

所述的冷却装置组件设置在辊道两侧下部的风道内，该冷却装置组件可通过其设置的导向机构左右移动，使得整个冷却装置组件可调整位置正对线圈的搭接点进行冷却作业。

根据本发明的一种线材边部冷却装置，其特征在于，所述的冷却装置组件包括气雾整合集管、供气管、供水管、压力检测装置、流量调节阀及导向机构，其中气雾整合集管与喷嘴连接，该气雾整合集管为可转动式，即可调整喷嘴的喷射角度，而供气管和供水管分别与气雾整合集管管路相通，且在供气管和供水管均设置有压力检测装置和流量调节阀，而在供气管和供水管的下部安装设置有导向机构。

根据本发明的一种线材边部冷却装置，其特征在于，所述的喷嘴为一气雾喷嘴，该喷嘴可通过冷却装置组件一路进水一路进气，气水在喷嘴腔体内混合后喷出细小弥散的水雾对线材边部进行冷却作业，喷嘴喷出的气雾以刚好覆盖搭接点宽度为准。

根据本发明的一种线材边部冷却方法，基于上述的一种线材边部冷却装置，其冷却方法的具体步骤如下所述：

1)将冷却装置组件与喷嘴连接，然后成组的安装在辊道两侧下部的风道内，将喷嘴对准线材线圈的搭接点；

2)线材生产前，先根据钢种及规格确定冷却装置组件打开的组数、位置及流量大小；

3)根据线材吐丝圈径大小调节冷却装置组件的导向机构，从而控制整个冷却装置组件的位置，使得与其连接的喷嘴与搭接点位置对齐；

4)打开对应的冷却装置组件的供气管和供水管的水、气开关，并调节流量调节阀的开度，满足水、气流量要求，其中不同的气、水配比可以实现不同的冷速要求，增大水量冷速提高，为了保证足够的雾化效果，压缩空气的压力1～10bar，冷却水压力范围0～6bar；

5)开启风机，稳定后，吐丝机开始生产，线材经吐丝机吐丝成圈后平铺在运输的辊道上，风机的冷风通过辊道下方的风道吹向线圈，使线圈冷却，同时喷嘴向两侧搭接位置喷吹气或水雾，小液滴遇高温线材气化带走大量热量，促使搭接点位置的线材冷速提高，同时水雾会降低边部辊道的表面温度，辊道与线圈的热传导散热加剧也导致线材搭接部位冷速提高，边部加速冷却装置的投用使线圈密集的搭接部位的冷速与线圈稀疏的中间部位冷速一致，从而实现线圈的均匀冷却，改善产品组织的均匀性，同时搭接点实现快速冷却，降低了氧化铁皮的生成量。

根据本发明的一种线材边部冷却方法，其特征在于，所述的步骤1)中的冷却装置组件与喷嘴的安装数量由线材规格决定。

根据本发明的一种线材边部冷却方法，其特征在于，所述的步骤2)中冷却装置组件和喷嘴打开的组数、位置及流量大小与线材规格有关，对于大规格线材，搭接点位置散热差，需要相应增加打开的冷却装置组数，对于小规格线材，搭接点在风机的作用下能够较好的散热，需要相应减少打开的冷却装置组数可以少些，对于风机开启台数多的线材适当减少打开的冷却装置组数，对于少开或不开风机的线材增加打开的冷却装置组数。

使用本发明的一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法获得了如下有益效果：

1.本发明的一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法可在任意位置对线圈温差进行调节，尤其可以对相变区温度进行调节，保证了相变区温度的均匀，也直接保证了组织均匀，产品性能一致；

2.本发明的一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法安装在辊道下方的风道内，由下向上喷吹气或水雾，由于风机吹风也是从下向上，因此能更好的将边部冷却设备喷出的气雾吹向盘条，且未气化的水雾吹向辊道上方，不滴落，不会对风道、风机等造成影响；

3.本发明的一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法沿斯太尔摩线长度方向的布置可长可短，开关组数可多可少，具有充分的温差调节能力；

4.通过本发明的一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法能够实现线圈同圈温差小于60℃，保证相变区同圈温度均匀，产品性能均匀和稳定，同时改善搭接点位置的网碳和氧化问题，也改善了现场操作环境。

附图说明

图1为本发明的一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法的装置部分的具体结构示意图；

图2为本发明的一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法的实施效果图；

图3为本发明的一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法的具体安装示意图。

图中：1-喷嘴，2-辊道，3-风道，A-冷却装置组件，A1-气雾整合集管，A2-供气管，A3-供水管，A3-压力检测装置，A4-流量调节阀，A5-导向机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法做进一步的描述。

如图1至图3所示，一种线材边部冷却装置，包括喷嘴1，喷嘴与一冷却装置组件A连接；

冷却装置组件A设置在辊道2两侧下部的风道3内，该冷却装置组件可通过其设置的导向机构左右移动，使得整个冷却装置组件可调整位置正对线圈的搭接点进行冷却作业。

冷却装置组件A包括气雾整合集管A1、供气管A2、供水管A3、压力检测装置A4、流量调节阀A5及导向机构A6，其中气雾整合集管与喷嘴1连接，该气雾整合集管为可转动式，即可调整喷嘴的喷射角度，而供气管和供水管分别与气雾整合集管管路相通，且在供气管和供水管均设置有压力检测装置和流量调节阀，而在供气管和供水管的下部安装设置有导向机构。

喷嘴1为一气雾喷嘴，该喷嘴可通过冷却装置组件A一路进水一路进气，气水在喷嘴腔体内混合后喷出细小弥散的水雾对线材边部进行冷却作业，喷嘴喷出的气雾以刚好覆盖搭接点宽度为准。

一种线材边部冷却方法，基于上述的一种线材边部冷却装置，其冷却方法的具体步骤如下所述：

1)将冷却装置组件A与喷嘴1连接，然后成组的安装在辊道2两侧下部的风道3内，将喷嘴对准线材线圈的搭接点；

2)线材生产前，先根据钢种及规格确定冷却装置组件A打开的组数、位置及流量大小；

3)根据线材吐丝圈径大小调节冷却装置组件A的导向机构A6，从而控制整个冷却装置组件的位置，使得与其连接的喷嘴1与搭接点位置对齐；

4)打开对应的冷却装置组件A的供气管A2和供水管A3的水、气开关，并调节流量调节阀A5的开度，满足水、气流量要求，其中不同的气、水配比可以实现不同的冷速要求，增大水量冷速提高，为了保证足够的雾化效果，压缩空气的压力1～10bar，冷却水压力范围0～6bar；

5)开启风机，稳定后，吐丝机开始生产，线材经吐丝机吐丝成圈后平铺在运输的辊道2上，风机的冷风通过辊道下方的风道3吹向线圈，使线圈冷却，同时喷嘴1向两侧搭接位置喷吹气或水雾，小液滴遇高温线材气化带走大量热量，促使搭接点位置的线材冷速提高，同时水雾会降低边部辊道的表面温度，辊道与线圈的热传导散热加剧也导致线材搭接部位冷速提高，边部加速冷却装置的投用使线圈密集的搭接部位的冷速与线圈稀疏的中间部位冷速一致，从而实现线圈的均匀冷却，改善产品组织的均匀性，同时搭接点实现快速冷却，降低了氧化铁皮的生成量。

步骤1)中的冷却装置组件A与喷嘴1的安装数量由线材规格决定。

步骤2)中冷却装置组件A和喷嘴1打开的组数、位置及流量大小与线材规格有关，对于大规格线材，搭接点位置散热差，需要相应增加打开的冷却装置组数，对于小规格线材，搭接点在风机的作用下能够较好的散热，需要相应减少打开的冷却装置组数可以少些，对于风机开启台数多的线材适当减少打开的冷却装置组数，对于少开或不开风机的线材增加打开的冷却装置组数。

本发明的一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法其装置部分呈成组的安装在辊道2两侧下部的风道3内，整个冷却装置组件A与喷嘴1沿辊道中心线对称分布，左右各有一套，右侧边部冷却系统如图，导向机构A5由导轨、滑轮或滑块或其它类似机构等部件实现其导向功能(图中未示出)，使得安装在其上部的冷却装置组件的其余部件可左右移动，将喷嘴正对辊道上方盘条线圈的搭接点位置，供气管A2和供水管A3上均安装有压力检测装置A3和流量调节阀A4，应注意，压缩空气压力范围1～10bar，冷却水压力范围0～6bar，其具体数据由压力检测装置A4显示。

压缩空气与冷却水在气雾整合集管A1的腔体内充分混合后从喷嘴1喷射出小于100μm的均匀弥散水雾，冷却强度大小通过改变水、气的配比实现，增大水量冷却强度增加，也可以只喷气，不使用冷却水，根据钢种所需冷却强度大小进行选择。

以某钢种为例，出保温罩后红外测温仪检测同圈温差，线圈边部与中部温差由未使用边部冷却系统时的120～150℃降低到40～70℃，同圈温度均匀性改善明显。

实施例1：盘条，吐丝温度900℃，使用3组边部冷却装置，单边每组30个喷嘴，水压3bar，气压5bar，实测同圈温差为47℃；

实施例2：盘条，吐丝温度920℃，使用5组边部冷却装置，单边每组30个喷嘴，水压1.5bar，气压3bar，实测同圈温差为53℃；

实施例3：盘条，吐丝温度880℃，使用5组边部冷却装置，单边每组30个喷嘴，水压2bar，气压3bar，实测同圈温差为58℃；

实施例4：盘条，吐丝温度860℃，使用9组边部冷却装置，单边每组30个喷嘴，水压1bar，气压8bar，实测同圈温差为55℃；

实施例5：盘条，吐丝温度840℃，使用6组边部冷却装置，单边每组30个喷嘴，水压1bar，气压4bar，实测同圈温差为45℃。

表1实施例汇总表

由上述实施例可以看出，本发明的一种线材边部冷却装置及线材边部冷却方法可在任意位置对线圈温差进行调节，尤其可以对相变区温度进行调节，保证了相变区温度的均匀，也直接保证了组织均匀，产品性能一致，本发明安装在辊道下方的风道内，由下向上喷吹气或水雾，由于风机吹风也是从下向上，因此能更好的将边部冷却设备喷出的气雾吹向盘条，且未气化的水雾吹向辊道上方，不滴落，不会对风道、风机等造成影响。且本发明沿斯太尔摩线长度方向的布置可长可短，开关组数可多可少，具有充分的温差调节能力。另外本发明能够实现线圈同圈温差小于60℃，保证相变区同圈温度均匀，产品性能均匀和稳定，同时改善搭接点位置的网碳和氧化问题，也改善了现场操作环境。

本发明适用于各种斯太尔摩冷却线的线材产线中的对线材进行轧后控制冷却领域。

Claims (3)

1.一种线材边部冷却装置，包括喷嘴(1)，其特征在于：

所述的喷嘴(1)与一冷却装置组件(A)连接；

所述的冷却装置组件(A)设置在辊道(2)两侧下部的风道(3)内，该冷却装置组件可通过其设置的导向机构左右移动，使得整个冷却装置组件可调整位置正对线圈的搭接点进行冷却作业；

所述的冷却装置组件(A)包括气雾整合集管(A1)、供气管(A2)、供水管(A3)、压力检测装置(A4)、流量调节阀(A5)及导向机构(A6)，其中气雾整合集管与喷嘴(1)连接，该气雾整合集管为可转动式，即可调整喷嘴的喷射角度，而供气管和供水管分别与气雾整合集管管路相通，且在供气管和供水管均设置有压力检测装置和流量调节阀，而在供气管和供水管的下部安装设置有导向机构。

2.如权利要求1所述的一种线材边部冷却装置，其特征在于，所述的喷嘴(1)为一气雾喷嘴，该喷嘴可通过冷却装置组件(A)一路进水一路进气，气水在喷嘴腔体内混合后喷出细小弥散的水雾对线材边部进行冷却作业，喷嘴喷出的气雾以刚好覆盖搭接点宽度为准。

3.一种线材边部冷却方法，基于上述的权利要求1至权利要求2任一项所述的一种线材边部冷却装置，其冷却方法的具体步骤如下所述：

1)将冷却装置组件(A)与喷嘴(1)连接，然后成组的安装在辊道(2)两侧下部的风道(3)内，将喷嘴对准线材线圈的搭接点；

2)线材生产前，先根据钢种及规格确定冷却装置组件(A)打开的组数、位置及流量大小；

3)根据线材吐丝圈径大小调节冷却装置组件(A)的导向机构(A6)，从而控制整个冷却装置组件的位置，使得与其连接的喷嘴(1)与搭接点位置对齐；

4)打开对应的冷却装置组件(A)的供气管(A2)和供水管(A3)的水、气开关，并调节流量调节阀(A5)的开度，满足水、气流量要求，其中不同的气、水配比可以实现不同的冷速要求，增大水量冷速提高，为了保证足够的雾化效果，压缩空气的压力1～10bar，冷却水压力范围0～6bar；

5)开启风机，稳定后，吐丝机开始生产，线材经吐丝机吐丝成圈后平铺在运输的辊道(2)上，风机的冷风通过辊道下方的风道(3)吹向线圈，使线圈冷却，同时喷嘴(1)向两侧搭接位置喷吹气或水雾，小液滴遇高温线材气化带走大量热量，促使搭接点位置的线材冷速提高，同时水雾会降低边部辊道的表面温度，辊道与线圈的热传导散热加剧也导致线材搭接部位冷速提高，边部加速冷却装置的投用使线圈密集的搭接部位的冷速与线圈稀疏的中间部位冷速一致，同时搭接点实现快速冷却。