一種冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的製作方法

2023-09-23 09:45:05

專利名稱：一種冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於軋鋼生產冷卻技術，特別涉及一種冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層 流冷卻裝置。
背景技術：
隨著市場對鋼材的需求量越來越大，對其質量的要求也越來越高。軋後控制冷卻 是提高鋼板質量的一個十分有效的方法，得到了廣泛的應用。控制冷卻的基本原理是通過 控制軋後鋼板的冷卻速率及終冷溫度，改善鋼材的組織和性能。其重要目的是通過控制冷 卻進一步提高鋼板的強度，同時利用鋼材的合金元素與軋後冷卻速率間的關係，可以用同 一種成分的鋼生產出不同性能要求的產品，或與控制軋制工藝相結合生產出更高性能的產 品。軋後快速冷卻優點表現在細化晶粒，減少合金含量，降低成本；改善鋼的塑性和焊接 性能；提高鋼板強度和韌性；提高軋制節奏和生產效率；利用同一種成分的鋼生產出不同 性能要求的產品，豐富產品品種和規格，增強市場競淨力。因此，提高軋後冷卻速率已經是 熱軋帶鋼、鋼板改善性能、降低成本的重要手段。與此同時，由於冷卻不均帶來的板形問題，對鋼板質量產生了很大的負面影響，在 高強鋼板的生產和應用影響尤其突出，已經受到廣泛關注。在冷卻過程中，主要有三種不均 勻冷卻會導致鋼板板形問題橫向冷卻嚴重不均勻，厚度方向冷卻不對稱，橫向和厚度方向 冷卻不均勻混合。因此，控制冷卻鋼板的橫向冷卻均勻性和厚度方向冷卻的對稱性，是控制 鋼板平直度的主要途徑。2004年的中國專利ZL 200410021048. 7公開了「一種帶鋼層流冷卻裝置及其控 製冷卻方法」，該裝置由上層流集管和下噴射集管組成的冷卻區構成，冷卻區包括主冷段 和精冷段兩部分，特點是該裝置由2個帶有各自的主冷段和精冷段的冷卻區串接而成， 2個冷卻區的主冷段又由若干組強冷集管組和若干組主冷集管組構成，並設4個測溫點。 其缺點是冷卻速率小、冷卻區域過長、工藝適應性不強。2006年的中國實用新型專利ZL 200620166942. 8公開了 「熱軋板帶層流冷卻裝置」以及2007年的中國實用新型專利ZL 200720016078. 8公開了 「中寬鋼帶軋機的層流冷卻裝置」，主要特徵是翻轉機構，沒有說明 其冷卻能力和冷卻板形控制能力。中國實用新型專利ZL 200910068222. 6及中國實用新型 專利ZL 200920095998. 2公開了一種用於熱軋帶鋼生產線的冷卻設備，該冷卻設備包括超 快冷裝置和層流冷卻裝置兩部分，分別採用兩種不同壓力的冷卻介質。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，可以 實現超快速冷卻和板形可控的均勻冷卻，滿足各種熱軋商用帶鋼和冷軋基料的生產需要。為此，本實用新型提供了一種冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，由高位 水箱、水量分配器、高密度上集管、粗調上集管、精調上集管和高密度下集管、粗調下集管、 精調下集管組成的冷卻區所構成，所述冷卻裝置設置在精軋機1和卷取機11之間，按照冷卻能力和可實現的工藝功能劃分，所述冷卻裝置由多個冷卻段組成，包括一個或二個強冷 段Q、一個粗冷段C和一個精冷段J ；所述強冷段Q由多個高密度上集管組和高密度下集管 組組成；所述粗冷段C粗調上集管組和粗調下集管組組成；所述精冷段J由精調上集管組 和精調下集管組所組成。所述冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的水量分配器與高密度上集管、粗 調上集管、精調上集管和高密度下集管、粗調下集管、精調下集管分別通過管路及手動閥、 流量調節閥、氣動開閉閥連接。所述冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的每組集管後設置有1 2組側噴 裝置，以提高冷卻速率，控制帶鋼寬度方向板形，控制及改善帶鋼冷卻板形。；在所述冷卻區 的入口和出口設有空氣吹掃裝置。所述強冷段Q由多個高密度上集管和相應數量的高密度下集管所組成，可以實現 熱軋帶鋼的超快速冷卻，4mm厚度鋼板冷卻速率在5-220°C /s範圍內可調節。所述強冷段 Q的高密度上集管流量固定，高密度下集管的連接管路上設有流量調節閥，高密度下集管流 量通過流量調節閥連續可調節，以控制不同厚度帶鋼的冷卻板形。所述高密度上集管由主水管或水箱與4排U型管或4排或4排以上的直噴管聯通 組合構成；所述高密度下集管由1根主水管與2 3排噴管聯通組成，或2 3組1根主水 管與1排噴管聯通組成集管構成。所述粗冷段、精冷段上部的粗調上集管和精調上集管的流量固定，下部的粗調下 集管和精調下集管的連接管路上設有流量調節閥，流量通過流量調節閥調節；或上下集管 流量固定、上部的粗調上集管和精調上集管的連接管路上設有氣動開閉閥，用於調節流量， 以控制不同厚度帶鋼的冷卻板形。所述高密度上集管、粗調上集管和精調上集管的流量固定，高密度下集管、粗調下 集管和精調下集管的供水管路上配置流量調節閥，可以根據厚度規格調整集管水量；從而 保證熱軋帶鋼的冷卻板形。可保證冷卻板形的鋼板厚度範圍可達1. 2-25mm。所述高密度上集管、粗調上集管、精調上集管在鋼板寬度方向上採用中凸形曲線 流量分布或梯形流量布置，高密度下集管、粗調下集管、精調下集管在鋼板寬度方向上採用 橫向流量均衡布置，以控制不同寬度冷卻板形。本實用新型的優點在於1.採用高密度集管的強冷段Q可以提供帶鋼比常規層流冷卻更高的冷卻速率，實 現超快速冷卻。4mm厚度鋼板冷卻速率可達5-220°C/s。也可以根據不同規格和不同成 分鋼種的工藝需要，靈活選擇不同冷卻組合方式的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝 置，控制鋼板的冷卻速率，冷卻速率調節能力強。2.本實用新型冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的強冷段Q部高密度上 集管2噴水口與冷卻鋼板5上表面的高度差H = 800 2000mm，粗調段C和精調段J的粗 調上集管、精調上集管的噴水口與冷卻鋼板5上表面的高度差Hl = 1400 2000mm。高密 度上集管的與冷卻鋼板的高度差H較斜噴型冷卻器要求的高度差更大，可以有效防止帶鋼 翹頭和甩尾事故對冷卻裝置的破壞，設備運行時安全性更高。3.由於採用了高位水箱，強冷段Q和粗調段C、精調段J的採用一種壓力的冷卻介 質，配套的供水設備和運行管理簡單。[0018]
圖1是本實用新型由3個冷卻段組成的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置 的布置示意圖圖2是本實用新型由4個冷卻段組成的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置 的布置示意圖圖3是本實用新型一種冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的連接示意圖圖4a是本實用新型冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的上集管的中凸形 曲線流量分布示意圖圖4b是本實用新型冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的上集管的梯形流 量分布示意圖圖5為本實用新型冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的下集管流量分布 示意圖其中1.精軋機2.高密度上集管3.粗調上集管4.精調上集管5.冷卻鋼板6.空氣吹掃裝置7.高密度下集管8.粗調下集管9.側噴裝置具體實施方式
以下結合附圖1 5，對本實用新型詳述如下本實用新型一種冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置由高位水箱12、水量分 配器13、高密度上集管2和高密度下集管7，粗調精調上集管3、4和粗調、精調下集管8、10 組成的冷卻區所構成。圖3是本實用新型一種冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的 連接示意圖，如圖所示，管路14及手動閥門15、流量調節閥16、氣動開關閥17分別將水量 分配器13和高密度上集管2、粗調上集管3、精調上集管4，水量分配器13和高密度下集管 7、粗調下集管8、精調下集管10連接。高密度上集管2、粗調上集管3和精調上集管4的供 水管路14上配置手動閥15、氣動開關閥17 ；高密度下集管7、粗調下集管8和精調下集管 10的供水管路14上配置手動閥15、流量調節閥16、氣動開關閥17。圖1是本實用新型由3個冷卻段組成的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置 的布置示意圖，圖中的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置由1個強冷段Q、1個粗冷 段C和1個精冷段J組成；圖2是本實用新型由4個冷卻段組成的冷卻板形可控制的熱軋 帶鋼層流冷卻裝置的布置示意圖，圖中的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置由2個 強冷段Q、1個粗冷段C和1個精冷段J組成。本實用新型的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的強冷段和粗調段、精調 段統一由高位水箱12供水，高位水箱可以設在車間內，也可在車間外部，水箱的液面高度
10.精調下集管
11.卷取機
12.高位水箱
13.水量分配器
14.管路
15.手動閥門
16.流量調節閥
17.氣動開關閥在 6000mm 12000mm。 本實用新型的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的強冷段Q採用高密度 集管組成，高密度上集管2由主水管或水箱與4排U型管或4排或4排以上噴管聯通組合 成，U型管或噴管垂直向下噴水到帶鋼上表面。強冷段的高密度下集管7由1根主水管與 2排噴管聯通組成，或2組1根主水管與1排噴管聯通組成集管構成；各噴管以與鋼板表面 垂直方向偏離5° 15°的角度向鋼板下表面噴水。2-3個高密度下集管7組成一組，與一 個高密度上集管2噴頭對應。 本實用新型的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的粗調段C和精調段J採 用常規集管。粗冷區的粗調上集管3由主水管與2排U型聯通組合成，U型管垂直向下噴水 到帶鋼上表面。粗調區的粗調下集管8由1根主水管與1排噴管聯通組成，各噴管以與鋼 板表面垂直方向偏離5° 10°的角度向鋼板下表面噴水；2-3個下集管組成一組，與一個 上集管噴頭對應。精調區J的精調上集管4由主水管與1排U型聯通組合成，U型管垂直 向下噴水到帶鋼上表面。精調區J的精調下部集管10由1根主水管與1排噴管聯通組成， 各噴管以與鋼板表面垂直方向偏離5° 10°的角度向鋼板下表面噴水。1-2個下集管集 管組成一組，與一個上集管噴頭對應。本實用新型的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的上、下集管流量比值可 調節。強冷段Q內，連接高密度下集管7的供水管路14上配置流量調節閥16，實現流量連 續可調節，可以對不同厚度帶鋼冷卻板形進行控制。強冷段Q上部集管與下部集管水流量 比在1 1.25 1 2. 15間可調節。粗冷段和精冷段每組上部集管與下部集管水流量比 值通過上集管的開閉組合，實現對冷卻板形的控制。圖4a是本實用新型冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的上集管的中凸形 曲線流量分布示意圖，圖4b是本實用新型冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置的上 集管的梯形流量分布示意圖；圖5為本實用新型冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置 的下集管流量分布示意圖，如圖所示本實用新型的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻 裝置的高密度上集管2、粗調上集管3、精調上集管4在鋼板寬度方向上都採用中凸形曲線 流量分布或梯形流量布置，適應邊部溫度低的軋制鋼板均勻冷卻，以及克服冷卻水在帶鋼 上表面的滯留對中部冷卻能力減弱的作用，實現橫向的均勻冷卻，對不同寬度的鋼板有不 同的冷卻調節能力。中凸流量通過改變U型管噴管管徑或調節橫向布置間距實現。高密度 下集管、粗調下集管、精調下集管在鋼板寬度方向上採用橫向流量均衡布置，以控制不同寬 度冷卻板形。本實用新型的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，在每組冷卻集管後設有 一至二組側噴裝置9 ；冷卻區的入口和出口設有一組空氣吹掃裝置6。側噴裝置的主要作用 是清掃鋼板表面熱水，提高水的冷卻效果，同時防止鋼板表面殘留水對鋼板的不均勻冷卻， 控制冷卻板形；同時，保證冷卻區出口測溫儀的檢測精度。本實用新型的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，強冷段Q部高密度集管 2噴水口與冷卻鋼板5上表面的高度差H = 800 2000mm，粗調段C和精調段J上集管3、 4噴水口與冷卻鋼板5上表面的高度差Hl = 1400 2000mm。本實用新型的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，供水壓力為0. 18 0. 40MPa ；側噴裝置的供水壓力為0. 80 1. 80MPa ；冷卻區前、後氣吹掃的供氣壓力為0. 40 0. 60MPa。本實用新型的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，通過閥門控制可實現強 冷、粗冷和精冷共冷，同時配合運用側噴和前後的氣吹掃裝置，工藝靈活性強、功能多，特別 適用於高強度船板鋼、壓力容器用鋼、高級別管線鋼、工程機械用鋼、高強度熱軋雙相鋼、熱 軋TRIP鋼、熱軋馬氏體鋼、汽車用鋼、冷軋原料、矽鋼熱軋冷卻等特殊冷卻要求。本實用新型適合與新建的熱軋帶鋼生產線，也適應對已有的熱軋帶鋼層流冷卻裝 置改造，投資省、維護簡單、實用性強。
權利要求一種冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，由高位水箱(12)、水量分配器(13)、高密度上集管(2)、粗調上集管(3)、精調上集管(4)和高密度下集管(7)、粗調下集管(8)、精調下集管(10)組成的冷卻區所構成，其特徵在於所述冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置設置在精軋機(1)和卷取機(11)之間；所述冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置由多個冷卻段組成，包括一個或二個強冷段Q、一個粗冷段C和一個精冷段J；所述強冷段Q由多個高密度上集管(2)組和高密度下集管(7)組組成；所述粗冷段C粗調上集管(3)組和粗調下集管(8)組組成；所述精冷段J由精調上集管(4)組和精調下集管(10)組所組成；其中，所述水量分配器(13)與高密度上集管(2)、粗調上集管(3)、精調上集管(4)和高密度下集管(7)、粗調下集管(8)、精調下集管(10)分別通過管路(14)及手動閥(15)、流量調節閥(16)、氣動開閉閥(17)連接。
2.根據權利要求1所述的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，其特徵在於所 述強冷段Q由多個高密度上集管(2)和相應數量的高密度下集管(7)所組成。
3.根據權利要求1或2所述的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，其特徵在於 所述高密度上集管(2)由主水管或水箱與4排U型管或4排或4排以上的直噴管聯通組合 構成；所述高密度下集管(7)由1根主水管與2 3排噴管聯通組成，或2 3組1根主水 管與1排噴管聯通組成集管構成。
4.根據權利要求1或2所述的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，其特徵在於 所述強冷段Q的高密度下集管(7)的連接管路(14)上設有流量調節閥(16)。
5.根據權利要求1所述的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，其特徵在於所 述粗冷段、精冷段上部的粗調上集管(3)和精調上集管(4)或下部的粗調下集管(8)和精 調下集管(10)的連接管路(14)上設有流量調節閥(16)或氣動開閉閥(17)，以控制不同厚 度帶鋼的冷卻板形。
6.根據權利要求1所述的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，其特徵在於所 述高密度下集管(7)、粗調下集管(8)和精調下集管(10)的供水管路(14)上配置流量調節 閥(16)，根據厚度規格調整集管水量；從而保證熱軋帶鋼的冷卻板形。
7.根據權利要求1所述的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，其特徵在於所 述高密度上集管(2)、粗調上集管(3)、精調上集管(4)在鋼板寬度方向上採用中凸形曲線 流量分布或梯形流量布置；所述高密度下集管(7)、粗調下集管(8)、精調下集管(10)在鋼 板寬度方向上採用橫向流量均衡布置，以控制不同寬度冷卻板形。
8.根據權利要求1所述的冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，其特徵在於在 每組集管後還設置有1 2組側噴裝置(9)，以控制帶鋼寬度方向板形；在所述冷卻區的入 口和出口設有空氣吹掃裝置(6)。
專利摘要本實用新型提供一種冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置，設在精軋機和卷取機之間；包括水量分配器與高密度上集管、粗調上集管、精調上集管和高密度下集管、粗調下集管、精調下集管分別通過管路及手動閥、流量調節閥、氣動開閉閥連接，以及高位水箱組成的冷卻區所構成。所述冷卻板形可控制的熱軋帶鋼層流冷卻裝置由多個冷卻段組成，包括一個或二個強冷段Q、一個粗冷段C和一個精冷段J；所述強冷段Q由多個高密度上集管組和高密度下集管組組成；粗冷段C由粗調上集組和粗調下集管組組成；精冷段J由精調上集管組和精調下集管組所組成。本實用新型的優點是可實現超快速冷卻和板形可控的均勻冷卻，滿足各種熱軋商用帶鋼和冷軋基料的生產需要。
文檔編號B21B45/02GK201744506SQ20102021965
公開日2011年2月16日 申請日期2010年5月31日 優先權日2010年5月31日
發明者何春雨, 餘偉, 劉濤, 張立傑, 徐言東, 程知松, 詹智敏, 鄧宏玉, 韓爽, 高英傑 申請人:北京科技大學