CN1166806C - 冷却带材的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于冷却钢带的方法和系统。沿钢带的运行方向设置一个高水量喷雾冷却器和一个低水量喷雾冷却器。高水量喷雾冷却器向钢带表面喷射高水量的水雾，以对钢带进行冷却，随后，低水量喷雾冷却器向钢带表面喷射低水量的水雾，以对钢带进行冷却，从而在对钢带进行冷却的同时可抑制转变沸腾的影响，以便防止在带材上出现温度分布不均匀的部分。

Description

冷却带材的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于通过两个步骤冷却高温带材的方法及系统。
背景技术
作为具有冷却高温带材的系统的设备的一个例子，在图3中示出了一种热浸镀锌系统。该系统包括一个热浸镀锌槽60，一个加热器71，一个浸渍装置72，和一个作为冷却装置的喷雾冷却器80。
根据上述系统，钢带50在热浸镀锌槽60中被镀锌，然后垂直向上地运动，并被加热器71加热，以便使锌与钢熔合。合金化后的钢带50由浸渍装置72对其整个宽度进行浸渍。进入冷却区域C的这个钢带50由喷雾冷却器80从520℃冷却至200℃，并由一个导辊90水平送出。
喷雾冷却器80由设置在上升的钢带50两侧的相对位置上的喷雾器81组成。各喷雾器81包括垂直地成排设置的供水管82和供气管83，各供气管83装在各供水管82之内，形成套管结构。各供水管82具有许多沿钢带50的宽度方向设置的喷嘴孔，各供气管83也有许多沿钢带50的宽度方向设置的喷嘴孔。喷雾冷却器82通过从供气管83的喷嘴喷射空气85而由供水管82中的水形成水雾86，并且将水雾86喷向钢带50表面，以对其进行冷却。
利用前述喷雾冷却器80，具有恒定水量密度的水雾86被喷到穿过冷却区域C的钢带50的两侧上，以便对钢带50进行冷却。然而，在冷却区域C中钢带50的温度大约为350℃或更低的地方(即，冷却区域C的上部)，附着到钢带50表面上的水雾86产生转变沸腾，使钢带50迅速冷却。就水而言，转变沸腾是指一种从用水蒸气冷却的状态过渡到直接用水冷却的状态或过渡到用水和水蒸气的混合物进行冷却的状态的现象。这一现象大约在350℃时发生。因此，易于产生钢带50的不均匀温度分布，从而使钢带50变形，导致钢带畸形。
发明内容
本发明已经解决了上述问题。
根据本发明的第一个方面，提供了一种冷却带材的方法，包括：
使运行中的带材穿过一个高温冷却区和一个低温冷却区，在高温冷却区用高水量的气-水混合物冷却带材，然后，在低温冷却区用低水量的气-水混合物冷却带材。
根据本发明的第二个方面，提供了一种冷却带材的方法，包括：
使运行中的带材穿过一个高温冷却区和一个低温冷却区，在高温冷却区用高水量的气-水混合物将带材冷却至产生转变沸腾的温度附近的温度，然后在低温冷却区用低水量的气-水混合物冷却带材，并同时抑制转变沸腾。
高水量气-水混合物中气与水的比率可以大约为1500，而低水量气-水混合物中气与水的比率可以大约为5000。
上述方法进一步包括：在高温冷却区中将带材冷却至产生转变沸腾的温度附近的温度；以及
在低温冷却区中将带材冷却到一个预定的温度。
在上述方法中，带材通过的步骤可包括下述分步骤：
在高温冷却区中将带材冷却至大约350℃，并且，
在低温冷却区中将带材从大约350℃冷却至一个预定的温度。
根据本发明的第三个方面，提供了一种用于冷却带材的系统，包括：
由一个高温冷却区和一个低温冷却区形成的冷却区域，其中，在高温冷却区中以高水量的气-水混合物冷却带材，在低温冷却区中以低水量的气水混合物冷却带材。
在该系统中，高水量的气-水混合物中气与水的比率大约为1500，而低水量的汽-水混合物中气与水的比率可大约为5000。
在上述系统中，高温冷却区可将带材冷却至大约350℃，而低温冷却区可将带材从大约350℃冷却至一个预定的温度。
根据本发明的第四个方面，提供了一种用于冷却传送中的带材的系统，包括：
沿带材的传送方向设置一个高温冷却区和一个低温冷却区；
在高温冷却区中设置高水量气-水混合冷却器，用于用高水量的气-水混合物将带材冷却至发生转变沸腾的温度附近的温度；以及，
在低温冷却区中，设置低水量气-水混合冷却器，用于用低水量的气-水混合物冷却带材，并同时抑制转变沸腾。
高水量气-水混合冷却器可向带材的两侧喷射高水量的水雾，而低水量气-水混合冷却器可向带材两侧喷射低水量的水雾。
高水量气-水混合器可包括许多垂直布置的喷管，各喷管具有一个供水管，用于提供高水量，在供水管内部装有一个供气管，供水管沿带材的宽度方向延伸并且面对带材表面地钻有许多喷嘴孔，同时，供气管也在带材的宽度方向上钻有许多喷嘴孔。另一方面，低水量气-水混合器可包括许多垂直布置的喷管，各喷管具有一个供水管，用于提供低水量，在供水管内部装有一个供气管，供水管沿带材的宽度方向延伸并且面对带材表面地钻有许多喷嘴孔，同时，供气管也在带材的宽度方向上钻有许多喷嘴孔。
根据本发明的第五个方面，提供了一种用于对带材镀锌的镀锌系统，包括：
一个对带材镀锌的热浸镀锌槽；
一个加热镀锌带材的加热器；
一个浸渍被加热的带材的浸渍装置；
一个高温冷却区，它通过向带材上喷射高水量的气-水混合物而对浸渍后的带材进行冷却；以及
一个低温冷却区，它在经过高温冷却区的冷却之后通过向带材上喷射低水量的气-水混合物而对浸渍后的带材进行冷却。
热浸镀锌槽中可盛有熔融的锌。
上述本发明可以作为热浸镀锌设备中的冷却系统。即，本发明用于对经历热浸镀锌之后已穿过加热器和浸渍装置的钢带进行冷却。当本发明用作热浸镀锌设备中的冷却系统时，在高温冷却区中用高水量的气-水混合物(高水量水雾)对热浸镀锌后的钢带进行冷却，然后在低温冷却区中用低水量的气-水混合物(低水量水雾)进行冷却。由于采用两步法冷却，使产生转变沸腾的温度下降。由于不会使钢带急速冷却，所以其温度分布变得比较均匀。因此，不会产生由于热变形而引起的钢带畸形。
附图的说明
通过下面给出的详细说明以及仅以图例形式给出的附图，可对本发明有一个更全面的了解，而它们并不对本发明起限制作用，其中：
图1是一个热浸镀锌设备的示意侧视图，其中采用了根据本发明的一个实施例的带材冷却系统；
图2是表示钢带冷却率与钢带温度关系的曲线，以及用于形成水雾的供水量的图表；以及
图3是传统的热浸镀锌设备的示意侧视图。
具体实施方式
图1是根据本发明的一个实施例的冷却系统的示意侧视图，其中将本发明用于冷却热浸镀锌后的钢带。
在图1中，参考标号60表示一个盛有熔融锌61的热浸镀锌槽。在热浸镀锌槽60中设置有一个导辊62，钢带50从其上经过。在热浸镀锌槽60上方设有一个加热器71。在加热器71之上设有一个浸渍装置72。在浸渍装置72上方设有一个冷却区域，该冷却区域包括一个高温冷却区A和一个位于高温冷却区A的下游(或者说在其上方)的低温冷却区B。在高温冷却区A中设有一个高水量喷雾冷却器10，它作为一个高水量气-水混合冷却器。在低温冷却区B中设有一个低水量喷雾冷却器20，它作为一个低水量气-水混合冷却器。
高水量喷雾冷却器10包括设置在钢带50移动路径两侧的高水量喷雾器11。在高水量喷雾器11内部，许多沿钢带50宽度方向钻有许多喷嘴孔的供水管12垂直地排列成一排。在各供水管12内装有一个沿钢带50的宽度方向钻有许多喷嘴孔的供气管13，该供气管和供水管形成套管结构。供水管12与一个供水源(未示出)相连接。供气管13与一个供气源(未示出)相连接。
低水量喷雾冷却器20包括设置在钢带50移动路径两侧的低水量喷雾器21。在低水量喷雾器21内部，许多沿钢带50宽度方向钻有许多喷嘴孔的供水管22垂直地排列成一排。在各供水管22内装有一个沿钢带50的宽度方向钻有许多喷嘴孔的供气管23，所述供水管与供气管形成套管结构。供水管22与一个供水源(未示出)相连接。供气管23与一个供气源(未示出)相连接。
在低水量喷雾冷却器20的出口侧(或上方)设有一个导辊90，用于对钢带50进行导向。
使钢带50经过热浸镀锌槽60中的熔融锌，从而被热浸镀锌。热浸镀锌后的钢带50垂直向上地运动，并经过加热器71。由于钢带50在加热器71中被加热，使得锌与钢被合金化。然后，合金化的钢带50被导入浸渍装置72中，从而使其在整个宽度上被浸渍。
已经经过浸渍装置72的钢带50在高温冷却区A进入高水量喷雾冷却器10。在这个区域中，由高水量喷雾器11将高水量的水雾16喷到钢带50的表面上。具体地说，水24以高水量被送入供水管12，同时压缩空气25被送入供气管13。空气25从供气管13的喷嘴孔喷出，从而将供水管12中的水24转换成高水量的水雾16并通过供水管12的喷嘴孔喷到钢带50的表面上。由于高水量水雾16的作用，钢带50被从520℃冷却到大约350℃。在高温冷却区A中，利用低气/水比例，即高水量的水雾以高冷却率将钢带50冷却至转变沸腾温度附近的温度。在本实施例中，钢带的温度被冷却至大约350℃。然而，毋庸置言，钢带可以被冷却至接近大约350℃的温度。
离开高水量喷雾冷却器10的钢带50进入设置在低温冷却区B中的低水量喷雾冷却器20。在该区域中，利用低水量喷雾器21将低水量的水雾26喷到钢带50的表面上。具体地说，水24以低水量被送入供水管22，同时压缩空气25被送入供气管23。空气25从供气管23的喷嘴孔喷出，从而将供水管22中的水24转换成低水量的水雾26并通过供水管22的喷嘴孔喷到钢带50的表面上。由于低水量水雾26的作用，钢带50被从大约350℃冷却至执行后续步骤之前所需的温度，例如200℃。因此，钢带50在低温冷却区B中被冷却，同时抑制了转变沸腾现象的发生。
导辊90以水平方向传送离开低水量喷雾冷却器20的钢带50。
图2表示与钢带50的温度变化和给水量相应的钢带50的冷却速率的实验结果。将供水管的各喷嘴的供气量设定为0.3Nm3/min的恒定值，并将气/水比例设定为1500，3000，3600，4200和5000的变量。在这些条件下，测量在不同温度下钢带50的冷却速率。在图2中，●和△表示转变沸腾现象，而□、和○表示不发生这种现象。这是由于与这些符号相对应的高气/水比例使得水和钢带之间的直接接触频率低，从而抑制了转变沸腾现象的发生。
即使当给气量和给水量增加时，在相同的气/水比例下，如图2所示，具有相同的趋势。即，当给水量增加时，□(气/水比例：3,600)、(气/水比例：4,200)或○(气/水比例：5,000)的冷却速率升高。然而，在大约350℃时不会出现骤增。
依据上述实验结果，确定最佳的给水量，从而使气/水比例在高温冷却区中为1500，在低温冷却区B中为5000。通过将高温冷却区A的气/水比例设定为1500，可以快速地冷却钢带50。
表1高温冷却区和低温冷却区中的适当水量
  冷却部分     给气量(Nm3/min)    气/水比例   钢带温度℃
  高温冷却区(A部分) 0.3      1500     520-350
  低温冷却区(B部分)      5000     350-200
作为本实施例中的气-水混合物，可以采用带有小尺寸的水微粒的雾代替高水量水雾16和低水量水雾26。即，“水雾”也指带有小尺寸的水的微粒的雾。
根据本实施例，在高温冷却区A中运行的钢带50被作为气-水混合物的高水量水雾16从520℃冷却到300℃，此后在低温冷却区B中运行的钢带50被低水量水雾26从300℃冷却到200℃。因此，喷到在低温冷却区中运行的钢带50上的水雾26中的水在钢带50的表面上经历转变沸腾的钢带温度可以被降低至200℃。因此，可以使钢带50的温度分布均匀，并且可以防止钢带的畸变。
上述实施例表明本发明可用于在热浸镀锌之后对钢带进行冷却。然而，本发明并不限于此，它还可用于一般的高温带材的冷却。
根据作为本发明第一个方面的冷却带材的方法，使运动着的带材按顺序穿过一个高温冷却区和一个低温冷却区，在高温冷却区中用高水量的气-水混合物冷却带材，然后在低温冷却区中用低水量的气-水混合物冷却带材。因此，可在对带材进行冷却的同时抑制转变沸腾的影响，并可防止带材的畸变。
根据作为本发明第二个方面的冷却带材的方法，使运动中的带材按顺序穿过一个高温冷却区和一个低温冷却区，在高温冷却区中用高水量的气-水混合物将带材冷却至一个产生转变沸腾的温度附近的温度，然后，在低温冷却区中用低水量的气-水混合物冷却带材，同时抑制转变沸腾的发生。因此，可防止带材畸变。
根据作为本发明第三个方面的冷却带材的系统，形成一个高温冷却区和一个低温冷却区作为冷却区域，其中在高温冷却区中用高水量的气-水混合物冷却带材，并在低温冷却区中用低水量的气-水混合物冷却带材。由于按两步法如此地冷却带材，所以可抑制转变沸腾的影响地冷却带材。因此，可使带材的温度分布均匀，并可防止带材的畸变。
根据作为本发明第四个方面的冷却运动中的带材的系统，沿带材的运动方向形成一个高温冷却区和一个低温冷却区；在高温冷却区中设有一个高水量气-水混合冷却器；在低温冷却区中设有一个低水量气-水混合冷却器，从而分两步对带材进行冷却。这样，可对带材进行冷却并抑制转变沸腾的影响。因此，可使带材的温度分布均匀，并可防止带材的畸变。
在作为本发明第四个方面的对带材进行冷却的系统中，高水量气-水混合冷却器向带材的两面喷射高水量水雾，而低水量气-水混合冷却器向带材的两面喷射低水量水雾。由于这种结构，可对带材进行有效的冷却而且抑制转变沸腾的发生。因此，可使带材的温度分布均匀，并可防止带材的畸变。
在作为本发明第四个方面的对带材进行冷却的系统中，高水量气-水混合冷却器包括许多垂直布置的喷管，各喷管具有一个用于供应高水量的供水管和一个安装在供水管内的供气管，供水管沿带材的宽度方向延伸并且面对带材表面地钻有许多喷嘴孔，并且供气管具有许多沿带材宽度方向钻设的喷嘴孔；低水量气-水混合冷却器包括许多垂直布置的喷管，各喷管具有一个用于供应低水量的供水管和一个安装在供水管内的供气管，供水管沿带材的宽度方向延伸并且面对带材表面地钻有许多喷嘴孔，同时，供气管沿带材的宽度方向也钻有许多喷嘴孔。由于这种分两步对带材进行冷却的结构，可对带材进行冷却并抑制转变沸腾的发生。因此，可使带材的温度分布均匀，并可防止带材的畸变。
根据作为本发明第五个方面的镀锌系统，在高温冷却区中用高水量气-水混合物(高水量水雾)将镀锌后的带材冷却至发生转变沸腾的温度附近的温度，然后在低温冷却区中用低水量气-水混合物(低水量水雾)对带材进行冷却，并抑制转变沸腾的发生。由于这些不同模式的冷却，可对带材进行冷却而同时抑制转变沸腾的发生。因此，在镀锌之后，钢带的温度分布中不会存在任何不均匀的部分。这样，可防止由于不均匀的温度分布而产生的钢带的变形。
上述本发明显然可以以许多种方式加以改变。这些改变不超出本发明的主旨和范围，并且所有这些改进对本领域中的技术人员来说都是显而易见的，且均包括在下述权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种冷却带材的方法，包括：
使运行的带材按顺序穿过一个高温冷却区和一个低温冷却区，以在高温冷却区中用气-水混合物将带材冷却到发生转变沸腾的温度附近的一个温度，然后在低温冷却区中用气-水混合物冷却带材并同时抑制转变沸腾的发生。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温冷却区中使用的气-水混合物的气/水比率约为1500，而所述低温冷却区中使用的气-水混合物的气/水比率约为5000。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的带材穿过步骤包括：
在所述高温冷却区中将带材冷却到约350℃，以及
在所述低温冷却区中将带材从大约350℃冷却到一个预定温度。
4.一种用于冷却运行的带材的系统，包括：
沿带材的行进方向设置的一个高温冷却区和一个低温冷却区；
一个设置在高温冷却区中的气-水混合冷却器，用于以气-水混合物将带材冷却到发生转变沸腾的温度附近的一个温度；以及
一个设置在低温冷却区中的气-水混合冷却器，用于以气-水混合物冷却带材并同时抑制转变沸腾。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述高温冷却区中的气-水混合冷却器向带材的两面喷射水雾，而低温冷却区中的气-水混合冷却器向带材的两面喷射水雾。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述高温冷却区中的气-水混合冷却器包括许多垂直排列的喷管，每个喷管具有一个用于供应水的供水管和一个安装在供水管内的供气管，所述供水管沿带材的宽度方向延伸并面对带材表面地钻有许多喷嘴孔，并且所述供气管具有许多沿带材宽度方向钻设的喷嘴孔，以及
低温冷却区中的气-水混合冷却器包括许多垂直排列的喷管，每个喷管具有一个用于供应水的供水管以及一个安装在供水管内的供气管，所述供水管沿带材的宽度方向延伸并钻有许多面对带材表面的喷嘴孔，同时所述供气管具有许多沿带材的宽度方向钻设的喷嘴孔。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述高温冷却区中的气-水混合物的气/水比率约为1500，而所述低温冷却区中的气-水混合物的气/水比率约为5000。
8.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述高温冷却区将带材冷却到约350℃，以及
所述低温冷却区将带材从约350℃冷却到一个预定温度。
9.一种用于向带材上镀锌的镀锌系统，包括：
一个对带材镀锌用的热浸镀锌槽；
一个对镀锌的带材进行加热的加热器；
一个浸渍被加热的带材的浸渍装置；
一个高温冷却区，它通过向带材上喷射气-水混合物来冷却被浸渍的带材，使其冷却到发生转变沸腾的温度附近的一个温度；以及
一个低温冷却区，它在带材经过高温冷却区的冷却后，通过向带材上喷射气-水混合物而冷却被浸渍的带材同时抑制转变沸腾的发生。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述的热浸镀锌槽中盛有熔融的锌。
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