CN201359603Y

CN201359603Y - 一种适于板带上喷水优化研究用的水冷试验装置

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Publication number: CN201359603Y
Application number: CNU2009200680531U
Authority: CN
Inventors: 张春伟; 朱健桦
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2019-02-24

Abstract

一种适于板带上喷水优化研究用的水冷试验装置，其包括，固定架，包括四个立柱及上、下横梁；二悬臂，设于固定架立柱上，其两端设有螺栓；挂杆，开有导向槽，两端设固定部；喷管压紧件，包括一固定环体及连接螺栓；高度调整机构，包括二丝杆，设于设有悬臂侧的上、下横梁上；二推力轴承，设于二丝杆上；二轴承嵌套，固定于悬臂中部；推力轴承嵌在轴承嵌套内；二转动盘，设于二丝杆、推力轴承下方；喷管及喷嘴，设于喷管压紧件的固定环体内，通过软管与供水管道连通，其管路上还设控制阀及流量计。本实用新型用于研究上喷水压力、流量分布、上喷嘴高度、喷射角、各组和各个喷嘴间距等参数对带钢表面冷却特性的影响。

Description

一种适于板带上喷水优化研究用的水冷试验装置

技术领域

本实用新型涉及水冷装置，特别涉及一种适于板带上喷水优化研究用的水冷试验装置。

背景技术

热轧过程中，在精轧后、卷取前对带钢进行冷却具有变形强化和相变强化的综合作用，它有利于细化带钢晶粒，既能提高带钢强度，又能改善带钢的韧性和塑性。

早期，热轧带钢的冷却方式有喷雾冷却、喷水冷却等形式。喷雾，由于雾状水柱动能小，无力冲破带钢表面蒸汽膜而影响热交换。后来采用喷压力水冷却，压力范围一般在0.5～1.7Mpa，动能虽大，但由于冲击回跳动能损失也大，回跳后已无力冲破带钢表面的蒸汽膜，导致冷却水与带钢表面接触时间短，冷却效率及水的利用率也较低。

20世纪70年代开始出现层流冷却，其工作原理就是使带钢表面覆盖一层最佳厚度的冷却水，利用热交换原理使带钢冷却到卷取温度。所采用的具体方法是以低压力、大流量的冷却水平稳地贴附于带钢上表面，形成薄薄的一层水膜。当冷却水吸收一定热量，并随带钢前进一段距离后，由侧向喷出的压力水吹动水膜，使其不断更新，从而带走大量余热，达到高效冷却的目的。

当前层冷装置的主要特点是：

1.上喷嘴垂直向下固定安装，不随带钢速度的变化而改变(实际上，在带钢行进时，考虑到水平速度分量，对带钢来说，相对喷射角是随带钢速度变化而变化的)；

2.压力与流量通常在0.5～1.7Mpa范围内，目的是保持一定厚度的水层；

3.各组喷嘴间距以及同组喷嘴的间距安装后固定不变，

4.上喷水积聚在带钢表面形成水膜，通过侧喷压力水使用冷却水不断更新，从而走大量的热量。

5.通过开闭不同冷却水段，应用计算机不同控制策略来达到不同的控冷要求。

随着新产品的不断开发和轧制技术的不断发展，要求在轧制过程中实现短时、快速、准确控温，而常规的气雾式冷却、层流冷却等技术，由于冷却速度不高而难以满足这个要求，因此人们开始研究超快冷却工艺，同时也对带钢在此过程中全长方向和宽度方向上的冷却均匀性产生更高要求。因此，需要应用传热学中相关理论来深入研究和尝试改进带钢冷却工艺。

由传热学可知：在冷却水喷洒到热钢板表面的瞬间，冷却水与红钢之间是直接对流换热，处于核态沸腾(Nucleate Boiling)传热状态；随后冷却水将立即在钢板表面生成一层汽膜，这时这部分带钢表面处于膜态沸腾(Film Boiling)传热状态。

如果紧接着的第二排冷却水能有效打破刚形成的蒸汽膜，就可以继续和增加核态冷却区。

因此，有必要对喷水压力、流量、喷嘴间距、喷射角和带钢速度等变量进行试验研究，寻找最优参数组合，尽量减少汽膜区域，加大直接对流换热面积，实现高效换热的目的。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种适于板带上喷水优化研究用的水冷试验装置，用于研究上喷水压力、流量分布、上喷嘴高度、喷射角、各组和各个喷嘴间距等参数对带钢表面冷却特性的影响，以改善冷却工艺，达到提高和改善带钢超快冷却的效率和均匀性的目的。

本实用新型的技术方案是，

一种适于板带上喷水优化研究用的水冷试验装置，其包括，固定架，安装在辊道上，包括四个立柱及上、下横梁形成一框架结构；立柱沿长度方向开有贯通的导槽；二悬臂，分别相对设置于固定架立柱上，其两端设有螺栓，该螺栓穿设于立柱导槽；悬臂沿长度方向开有导向槽；挂杆，沿长度方向开有导向槽，其两端凸设固定部，该固定部插设于悬臂导向槽，并由螺母调节、固定；若干喷管压紧件，其包括一固定环体及于之连接的一带螺母的连接螺栓，该连接螺栓穿过挂杆导向槽，并由螺母调节、固定；高度调整机构，包括，二丝杆，分别设置于设有悬臂侧的上、下横梁上；二推力轴承，分别套设于二丝杆上；二轴承嵌套，固定于悬臂中部，其中间开有通孔；所述的推力轴承内嵌安装在该轴承嵌套的通孔内，设置推力轴承的目的是在调节喷嘴高度时更加省力一点；二转动盘，分别套设于二丝杆、推力轴承下方，其外沿设手柄；若干喷管及相应的喷嘴，设置于喷管压紧件的固定环体内，通过软管与供水管道连通，其管路上还分别设控制阀及流量计。

进一步，所述的喷管管路上设调节阀、流量计、球阀、压力表。

又，所述的供水管道上设减压阀、闸阀。

另外，本实用新型所述的供水管道上还设增压泵及相应的弹性体、闸阀、止回阀。

所述的悬臂上还设用于保证悬臂的水平、防止倾斜、靠在框架的四个立柱的内侧的止挡。

本实用新型带钢上喷水试验装置，让带钢以不同的速度从辊道上通过，可以研究当喷水压力、流量、喷嘴高度、喷射角、各组和各个喷嘴间距等参数变化时，带钢表面各点的温度的变化情况。利用此装置，再与特别设计的带钢表面温度实时在线测量装置配合使用，就可以进行核膜、膜冷等验证研究，以提高和改善带钢快冷效果。

本实用新型的特点是：

1.冷却水压力和流量大范围可调、可控；

2.上喷嘴与带钢的高差无级可调；

3.喷嘴角度无级可调(传统工艺是喷嘴垂直向下安装)；

4.各组喷嘴间距无级可调(作为试验研究，两组喷嘴，交错布置就可以了)；

5.同组喷嘴彼此的间距也无级可调。

6.每个喷嘴都可以独立开、闭和调节流量(便于研究宽度方向上的流量凸度分布对钢板中间和边部温度的影响)。

在现有水管上增设增压泵，用于进行高喷射压力下的冷却效果研究；当现有水管压力满足低压力试验要求时，就不用开启增压泵。

在冷却水进入集管前设置减压阀，用于调整试验所需的压力；并且在某个喷嘴末端也安装压力表，这样测量压力更接近实际压力。

通过旁通溢流阀调整主管流量。

每一个喷嘴前的水管上都配备球阀和流量计，在流量计后一定距离设置调节阀；并保证流量计前后足够的平直段，以使测量值更加精确。流量计前的球阀除开、闭功能外，也兼有一定的流量调节功能；流量计后的调节阀用于调节各个喷嘴的流量，既可以将所有喷嘴调节到相同流量，也可以调节成不同流量，例如沿钢板的宽度方向调节各喷嘴的流量分布，就可以研究流量凸度对钢板中间区域和边部的温度影响。

每根水管与喷嘴之间采用软管连接，这样就不影响随喷嘴架的上下移动，便于随意调整喷嘴与带钢间的相对高度。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型悬臂、挂杆的结构示意图；

图3为本实用新型高度调整机构的结构示意图；

图4为本实用新型喷管压紧件的结构示意图；

图5为本实用新型的水路系统示意图。

具体实施方式

参见图1～图5，本实用新型的适于板带上喷水优化研究用的水冷试验装置，其包括，固定架1，安装在辊道10上，包括四个立柱11及上横梁12、下横梁13形成一框架结构；立柱11沿长度方向开有贯通的导槽111；二悬臂2，分别相对设置于固定架1立柱11上，其两端设有螺栓21，该螺栓21穿设于立柱11导槽111；悬臂2沿长度方向开有导向槽22；所述的悬臂上还设用于保证悬臂的水平、防止倾斜、靠在框架1的四个立柱11的内侧的止挡23；挂杆3，沿长度方向开有导向槽31，其两端凸设固定部32，该固定部32插设于悬臂导向槽22，并由螺母33调节、固定；若干喷管压紧件4，其包括一固定环体41及于之连接的一带螺母43的连接螺栓42，该连接螺栓43穿过挂杆3导向槽31，并由螺母43调节、固定；

高度调整机构5，包括，二丝杆51，分别设置于设有悬臂2侧的上、下横梁12、13上；二推力轴承52，分别套设于二丝杆51上；二轴承嵌套53，固定于悬臂2中部，其中间开有通孔531；所述的推力轴承52内嵌安装在该轴承嵌套53的通孔531内；二转动盘54，分别套设于二丝杆51、推力轴承52下方，其外沿设手柄541；若干喷管6及相应的喷嘴7，设置于喷管压紧件4的固定环体41内，通过软管8与供水管道9连通，所述的喷管管路上设调节阀15、流量计16、球阀17、压力表18。

所述的供水管道9上设减压阀19、闸阀20、增压泵24及相应的弹性体25、止回阀26、闸阀27；所述的供水管道9还设旁通得溢流管28和溢流阀29调整主管流量。

当需要调节喷嘴高度时，松开悬臂组件与框架之间的连接螺栓，拨动两侧转动盘，即可将悬臂、挂杆和喷嘴等一起平稳地抬高或放下，到达预定高度时，拧紧螺栓即可。

当需要调节喷嘴的喷射角时，松开螺母，转动挂杆，调节到所需角度，再重新拧紧螺母即可。

两组挂杆的距离在悬臂的槽内也可任意调节，这样两组喷嘴的间距就可随意设定了。

调节水压：做低压试验时，无需开启增压泵；做高压试验时，开启增压泵。调节减压阀，直至末端喷嘴前的压力表读数达到所需压力，必要时相应调节溢流阀的开度。

调节各喷嘴流量：打开球阀，调整流量计后各喷嘴前调节阀，直到各喷嘴前流量计显示的读数达到预定要求为止；同时检测压力，调节开口度，保证流量稳定。

调节喷嘴与钢板的高度差：松开螺栓，拨动两侧手柄，带动悬臂、挂杆等同步上升或下降到所需高度，再拧紧螺栓即可。

调节两组喷嘴之间的距离：松开挂杆与悬臂之间的固定螺母，将挂杆在悬臂内横移，当两根挂杆的间距满足要求时，打紧挂杆两端的固定螺母即可。

调节同组喷嘴之间的距离：松开喷嘴压紧组件上固定环体后的螺母，将喷嘴压紧组件在挂杆的槽内横移，直到与相邻喷嘴的间距达到预定值即可。

调节喷嘴的喷射角：松开挂杆与悬臂之间的固定螺母，转动挂杆至所需角度，再拧紧挂杆的固定螺母即可。

再请参见图5，以下针对第一组喷嘴进行举例说明：

例1，指定第一组中喷嘴7第①号流量：调节喷嘴7第①号的调节阀15的开度直到第①号的流量计16的读数达到预定值即可。

例2，因研究需要，要求打开三个喷嘴出水：打开喷嘴7第①、④、⑦号前的球阀17，调整调节阀开度到预定值，其余喷嘴7(第②、③、⑤、⑥号)前的球阀保持关闭即可。

例3，需要研究流量凸度对钢板中部和边部冷却效果的影响：依次调节喷嘴7第①～⑦号前的调节阀15，直到各自的流量达到预定值即可。

综上所述，本实用新型喷水优化研究用的水冷试验装置，具有冷却水压力、流量、喷嘴高度、喷射角、以及喷嘴间距都可以调节的特点，可以根据研发需要，对水冷系统的喷射压力、流量、角度、间距、高度等参数进行优化试验，特别适用于带钢快速冷却工艺研究。

Claims

1.一种适于板带上喷水优化研究用的水冷试验装置，其特征是，包括，

固定架，安装在辊道上，包括四个立柱及上、下横梁形成一框架结构；立柱沿长度方向开有贯通的导槽；

二悬臂，分别相对设置于固定架立柱上，其两端设有螺栓，该螺栓穿设于立柱导槽；悬臂沿长度方向开有导向槽；

挂杆，沿长度方向开有导向槽，其两端凸设固定部，该固定部插设于悬臂导向槽，并由螺母调节、固定；

若干喷管压紧件，其包括一固定环体及于之连接的一带螺母的连接螺栓，该连接螺栓穿过挂杆导向槽，并由螺母调节、固定；

高度调整机构，包括，

二丝杆，分别设置于设有悬臂侧的上、下横梁上；

二推力轴承，分别套设于二丝杆上；

二轴承嵌套，固定于悬臂中部，其中间开有通孔；所述的推力轴承内嵌安装在该轴承嵌套的通孔内；

二转动盘，分别套设于二丝杆、推力轴承下方，其外沿设手柄；

若干喷管及相应的喷嘴，设置于喷管压紧件的固定环体内，通过软管与供水管道连通，每个喷嘴管路上都分别设控制阀及流量计。

2.如权利要求1所述的适于板带上喷水优化研究用的水冷试验装置，其特征是，所述的喷管管路上设调节阀、流量计、球阀、压力表。

3.如权利要求1所述的适于板带上喷水优化研究用的水冷试验装置，其特征是，所述的供水管道上设减压阀、闸阀。

4.如权利要求1所述的适于板带上喷水优化研究用的水冷试验装置，其特征是，所述的供水管道上还设增压泵及相应的弹性体、闸阀、止回阀。

5.如权利要求1所述的适于板带上喷水优化研究用的水冷试验装置，其特征是，所述的悬臂上还设用于保证悬臂的水平、防止倾斜、靠在框架的四个立柱的内侧的止挡。