一種熱軋無縫鋼管控制冷卻用環形射流冷卻裝置的製作方法

2023-06-14 13:55:36 1

本實用新型屬於熱軋無縫鋼管生產技術領域，特別是涉及一種熱軋無縫鋼管控制冷卻用環形射流冷卻裝置。

背景技術：

長期以來，熱軋無縫鋼管由於其生產工藝的特殊性及環形截面的複雜性，與熱軋板材、型材、棒線材相比，在軋制生產過程中，缺乏控軋控冷技術手段，進而無法實現有效的組織性能調控。為了改善熱軋無縫鋼管的顯微組織、提升其力學性能，目前只能依賴於添加合金元素或後續離線熱處理工序，造成了生產成本的顯著提高及生產效率的降低。如果能夠實現管材熱軋後的在線控制冷卻，則可實現熱軋無縫鋼管的組織性能調控，並可明顯降低熱軋無縫鋼管的製造成本，同時也為更高品質的鋼管產品提供了生產工藝手段。因此，對於熱軋無縫鋼管的在線控制冷卻技術的重視程度越來越高，且迫切需要開發出適合於熱軋無縫鋼管在線控制冷卻工藝的冷卻設備。

目前，針對熱軋無縫鋼管控制冷卻設備的開發工作已經快速展開，而且已經出現了多種基於不同原理及形式的相關冷卻設備方案，但是，這些已有的技術方案或多或少仍存在一些不足之處，具體如下：

①公開號為CN103264054A的中國專利申請，其公開了一種鋼管均勻冷卻裝置，在該專利方案中，其將冷卻水箱上的可調整噴嘴設置成了一個對鋼管外壁進行噴水的噴水環，噴水環的中心線和鋼管的運行方向呈5°～175°的夾角，並通過冷卻水擋水機構與冷卻水噴水機構配合實現對鋼管的冷卻，且冷卻水噴水機構保持常開狀態。

但是，在上述專利方案中，對冷卻水噴水機構的可調節手段沒有明確提及，而針對不同厚度規格的鋼管進行冷卻時，為了滿足不同終冷溫度的控制需求，噴水環開啟數量是重要的調節手段，但專利方案中的冷卻水噴水機構為常開狀態，缺失了調節手段，也造成了水資源的浪費。

②公開號為CN101570813A的中國專利申請，其公開了一種無縫鋼管直接淬火裝置，在該專利方案中，其外表面冷卻裝置由環形冷卻器組成，內表面冷卻裝置為杆狀，且位於可變角度輥道的上方，並插入外表面環形冷卻器中間。

但是，儘管將鋼管輸送到環形冷卻器的內部和內表面冷卻器的外部時，可以實施淬火工藝，但該淬火裝置無法滿足控制冷卻的需求，也就無法根據組織性能需要來實現終冷溫度的精確控制。

③公開號為CN201455003U的中國專利申請，其公開了一種實現無縫管控軋控冷的裝置，在該專利方案中，其將安裝有若干噴嘴的噴淋管繞水環軸線均勻設置並構成籠式結構，且噴淋嘴軸線與垂直線呈5°～20°的夾角，從而對鋼管圓周方向實施冷卻。

但是，該裝置的幾何尺寸需要與一定尺寸的無縫鋼管相匹配，導致該裝置所能適用的鋼管規格受到限制，由於噴嘴布置形式較為單一，因此難以有效調控鋼管圓周方向的冷卻均勻性。

④公開號為CN86202942U的中國專利申請，其公開了一種鋼管連續控制冷卻裝置，在該專利方案中，其利用冷卻器中形成的旋流水對鋼管進行冷卻。

但是，採用旋轉水流的衝刷作用來冷卻鋼管，由於冷卻過程中旋流水的可控性差，其難以精準的控制終冷溫度。

技術實現要素：

針對現有技術存在的問題，本實用新型提供一種熱軋無縫鋼管控制冷卻用環形射流冷卻裝置，有效克服了現有冷卻裝置的不足之處，本實用新型的冷卻裝置具有更強的適用性，能夠精準的控制鋼管的終冷溫度，且冷卻裝置採用了射流衝擊冷卻模式，具有較強的冷卻能力，並可顯著提高冷卻均勻性。

為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案：一種熱軋無縫鋼管控制冷卻用環形射流冷卻裝置，其布置於冷卻區輥道之間，若干環形射流冷卻裝置為一組，可根據需要沿著輥道輸送方向安置多組以滿足工藝需求。

一種熱軋無縫鋼管控制冷卻用環形射流冷卻裝置，包括上半噴水環及下半噴水環，所述上半噴水環與下半噴水環結構相同且對稱設置，上半噴水環及下半噴水環分別與分流集水管相連通，在上半噴水環與分流集水管之間、下半噴水環與分流集水管之間均連接有調節閥組，通過分流集水管及調節閥組對上半噴水環及下半噴水環的噴水流量和水壓進行控制。

所述環形射流冷卻裝置的水壓力調節範圍為0.2～0.8MPa。

在所述上半噴水環及下半噴水環的外表面設置進水口，在上半噴水環及下半噴水環內表面設置冷卻噴嘴，冷卻噴嘴數量若干且有序分布，沿著圓周方向呈等間距排布，並且沿著所述環形射流冷卻裝置的寬度方向配置多排。

在所述上半噴水環與下半噴水環的中間貼合面側端安裝有冷卻補償噴嘴。

所述冷卻噴嘴的射流方向與鋼管運行方向具有夾角。

所述冷卻噴嘴的射流方向朝向鋼管運行方向的正向或逆向。

本實用新型的有益效果：

本實用新型的環形射流冷卻裝置具備控制的獨立性，可根據生產線產品大綱工藝需求靈活的布置若干組；通過對環形射流冷卻裝置內上半噴水環及下半噴水環噴水流量進行獨立設定，並通過對噴水環的開啟數量、開啟方式、噴水流量及水壓等參數進行設定，可以對任一規格尺寸(鋼管外徑範圍在200mm～460mm之間，壁厚範圍在10mm～60mm之間)的常規熱軋無縫鋼管實施控制冷卻，且終冷溫度可精確控制在150℃～750℃的範圍內，使本實用新型具有了更強的適用性；本實用新型的環形射流冷卻裝置上配置的噴嘴出流方向與鋼管呈特定的角度，並且以射流衝擊冷卻的方式進行冷卻，該方式能夠促進冷卻水在鋼管表面的瞬時有序流動並擊破水膜，進而顯著提升冷卻能力及冷卻的均勻性。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種熱軋無縫鋼管控制冷卻用環形射流冷卻裝置結構示意圖；

圖中，1—上半噴水環，2—下半噴水環，3—進水口，4—冷卻噴嘴，5—冷卻補償噴嘴。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。

如圖1所示，一種熱軋無縫鋼管控制冷卻用環形射流冷卻裝置，包括上半噴水環1及下半噴水環2，所述上半噴水環1與下半噴水環2結構相同且對稱設置，上半噴水環1及下半噴水環2分別與分流集水管相連通，在上半噴水環1與分流集水管之間、下半噴水環2與分流集水管之間均連接有調節閥組，通過分流集水管及調節閥組對上半噴水環1及下半噴水環2的噴水流量和水壓進行控制，水壓力調節範圍為0.2～0.8MPa。

在所述上半噴水環1及下半噴水環2的外表面設置進水口3，在上半噴水環1及下半噴水環2內表面設置冷卻噴嘴4，冷卻噴嘴4沿著圓周方向呈等間距排布，並且沿著環形射流冷卻裝置的寬度方向布置3～8排。

在所述上半噴水環1與下半噴水環2的中間貼合面側端安裝有冷卻補償噴嘴5。通過冷卻補償噴嘴5可以解決上、下半噴水環的中間貼合面因冷卻盲點導致的冷卻不均勻問題。

所述冷卻噴嘴4的射流方向與鋼管運行方向具有夾角。

所述冷卻噴嘴4的射流方向朝向鋼管運行方向的正向或逆向。

實際使用過程中，根據鋼管規格及工藝需求，需配置一定數量的環形射流冷卻裝置組，冷卻裝置組由一定數量的環形射流冷卻裝置構成，每個冷卻裝置組中的環形射流冷卻裝置數量可設為4～8個。將冷卻裝置組布置到冷卻區的輥道之間，根據實際需要，沿著輥道輸送方向配置冷卻裝置組的實際數量。同時，冷卻裝置組需要配裝升降調高機構，保證冷卻裝置組內的環形射流冷卻裝置可以調整高度，無論鋼管的管徑如何變化，通過高度調整都可保證環形射流冷卻裝置與鋼管的軸向中心線相重合。

根據鋼管的實際規格及工藝需求，對冷卻參數進行設定，具體包括冷卻裝置組內環形射流冷卻裝置的開啟數量、開啟方式、噴水流量、水壓等。環形射流冷卻裝置中上半噴水環1及下半噴水環2的噴水流量需要獨立設定，進而保證鋼管在圓周方向上的冷卻均勻性。當鋼管通過輥道從環形射流冷卻裝置內部穿過時，即可實現鋼管的冷卻。

另外，由於冷卻噴嘴的射流方向與鋼管運行方向具有夾角，並且冷卻噴嘴以射流衝擊冷卻的方式對鋼管進行冷卻，可以促進冷卻水在鋼管表面的瞬時有序流動並擊破水膜，實現了冷卻能力的進一步提升，也更好的保證了冷卻均勻性。

實施例中的方案並非用以限制本實用新型的專利保護範圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均包含於本案的專利範圍中。