CN109092913A - 改变层流冷却集管喷管间距的层流冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改变层流冷却集管喷管间距的层流冷却方法，喷管沿板带宽度方向并列设置在层流冷却集管上，层流冷却集管被分为中间区与两个边部区；通过改变层流冷却集管上喷管之间的距离，在中间区的喷管之间距离较小且彼此相等，两个边部区的喷管之间的距离由内侧向外侧逐渐增大，使层流冷却水流密度在板带宽度方向上呈中间大、两边小的趋势分布，从而使板带宽度方向上的冷却强度趋于一致，进而降低板带宽度方向上的温度差，使性能保持一致，避免产生边浪或翘曲缺陷，提高板带的板形质量。

Description

改变层流冷却集管喷管间距的层流冷却方法

技术领域

本发明属于热轧板带钢板形控制技术领域，具体涉及一种用于控制热轧板带钢边浪与翘曲的改变层流冷却集管喷管间距的层流冷却方法。

背景技术

在热轧板带钢采用控轧控冷技术生产过程中，轧后冷却过程直接影响着热轧产品的板形与钢板的性能。然而，在实际生产中，轧后冷却经常存在宽度方向上冷却效果不均匀，从而使冷却后的板带出现翘曲或边浪等板形缺陷。这是由于在冷却过程中，中部与边部的水流密度相同，冷却强度相同，中部的水流向两侧溢流过程中，对边部进行二次冷却，使边部的冷却强度增加，边部温度降低较快，从而导致边部温度相对中部较低，板带宽度方向上温度分布不均，进而形成翘曲或边浪等板形缺陷。

为了解决这一难题，使宽度方向上冷却效果均匀，目前有技术采用边部遮挡或改变出水口直径的方法降低边部的冷却强度。专利“中厚板层流冷却链式边部遮蔽装置控制方法”(申请号：2009100110734.7)公开了一种采用边部遮挡技术控制宽度方向上冷却效果的技术，该技术通过分别控制各组层流冷却集管上喷水区域的边部遮挡量，使遮挡量呈正弦分布，提高钢板宽度方向上的温度控制均匀性。该方案在一定程度上增加了设备和控制的复杂性。专利“一种等效层流冷却方法”(申请号：201010282943.X)与专利“一种用于控制热轧带钢双边浪的层流冷却系统及方法”(申请号：201510713274.X)公开了一种通过改变出水口直径控制宽度方向上冷却效果的技术。这两份专利分别使出水口直径由中部向两侧呈正弦分布或线性规律变化，使水流密度由中部向两侧逐渐减少，冷却强度由中部向两侧逐渐降低，边部经过二次冷却，达到与中部相同的冷却强度，从而使带钢宽度方向上的温度保持一致。考虑到在实际生产中，由于管径为变化的非标准管径，将增加生产成本及加工难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于控制热轧板带钢边浪与翘曲的层流冷却方法，根据热轧板带钢在控制冷却过程中的温度分布，改变喷管之间的距离，以降低边部冷却能力，从而保证板带宽度方向上的温降一致、性能一致，提高板形质量。

本发明采取了如下技术解决方案：

一种改变层流冷却集管喷管间距的层流冷却方法，层流冷却集管包括连接法兰、内集管、外集管、喷管、进水侧侧板、远水侧侧板和集管端板；内集管的第一端与连接法兰固定连接，内集管的第二端与集管端板固定连接；外集管的第一端与进水侧侧板固定连接，内集管的第二端与远水侧侧板固定连接；进水侧侧板与远水侧侧板固定在内集管上；喷管与外集管固定连接；将喷管沿板带宽度方向并列设置在层流冷却集管上，所述层流冷却集管被分为中间区与两个边部区，每个所述边部区的宽度占所述层流冷却集管的总长的1/7～1/3；通过改变层流冷却集管的喷管之间的距离，使在中间区的喷管之间具有小距离，两个边部区的喷管之间的距离由内侧向外侧逐渐增大，使层流冷却水流密度在板带宽度方向上呈中间大、两边小的分布，从而使板带宽度方向上的冷却强度相同。

优选的，所述中间区的喷管之间的距离相等。

优选的，所述边部区的喷管间距由内侧向外侧呈规律增加。

优选的，所述边部区的喷管间距自内侧向外侧采用线性增加的形式，所述边部区喷管间距的表达式为：

式中：

l_1i—边部区由内向外第开始计算，第i个喷管间距；单位mm；

l₂—中间区喷管间距，单位mm；

l—喷管间距最大调整量，单位mm；

n—边部区喷管间距总数，单位个。

优选的，所述边部区的喷管间距自内侧向外侧采用正弦分布增加的方式，所述边部区喷管间距的表达式为：

式中：

l_1i—边部区由内向外开始计算，第i个喷管间距；单位mm；

l₂—中间区喷管间距，单位mm；

l—喷管间距最大调整量，单位mm；

n—边部区喷管间距总数，单位个。

本发明具有以下有益效果：

相对于改变喷管直径的方法，本发明采用标准喷管直径，降低制造成本，且结构简单。在本发明结构下，板带宽度方向上的喷管分布间距由中部向两侧逐渐增加，层流冷却水流密度在板带宽度方向上呈中部大、两侧小的趋势分布，冷却强度由中部向两侧逐渐降低，边部经过二次冷却，达到与中部相同的冷却强度，进而降低板带宽度方向上的温度差，使性能保持一致，避免产生边浪或翘曲缺陷，提高板带的板形质量。

附图说明

图1为本发明的层流冷却集管示意图；

图2为本发明的层流冷却集管中间区与边部区的示意图；

图3为本发明的层流冷却集管对称面剖视图；

图4为本发明的实施例的喷管间距曲线图；

图5为本发明的实施例的喷水密度曲线图；

其中：喷管分布宽度L；中间区宽度L₂；边部区宽度L₁；中间区喷管间距l₂；边部区喷管间距l₁。内集管1；外集管2；阻尼孔3；喷管4；进水侧侧板5；远水侧侧板6；集管端板7；连接法兰9。

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好的理解本方案，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步解释：

如图1所示，应用改变喷管间距的层流冷却方法的层流冷却集管的结构示意图。该层流冷却集管包括内集管1、外集管2、喷管4、进水侧侧板5、远水侧侧板6和集管端板7；内集管1的第一端与连接法兰9固定连接，内集管1的第二端与集管端板7固定连接；外集管2的第一端与进水侧侧板5固定连接，外集管2的第二端与远水侧侧板6固定连接；进水侧侧板5与远水侧侧板6固定在内集管1上；喷管4与外集管2固定连接。

如图2所示，集管工作时，冷却水由内集管1进入，内集管1是开设有阻尼孔3，冷却水经阻尼孔3进入外集管2，阻尼孔3对冷却水进行均流，使冷却水在集管长度方向上压力与水流速度保持一致；随后冷却水由外集管2进入喷管4，经喷管4喷出，落在下方热态钢板表面，对钢板进行冷却。

如图3所示，将所述外集管2总长L分为三部分，两侧边部区宽度为L₁，中间区宽度为L₂；边部区喷管间距l₁自内侧向外侧呈一定规律增加，中间区喷管间距为固定值l₂。

下面结合附图对本发明中的喷管间距做进一步解释：

中间区喷管之间的距离相等。

实施例1：

实施例给定外集管2上喷管4分布区域长为1500mm，其中设置中间区为900mm，两侧边部区各为300mm，确保冷却速度的前提下，中间区喷管间距为30mm，间距最大调整量为15mm，采用正弦分布。

首先计算集管上喷管间距个数，正弦分布喷管间距个数可由边部区长度、最小间距、间距最大调整量根据下式得到：

当n＝8时，L＝276.366mm；当n＝9时，L＝311.756mm。得到集管上喷管间距为8个。

通过间距的表达式，得到各喷管之间间距分别为

l₁＝30.29mm，l₂＝31.14mm，l₃＝32.53mm，l₄＝34.39mm，l₅＝36.67mm，l₆＝39.26mm，l₇＝42.07mm，l₈＝45mm。

如图4所示，为实施例1的喷管间距分布曲线，可以看出中间区喷管间距相等且均为较小的间距，边部区喷管间距由内侧向外侧逐渐增大。

如图5所示，为层流冷却集管喷水密度的分布，层流冷却水流密度在板带宽度方向上呈中间大、两边小的趋势分布，边部冷却强度降低，中部冷却在向边部溢流过程中，对边部进行二次冷却，使边部达到与中部相同的冷却强度，进而降低板带宽度方向上的温度差，使板带宽度方向上冷却速度保持一致，进而微观组织保持一致，从而使力学性能保持一致，同时避免因冷却收缩量不同而带来的边浪或翘曲缺陷，提高板带的板形质量。

实施例2：

实施例给定外集管2上喷管4分布区域长为1500mm，其中设置中间区为900mm，两侧边部区各为300mm，确保冷却速度的前提下，中间区喷管间距为30mm，间距最大调整量为15mm，采用线性分布。

首先计算集管上喷管间距个数，线性分布喷管间距个数可由边部区长度、最小间距、间距最大调整量根据下式得到：

当n＝7时，L＝270mm；当n＝8时，L＝307.5mm。得到集管上喷管间距为7个。

通过间距的表达式，得到各喷管之间间距分别为

l₁＝32.14mm，l₂＝34.29mm，l₃＝36.43mm，l₄＝38.57mm，l₅＝40.57mm，l₆＝42.86mm，l₇＝45mm。

如图4所示，为实施例1的喷管间距分布曲线，可以看出中间区喷管间距相等且均为较小的间距，边部区喷管间距由内侧向外侧逐渐增大。

如图5所示，为层流冷却集管喷水密度的分布，层流冷却水流密度在板带宽度方向上呈中间大、两边小的趋势分布，与实施例1相同，边部冷却强度降低，中部冷却在向边部溢流过程中，对边部进行二次冷却，使边部达到与中部相同的冷却强度，进而降低板带宽度方向上的温度差，使板带宽度方向上冷却速度保持一致，进而微观组织保持一致，从而使力学性能保持一致，同时避免因冷却收缩量不同而带来的边浪或翘曲缺陷，提高板带的板形质量。

由图5喷水密度可以看出，实施例1的过渡更加平滑，对应冷却均匀性更好；实施例2由于边部区喷管间距采用线性分布，装置设计更合理、方案更为简便。

以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，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 (5)

1.一种改变层流冷却集管喷管间距的层流冷却方法，其特征在于：层流冷却集管包括连接法兰、内集管、外集管、喷管、进水侧侧板、远水侧侧板和集管端板；内集管的第一端与连接法兰固定连接，内集管的第二端与集管端板固定连接；外集管的第一端与进水侧侧板固定连接，内集管的第二端与远水侧侧板固定连接；进水侧侧板与远水侧侧板固定在内集管上；喷管与外集管固定连接；将喷管沿板带宽度方向并列设置在层流冷却集管上，所述层流冷却集管被分为中间区与两个边部区，每个所述边部区的宽度占所述层流冷却集管的总长的1/7～1/3；通过改变层流冷却集管的喷管之间的距离，使在中间区的喷管之间具有小距离，两个边部区的喷管之间的距离由内侧向外侧逐渐增大，使层流冷却水流密度在板带宽度方向上呈中间大、两边小的分布，从而使板带宽度方向上的冷却强度相同。

2.如权利要求1所述的改变层流冷却集管喷管间距的层流冷却方法，其特征在于：所述中间区的喷管之间的距离相等。

3.如权利要求1或2所述的改变层流冷却集管喷管间距的层流冷却方法，其特征在于：所述边部区的喷管间距由内侧向外侧呈规律增加。

4.如权利要求3所述的改变层流冷却集管喷管间距的层流冷却方法，其特征在于：所述边部区的喷管间距自内侧向外侧采用线性增加的形式，所述边部区喷管间距的表达式为：

式中：

l_1i—边部区由内向外第开始计算，第i个喷管间距；单位mm；

l₂—中间区喷管间距，单位mm；

l—喷管间距最大调整量，单位mm；

n—边部区喷管间距总数，单位个。

5.如权利要求3所述的改变层流冷却集管喷管间距的层流冷却方法，其特征在于：所述边部区的喷管间距自内侧向外侧采用正弦分布增加的方式，所述边部区喷管间距的表达式为：

式中：

l_1i—边部区由内向外开始计算，第i个喷管间距；单位mm；

l₂—中间区喷管间距，单位mm；

l—喷管间距最大调整量，单位mm；

n—边部区喷管间距总数，单位个。