CN204799691U

CN204799691U - 一种中厚板轧后冷却喷水系统

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Publication number: CN204799691U
Application number: CN201520527130.0U
Authority: CN
Inventors: 韩毅; 王昭东; 王丙兴; 田勇; 付天亮; 李勇; 王国栋
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2015-07-20
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2025-07-20

Abstract

本实用新型涉及热轧中厚板材轧制及热处理技术领域，尤其是涉及一种中厚板轧后冷却喷水系统。包括第一冷却区域冷却系统和第二冷却区域冷却系统；第一冷却区域冷却系统包括第一上喷水系统、第一下喷水系统、输送辊、挡水辊以及供水系统；挡水辊为多个，将第一上喷水系统的喷水区域分隔为若干个子喷水区；第一上喷水系统上设置与子喷水区位置相对应的顺向高密喷嘴及逆向缝隙喷嘴；第二冷却区域冷却系统不设置挡水辊，且第二上喷水系统仅设置顺向的高密喷嘴。本实用新型结合喷嘴类型、喷嘴的布置方式、挡水棍的布置等技术，使得钢板冷却过程具备极高的控制性和均匀性，冷却处理后的钢板的内部组织均匀、应力小、板形良好。

Description

一种中厚板轧后冷却喷水系统

技术领域

本实用新型涉及热轧中厚板材轧制及热处理技术领域，尤其是涉及一种中厚板轧后冷却喷水系统。

背景技术

控制轧制和控制冷却是20世纪轧制技术最伟大的成果之一，对于高性能钢铁材料的开发和生产具有十分重要的意义。

目前，TMCP技术在高强度板带钢生产领域得到了广泛应用。控制冷却技术是TMCP技术的重要组成部分，它通过改变轧后冷却条件来控制相变和碳化物的析出行为，从而改善钢板组织和性能。热轧钢板轧后快速冷却，可以充分挖掘钢材潜力，提高钢材强度，改善其塑性和焊接性能。轧后冷却技术为钢铁材料的进步做出了巨大贡献，而超快速冷却技术的开发，更是丰富了轧后冷却工艺的控制手段，有利于直接生产高性能产品，使产品的轧制和冷却过程同步完成，缩短生产流程，降低能源消耗。

中厚板轧后冷却工艺十分复杂，通常需要完成ACC、UFC和DQ等多种冷却功能，能够实现加速冷却(ACC-AcceleratedCooling)、分段冷却(DC-DualstageCooling)、间断淬火(IDQ-InterruptDirectQuenching)、直接淬火(DQ-DirectQuenching)和直接淬火碳分配(DQP-DirectQuenching&Partitioning)等多项功能，以达到铁素体/珠光体、贝氏体、贝氏体/马氏体以及马氏体等各类产品的相变过程控制的需求。这就要求中厚板冷却系统具有大范围冷却速度控制能力、高强度冷却条件下的均匀性保障能力以及冷却起讫点的温度高精确控制的能力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种中厚板轧后冷却喷水系统，使得钢板冷却过程具备极高的控制性和均匀性。

本实用新型提供的一种中厚板轧后冷却喷水系统，包括第一冷却区域冷却系统和第二冷却区域冷却系统；

所述第一冷却区域冷却系统包括第一上喷水系统、第一下喷水系统、第一输送辊、挡水辊以及供水系统；

所述挡水辊为多个，布置在第一上喷水系统的下方，将第一上喷水系统的喷水区域分隔为若干个子喷水区；

所述第一上喷水系统上设置与所述子喷水区位置相对应的多组喷嘴；其中，沿钢板行进方向，第一上喷水系统的最后一组喷嘴为喷射方向与钢板行进方向相逆的缝隙喷嘴，其余各组喷嘴为喷射方向与钢板行进方向顺向的高密喷嘴；

所述第二冷却区域冷却系统包括第二上喷水系统、第二下喷水系统、第二输送辊以及供水系统；

所述第二上喷水系统的最后一组喷嘴为喷射方向与钢板行进方向相逆的高密喷嘴，其余各组喷嘴为喷射方向与钢板行进方向顺向的高密喷嘴。

进一步的，所述的中厚板轧后冷却喷水系统还包括：移动上框架以及提升机构；所述提升机构连接在移动上框架的下方；所述第一上喷水系统和第二上喷水系统分别与连接在一套提升机构的下方。

进一步的，所述挡水辊为3～5个，将第一上喷水系统的喷水区域分隔为2～4个子喷水区。

进一步的，对于2～4个子喷水区的情况，所述第一上喷水系统分别采用一组顺向高密喷嘴、一组逆向缝隙喷嘴的方式，二组顺向高密喷嘴、一组逆向缝隙喷嘴的方式，以及三组顺向高密喷嘴、一组逆向缝隙喷嘴的方式。

进一步的，所述第一上喷水系统、第一下喷水系统、第二上喷水系统及第二下喷水系统中的喷水腔内分别由两块隔板分隔成三个独立的腔室。

进一步的，所述第一上喷水系统、第一下喷水系统、第二上喷水系统及第二下喷水系统的三个独立的腔室分别通过供水管路与供水系统连接，且各供水管路上分别设置流量计及控制阀。

进一步的，所述高密喷嘴及缝隙喷嘴的射流方向与钢板表面垂直方向的夹角为30°～90°。

进一步的，所述的中厚板轧后冷却喷水系统还包括侧喷系统、中喷系统及吹扫装置；所述侧喷系统、中喷系统及吹扫装置分别布置在第一上喷水系统或第二上喷水系统的周围，喷射或吹扫方向均指向第一上喷水系统或第二上喷水系统的钢板表面的壁面射流区。

进一步的，所述第一输送辊的数量与挡水辊数量相同，且各第一输送辊分别对应布置在各挡水辊的正下方。

进一步的，所述缝隙喷嘴的口径为1.0mm～5.0mm，水流密度范围为300L/(m²min)^-1～3000L/(m²min)^-1；高密快冷喷嘴水流密度范围为100L/(m²min)^-1～2100L/(m²min)^-1。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型采用缝隙喷嘴、高密快冷喷嘴交错布置方式，在大范围压力、流量调节条件下均可保持射流流体形状良好。因此，钢板的瞬时冷却速度能够实现大范围无级调节。对于板厚为20mm的钢板最大空冷冷速≥50℃/s，最小空冷冷速约5℃/s；极大满足了不同产品冷却工艺的需求；

(2)本实用新型具备高的冷却强度，可实现轧后钢板空冷冷却速率大范围(具备常规层流冷却最大冷却能力2倍以上可调空冷冷速)可调，满足多品种系列规格的中厚板产品冷却工艺如常规层流冷却强度、超快冷以及直接淬火工艺的需要；

(3)本实用新型是一种多功能冷却装置，结合喷嘴类型、喷嘴的布置方式、挡水棍的合理布置等冷却均匀性控制技术，使得钢板冷却过程具备极高的控制性和均匀性。可对轧后钢板实现高强度冷却条件下的精细化、均匀化冷却，钢板的内部组织均匀、应力小、板形良好，有效避免在生产过程中出现的板形问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的中厚板轧后冷却喷水系统的工艺布置示意图；

图2为本实用新型实施例提供的中厚板轧后冷却喷水系统的第一冷却区域冷却系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的中厚板轧后冷却喷水系统的第二冷却区域冷却系统的结构示意图；

图4为上、下高密喷嘴射流方向与中厚板表面的夹角示意图；

图5(a)为本实用新型的第一冷却区域冷却系统的喷嘴一正一反布置方式示意图；

图5(b)为本实用新型的第一冷却区域冷却系统的喷嘴二正一反布置方式示意图；

图5(c)为本实用新型的第一冷却区域冷却系统的喷嘴三正一反布置方式示意图；

图6(a)为第一上喷水系统分腔前的Fluent模拟效果图；

图6(b)为第一上喷水系统分腔后的Fluent模拟效果图。

附图标记：

101-第一移动上框架；102-第一提升机构；

103-第一下框架；104-第一上喷水系统；

105-第一供水系统106-挡水辊；

107-第一输送辊；108-第一侧喷系统；

109-第一下喷水系统；201-第二移动上框架；

202-第二提升机构；203-第二下框架；

204-第二上喷水系统；205-第二供水系统

207-第二输送辊；208-第二侧喷系统

209-第二下喷水系统。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的中厚板轧后冷却喷水系统的工艺布置示意图；图2为本实用新型实施例提供的中厚板轧后冷却喷水系统的第一冷却区域冷却系统的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的中厚板轧后冷却喷水系统的第二冷却区域冷却系统的结构示意图。

如图1所示，本实施例提供的中厚板轧后冷却喷水系统，包括顺次排列连接的第一冷却区域冷却系统和第二冷却区域冷却系统。

如图2所示，第一冷却区域冷却系统包括第一移动上框架101、第一提升机构102、第一下框架103、第一上喷水系统104、第一下喷水系统109、第一输送辊107、挡水辊106以及第一供水系统105。

第一提升机构102设置在第一移动上框架101的下方，第一上喷水系统104安装在第一提升机构102的下方。第一下喷水系统109安装在第一下框架103上。

第一移动上框架101为可升降框架，第一提升机构102由电动螺旋升降系统和液压快速提升系统组成，可将第一移动上框架101提升或快抬，起到保护超快冷上喷水系统的作用。

电动螺旋升降系统主要由电动机、转向箱、万向接轴及螺旋丝杠升降机组成。电动螺旋调节采用6～12组螺旋升降装置，每组螺旋升降装置间使用万向接轴连接，相邻各组间用2个转向箱及万向接轴连接。

液压快速提升系统安装在螺旋升降机丝杠末端的液压油缸可以快速同步提升上框架。

第一提升机构102对角的两个升降机防尘罩上安装有2个位移传感器，用于检测丝杠的行程。

挡水辊106为多个，布置在第一上喷水系统104的下方，将第一上喷水系统104的喷水区域分隔为若干个子喷水区。

第一输送辊107的数量与挡水辊106数量相同，且各第一输送辊107分别对应布置在各挡水辊106的正下方。

工作时，挡水辊106距离钢板上表面为2mm～50mm，其主要作用是避免钢板上表面预激冷，阻止钢板上表面残余水的无序流动，避免钢板离开超快冷出口后冷却水对钢板上表面的二次冷却作用，并对冷却过程中的变形钢板起抑制作用。

第一上喷水系统104上设置与所述子喷水区位置相对应的多组喷嘴；其中，沿钢板行进方向，第一上喷水系统104的最后一组喷嘴为喷射方向与钢板行进方向相逆的缝隙喷嘴，其余各组喷嘴为喷射方向与钢板行进方向顺向的高密喷嘴。逆向的缝隙喷嘴将钢板上表面冷却水限定在较小区域内，有效地抑制了残余水无序流动，避免钢板离开超快冷出口后冷却水对钢板表面的二次冷却作用。

所述缝隙喷嘴的口径为1.0mm～5.0mm，水流密度范围为300L/(m²min)^-1～3000L/(m²min)^-1；高密快冷喷嘴水流密度范围为100L/(m²min)^-1～2100L/(m²min)^-1。

如图1、图2及图4所示，第一上喷水系统104的高密喷嘴及缝隙喷嘴均为倾斜布置，其射流方向与钢板表面垂直方向的夹角为30°～90°。且第一上喷水系统104及第一下喷水系统109的高密喷嘴射流区域对称布置。

本实用新型根据现场需要合理的布置顺向高密喷嘴和逆向缝隙喷嘴的数量，以控制射流效果，达到冷却目的。通常挡水辊106为3～5个，将第一上喷水系统104的喷水区域分隔为2～4个子喷水区。

对于2个子喷水区的情况，所述第一上喷水系统104采用一组顺向高密喷嘴、一组逆向缝隙喷嘴的方式，如图5(a)所示。

对于3个子喷水区的情况，所述第一上喷水系统104采用二组顺向高密喷嘴、一组逆向缝隙喷嘴的方式，如图5(b)所示。

对于4个子喷水区的情况，所述第一上喷水系统104采用三组顺向高密喷嘴、一组逆向缝隙喷嘴的方式，如图5(c)所示。

所述第一上喷水系统104及第一下喷水系统109内分别设置两块隔板，将第一上喷水系统104及第一下喷水系统109的喷水腔分别分隔成三个独立的腔室。第一上喷水系统104及第一下喷水系统109的三个独立的腔室分别通过供水管路与第一供水系统105连接，且各供水管路上分别设置流量计及控制阀。供水压力为0.1～0.8MPa，阀门开口度调节范围为0～100％。

分腔设计可以对各独立腔室的流量进行独立控制，使钢板的冷却过程更加均匀。图6(a)为第一上喷水系统分腔前的Fluent模拟效果图；图6(b)为第一上喷水系统分腔后的Fluent模拟效果图。

另外，在第一上喷水系统104的前后两侧还设置有第一侧喷系统108，还可以在第一上喷水系统104的周围设置中喷系统及吹扫装置；所述第一侧喷系统108、中喷系统及吹扫装置的喷射或吹扫方向喷射或吹扫方向均指向第一上喷水系统104的钢板表面的壁面射流区，用于清除钢板表面的残余冷却水，以提高冷却效率和改善冷却均匀性。第一侧喷系统108在1.2MPa压力作用下，侧喷水以流速约40m/s的速度，近距离冲击钢板上表面残余冷却水，将其清除出钢板上表面。吹扫装置的清除范围覆盖于整个钢板表面，对于剩余的少量残余冷却水能够起到彻底清除的效果。

如图3所示，所述第二冷却区域冷却系统包括第二移动上框架201、第二提升机构202、第二下框架203、第二上喷水系统204、第二下喷水系统209、第二供水系统205、第二输送辊207以及第二侧喷系统208。

第二冷却区域冷却系统不设置挡水辊，且第二上喷水系统204的最后一组喷嘴为喷射方向与钢板行进方向相逆的高密喷嘴，其余各组喷嘴为喷射方向与钢板行进方向顺向的高密喷嘴。其他结构与第一冷却区域冷却系统的结构相同。

在本实用新型提供的中厚板轧后冷却喷水系统中，钢板要依次经历第一冷却区域和第二冷却区域的交替冷却过程，不同种类的钢板根据冷却需要，在冷却设备中进行冷却，得到最终的冷却温度。其中第一冷却区域射流冲击换热区域、冲刷换热区域以及积聚水换热区域，主要由高密快冷喷嘴和缝隙喷嘴按照喷嘴正反排布顺序进行布置；第二冷却区域为少量残余水换热区域，冷却的同时还清除冷却水，减小残余水的影响。

本实用新型采用缝隙喷嘴、高密快冷喷嘴交错布置方式，在大范围压力、流量调节条件下均可保持射流流体形状良好。因此，钢板的瞬时冷却速度能够实现大范围无级调节。对于板厚为20mm的钢板最大冷速≥50℃/s，最小冷速约5℃/s；极大满足了不同产品冷却工艺的需求；

本实用新型具备高的冷却强度，可实现轧后钢板大冷却速率范围可调，满足多品种系列规格的中厚板产品冷却工艺如常规冷却强度、超快冷以及直接淬火工艺的需要；

本实用新型结合喷嘴类型、喷嘴的布置方式、挡水棍的合理布置等冷却均匀性控制技术，使得钢板冷却过程具备极高的控制性和均匀性。可对轧后钢板实现高强度冷却条件下的精细化、均匀化冷却，钢板的内部组织均匀、应力小、板形良好。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种中厚板轧后冷却喷水系统，其特征在于，包括第一冷却区域冷却系统和第二冷却区域冷却系统；

2.根据权利要求1所述的中厚板轧后冷却喷水系统，其特征在于，还包括：移动上框架以及提升机构；所述提升机构连接在移动上框架的下方；所述第一上喷水系统和第二上喷水系统分别与连接在一套提升机构的下方。

3.根据权利要求1所述的中厚板轧后冷却喷水系统，其特征在于，所述挡水辊为3～5个，将第一上喷水系统的喷水区域分隔为2～4个子喷水区。

4.根据权利要求3所述的中厚板轧后冷却喷水系统，其特征在于，对于2～4个子喷水区的情况，所述第一上喷水系统分别采用一组顺向高密喷嘴、一组逆向缝隙喷嘴的方式，二组顺向高密喷嘴、一组逆向缝隙喷嘴的方式，以及三组顺向高密喷嘴、一组逆向缝隙喷嘴的方式。

5.根据权利要求1所述的中厚板轧后冷却喷水系统，其特征在于，所述第一上喷水系统、第一下喷水系统、第二上喷水系统及第二下喷水系统中的喷水腔内分别由两块隔板分隔成三个独立的腔室。

6.根据权利要求5所述的中厚板轧后冷却喷水系统，其特征在于，所述第一上喷水系统、第一下喷水系统、第二上喷水系统及第二下喷水系统的三个独立的腔室分别通过供水管路与供水系统连接，且各供水管路上分别设置流量计及控制阀。

7.根据权利要求1所述的中厚板轧后冷却喷水系统，其特征在于，所述高密喷嘴及缝隙喷嘴的射流方向与钢板表面垂直方向的夹角为30°～90°。

8.根据权利要求1所述的中厚板轧后冷却喷水系统，其特征在于，还包括侧喷系统、中喷系统及吹扫装置；所述侧喷系统、中喷系统及吹扫装置分别布置在第一上喷水系统或第二上喷水系统的周围，喷射或吹扫方向均指向第一上喷水系统或第二上喷水系统的钢板表面的壁面射流区。

9.根据权利要求1所述的中厚板轧后冷却喷水系统，其特征在于，所述第一输送辊的数量与挡水辊数量相同，且各第一输送辊分别对应布置在各挡水辊的正下方。

10.根据权利要求1所述的中厚板轧后冷却喷水系统，其特征在于，所述缝隙喷嘴的口径为1.0mm～5.0mm，水流密度范围为300L/(m²min)^-1～3000L/(m²min)^-1；高密快冷喷嘴水流密度范围为100L/(m²min)^-1～2100L/(m²min)^-1。