多腔體流量可控噴淋集管的製造方法與工藝
2023-11-03 02:56:58
本發明涉及熱軋板帶鋼控軋控冷技術領域，尤其是涉及一種多腔體流量可控噴淋集管。
背景技術：
控軋控冷技術廣泛引用熱軋鋼鐵產品的生產，控制軋制是在調整鋼的化學成分的基礎上，通過控制加熱溫度、軋制溫度、變形制度等工藝參數，控制奧氏體狀態和相變產物的組織狀態，從而達到控制鋼材組織性能的目的。控制冷卻是通過控制熱軋鋼材軋後的冷卻條件來實現控制相變條件、碳化物析出行為以及奧氏體組織狀態，從而獲得理想的組織和性能。超快冷設備就是控制冷卻技術的主要設備，其設備主要分兩個分為縫隙噴嘴冷卻區和高密噴嘴冷卻區兩部分。由於鋼板中間溫度高，四周溫度低，若冷卻不均勻，鋼板就會變形，容易造成鋼板邊浪、性能不均等產品缺陷。這就要求沿板寬方向，中間噴水要多一些，兩邊要少一些，才能得到良好的版型。若以板寬為橫坐標，噴淋集管流量為縱坐標，用曲線來表示沿板寬方向水流量變化，曲線中間凸起，兩邊低，這就是水凸度曲線。現有的多數冷卻設備，水凸度是固定的，不可調節。當控冷鋼板材質不同、厚度不同時，這種固定的水凸度方式也會造成鋼板的變形。專利CN101838724A提供了一種可調水凸度的板帶淬火控冷集管，公開的是一種縫隙噴嘴裝置的設計方案。但是這種方案實時性較差，也無法實現鋼板的大範圍無級調節，調節的精準性也比較低，難以滿足高質量鋼材的加工需要。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種多腔體流量可控噴淋集管，能夠改善鋼板冷卻均勻性，並實現冷卻工藝的靈活控制。本發明提供的多腔體流量可控噴淋集管，包括：橫向設置在噴水腔體內的帶孔阻尼板，將噴水腔體分為上下兩個腔室；噴淋集管的下表面設置密集的出水孔，每個出水孔處分別安裝一個噴嘴；以及豎直設置在噴水腔體內的長隔板；所述長隔板沿噴淋集管的長度方向布置，其下端與噴淋集管的下表面封閉連接，上端穿過所述帶孔阻尼板，且與噴淋集管的上表面之間留有空隙；設置在噴水腔體內的多個短隔板；所述短隔板的上下端分別與噴淋集管的上表面及下表面封閉連接，將噴水腔體的上腔室沿長度方向至少分隔成三個上獨立腔體，三個上獨立腔體分別布置供水管路。整個噴水腔體根據鋼板的冷卻變化特點和供水管路及供水閥組的控制方式，由原來的單一腔形分割成不同形狀和大小的多個箱體形腔體，能夠達到更好的調節噴嘴的噴水效果和冷卻均勻性的目的，得到更好的鋼種和板型。各個腔體的流量精確可控，使冷卻工藝更加靈活。進一步的，所述帶孔阻尼板上均勻分布著孔徑為3mm～5mm的小孔；所述小孔根據整個箱型截面的尺寸來排布，設置5～7排，各排小孔的孔間距為8mm～12mm；小孔以帶孔阻尼板的中間線為基準，兩邊對稱排布。此種形式的帶孔阻尼板有助於穩定水流，並使冷卻水均勻的分布於各腔室中。進一步的，所述三個上獨立腔體分別通過單獨的供水管路與總供水源連接，以保證水溫及供水壓力的穩定；各單獨的供水管路上分別安裝控制閥和流量計，以實現對各個區域的流量進行精確控制。進一步的，所述短隔板為兩組，且兩組短隔板關於噴淋集管的中心橫截面左右對稱，將噴水腔體的上腔體沿長度方向分隔成三個上獨立腔體。三個以上獨立腔體分別對應鋼板的中間區域以及兩端區域，各上獨立腔體的流量精確可控，能夠方便的實現冷卻均勻性。進一步的，所述短隔板為平板，與帶孔阻尼板、長隔板均為垂直布置；分隔成的三個上獨立腔體中，中間的上獨立腔體在噴淋集管長度方向的長度為整個噴淋集管長度的40％～70％。上述腔體分布方式有利於水流的均布噴射，不會出現局部過冷現象。這種方式多用於下噴淋集管。進一步的，所述短隔板為平板，與所述帶孔阻尼板垂直，與長隔板間的夾角大於等於30°且小於90°，中間的上獨立腔體內的長隔板部分的長度佔整個長隔板長度的50％～80％。進一步的，所述短隔板為平板，與所述帶孔阻尼板間的夾角大於0且不大於45°，與長隔板間的夾角大於等於30°且小於90°，中間的上獨立腔體內的長隔板部分的長度佔整個長隔板長度的50％～80％。進一步的，自噴淋集管的上表面至下表面方向，所述短隔板逐漸向噴淋集管的兩端傾斜，使中間的上獨立腔體呈「八」字形狀。中間的上獨立腔體呈「八」字形狀，有利於水流的擴散噴射，能夠有效控制鋼板邊部的過冷現象。進一步的，所述短隔板為「V」形板，其頂角的角度大於等於30°且小於180°；短隔板與所述帶孔阻尼板垂直且關於長隔板對稱布置；中間的上獨立腔體內的長隔板部分的長度佔整個長隔板長度的60％～80％。進一步的，所述兩組「V」形的短隔板均採用頂角相對、朝向噴淋集管中心的方式布置，有利於水流的集中噴射，能夠增強鋼板中間部分的噴射效果。或者，兩組「V」形的短隔板均採用頂角相背、分別朝向噴淋集管兩端的方式布置，有利於水流的擴散噴射，能夠有效控制鋼板邊部的過冷現象。進一步的，所述出水孔在噴淋集管的下表面厚度方向上傾斜布置，出水孔與噴淋集管的下表面間的夾角為10°～30°。進一步的，所述噴嘴的直徑為3mm～4mm，與出水孔為同軸布置。噴嘴傾斜布置，其出水與鋼板成一定的傾斜角度。噴射集管採用傾斜射流，使上下射流區域對稱。進一步的，所述的多腔體流量可控噴淋集管還包括：分別設置在所述噴水腔體的下腔室兩側的排水管。排水管是為了控制噴水的流量，當鋼板所需的噴水量瞬間需要減小很大時，可從兩側的排水管流出，更好的調節鋼板的冷卻性能。進一步的，所述短隔板的下端靠近噴淋集管下表面的部分採用多段彎折或多段弧形的方式，使短隔板的下端繞開出水孔所在的位置。本發明的有益效果為：本發明具有多個不同形狀的腔體，在大範圍壓力、流量調節條件下均可保持射流流體形狀良好，可以使鋼板的瞬時冷卻速度實現大範圍無級調節。對於板厚為20mm的鋼板最大冷速≥50℃/s，最小冷速約5℃/s；極大滿足了不同產品冷卻工藝的需求。鋼板冷卻過程具備極高的均勻性，可對軋後鋼板實現高強度冷卻條件下的精細化、均勻化冷卻；鋼板的內部組織均勻、應力小、板形良好，可以有效避免在生產過程中出現的板形問題。附圖說明為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明提供的多腔體流量可控噴淋集管的外形示意圖；圖2為圖1所示的多腔體流量可控噴淋集管的俯視圖；圖3為圖1所示的多腔體流量可控噴淋集管的中心橫截面示意圖；圖4為水凸度控制曲線圖；圖5為本發明提供的多腔體流量可控噴淋集管的流量控制示意圖；圖6為本發明實施例一提供的多腔體流量可控噴淋集管的剖視圖；圖7為本發明實施例一提供的噴淋集管的噴水腔體下腔體的俯視圖；圖8為本發明實施例二提供的噴淋集管的噴水腔體下腔體的俯視圖；圖9為本發明實施例三提供的噴淋集管的噴水腔體下腔體的俯視圖；圖10為本發明實施例四提供的噴淋集管的噴水腔體下腔體的俯視圖。附圖標記：1-供水管；2-噴水腔體；3-排水管；4-噴嘴；5-帶孔阻尼板；6-長隔板；7-短隔板；具體實施方式下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。圖1為本發明提供的多腔體流量可控噴淋集管的外形示意圖；圖2為圖1所示的多腔體流量可控噴淋集管的俯視圖；圖3為圖1所示的多腔體流量可控噴淋集管的中心橫截面示意圖。如圖1至圖3所示的多腔體流量可控噴淋集管，包括：供水管1、噴水腔體2、排水管3、噴嘴4、帶孔阻尼板5、長隔板6以及短隔板。帶孔阻尼板5橫向設置在噴水腔體2內，將噴水腔體分為上下兩個腔室；噴淋集管的上表面設置進水孔，並連接供水管1，下表面設置密集的出水孔，每個出水孔處分別安裝一個噴嘴4。長隔板6豎直設置在噴水腔體2內，沿噴淋集管的長度方向布置，其下端與噴淋集管的下表面封閉連接，上端穿過所述帶孔阻尼板5，且與噴淋集管的上表面之間留有空隙。短隔板的上下端分別與噴淋集管的上表面及下表面封閉連接，將噴水腔體2的上腔室沿長度方向至少分隔成三個上獨立腔體，三個上獨立腔體分別布置流量單獨可控的供水管1。所述帶孔阻尼板5上均布著孔徑為3mm～5mm的小孔；所述小孔根據整個箱型截面的尺寸來排布，設置5～7排，各排小孔的孔間距為8mm～12mm；小孔以帶孔阻尼板的中間線為基準，兩邊對稱排布。圖4為水凸度控制曲線圖，圖5為本發明提供的多腔體流量可控噴淋集管的流量控制示意圖。鋼板在冷卻過程中，邊部容易產生過冷現象，容易造成鋼板邊浪、性能不均等產品缺陷。為實現對鋼板寬度方向上的冷卻均勻性，對鋼板邊部過冷區採用水流量的凸度控制。如圖4所示，通過對鋼板邊部水量進行大小水量的調整，實現對鋼板邊部冷卻強度的特殊控制。當水凸度控制閥調整到100％開口度時，邊部區域與集管橫向主冷區域具有相同水流密度，相當於不對鋼板邊部進行水凸度控制。當水凸度控制閥調整到0％開口度時，邊部區域進行水凸度控制量最大，控制閥在0％到100％的調整，進行水凸度控制。通常供水管1為3～6個，根據工藝需要，每個上獨立腔體與1個以上的供水管連通。如圖5所示的方案，上噴淋集管的每個上獨立腔體分別與兩個供水管1連通，並分為3組，每一組供水管分別安裝控制閥和流量計，以便對各個上獨立腔體的流量進行精確的控制。下噴淋集管採用同樣的供水方案。所有的供水管均共用同一水源，以保證水溫及供水壓力的穩定。分流集水管內部為多層嵌套結構，保證分流到每組集管的水流穩定。控制閥可快速的開關，及時響應冷卻過程的開始或終止，也可用以設備檢修時止水功能；控制閥可以採用氣動調節閥，先通過流量標定曲線進行開環調節，快速達到預設定流量所需的閥門開口度附近，再通過PID控制與流量計形成閉環調節，進一步微調保證實際流量與設定流量的穩定同步。出水孔在噴淋集管的下表面厚度方向上傾斜布置，成10°～30°夾角。噴嘴4的直徑為3mm～4mm，與出水孔為同軸布置。在噴水腔體2的下腔室兩側分別設置一根與噴水腔體2連通的排水管3。排水管3是為了控制噴水的流量，當鋼板所需的噴水量瞬間需要減小很大時，可從兩側的排水管流出，更好的調節鋼板的冷卻性能。短隔板的下端靠近噴淋集管下表面的部分採用多段彎折或多段弧形的方式，使短隔板的下端繞開出水孔所在的位置。圖6為本發明實施例一提供的多腔體流量可控噴淋集管的剖視圖；圖7為本發明實施例一提供的噴淋集管的噴水腔體下腔體的俯視圖。在本實施例中，短隔板7為平板，共有兩塊，且兩塊短隔板7關於噴淋集管的中心橫截面左右對稱，將噴水腔體2的上腔體沿長度方向分隔成三個上獨立腔體。短隔板7與帶孔阻尼板5垂直，與長隔板6間的夾角大於等於30°且小於90°，例如還可選45°或60°；中間的上獨立腔體內的長隔板6部分的長度佔整個長隔板長度的50％～80％，例如還可取60％或70％。在本實施例的更進一步的方案中，短隔板7在與長隔板6間的夾角大於等於30°且小於90°的同時，還與帶孔阻尼板5間存在大於0且不大於45°的夾角。例如，自噴淋集管的上表面至下表面方向，短隔板7逐漸向噴淋集管的兩端傾斜，使中間的上獨立腔體呈「八」字形狀形狀，有利於水流的擴散噴射，能夠有效控制鋼板邊部的過冷現象。圖8為本發明實施例二提供的噴淋集管的噴水腔體下腔體的俯視圖。在本實施例中，短隔板7為平板，與帶孔阻尼板5、長隔板6均為垂直布置；分隔成的三個上獨立腔體中，中間的上獨立腔體在噴淋集管長度方向的長度為整個噴淋集管長度的40％～70％。上述腔體分布方式有利於水流的均布噴射，不會出現局部過冷現象。這種方式多用於下噴淋集管。在本實施例的更進一步的方案中，短隔板7還與帶孔阻尼板5間存在大於0且不大於45°的夾角。例如，自噴淋集管的上表面至下表面方向，短隔板7逐漸向噴淋集管的兩端傾斜，使中間的上獨立腔體呈「八」字形狀形狀，有利於水流的擴散噴射，能夠有效控制鋼板邊部的過冷現象。圖9為本發明實施例三提供的噴淋集管的噴水腔體下腔體的俯視圖。在本實施例中，短隔板7為「V」形板，其頂角的角度大於等於30°且小於180°；短隔板7與所述帶孔阻尼板5垂直，且關於長隔板6對稱布置；中間的上獨立腔體內的長隔板部分的長度佔整個長隔板長度的60％～80％。兩組「V」形的短隔板7均採用頂角相對、均朝向噴淋集管中心的方式布置，有利於水流的集中噴射，能夠增強鋼板中間部分的噴射效果。圖10為本發明實施例四提供的噴淋集管的噴水腔體下腔體的俯視圖。本實施例與實施例三不同的是，兩組「V」形的短隔板7均採用頂角相背、均分別朝向噴淋集管兩端的方式布置，有利於水流的擴散噴射，能夠有效控制鋼板邊部的過冷現象。綜上，本發明具有多個不同形狀的腔體，在大範圍壓力、流量調節條件下均可保持射流流體形狀良好。可以使鋼板的瞬時冷卻速度能夠實現大範圍無級調節。對於板厚為20mm的鋼板最大冷速≥50℃/s，最小冷速約5℃/s；極大滿足了不同產品冷卻工藝的需求。鋼板冷卻過程具備極高的均勻性，可對軋後鋼板實現高強度冷卻條件下的精細化、均勻化冷卻；鋼板的內部組織均勻、應力小、板形良好，可以有效避免在生產過程中出現的板形問題。最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。