用于模拟钢铁材料轧后控制冷却的试验装置

摘要

本发明公开了一种用于模拟钢铁材料轧后控制冷却的试验装置，包括钢材行走机构、钢材冷却机构和检测机构，检测机构包括用于检测试样温度的温度传感器，钢材冷却机构包括第一组喷淋组件、上转筒、第二组喷淋组件和下转筒，第一组喷淋组件安装在上转筒上，上转筒活动安装在钢材行走机构的上方，第二组喷淋组件安装在下转筒上，下转筒活动安装在钢材行走机构的下方。本发明通过采用将第一组喷淋组件和第二组喷淋组件分别安装在上转筒和下转筒上的技术方案，减小了钢材冷却机构的占地面积，从而减小了本试验装置的占地面积，当需使用不同的喷淋组件时，只需转动转筒使对应的喷淋组件处于工作位置即可。适用于模拟钢铁材料轧后控制冷却试验。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材试验装置，具体地指一种用于模拟钢铁材料轧后控制冷却的试验装置。

背景技术

目前，TMCP（Thermo-Mechanical Control Process：热机械控制工艺，通常叫做控制轧制与控制冷却工艺）是钢材轧制及工艺产品开发应用中较为普遍的技术，其主要通过“低温大压下”和添加微合金元素实现。但传统TMCP不仅对设备能力要求高，而且还消耗资源。为了克服传统TMCP工艺过程的缺点，以超快冷技术为代表的新一代TMCP技术应运而生，该新一代的TMCP技术实现了冷却路径的控制，从而控制冷却后的相变组织，得到不同性能的材料，它不仅使热轧钢板性能指标与以往有了质的飞跃，而且还使材料、资源等各项成本大幅降低。所述超快速冷却与常规ACC（accelerated controlled cooling：加速控制冷却）相配合可实现与性能要求相适应的多种冷却路径优化控制。鉴于以上优点，为适应低成本高性能热轧钢材的研发，各大公司开始开发用于模拟钢铁材料轧后进行各种方式的热态冷却试验的装置。

一般的试验装置包括钢材行走机构、钢材冷却机构和检测机构，所述钢材冷却机构包括沿所述钢材行走机构的行走方向依次布置的若干组喷淋组件。该试验装置虽能进行多钢种、多规格以及多冷却制度的动态控冷试验，但存在以下问题：

1、由于所述若干组喷淋组件沿所述钢材行走机构的行走方向一字排开，所以钢材冷却机构的占地面积较大，从而导致试验装置占地面积较大；

2、由于所述试验装置无加热机构，所以需将试样在其他位置加热好后再放置在所述钢材行走机构上，操作非常不便，且试样温度变化无法实时监控。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种占地面积小、操作方便且能实时监控试样温度变化的用于模拟钢铁材料轧后控制冷却的试验装置。

为实现上述目的，本发明所设计的一种用于模拟钢铁材料轧后控制冷却的试验装置，包括钢材行走机构、钢材冷却机构和检测机构，所述检测机构包括用于检测试样温度的温度传感器，所述钢材冷却机构包括第一组喷淋组件、上转筒、第二组喷淋组件和下转筒，所述第一组喷淋组件安装在所述上转筒上，所述上转筒活动安装在所述钢材行走机构的上方，所述第二组喷淋组件安装在所述下转筒上，所述下转筒活动安装在所述钢材行走机构的下方。通过采用将第一组喷淋组件和所述第二组喷淋组件分别安装在上转筒和下转筒上的技术方案，减小了钢材冷却机构的占地面积，从而减小了本试验装置的占地面积，当需使用不同的喷淋组件时，只需转动转筒使对应的喷淋组件处于工作位置即可。

在上述方案中，所述第一组喷淋组件和第二组喷淋组件分别通过定位器定位安装在所述上转筒和下转筒上。当需调整喷淋组件的喷淋角度时，通过调整所述定位器即可。

在上述方案中，所述上转筒和下转筒上对应所述定位器的位置分别设有量角器。这样，便于准确的调整喷淋组件的喷淋角度。

在上述方案中，所述第一组喷淋组件包括沿所述上转筒的圆周方向均匀布置的上水幕冷却组件、上层流冷却组件、上高密度直集管冷却组件、上超快速冷却组件和上气水雾化冷却组件；所述第二组喷淋组件包括沿所述下转筒的圆周方向均匀布置的下水幕冷却组件、下层流冷却组件、下高密度直集管冷却组件、下超快速冷却组件和下气水雾化冷却组件。当然，所述第一组喷淋组件和第二组喷淋组件还可以包括其他结构的冷却组件。

在上述方案中，所述上水幕冷却组件、上层流冷却组件、上高密度直集管冷却组件、上超快速冷却组件和上气水雾化冷却组件在所述上转筒上的布置顺序与所述下水幕冷却组件、下层流冷却组件、下高密度直集管冷却组件、下超快速冷却组件和下气水雾化冷却组件在所述下转筒上的布置顺序一致。

在上述方案中，所述上水幕冷却组件与下水幕冷却组件的数量比为1:2，所述上层流冷却组件与下层流冷却组件的数量比为1:2，所述上高密度直集管冷却组件与下高密度直集管冷却组件的数量比为1:2，所述上超快速冷却组件与下超快速冷却组件的数量比为1:2，上气水雾化冷却组件与下气水雾化冷却组件的数量比为1:2，以保证试样上、下表面的冷却速度一致。

在上述方案中，所述上转筒的转轴中心线与所述下转筒的转轴中心线位于同一竖直面上。

在上述方案中，本试验装置还包括加热机构，所述加热机构包括加热炉和试样支撑平台，所述试样支撑平台布置在所述加热炉内，所述加热炉的出口与所述钢材行走机构的一端相接。通过采用在所述钢材行走机构的一端加设加热机构的技术手段，解决了操作不便和无法实时监控试样温度变化的问题。

在上述方案中，所述加热炉底部设有支架，以保证所述加热炉的出口与所述钢材行走机构的一端处于同一高度，方便试样从加热炉中运输到钢材行走机构上。

在上述方案中，所述检测机构还包括用于检测水流对试样表面的打击压力的压力传感器。

本发明的优点在于：

1、通过采用将第一组喷淋组件和所述第二组喷淋组件分别安装在上转筒和下转筒上的技术方案，减小了钢材冷却机构的占地面积，从而减小了本试验装置的占地面积，当需使用不同的喷淋组件时，只需转动转筒使对应的喷淋组件处于工作位置即可；

2、加设的定位器便于调整喷淋组件的喷淋角度，加设的量角器便于准确的调整喷淋组件的喷淋角度；

3、通过采用在所述钢材行走机构的一端加设加热机构的技术手段，解决了操作不便和无法实时监控试样温度变化的问题；

4、加设的支架保证了所述加热炉的出口与所述钢材行走机构的一端处于同一高度，方便试样从加热炉中运输到钢材行走机构上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中第一组喷淋组件和上转筒的位置关系结构示意图；

图3为图2的侧视结构示意图；

图4为本发明中第二组喷淋组件和下转筒的位置关系结构示意图；

图5为图4的侧视结构示意图；

图6为图5中A部的局部放大结构示意图；

图7为本发明中加热炉的结构示意图。

图中：钢材行走机构1，钢材冷却机构2，第一组喷淋组件2a，上水幕冷却组件2a1，上层流冷却组件2a2，上高密度直集管冷却组件2a3，上超快速冷却组件2a4，上气水雾化冷却组件2a5，上转筒2b，第二组喷淋组件2c，下水幕冷却组件2c1，下层流冷却组件2c2，下高密度直集管冷却组件2c3，下超快速冷却组件2c4，下气水雾化冷却组件2c5，下转筒2d，定位器2e，量角器2f，检测机构3，温度传感器3a，压力传感器3b，加热机构4，加热炉4a，试样支撑平台4b，支架4c。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示的一种用于模拟钢铁材料轧后控制冷却的试验装置，包括钢材行走机构1、钢材冷却机构2和检测机构3，所述检测机构3包括用于检测试样温度的温度传感器3a和用于检测水流对试样表面的打击压力的压力传感器3b，所述钢材冷却机构2包括第一组喷淋组件2a、上转筒2b、第二组喷淋组件2c和下转筒2d，所述第一组喷淋组件2a安装在所述上转筒2b上，所述上转筒2b活动安装在所述钢材行走机构1的上方，所述第二组喷淋组件2c安装在所述下转筒2d上，所述下转筒2d活动安装在所述钢材行走机构1的下方。通过采用将所述第一组喷淋组件2a和所述第二组喷淋组件2c分别安装在上转筒2b和下转筒2d上的技术方案，减小了钢材冷却机构2的占地面积，从而减小了本试验装置的占地面积，当需使用不同的喷淋组件时，只需转动转筒使对应的喷淋组件处于工作位置即可。所述上转筒2b的转轴中心线与所述下转筒2d的转轴中心线位于同一竖直面上。

上述温度传感器3a和压力传感器3b的数量和布置位置可根据实际需要设计。

上述第一组喷淋组件2a和第二组喷淋组件2c分别通过定位器2e定位安装在所述上转筒2b和下转筒2d上。安装时，先将所述定位器2e分别活动安装在所述上转筒2b和下转筒2d上，再将所述第一组喷淋组件2a和第二组喷淋组件2c分别安装在所述定位器2e上即可。所述定位器2e可以为任意结构，只需使所述第一组喷淋组件2a和第二组喷淋组件2c能分别在所述上转筒2b和下转筒2d上转动调整工作角度即可。当需调整喷淋组件的喷淋角度时，通过调整所述定位器2e即可。所述上转筒2b和下转筒2d上对应所述定位器2e的位置分别设有量角器2f。这样，便于准确的调整喷淋组件的喷淋角度。

上述第一组喷淋组件2a包括沿所述上转筒2b的圆周方向均匀布置的上水幕冷却组件2a1、上层流冷却组件2a2、上高密度直集管冷却组件2a3、上超快速冷却组件2a4和上气水雾化冷却组件2a5；所述第二组喷淋组件2c包括沿所述下转筒2d的圆周方向均匀布置的下水幕冷却组件2c1、下层流冷却组件2c2、下高密度直集管冷却组件2c3、下超快速冷却组件2c4和下气水雾化冷却组件2c5。当然，所述第一组喷淋组件2a和第二组喷淋组件2c还可以包括其他结构的冷却组件。所述上水幕冷却组件2a1、上层流冷却组件2a2、上高密度直集管冷却组件2a3、上超快速冷却组件2a4和上气水雾化冷却组件2a5在所述上转筒2b上的布置顺序与所述下水幕冷却组件2c1、下层流冷却组件2c2、下高密度直集管冷却组件2c3、下超快速冷却组件2c4和下气水雾化冷却组件2c5在所述下转筒2d上的布置顺序一致。所述上水幕冷却组件2a1与下水幕冷却组件2c1的数量比为1:2，所述上层流冷却组件2a2与下层流冷却组件2c2的数量比为1:2，所述上高密度直集管冷却组件2a3与下高密度直集管冷却组件2c3的数量比为1:2，所述上超快速冷却组件2a4与下超快速冷却组件2c4的数量比为1:2，上气水雾化冷却组件2a5与下气水雾化冷却组件2c5的数量比为1:2，以保证试样上、下表面的冷却速度一致。

本试验装置还包括加热机构4，所述加热机构4包括加热炉4a和试样支撑平台4b，所述试样支撑平台4b布置在所述加热炉4a内，所述加热炉4a的出口与所述钢材行走机构1的一端相接。通过采用在所述钢材行走机构1的一端加设加热机构4的技术手段，解决了操作不便和无法实时监控试样温度变化的问题。所述加热炉4a底部设有支架4c，以保证所述加热炉4a的出口与所述钢材行走机构1的一端处于同一高度，方便试样从加热炉4a中运输到钢材行走机构1上。

本发明的工作过程如下：

首先，将试样放置在所述试样支撑平台4b上，并将所述温度传感器3a安装在所述试样上，开启加热炉4a对所述试样进行加热；然后，待试样加热到设定温度后，将试样吊运到所述钢材行走机构1上，并转动上转筒2b和下转筒2d，使所述第一组喷淋组件2a和第二组喷淋组件2c中对应的喷淋组件处于工作位置（即当需水幕冷却时，将上水幕冷却组件2a1和下水幕冷却组件2c1分别调整到对准试样的工作位置）；接着，控制所述钢材行走机构1使试样在其上做来回运动，直至试样冷却，即可得到温度数据；最后，将压力传感器3b安装在所述试样上，控制所述钢材行走机构1继续使试样在其上做来回运动，即可得到压力数据。

在上述过程中，可通过转动上转筒2b和下转筒2d，实现不同的冷却方式；还可通过调整定位器2e改变喷淋组件的喷淋角度，以研究喷淋角度对试验数据的影响；也可改变喷淋组件的流量，以研究流量对试验数据的影响。同时，为延长温度传感器3a的使用寿命，可在温度传感器3a外套装陶瓷套管。

本发明通过采用将第一组喷淋组件2a和所述第二组喷淋组件2c分别安装在上转筒2b和下转筒2d上的技术方案，减小了钢材冷却机构2的占地面积，从而减小了本试验装置的占地面积，当需使用不同的喷淋组件时，只需转动转筒使对应的喷淋组件处于工作位置即可；加设的定位器2e便于调整喷淋组件的喷淋角度，加设的量角器2f便于准确的调整喷淋组件的喷淋角度；通过采用在所述钢材行走机构1的一端加设加热机构4的技术手段，解决了操作不便和无法实时监控试样温度变化的问题；加设的支架4c保证了所述加热炉4a的出口与所述钢材行走机构1的一端处于同一高度，方便试样从加热炉4a中运输到钢材行走机构1上。