CN201711365U - 一种上喷层流冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型介绍了一种上喷层流冷却装置，包括若干组上喷装置，每一组上喷装置包括：一集管；若干喷管；两柱塞孔，分别设于集管两端上方；两柱塞分别设置于两柱塞孔内，两液压缸的液压杆分别通过同步板连接所述柱塞，实现对柱塞的驱动。本实用新型能够根据带钢不同宽度的冷却工艺要求，调节冷却水在通道宽度方向上的区域，减少带钢边部的温降，确保带钢的板形、机械性能、温度及相变在宽度方向的均匀性。此外本实用新型采用液压杆驱动代替了现有装置的电机驱动，大大降低了生产机构成本以及设备故障率。

Description

一种上喷层流冷却装置

技术领域

本实用新型涉及一种层流冷却装置，尤其涉及一种在热轧冷却流程中单侧宽度可调的上喷层流冷却装置。

背景技术

钢铁企业的热轧连轧机生产线都要使用到层流冷却装置，其主要功能就是将精轧出口的带钢，根据卷取设定的目标温度进行快速冷却，以保证带钢的产品性能。

以宝钢2050热轧厂为例，其层流冷却装置共有76组冷却集管(对应上下为一组)。其中前68组为主冷段，后8组为精冷段。一般分为若干个冷却区，每个冷却区都有各自的主冷段和精冷段的冷却区串接而成，冷却区的主冷段又由若干组强冷集管组和若干组主冷集管组构成。层冷模型在计算所需打开集管阀组时，按照主冷段从前往后，精冷段从后往前规则进行设定。因此，根据终轧温度到卷取温度的设定温降，主冷段的前4组以及精冷段的后4组在每次设定都是需要打开的，因此基本上处于常开状态；每组集管的位置(距精轧最后机架)在基础自动化控制中都有数据，另外基础自动化对于带钢在层流辊道上的位置都需要进行跟踪。其冷却控制如下：

首先，过程机根据设定的终轧温度和卷取温度，通过层冷模型计算，确定主冷段和精冷段冷却集管的打开组数，并下发指令给精轧基础自动化对水阀进行控制。

其次，当带钢出精轧最后机架由精轧后测温仪测出带钢实际的终轧温度后，再对冷却集管的打开组数进行相应的调节。

最后，当层冷后的卷取测温仪测出带钢的实际卷取温度后，根据设定的卷取目标值动态对层流冷却集管打开组数进行调节，以保证带钢的卷取温度在设定范围内。每个阀组的冷却水量可控制带钢温度为5度。

热轧带钢板形一直是用户们特别关注的质量问题，板形质量优劣直接影响产品的使用，尤其是近年来随着钢铁工业的迅猛发展，带钢产品应用领域不断拓展，用户对其板形质量的要求也日益提高。

热轧生产线不断发展，生产品种、规格逐渐扩大，目前的产品结构与以前已经截然不同，以前以普碳钢为主，目前主要生产微合金钢和碳锰钢。现有的层流冷却系统，随着轧线轧制规格的不断拓展和用户对产品质量要求的不断提高，已经不能满足部分钢种生产的需要，尤其是一些含有合金元素的强度钢(如：BS600、BS700、B510L、S45C、SS400等)。这些强度钢在经过层流冷却区域以后，由于现有的层流冷却系统存在着水压不稳、水流分布不均匀等问题造成带钢的冷却不均，从而导致带钢出现一系列板形质量问题，在轧线生产过程中容易发现带钢由于冷却不均造成的C翘，和宽度方向冷却不均造成的板形变化，尤其边部温度降低较大会在后续冷却过程中产生带来双边浪趋势的内应力，给带钢的板形、机械性能、温度及相变在宽度方向的均匀性都会带来很大影响。

层流冷却对板形影响的主要是通过相变、应力和导热性。在国内外比较有效的措施就是边部遮挡装置，而且效果比较明显。目前，国内主要是德国SMS-DMG的EDGER MASKING边部遮挡技术的应用，通过油缸控制连杆机构来调整层流冷却上喷冷却水宽度的遮挡板。例如邯钢热轧CSP生产线2003年二线建设工程中引进的SMS公司边部遮挡技术的应用，邯宝热轧2250mm产线也得到成功应用。

日本三菱重工业株式会社2002年12月17日公开的专利《带材冷却装置》专利号JP2002361316A，其方案是在层流冷却时将带钢边部的冷却水通过储水槽收集来提高带钢边部的温度，储水槽收集的冷却水则通过专用排水管排出。显而易见，这种技术存在一个的缺点：在生产较窄带钢时，大量冷却水白白浪费。

日本川崎水岛厂早在20世纪80年代就开展了关于层流边部遮挡对改善板形的研究，川崎制铁有限公司在中国申请专利《金属带材的冷却方法和装置》(申请公开日1987.12.16，专利公开号CN87100594)，其层流冷却装置采用由一对限定狭缝的平板部件组成的层流喷管，冷却水流过此狭缝形成一冷却水屏栅，为调节该喷管内的通道区域，该层流喷管的平板部件至少有一个在垂直于冷却水流动的方向上可以变形，至少有一个平板较好地响应冷却水压力，引起通道区域变化，从而调节冷却水通道区域。此方法采用对层流冷却集管边部遮挡的方法，对带钢边部温度降低较大问题提供了一个解决办法，但该方法也存在不足之处，显而易见，这种现有技术的缺点是：在生产较窄带钢时，大量冷却水白白浪费，不利于生产资源的节约。

另外，现有技术提高带钢边部温度的方法，其原理都是采用对层流冷却集管边部进行一定宽度的遮挡，对带钢边部温度降低较大问题提供了一个解决办法，但该方法也存在共同的不足之处：

1.浪费资源：在生产较窄带钢时，被遮挡的大量冷却水白白浪费，不利于生产资源的节约，消耗电费、增加水处理成本。

2.影响环境：层流冷却遮挡板向两侧分流的冷却水，对电机和层流辊道轴承座带来不利影响，虽然采取了导流板，但仍然在一定程度上劣化了该处的环境。

3.故障率高：带钢跑偏时，两侧边部遮挡不能够同步调整，当带钢跑偏较大时，一侧的边部遮挡就无法发挥遮挡作用，导致带钢跑偏时不能正常使用。

4.机构卡死：层流冷却环境恶劣，经常发生连杆机构卡死故障。

5.精度不高：该连杆机构的遮挡板易变形，往往造成两侧遮挡精度不符合要求。

6.堆钢易损：层流冷却段发生堆钢故障时，连杆机构及遮挡板易造成变形或损坏。

7.无下喷遮挡：该连杆机构无法应用于下喷层流冷却，无下喷层流遮挡装置，带钢上下表面冷却不均匀，也会导致一定的带钢边部浪形。

所以，发明人设计了一种柱塞式上喷层流冷却装置，其能够根据带钢不同宽度的冷却工艺要求，对应建立相应于带材通道宽度的缝隙层流，实现层流冷却区域在宽度上的相应变化，从而调节冷却水在通道宽度方向上的区域，保证带钢质量。然而经过一段时间的实际生产，发明人发现该装置由于传动结构比较复杂，在生产中故障率较高，且进行设备配置的成本也较高，不利于节约生产成本。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种上喷层流冷却装置，该装置能够根据带钢不同宽度的冷却工艺要求，对应建立相应于带材通道宽度的缝隙层流，实现层流冷却区域在宽度上的相应变化，从而调节冷却水在通道宽度方向上的区域，克服现有技术中层流冷却系统对带钢宽度方向存在着冷却分布不均匀的现象，减少带钢边部的温降，确保带钢的板形、机械性能、温度及相变在宽度方向的均匀性。此外该装置较现有的柱塞式上喷层流冷却装置，其驱动装置更为简洁，更能保证驱动装置工作的稳定性，同时还能够大大减小设备制造量和设备配置成本，降低设备的故障发生率。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种上喷层流冷却装置，该装置包括若干组上喷装置，每一组上喷装置包括：一集管，沿垂直带钢运行方向设置，其上设有一进水管；若干喷管，均布于各集管上；两尾端封闭的柱塞孔，分别设于所述集管的两端上方，所述柱塞孔通过若干通孔与各喷管导通，所述柱塞孔还与集管导通；两柱塞，分别对应设于两柱塞孔内，活动阻断所述通孔；此外，所述每一组上喷装置还包括：

两液压缸，分别通过两液压缸支撑座设于所述集管两端上方，所述液压缸与所述柱塞平行设置；

两同步板，垂直设于所述集管两端，所述两同步板的中部与所述两液压杆的外端部固定连接，其下端与所述两柱塞的外端部固定连接。

优选地，所述每一套上喷装置还包括：两平衡杆，分别通过两平衡杆导向机构平行设于所述液压缸的上方，所述两平衡杆的外端部分别与所述两同步板的上端固定连接。平衡杆的设置可以防止整个冷却装置在工作过程中因受力不均发生偏载，保证装置工作稳定性。

优选地，所述平衡杆导向机构包括：

一底座，固定设于所述集管外端部上方，同步板的内侧；

一液压缸支撑框架，固定设于所述底座上，所述液压缸设于液压缸支撑框架上；

一平衡杆导向箱，固定设于所述液压缸支撑框架上方，所述平衡杆导向箱的左、右侧壁上开有一导向通孔，所述平衡杆的外端部穿过所述导向通孔，与所述同步板固定连接。

优选地，所述导向通孔与所述平衡杆之间还设有一导向套。

优选地，所述柱塞包括一柱塞头和一与其连接的柱塞杆，所述柱塞头与所述同步板固定连接，所述柱塞杆包括一销芯以及一套于销芯外的销套，所述柱塞杆尾部通过一密封以及一压板实现密封。

优选地，所述进水管与所述集管的一端导通。

优选地，所述进水管与所述集管的中央导通。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使之能够根据带钢不同宽度的冷却工艺要求，对应建立相应于带材通道宽度的缝隙层流，实现层流冷却区域在宽度上的相应变化，从而调节冷却水在通道宽度方向上的区域，减少带钢边部的温降，确保带钢的板形、机械性能、温度及相变在宽度方向的均匀性。另外，本实用新型较之现有技术，大大简化了装置的机构配置，从而降低了机构设置成本，降低了设备故障率。

附图说明

图1为本实用新型一种上喷层流冷却装置的结构示意图。

图2为图1所示的装置右侧结构放大图。

图3为图1中B-B处的剖视图。

图4为图1中A-A处的剖视图。

图5为本实用新型一种上喷层流冷却装置中柱塞的结构示意图。

图6为本实用新型一种上喷层流冷却装置中平衡杆导向机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-6具体介绍一种本实用新型的较佳实施例。

如图1、图2和图3所示，本实施例中的上喷层流冷却装置，包括若干组上喷装置，每一组上喷装置均包括：沿垂直带钢运行方向固定设置的集管1，集管1上均布有若干鹅颈喷管3，横梁2分成两段设置在集管1的两端上方，横梁2沿垂直方向设置若干通孔，用于导通集管1和各喷管3，横梁2沿水平方向设置有柱塞孔，柱塞孔与通孔相导通，柱塞孔的直径大于等于通孔的直径，柱塞5设置在柱塞孔内，其直径与柱塞孔相匹配，两台油缸分别通过油缸支撑座8对称设于集管1左右两端的上方，油缸6与柱塞5平行设置，平衡杆7平行设于油缸6上方，平衡杆7、油缸杆与柱塞5的外端部分别与同步板4的上、中、下部分固定连接。平衡杆导向机构9设于同步板4内侧的集管1端部上。该上喷层流冷却装置的进水管10设于集管1的一端，与集管1导通，该装置通过柱塞5沿水平方向的移动而阻断相应通孔，以实现冷却水宽度的调节。

如图4所示，同步板4的中心开有孔，油缸杆61的外端部插入孔中，并通过键进行固定。同步板4的上端和下端分别开有槽41和44，平衡杆7和柱塞5的外端部分别设于所述槽内，并通过柱销42、45以及开口销43、46固定。

如图5所示，柱塞包括柱塞头51和与其固定连接的柱塞杆，其中柱塞杆包括销芯52和套于其外的销套53，这样设计是为了既保证柱塞5的刚性需要，又保证其耐磨性。为了提高柱塞5的密封作用，还使用压板55将密封54固定于柱塞杆的尾端，并用螺钉56拧紧。

如图6所示，该层流冷却装置中的平衡杆导向机构通过底座91固定设于集管两端上方。液压缸支撑框架92通过螺钉固定设于底座91上，液压缸支撑框架92的左、右侧壁上开有一通孔921，油缸穿过通孔921，实现其在液压缸支撑框架92的固定。平衡杆导向箱93固定设于液压缸支撑框架92上方，平衡杆导向箱93的左、右侧壁上开有一导向通孔931，导向通孔931内套有导向套932，平衡杆穿过导向套932，实现其外端部与同步板的固定连接。

本实用新型所述的装置在使用过程中，由液压缸作为驱动元件，驱动液压杆带动同步板做直线往复运动，进而带动与同步板固定连接的柱塞和平衡杆做同步直线往复运动，从而实现冷却水宽度的调节。由此可见，该装置较之前的上喷层流冷却装置，实现了驱动元件和传动元件一体化，简化了设备结构，大大降低了设备配置成本和维护成本，具有良好的实施效果。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种上喷层流冷却装置，包括若干组上喷装置，每一组上喷装置包括：一集管，沿垂直带钢运行方向设置，其上设有一进水管；若干喷管，均布于各集管上；两尾端封闭的柱塞孔，分别设于所述集管的两端上方，所述柱塞孔通过若干通孔与各喷管导通，所述柱塞孔还与集管导通；两柱塞，分别对应设于两柱塞孔内，活动阻断所述通孔；其特征在于，所述每一组上喷装置还包括：

两液压缸，分别设于集管两端上方，所述液压缸与柱塞平行设置；

两同步板，垂直设于所述集管两端，所述两同步板的中部与两液压杆的端部固定连接，其下端与两柱塞的外端部固定连接。

2.如权利要求1所述的上喷层流冷却装置，其特征在于，所述每一套上喷装置还包括：两平衡杆，分别通过两平衡杆导向机构平行设于液压缸的上方，所述两平衡杆的外端部分别与两同步板的上端固定连接。

3.如权利要求2所述的上喷层流冷却装置，其特征在于，所述平衡杆导向机构包括：

一底座，固定设于所述集管外端部上方，同步板的内侧；

一液压缸支撑框架，固定设于所述底座上，所述液压缸通过液压缸支撑框架固定设于集管上；

一平衡杆导向箱，固定设于所述液压缸支撑框架上方，所述平衡杆导向箱的左、右侧壁上开有一导向通孔，所述平衡杆的外端部穿过该导向通孔，与对应的同步板固定连接。

4.如权利要求3所述的上喷层流冷却装置，其特征在于，所述导向通孔与平衡杆之间还设有一导向套。

5.如权利要求4所述的上喷层流冷却装置，其特征在于，所述柱塞包括一柱塞头和一与其连接的柱塞杆，所述柱塞头与对应的同步板固定连接，所述柱塞杆包括一销芯以及一套于销芯外的销套，所述柱塞杆尾部通过一密封以及一压板实现密封。

6.如权利要求5所述的上喷层流冷却装置，其特征在于，所述进水管与集管的一端导通。 

7.如权利要求5所述的上喷层流冷却装置，其特征在于，所述进水管与集管的中央导通。 

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