CN202079101U - 一种层流冷却水流量调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种层流冷却水流量调节装置，其包括层流冷却集管(1)、调节板(2)、执行机构(3)和阀门定位器(4)；层流冷却集管(1)和调节板(2)上均设有开孔，且二者的开孔区域相互对应；调节板(2)与执行机构(3)相连接，阀门定位器(4)与执行机构(3)相连接。本实用新型能对带钢均匀冷却，并可适应不同宽度和长度的钢板，对其冷却过程进行自动控制。

Description

一种层流冷却水流量调节装置

技术领域

本实用新型热轧层流冷却水流量调节装置，属于热轧控冷技术设备设计、设备制造领域，适用于热连轧、CSP(紧凑式热带生产技术)、炉卷轧机、中厚板和宽厚板等钢铁生产，尤其涉及热轧钢板宽度方向产品最终温度控制。

背景技术

层流冷却技术是使低压水(0.07MPa)从集管或水箱中通过密集的鹅颈管形成无脉动的透明流束，这种层流状态的水从一定高度垂直喷打到钢板表面，会平稳地向四周流散，从而扩大了冷却水同钢板的有效接触，大大提高了冷却效率。高温钢板的层流冷却，较其他冷却更为复杂，高密度管层流喷出的水流在一定压力下冲击到钢板表面，在冲击区钢板表面不能形成水蒸气膜，因此冷却效果强烈。

轧制后的钢板边部温度本身会比中间低。层流冷却集管长度与生产钢板宽度对应，由于设计层流冷却是按最大钢板宽度进行的，而集管上高密度鹅颈管是均布的，对于生产实际宽度低于最大钢板宽度的热轧板，不可避免地会使带钢边部与中部的冷却条件相对有别，即边部冷却强度比中间高；另外，在层流冷却钢板上部进行横向吹扫时，中部的冷却水需要通过钢板边部流出，致使钢板两边的温度明显比中间低。由于带钢边部与中部冷却不均将造成板形缺陷甚至出现边部裂纹，给热轧后续生产(如冷轧)带来严重的不良影响。

根据热连轧、CSP、炉卷轧机、中厚板和宽厚板的产品结构，生产的钢板宽度是经常变化的，即使可预知产品宽度方向上的温度偏差，但也难以实施自动控制。虽然通过对称或不对称调整边部遮挡装置可改善钢板边部温度偏低问题，但由于边部遮挡冷却水量是有/无突变的，而且设备庞大。因此，并不是理想的调节方式。另外，CSP可采用提高辊底炉加热温度的方法使层流冷却边部温度满足要求，但这样会增加能耗和烧损。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种层流冷却水流量调节装置，它能对带钢均匀冷却，并可适应不同宽度和长度的钢板，对其冷却过程进行自动控制。

本实用新型所采用的技术方案是：一种层流冷却水流量调节装置，包括层流冷却集管、调节板、执行机构和阀门定位器；层流冷却集管和调节板上均设有开孔，且二者的开孔区域相互对应；调节板与执行机构相连接，阀门定位器与执行机构相连接。

本实用新型的优点：本实用新型借助于红外扫描测温仪和计算机，解决产品钢板宽度方向温度不均问题。另外，本实用新型不仅可取代层流冷却用快速开关阀，而且可同时取代边部遮挡装置，使层流冷却水流量调节装置变得简洁、方便。与这种层流冷却水流量调节调节装置类似的技术在国内外尚无先例。

附图说明

图1是层流冷却水流量调节装置构成图。

图2是层流冷却水流量调节装置全开位置图。

图3是层流冷却水流量调节装置半开位置图。

图4是层流冷却水流量调节装置全关位置图。

具体实施方式

本实用新型热轧层流冷却水流量调节装置，包括层流冷却集管(也称水箱)、调节板、气动执行机构(也可为液动执行机构或电动执行机构)、电-气阀门定位器(也可为电液伺服阀)。通过调节板的直行程双向移动，每套层流冷却水流量调节装置可对称(根据孔型也可不对称)控制集管两端水量大小，同时还可进行边部连续遮挡，以调节钢板宽度方向上冷却水流量值；通过几十至上百套层流冷却水流量调节装置的组合，以调节钢板长度方向上冷却水流量。因此，本实用新型不仅可实现终轧出口钢板长度方向温度自动控制，而且可进行宽度方向上的温度调节，冷却水流量即钢板温度调节是二维的。

层流冷却控制(对于热连轧和CSP亦为卷取温度控制)是通过一、二级计算机与相关数学模型调节冷却水流量实现的，是热轧工程最重要的控制系统之一，它直接关系到热轧产品质量，特别是钢板的组织结构和力学性能，因此是热轧生产的关键。

一种层流冷却水流量调节装置，包括层流冷却集管1、调节板2、气动执行机构3、电-气阀门定位器4。可移动的调节板2叠放在固定的层流冷却集管1内部，通过气动执行机构3驱动其按要求方向移动，气动执行机构3的移动方向和定位由安装在其上的电-气阀门定位器4根据控制信号要求实现。气动执行机构3可由液动或电动执行机构代替，移动方向和定位则分别由电液伺服阀或内置伺服反馈装置同样根据控制信号实现。

在优选的实施方式中，层流冷却集管(也称水箱，上有2～6排开孔)，可为圆柱形或立方形。层流冷却集管尺寸由被冷却钢板尺寸、冷却水量和水压等因素计算确定。根据被冷却钢板宽度，集管上均匀开孔。开孔尺寸、数量以及排列数与被冷却钢板要求有关(见图1)，开孔区域内层为镜面抛光，对应开孔处外接常规鹅颈管或其他类型层流冷却支管。

调节板(上有2～6排开孔)，可为弧形板或矩形板。调节板尺寸与层流冷却集管开孔区域尺寸相近，其上根据被冷却钢板特点开孔，孔型、数量、大小及位置与冷却要求有关，且与集管上开孔对应(见图1)，与层流冷却集管接触的开孔区域为镜面抛光。调节板通过执行机构(气动、液动或电动)提供外力而移动，以实现被冷却钢板宽度方向和边部温度的水量连续调节。

气动执行机构(也可用液动执行机构或电动执行机构代替)，用于驱动调节板双向移动和定位，可通过调节阀用气动执行机构进行改装。执行机构可用气动双作用气缸式、单作用气缸式或薄膜式。执行机构的力取决于调节板与层流冷却集管、调节板与其支撑之间的摩擦大小(见图1)。执行机构的单向全程移动时间在1秒以内，以满足层流冷却快速响应要求。

电-气阀门定位器(也可用电-液动伺服阀等代替)，与气动执行机构配合，通过接收外部计算机等设备控制命令，完成调节板的双向移动和定位控制要求(见图1)。电-气阀门定位器可为双作用型或单作用型。

下面结合附图1～4，采用气动执行机构和电-气阀门定位器为例对本实用新型具体实施作进一步说明：

可移动的调节板(上有6排17列开孔，直径Φ20)叠放在固定的层流冷却集管(上有6排17列开孔，直径Φ20)内，通过气动执行机构驱动其按要求方向移动，气动执行机构的移动方向和定位由安装在其上的电-气阀门定位器根据计算机控制要求实现。

电-气阀门定位器接收来自计算机系统(包括PLC)的4～20mA DC(直流)控制信号，控制动力气源的大小和方向以驱动双作用执行机构。通过与气动执行机构连为一体的直行程调节板和层流冷却集管的相对移动，使调节板和层流冷却集管上开孔进行有序排列与组合，以调整密集冷却水支管导流面积，最终达到连续调节冷却水流量大小的目的。

当控制信号为4mA DC时，调节板和层流冷却集管开孔均处于遮蔽状态(见图4)；当控制信号为20mA DC时，调节板和层流冷却集管开孔均处于全导通状态(见图2)。由于层流冷却水流量调节装置是在4～20mA DC范围任意可调的，如当控制信号为12mA DC时，调节板和层流冷却集管开孔边部处于遮蔽状态，中间开孔均处于全导通状态(见图3)，而从边部到中间区域开孔处于过渡导通状态。过渡导通状态的水流量大小取决于调节板上孔型，而孔型设计与被冷却钢板宽度及边部温度有关。本实用新型图示为矩形加两侧半圆孔型，但不限于此孔型。

层流冷却集管为圆柱形，对应开孔处可外接常规鹅颈管。调节板为弧形板，调节板尺寸与层流冷却集管开孔区域尺寸对应，其上根据被冷却钢板特点开孔，与层流冷却集管接触的开孔区域为镜面抛光。调节板通过气动执行机构提供外力按要求方向移动，以根据被冷却钢板宽度和边部温度进行水量连续调节。

本实用新型借助于红外扫描测温仪进行的层流冷却入、出口温度测量和计算机程序，可实现精轧出口钢板长度方向温度模型控制、前馈控制与反馈控制，而且可实现钢板宽度方向温度模型控制、前馈控制与反馈控制。

下面结合附图进一步详述本实用新型。

一种层流冷却水流量调节装置，包括层流冷却集管1、调节板2、执行机构3和阀门定位器4；层流冷却集管1和调节板2上均设有开孔，且二者的开孔区域相互对应；调节板2与执行机构3相连接，阀门定位器4与执行机构3相连接。

所述的调节装置，层流冷却集管1为圆柱体或立方体，其上设有2～6排开孔，开孔区域内部镜面抛光。

所述的调节装置，调节板2为弧形或矩形板，其上设有2～6排开孔，开孔区域与层流冷却集管1接触部分为镜面抛光。

所述的调节装置，执行机构3采用气动执行机构，可用气动双作用气缸式、单作用气缸式或薄膜式；执行机构3还可以采用液动或电动执行机构。

所述的调节装置，阀门定位器4采用电-气阀门定位器或电-液动伺服阀，为双作用型或单作用型。

Claims (5)

1.一种层流冷却水流量调节装置，其特征在于：其包括层流冷却集管(1)、调节板(2)、执行机构(3)和阀门定位器(4)；层流冷却集管(1)和调节板(2)上均设有开孔，且二者的开孔区域相互对应；调节板(2)与执行机构(3)相连接，阀门定位器(4)与执行机构(3)相连接。

2.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于：层流冷却集管(1)为圆柱体或立方体，其上设有2～6排开孔，开孔区域内部镜面抛光。

3.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于：调节板(2)为弧形或矩形板，其上设有2～6排开孔，开孔区域与层流冷却集管(1)接触部分为镜面抛光。

4.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于：执行机构(3)采用气动执行机构，可用气动双作用气缸式、单作用气缸式或薄膜式；执行机构(3)还可以采用液动或电动执行机构。

5.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于：阀门定位器(4)采用电-气阀门定位器或电-液动伺服阀，为双作用型或单作用型。

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