CN219378436U - 一种型材直接轧制在线温度调控智能装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，包括数个检测系统、自动控制系统、数个温度调控器和高压水系统，数个所述检测系统分别设置在连轧机组中各轧机的出口位置；所述自动控制系统的输入端与数个所述检测系统的信号输出端连接；数个所述温度调控器分别设置在各轧机间输送轧件的线路上；所述高压水系统通过第一输水管道分别与数个温度调控器连接，各所述第一输水管道上均设有快速调节阀台，各所述快速调节阀台的控制端均与所述自动控制系统的信号输出端连接。本实用新型可以解决现有型材直接轧制工艺中不同流钢坯或同一流钢坯不同部位存在温度差、钢坯内部组织晶粒粗大，轧制效果不佳，性能不稳定等问题。

Description

一种型材直接轧制在线温度调控智能装备

技术领域

本申请涉及材料成型设备技术领域，尤其涉及一种型材直接轧制在线温度调控智能装备。

背景技术

传统的型材轧制工艺是将连铸机生产的钢坯堆放到原料库冷却至常温，然后转运至加热炉区将常温钢坯加热到所需的轧制温度后，经输送轧辊，将其输送至连轧机组进行轧制，精轧机输出的成品送至精整区域冷却、打包、入库；或是将连铸机生产的钢坯经热送轧辊输送至加热炉，加热到所需温度后进行连轧操作。

在上述过程中，钢坯要进行二次加热，导致能量消耗及二氧化碳等的排放量增大，且二次加热时钢坯的氧化损失较大，型材生产成本增加；为解决上述问题，目前常采用免加热直接轧制工艺，钢坯经连铸机、切断机、高速重载输送辊道直接热送至连轧机组，经各轧机轧制后冷却、打包、成品入库，该工艺在一定程度简化了生产工艺流程，达到节能、减排的效果，降低了生产成本。

但新工艺中连铸机到第一架轧机的距离较长，导致轧件在输送过程中会产生一定的热量损失，这就要求连铸机的出坯温度和拉速提高，导致钢坯的表面温度较低、芯部温度较高，表面与芯部的金相组织差异较大，组织晶粒粗大；钢坯在生产运输过程中头部温度和尾部温度相差100°左右，且由于结晶温度的变化及输送过程环境温度的变化，不同流钢坯的温度或同一流钢坯不同部位的温度都不相同，导致轧制效果不佳，性能不稳定。

实用新型内容

本申请的目的在于提供了一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，用以解决现有型材直接轧制工艺中钢坯头尾温差大、不同流钢坯或同一流钢坯不同部位存在温差、钢坯内部组织晶粒粗大，轧制效果不佳，性能不稳定等问题。

具体技术方案如下：

本申请提供一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，包括：

数个检测系统，数个所述检测系统分别设置在连轧机组中各轧机的出口位置；

自动控制系统，所述自动控制系统的输入端与数个所述检测系统的信号输出端连接；

数个温度调控器，数个所述温度调控器分别设置在各轧机间输送轧件的线路上；

高压水系统，所述高压水系统通过第一输水管道分别与数个温度调控器连接，各所述第一输水管道上均设有快速调节阀台，各所述快速调节阀台的控制端均与所述自动控制系统的信号输出端连接。

本申请提供的一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，使用安装在各轧机出口处的检测系统检测输送辊道上是否存在轧件以及轧件各处的温度，并将检测结果输送至自动控制系统，自动控制系统中还存储有轧机轧制后轧件的工艺参数，对检测系统采集的数据和工艺参数进行处理、换算后，将处理结果发送至快速调节阀台的控制端，控制端按照信号要求开启和关闭阀门，并调整阀门的开启程度，进而改变高压水系统输送至各温度调控器的水量，有针对性地调控轧件的温度，使其温度符合工艺要求且各处温度均匀，型材内部组织晶粒均匀，轧制效果较好，轧件性能稳定。

在本申请的一些实施例中，所述高压水系统包括：

水箱，所述水箱与高压水泵的进水口连接，所述高压水泵的出水口通过第一输水管道分别与各所述温度调控器连接，所述第一输水管道旁侧与第二输水管道一端相连，所述第二输水管道另一端连通排水沟；

压力传感器和流量计，所述压力传感器和流量计均设在所述第一输水管道上，所述压力传感器和流量计的信号输出端均与所述自动控制系统的输入端连接；

平衡阀台，所述平衡阀台设置在所述第二输水管道上，所述平衡阀台的控制端与所述自动控制系统的信号输出端连接。

在本申请的一些实施例中，所述温度调控器包括支撑体，所述支撑体底部安装在导卫安装座上，上部周向环绕在输送轧件的线路上，所述支撑体上部靠近轧辊一侧沿轧件前进方向依次设有首尾相连且中空的管头、湍流管和环形喷嘴，所述环形喷嘴外侧与第一输水管道连接，内侧设有开口。

在本申请的一些实施例中，所述环形喷嘴包括：

壳体，所述壳体为中空管状结构，一端通过锥形口与湍流管一端连接；

内套，所述内套一端设有内锥圆，另一端设有垂直于其轴向向外延伸的翻边，所述翻边间隔调整垫片与所述壳体另一端固定。

在本申请的一些实施例中，所述环形喷嘴的开口与轧件前进方向的夹角设为10°-50°。

在本申请的一些实施例中，所述湍流管的侧壁为不规则曲面。

在本申请的一些实施例中，所述湍流管与管头、环形喷嘴的连接处均设有密封件；

所述内套与壳体的连接处也设有密封件。

附图说明

下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简要地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为型材直接轧制在线温度调控智能装备在连轧机组的布置图；

图2为温度调控器的结构图。

图中各标号的说明如下：

1-连轧机组，2-检测系统，3-自动控制系统，4-快速调节阀台，5-温度调控器，6-平衡阀台，7-高压水系统；

51-支撑体，52-环形喷嘴，521-内套，522-壳体，53-管头；

71-压力传感器，72-流量计，73-高压水泵，74-水箱。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为了解决现有型材直接轧制工艺中钢坯头尾温差大、不同流钢坯或同一流钢坯不同部位存在的温差、钢坯内部组织晶粒粗大，轧制效果不佳，性能不稳定等问题，本申请实施例提供一种型材直接轧制在线温调控智能装备。下面参照说明书附图对本申请实施例提供的型材直接轧制在线温度调控智能装备进行详细介绍。

如图1所示，一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，包括数个检测系统2、自动控制系统3、数个温度调控器5和高压水系统7。

数个检测系统2分别布设在连轧机组1中各轧机的出口位置，其信号输出端与自动控制系统3的输入端连接；数个温度调控器5分别设置在各轧机间输送轧件的线路上，高压水系统7通过第一输水管道分别与数个温度调控器5连接，各第一输水管道上均设有快速调节阀台4，各快速调节阀台4的控制端均与自动控制系统3的信号输出端连接。

其中，检测系统2包括热金属检测仪和测温仪，分别用于检测辊道上是否有轧件以及轧件表面各处的温度。

自动控制系统3包括通过导线或无线通信网络连接的PLC控制柜和上位机，PLC控制柜用于接收检测系统2、高压水系统7的检测数据，并对各数据进行逻辑运算和处理，将处理结果传送至快速调节阀台4等进行阀门控制，上位机用于接收PLC控制柜的反馈信号，将智能装备的主要工作状态、压力参数、流量参数和轧件的实时温度等主要参数记录并显示出来，用作生产、产品品质的监控、分析。

本申请提供的一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，使用安装在各轧机出口处的检测系统2检测输送辊道上是否存在轧件以及轧件各处的温度，并将检测结果输送至自动控制系统3，自动控制系统3中还存储有轧机轧制后轧件的工艺参数，对检测系统2采集的数据和工艺参数进行处理、换算后，将处理结果发送至快速调节阀台4的控制端，控制端按照信号要求开启和关闭阀门，并调整阀门的开启程度，进而改变高压水系统7输送至各温度调控器5的水量，有针对性地调控轧件的温度，使其温度符合工艺要求且各处温度均匀，型材内部组织晶粒均匀，轧制效果较好，轧件性能稳定。

在本申请的一些实施例中，高压水系统7包括水箱74、压力传感器71、流量计72和平衡阀台6。

水箱74与高压水泵73的进水口连接，高压水泵73的出水口通过第一输水管道分别与各温度调控器5连接，第一输水管道旁侧与第二输水管道一端相连，第二输水管道另一端连通排水沟。

压力传感器71和流量计72均设在第一输水管道上，压力传感器71和流量计72的信号输出端均与自动控制系统3的输入端连接。

平衡阀台6设置在第二输水管道上，平衡阀台6的控制端与自动控制系统3的信号输出端连接，自动控制系统3的信号输出端还与高压水泵73的控制端连接，以控制高压水泵73的启停。

该实施例中，利用高压水泵73将水箱74内的冷却水输送至各温度调控器5，能够保证冷却水的水压和速度，提高型材的冷却效果；自动控制系统3中存储有根据工艺要求和现场实际情况设定的工作压力和流量，压力传感器71和流量计72实时采集高压水系统7的工作压力和流量，并将采集数据发送至自动控制系统3，自动控制系统3将采集数据与预设数据进行比较后发送信号至平衡阀台6，平衡阀台6的控制端根据该信号调整平衡阀的开启程度，当平衡阀开启时，可通过第二输水管道将高压水排放至排水沟内，进而改变高压水系统7的工作压力和流量，使其保持在设定的工作范围内，以保证高压水系统7工作的安全性和该智能装备运行的稳定性。

如图2所示，在本申请的一些实施例中，温度调控器5包括支撑体51、环形喷嘴52、湍流管和管头53。

支撑体51底部安装在导卫安装座上，上部周向环绕在输送轧件的轧辊周围，支撑体51上部靠近轧辊一侧沿轧件的前进方向依次设有首尾相连、中空的管头53、湍流管和环形喷嘴52，环形喷嘴52外侧与第一输水管道连接，内侧开口朝向轧件。

由于轧件是从管头53进入湍流管并穿过环形喷嘴52，所以管头53、湍流管、环形喷嘴52的径向截面尺寸和形状均是根据轧件的截面设计的。

管头53还可对轧件进行导卫，避免轧件在传输过程中出现转动、跑偏，不利于后续工艺进行。

湍流管选用耐热、耐磨的不锈钢材料3Cr13，其侧壁设计成曲面，使通过其中的高压水产生湍流，提高对轧件的冷却效果。

当湍流管的长度过大时，其生产工艺和难度增大，为了降低其生产难度，可将多个湍流管首尾相连形成本申请所需的湍流管。

该实施例中，轧件依次从管头53、湍流管和环形喷嘴52内穿过，高压水系统7输送的冷却水从环形喷嘴52中喷出，然后依次经过湍流管、管头53流出，轧件前进方向与冷却水的流动方向相反，通过该设计增加了冷却水与轧件的接触时间和接触面积，提高了轧件的冷却效果，使轧件表面温度均匀，轧制效果良好；同时还可以利用管头53帮助轧件按既定方向和状态准确地进入下一个轧机的轧辊孔型中，实现导卫功能。

在本申请的一些实施例中，环形喷嘴52包括壳体522、内套521，壳体522为中空管状结构，一端通过锥形口与湍流管一端连接；所述内套521一端设有内锥圆，另一端设有垂直于其轴向向外延伸的翻边，所述翻边间隔调整垫片与所述壳体522另一端固定，壳体522的锥形口与内套521的内锥圆间的缝隙即为环形喷嘴52的出水口。

该实施例中，冷却水经过内套521与壳体522之间的环形缝隙，以一定的角度，高速、高压地喷向轧件，该过程中可通过调整调整垫片的厚度，改变内套521的内锥圆与壳体522的锥形口的间隙，调整冷却水的输出速度和角度，调整轧件的冷却效果。

在本申请的一些实施例中，环形喷嘴52出口与轧件前进方向的夹角为10°-50°。

该实施例中，通过将环形喷嘴52的开口和轧件前进方向的夹角设为10°-50°，增加冷却水与轧件的接触，提升轧件冷却效果。

在本申请的一些实施例中，湍流管的侧壁均为不规则曲面。

该实施例中，通过将湍流管的径向截面设为圆形、椭圆形或矩形以适应不同的轧辊孔型，使冷却液体与轧件均匀接触，使其冷却均匀，能够满足轧制要求，且各处的轧制效果相近，强度等性能均匀；通过将湍流管侧壁设为不规则曲面，促使冷却水在其中形成湍流，可以强化流体传热，提高轧件的冷却效果，使轧件表面温度均匀，轧制效果良好。

在本申请的一些实施例中，湍流管与管头53、环形喷嘴52的连接处均设有密封件；内套521与壳体522的连接处也设有密封件。

该实施例中，通过设置密封件避免高压冷却水从湍流管与管头53、环形喷嘴52的缝隙，内套521与壳体522的缝隙喷出，避免误伤温度调控器5周围的工人或设备。

要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，其特征在于，包括：

数个检测系统（2），数个所述检测系统（2）分别设置在连轧机组（1）中各轧机的出口位置；

自动控制系统（3），所述自动控制系统（3）的输入端与数个所述检测系统（2）的信号输出端连接；

数个温度调控器（5），数个所述温度调控器（5）分别设置在各轧机间输送轧件的线路上；

高压水系统（7），所述高压水系统（7）通过第一输水管道分别与数个温度调控器（5）连接，各所述第一输水管道上均设有快速调节阀台（4），各所述快速调节阀台（4）的控制端均与所述自动控制系统（3）的信号输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，其特征在于，所述高压水系统（7）包括：

水箱（74），所述水箱（74）与高压水泵（73）的进水口连接，所述高压水泵（73）的出水口通过第一输水管道分别与各所述温度调控器（5）连接，所述第一输水管道旁侧与第二输水管道一端相连，所述第二输水管道另一端连通排水沟；

压力传感器（71）和流量计（72），所述压力传感器（71）和流量计（72）均设在所述第一输水管道上，所述压力传感器（71）和流量计（72）的信号输出端均与所述自动控制系统（3）的输入端连接；

平衡阀台（6），所述平衡阀台（6）设置在所述第二输水管道上，所述平衡阀台（6）的控制端与所述自动控制系统（3）的信号输出端连接。

3.根据权利要求1所述的一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，其特征在于，所述温度调控器（5）包括支撑体（51），所述支撑体（51）底部安装在导卫安装座上，上部周向环绕在输送轧件的线路上，所述支撑体（51）上部靠近轧辊侧沿轧件前进方向依次设有首尾相连且中空的管头（53）、湍流管和环形喷嘴（52），所述环形喷嘴（52）外侧与第一输水管道连接，内侧设有开口。

4.根据权利要求3所述的一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，其特征在于，所述环形喷嘴（52）包括：

壳体（522），所述壳体（522）为中空管状结构，一端通过锥形口与湍流管一端连接；

内套（521），所述内套（521）一端设有内锥圆，另一端设有垂直于其轴向向外延伸的翻边，所述翻边间隔调整垫片与所述壳体（522）另一端固定。

5.根据权利要求3所述的一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，其特征在于，所述环形喷嘴（52）的开口与轧件前进方向的夹角设为10°-50°。

6.根据权利要求3所述的一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，其特征在于，所述湍流管的侧壁为不规则曲面。

7.根据权利要求4所述的一种型材直接轧制在线温度调控智能装备，其特征在于，所述湍流管与管头（53）、环形喷嘴（52）的连接处均设有密封件；

所述内套（521）与壳体（522）的连接处也设有密封件。