CN107971352B - 钢管在线冷却的内冷装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢管生产在线热处理技术，尤其涉及一种钢管在线冷却的内冷装置和方法。本发明通过在钢管在线喷环冷却装置前后或中间设置从头部或尾部向钢管内喷水的内冷装置，及在喷环冷却装置中间空缺位置上设置移动式内喷轴流冷却装置，该移动式内喷轴流冷却装置包括上下升降驱动装置、前后移动驱动装置、支架、移动式内喷轴流喷管，从而降低了钢管内外壁温差，提高在线冷却均匀性，有效改善了钢管综合力学性能，拓展可冷却钢管规格，实现钢管在线冷却内外壁温度的均匀性和径向组织的一致性，并且不影响钢管在线热轧的生产节奏，提高生产效率。也可以满足两倍尺、三倍尺钢管的生产，可冷却的钢管长度接近40m甚至更长。

Description

钢管在线冷却的内冷装置和方法
技术领域
本发明涉及钢管生产在线热处理技术，尤其涉及一种钢管在线冷却的内冷装置和方法。
背景技术
对行进中的钢管实施内冷有很大的难度，此前的钢管在线冷却大都采用喷水环，喷水环上安装有喷嘴，喷嘴喷出的冷却水只是冷却钢管外表面，对于薄壁钢管（20mm以下）或者淬透性好的较厚钢板，可以有效淬透，但对于厚壁钢管或者淬透性较差的钢管，就无法淬透，会造成内外冷却速率差异较大，易于在组织中出现内外壁很大差异或异常粗大组织而造成组织不均匀现象，同时还出现强度不合或强度富余量不足等问题。
在钢管离线热处理采用的轴流内喷射技术，由于钢管处于固定旋转状态，可冷却的钢管长度受到很大的制约，一般长度在13m以下，不仅钢管生产规格受限，而且在离线热处理过程中钢管位置相对固定，采用原位转动冷却。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种钢管在线冷却的内冷装置，该内冷装置通过改变喷水环本体上的喷嘴角度实现钢管内冷。
本发明的目的之二在于提供一种钢管在线冷却的内冷装置，该内冷装置通过在钢管在线喷环冷却装置中间空缺位置上设置移动式内喷轴流冷却装置实现钢管内冷。
本发明的目的之三在于提供一种钢管在线冷却的内冷方法，该内冷方法通过钢管进入在线喷环冷却装置前后或中间从钢管头部或尾部向钢管内喷水实现内冷，以及在喷环冷却装置中间空缺位置上设置移动式内喷轴流冷却装置实现钢管内冷。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种钢管在线冷却的内冷装置，是钢管在线喷环冷却装置的一部分，所述钢管在线喷环冷却装置包括多组喷水环，每组喷水环由若干个前后排列的喷水环本体组成，喷水环本体上沿圆环周边安装有若干个喷嘴，多组喷水环固定安装于冷却辊道线上，对放置于冷却辊道线上的钢管进行喷水冷却；
所述每组喷水环入口端第一个喷水环本体起的多个喷水环本体的喷嘴喷水角度朝向钢管尾部，使喷射水直接从钢管尾部打入钢管内部；或者，所述每组喷水环出口端第一个喷水环本体起的多个喷水环本体的喷嘴喷水角度朝向钢管头部，使喷射水直接从钢管头部打入钢管内部。
所述多个喷水环本体为一个或二个或三个喷水环本体。
一种钢管在线冷却的内冷装置，是钢管在线喷环冷却装置的一部分，所述钢管在线喷环冷却装置包括多组喷水环，每组喷水环由若干个前后排列的喷水环本体组成，喷水环本体上沿圆环周边安装有若干个喷嘴，多组喷水环固定安装于冷却辊道线上，对放置于辊道线上的钢管进行喷水冷却；
在所述钢管在线喷环冷却装置中间空缺位置上设置移动式内喷轴流冷却装置，所述移动式内喷轴流冷却装置包括上下升降驱动装置、前后移动驱动装置、支架、移动式内喷轴流喷管，移动式内喷轴流喷管安装于支架上并向前伸出，支架被上下升降驱动装置驱动能上下移动，支架被前后移动驱动装置驱动能沿冷却辊道前后移动。
所述前后移动驱动装置驱动移动式内喷轴流喷管的速度大于等于钢管运动线速度，行走距离为所述在线冷却装置中间空缺区间的距离。
所述移动式内喷轴流喷管能喷射水或气水或气。
一种钢管在线冷却的内冷方法，当钢管运行到钢管在线喷环冷却装置入口处，根据钢管的直径和钢管的长度，在第一组喷水环的已经改变喷射角度的喷水环本体上的喷嘴，通过控制该喷嘴的出水流量从而控制向钢管内部的喷水水量；同样，当钢管运行到其它位置，通过控制与其位置对应的喷水环组的已经改变喷射角度的喷水环本体上的喷嘴出水流量，从而控制向钢管内部的喷水水量。
所述喷水环组的已经改变喷射角度的喷水环本体上的喷嘴为：在每组喷水环入口端的喷水环本体上的喷嘴，按照一定角度从钢管尾部朝头部方向喷水；同样，在每组喷水环出口端的喷水环本体上的喷嘴，按照一定角度从钢管头部朝尾部方向喷水。
当钢管运行到钢管在线喷环冷却装置中间空缺位置时，前部喷水环后面的热金属检测器下降沿触发时，即钢管尾部离开前部喷水环后，将移动式内喷轴流冷却装置下降并快速接近钢管尾部，经移动式内喷轴流喷管向钢管内部喷射水或气水或气，同时移动式内喷轴流冷却装置以相同速度跟随钢管移动或以大于钢管移动速度在钢管内进行伸缩运动，匹配钢管的外喷冷却；当钢管尾部进入后部喷水环后，移动式内喷轴流冷却装置立即停止移动，关闭阀门；快速抬起移动式内喷轴流冷却装置。
本发明通过在钢管在线喷环冷却装置前后或中间设置从头部或尾部向钢管内喷水的内冷装置，及在喷环冷却装置中间空缺位置上设置移动式内喷轴流冷却装置，降低了钢管内外壁温差，提高在线冷却均匀性，有效改善了钢管综合力学性能，拓展可冷却钢管规格，实现钢管在线冷却内外壁温度的均匀性和径向组织的一致性，并且不影响钢管在线热轧的生产节奏，提高生产效率。也可以满足两倍尺、三倍尺钢管的生产，也即可冷却的钢管长度接近40m，甚至更长。
附图说明
图1为改变喷水环本体喷嘴喷水角度实现钢管内冷的结构示意图；
图2为移动式内喷轴流冷却装置结构示意图。
图中：1喷水环，2移动式内喷轴流冷却装置，3钢管，4冷却辊道；
11喷水环本体，12喷嘴，21移动式内喷轴流喷管，22支架，23前后驱动装置，24上下驱动装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图1和图2，一种钢管在线冷却的内冷装置，是钢管在线喷环冷却装置的一部分。所述钢管在线喷环冷却装置包括多组喷水环，每组喷水环1由若干个前后排列的喷水环本体11组成，喷水环本体11上沿圆环周边安装有若干个喷嘴12，多组喷水环1固定安装于冷却辊道4线上，对放置于冷却辊道线上的钢管3进行喷水冷却。钢管在线喷环冷却装置中的多数喷水环是直接对钢管外表面进行喷水冷却，部分喷水环是对钢管内部进行喷水、或喷气水或喷气进行冷却。由于钢管是移动的，并且钢管较长，该部分喷水环对钢管内部进行冷却的设置相对较困难。
一种钢管在线冷却的内冷装置，是钢管在线喷环冷却装置的一部分，在钢管在线喷环冷却装置的每组喷水环入口端第一个喷水环本体起的多个喷水环本体11的喷嘴12喷水角度朝向钢管3尾部，使喷射水直接从钢管尾部打入钢管内部；或者，所述每组喷水环出口端第一个喷水环本体起的多个喷水环本体11的喷嘴12喷水角度朝向钢管3头部，使喷射水直接从钢管头部打入钢管内部。所述多个喷水环本体11为一个或二个或三个喷水环本体，参见图1。改变这几个带有一定角度的喷水环本体11上喷嘴12的喷水压力，可以改变喷射水在钢管3内的流速，提高钢管内喷水的均匀性。
一种钢管在线冷却的内冷装置，是钢管在线喷环冷却装置的一部分，所述钢管在线喷环冷却装置中间空缺位置上设置移动式内喷轴流冷却装置2，所述移动式内喷轴流冷却装置2包括上下升降驱动装置24、前后移动驱动装置23、支架22、移动式内喷轴流喷管21，移动式内喷轴流喷管21安装于支架22上并向前伸出，支架22被上下升降驱动装置24驱动能上下移动，支架22被前后移动驱动装置23驱动能沿冷却辊道4前后移动。所述前后移动驱动装置23驱动移动式内喷轴流喷管21的速度大于等于钢管运动线速度，行走距离为所述在线冷却装置中间空缺区间的距离。移动式内喷轴流喷管21能喷射水或气水或气。参见图2，在钢管3尾部未出前部喷水环之前，该移动式内喷轴流冷却装置2位于钢管3上方，处于安全位置。
一种钢管在线冷却的内冷方法，参见图1和图2，
当钢管3运行到钢管在线喷环冷却装置入口处，根据钢管的直径和钢管的长度，在第一组喷水环1的已经改变喷射角度的喷水环本体11上的喷嘴12，通过控制该喷嘴12的出水流量（或喷水压力）从而控制向钢管2内部的喷水水量。同样，当钢管3运行到其它位置，通过控制与其位置对应的喷水环1组的已经改变喷射角度的喷水环本体11上的喷嘴12出水流量，从而控制向钢管3内部的喷水水量。所述喷水环1组的已经改变喷射角度的喷水环本体11上的喷嘴12为：在每组喷水环1入口端的喷水环本体11上的喷嘴12，按照一定角度从钢管3尾部朝头部方向喷水；同样，在每组喷水环1出口端的喷水环本体11上的喷嘴12，按照一定角度从钢管3头部朝尾部方向喷水。这样可以实现在钢管在线喷环冷却装置前后或中间位置从头部或尾部向钢管内部喷水。
当钢管3运行到钢管在线喷环冷却装置中间空缺位置时，前部喷水环后面的热金属检测器下降沿触发时，即钢管3尾部离开前部喷水环1后，将移动式内喷轴流冷却装置2下降并快速接近钢管3尾部，经移动式内喷轴流喷管21向钢管3内部喷射水或气水或气，水流量、气流量、压力及喷口直径可根据钢管壁厚、长度、直径调节与控制，同时移动式内喷轴流冷却装置2以相同速度跟随钢管3移动或以大于钢管3移动速度在钢管内进行伸缩运动，匹配钢管3的外喷冷却，提高钢管内部冷却能力，保证钢管径向冷却的均匀性。
当钢管3尾部进入后部喷水环1后，移动式内喷轴流冷却装置2立即停止移动，关闭阀门；快速抬起移动式内喷轴流冷却装置2，以免影响下根钢管头部通过，移动式内喷轴流冷却装置2归位。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，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 (5)

1.一种钢管在线冷却的内冷装置，包括钢管在线喷环冷却装置，所述钢管在线喷环冷却装置包括多组喷水环（1），每组喷水环（1）由若干个前后排列的喷水环本体（11）组成，喷水环本体（11）上沿圆环周边安装有若干个喷嘴（12），多组喷水环（1）固定安装于冷却辊道（4）线上，对放置于冷却辊道线上的钢管（3）进行喷水冷却；其特征是：
在所述钢管在线喷环冷却装置中间空缺位置上设置移动式内喷轴流冷却装置（2），所述移动式内喷轴流冷却装置（2）包括上下升降驱动装置（24）、前后移动驱动装置（23）、支架（22）、移动式内喷轴流喷管（21），移动式内喷轴流喷管（21）安装于支架（22）上并向前伸出，支架（22）被上下升降驱动装置（24）驱动能上下移动，支架（22）被前后移动驱动装置（23）驱动能沿冷却辊道（4）前后移动；
所述前后移动驱动装置（23）驱动移动式内喷轴流喷管（21）的速度大于等于钢管（3）运动线速度，行走距离为所述在线冷却装置中间空缺区间的距离；
所述每组喷水环（1）入口端第一个喷水环本体（11）起的多个喷水环本体（11）的喷嘴（12）喷水角度朝向钢管（3）尾部，使喷射水直接从钢管尾部打入钢管内部；或者，所述每组喷水环（1）出口端第一个喷水环本体（11）起的多个喷水环本体（11）的喷嘴（12）喷水角度朝向钢管（3）头部，使喷射水直接从钢管头部打入钢管内部。
2.根据权利要求1所述的钢管在线冷却的内冷装置，其特征是：所述多个喷水环本体（11）为一个或二个或三个喷水环本体。
3.根据权利要求1所述的钢管在线冷却的内冷装置，其特征是：所述移动式内喷轴流喷管（21）能喷射水或气水或气。
4.一种钢管在线冷却的内冷方法，其特征是：
当钢管（3）运行到钢管在线喷环冷却装置入口处，根据钢管的直径和钢管的长度，在第一组喷水环（1）的已经改变喷射角度的喷水环本体（11）上的喷嘴（12），通过控制该喷嘴（12）的出水流量从而控制向钢管（3）内部的喷水水量；同样，当钢管（3）运行到其它位置，通过控制与其位置对应的喷水环（1）组的已经改变喷射角度的喷水环本体（11）上的喷嘴（12）出水流量，从而控制向钢管（3）内部的喷水水量；
当钢管（3）运行到钢管在线喷环冷却装置中间空缺位置时，前部喷水环后面的热金属检测器下降沿触发时，即钢管（3）尾部离开前部喷水环（1）后，将移动式内喷轴流冷却装置（2）下降并快速接近钢管（3）尾部，经移动式内喷轴流喷管（21）向钢管（3）内部喷射水或气水或气，同时移动式内喷轴流冷却装置（2）以相同速度跟随钢管（3）移动或以大于钢管移动速度在钢管（3）内进行伸缩运动，匹配钢管（3）的外喷冷却；当钢管（3）尾部进入后部喷水环（1）后，移动式内喷轴流冷却装置（2）立即停止移动，关闭阀门；快速抬起移动式内喷轴流冷却装置（2）。
5.根据权利要求4所述的钢管在线冷却的内冷方法，其特征是：所述喷水环（1）组的已经改变喷射角度的喷水环本体（11）上的喷嘴（12）为：在每组喷水环（1）入口端的喷水环本体（11）上的喷嘴（12），按照一定角度从钢管（3）尾部朝头部方向喷水；同样，在每组喷水环（1）出口端的喷水环本体（11）上的喷嘴（12），按照一定角度从钢管（3）头部朝尾部方向喷水。
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