一種大型筒節熱軋噴淋冷卻方法
2023-05-29 11:22:01 2
專利名稱：一種大型筒節熱軋噴淋冷卻方法
技術領域：
本發明屬於冷卻技術領域，涉及一種用於大型筒節熱軋成形後的噴淋冷卻方法。
背景技術：
大型筒節連續軋製作為一種新興的工藝，具有精度高、加工餘量少、材料利用率高、產品內部質量好等優點。熱軋後冷卻方式的選取以及冷卻工藝的控制，是保證大型筒節產品使用性能的關鍵工藝步驟。採用傳統的熱處理工藝，對筒節進行淬火冷卻時，由於筒節尺寸大，筒節軸向上的不同部位不能同時冷卻，冷卻有一定的時間差，易造成溫度分布不均勻，從而產生較大的殘餘應力，致使筒節軸向和徑向上有較大的變形；由於筒節自重大，在淬火時在徑向上易產生較大變形而變成橢圓形狀，降低了筒節的尺寸精度，對筒節性能產生不利的影響。又因為淬火冷卻時，筒節表面易產生蒸汽膜，影響筒節的傳熱。除此之外，傳統熱處理工藝成本高，難以實現批量化生產，不能滿足國內市場對核電、加氫和煤液化筒
節的大量需求。為了提高大型筒節軋後冷卻的效率，降低軋後冷卻的成本，提高筒節的力學性能，有必要研究採用新的冷卻工藝代替傳統的熱處理工藝。噴淋冷卻是一種有效的傳熱方法，具有高的冷卻能力，是將水加壓以成近似於坡斷狀或者霧狀，形成液滴束衝擊被冷卻的物體。現有的噴淋冷卻方法採用同步噴淋冷卻裝置冷卻，冷卻後筒節內外表面溫度相差較大，冷卻不均勻。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠解決傳統筒節熱處理出現的冷卻不均勻問題的大型筒節熱軋噴淋冷卻方法。本發明的技術方案如下製作一個由上噴水集板和垂直分布在上噴水集板上的冷卻水管構成的上噴淋裝置和一個由下噴水集板和垂直分布在下噴水集板上的冷卻水管構成的下噴淋裝置，大型筒節軋制結束後，上、下軋輥以較小的壓下量夾緊筒節，使筒節在摩擦力的帶動下轉動，同時下噴淋裝置伸入到筒節內部、上噴淋裝置在筒節外部與下噴淋裝置相對，調節上、下噴淋裝置上冷卻水管長度使每個噴淋裝置上所有冷卻水管的近筒節壁端的連線構成與筒節同心的半圓狀，同時調整上、下噴淋裝置的上、下噴水集板上冷卻水管的數量比和冷卻水的流量比，實現大型筒節內、外表面的軋後同冷速冷卻。本發明的方法中如何準確設定計算上、下噴水集板冷卻水的流量比，是保證筒節內、外表面換熱係數相同或者相近，實現筒節內、外表面同冷速冷卻的關鍵。由噴淋冷卻機理的分析可知，水流的衝擊速度和噴嘴正下方的衝擊區域面積決定了對流換熱係數的大小。設噴淋冷卻裝置覆蓋的角度為Θ，筒節壁厚為B，等效半徑為R，外表面冷卻弧長為L1,內表面為L2,內外表面冷卻水管的數量分別為n2、Ii1，見附圖
4設噴淋冷卻水管為圓形噴嘴，其熱流密度具有如下形式hflm= Cvf^rATtr(I)
式中C——係數，由液體的過冷度Λ Tsub確定，Δ Tsub=Tsat-Tc, Tsat為冷卻液的飽和溫度點，Tc為冷卻液溫度，KV1——冷卻液柱衝擊速度，m/sdc-液柱衝擊直徑，mmΔ Tsat— Δ Tsat = T-Tsat, Ts 為鋼板表面溫度，Khflml、hflm2——熱流密度，W/m2令hflDll = hflni2，則有
權利要求
1.一種大型筒節熱軋噴淋冷卻方法，其特徵是製作一個由上噴水集板和垂直分布在上噴水集板上的冷卻水管構成的上噴淋裝置和一個由下噴水集板和垂直分布在下噴水集板上的冷卻水管構成的下噴淋裝置，大型筒節軋制結束後，上、下軋輥以較小的壓下量夾緊筒節，使筒節在摩擦力的帶動下轉動，同時下噴淋裝置伸入到筒節內部、上噴淋裝置在筒節外部與下噴淋裝置相對，調節上、下噴淋裝置上冷卻水管長度使每個噴淋裝置上所有冷卻水管的近筒節壁端的連線構成與筒節同心的半圓狀，同時調整上、下噴淋裝置的上、下噴水集板上冷卻水管的數量比和冷卻水的流量比，實現大型筒節內、外表面的軋後同冷速冷卻。
2.根據權利要求I所述的大型筒節熱軋噴淋冷卻方法，其特徵是筒節軋制結束後冷卻水量比R1與冷卻水管數量比Ii1Ai2間的關係為
3.根據權利要求2所述的大型筒節熱軋噴淋冷卻方法，其特徵是通過調節上、下噴水集板的冷卻水管的數量，改變冷卻區域面積。
4.根據權利要求2所述的大型筒節熱軋噴淋冷卻方法，其特徵是通過調節上、下噴水集板的冷卻水管的長度，改變冷卻弧的長度。
5.根據權利要求3或4所述的大型筒節熱軋噴淋冷卻方法，其特徵是通過調節上、下噴水集板的冷卻水管的數量以及長度，準確計算筒節內、外表面對流換熱係數，實現不同規格筒節的軋後冷卻。
全文摘要
本發明涉及一種大型筒節熱軋噴淋冷卻方法，其特徵是製作上、下噴淋裝置，大型筒節軋制結束後，上、下軋輥夾緊筒節，使筒節在摩擦力的帶動下轉動，同時下噴淋裝置伸入到筒節內部、上噴淋裝置在筒節外部，調節上、下噴淋裝置上冷卻水管長度使每個噴淋裝置上所有冷卻水管的近筒節壁端的連線構成與筒節同心的半圓狀，同時調整上、下噴淋裝置的上、下噴水集板上冷卻水管的數量比和冷卻水的流量比，實現大型筒節內、外表面的軋後同冷速冷卻。其優點是解決了傳統筒節熱處理出現的冷卻不均勻問題，本方法不僅提高了冷卻效率，並且在冷卻初始階段增大了筒節表面的換熱係數，較大幅提高了筒節的表面質量。
文檔編號B21B45/02GK102847732SQ201210296009
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月20日 優先權日2012年8月20日
發明者孫建亮, 劉宏民, 彭豔, 劉建靜 申請人:燕山大學