提高轧件冷却均匀性的方法及轧件均匀冷却装置

摘要

本发明公开了一种提高轧件冷却均匀性的方法，该方法包括以下步骤：1）沿带钢的出钢方向设置多个冷却区，每一冷却区上均设置有至少一组包括冷却水集管和鹅颈管的喷流装置；2）在冷却水集管的内部套设有中空的旋转滑块，其外部形状与冷却水集管的内部空间适形，两者为小间隙旋转配合；3）旋转滑块装置通过设置在集管一端或两端外部的驱动装置进行驱动，实现相对于集管的同轴旋转，通过控制旋转滑块的旋转角度，实现距喷射宽度中心处不同距离处的鹅颈管出水通道的开闭比例控制以及冷却介质的喷射宽度调节，该方法及装置可应用于各类冷却装置的上喷装置、下喷装置、侧喷装置等，该方法及装置改善轧件冷却均匀性的效果好，并且能够节约水资源，同时具有广泛的应用范围。

说明书

技术领域

本发明涉及轧机技术领域，特别涉及一种用于提高轧件冷却均匀性的方法，以及一种轧件均匀冷却装置。

背景技术

在热轧钢铁、有色金属领域，冷却装置的形式有很多种，例如层流冷却、加强型冷却、气雾冷却等等。而通过在冷却介质管上装有不同形式喷嘴的冷却装置形式应用最为广泛，例如热轧带钢、热轧中厚板的层流冷却装置。

在热轧钢铁、有色金属等领域的生产过程中，在轧件的宽度方向，温度的不均匀问题是不可避免的，在随后的冷却过程中，由于冷却水在轧件表面自由流动，轧件中部的水需要流经轧件边部排出，使轧件边部的冷却强度大于轧件中部，导致轧件中部和轧件边部的温差过大，在某些工况下，可达100℃以上，温度的不均匀问题进一步加剧，因此，经常会发生由于轧件温度的不均导致产品性能的不均匀，造成了产品降级出售，甚至报废，降低了产品的成材率，增加了生产成本，并且对产品的板形、性能等产生很大的不良影响。

现有技术有多种方式解决、改善轧件冷却过程中的中部、边部温差过大的问题。

公开号为 201046471的中国实用新型专利“一种边部遮挡装置”（专利号：200720100874.X）中公开了一种遮挡装置，该装置包括摆臂、挡板、连杆等装置，通过连杆的长度变化调节两侧挡板的对中度，从而实现边部挡板处于最佳冷却水遮挡位置，获得最佳的遮挡宽度，从而达到改善轧件中心处和边部的温差过大的问题。由于该技术是将边部的冷却水导流到轧件之外，造成了层流水的浪费，不利于节约能耗，提高了生产成本；该技术只涉及层流冷却的上喷装置，不涉及其他部分，其应用范围有限。

公开号为201423388的中国实用新型专利“一种层流冷却下喷装置”（专利号：200920069198.3）公开了一种下喷装置，该装置包括定位座、滑块、挡板等装置，通过调节冷却水的通道宽度，来减少带钢边部的温降。虽然该技术是将边部的冷却水进行遮蔽，可以节约部分冷却水，依然有部分冷却水被导流出去，同样会造成层流水的浪费，不利于节约能耗，提高了生产成本；该技术只涉及层流冷却的下喷装置，不涉及其他部分，其应用范围有限。

公开号为201357174的中国实用新型专利“一种层流分段冷却装置”（专利号：200920068019.4）中公开了一种冷却装置，该装置包括定储水管、隔板等装置，通过隔板，建立对应于带材通道宽度的缝隙层流，实现层流冷却区域在宽度方向相应变化，从而减少带钢边部的温降。在实际生产中，该技术在钢板/带钢跑偏时，无法起到提高冷却均匀性的目的，且该技术无法保证在水压不稳的情况下冷却水不外溢。

由于层流冷却是对轧件上、下表面同时冷却，且在各冷却段之间设有侧喷装置或者顶喷装置等装置，因此，以上技术存在的共同问题是：

1.没有综合考虑上喷装置、下喷装置、侧喷装置的解决方法，技术的通用性差，适用范围有限。

2.没有从根本上解决浪费层流冷却水的问题，不利于节约能耗，增加了生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种提高轧件冷却均匀性的方法，该方法是通过对现有的喷流装置进行改造，通过滑块的旋转控制，实现对喷射宽度的控制，从而提高轧件冷却均匀性。本发明的目的之二是提供一种轧件均匀冷却装置。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：

1.提高轧件冷却均匀性的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）沿带钢的出钢方向设置多个冷却区，每一冷却区上均设置有至少一组喷流装置，所述喷流装置包括沿垂直带钢方向进行布置的冷却水集管，所述冷却水集管上均布有多根鹅颈管；

2）在冷却水集管的内部套设有中空的旋转滑块，其外部形状与冷却水集管的内部空间适形，两者为小间隙旋转配合，所述旋转滑块的两端面封闭且至少一个端面上设置有与外部供水装置相连通的进水通道，旋转滑块与冷却水集管相接触的表面设置有多个贯通的出水孔；

3）旋转滑块装置通过设置在集管一端或两端外部的驱动装置进行驱动，实现相对于集管的同轴旋转，通过控制旋转滑块的旋转角度，旋转滑块上的出水孔与冷却水集管上的与鹅颈管相连通的出水孔之间的通道共同面积发生改变，从而实现距喷射宽度中心处不同距离处的鹅颈管出水通道的开闭比例控制以及冷却介质的喷射宽度调节。

进一步，所述旋转滑块为筒状，所述旋转滑块的中间部位剖挖为长度为100~2150mm的槽形出水孔，多个长度为40~200的细小出水孔分别沿槽形孔两侧的左右方向，以并列方式向旋转滑块的两端面延伸分布；

进一步，所述槽形出水孔两侧细小出水孔的长度根据距离槽形出水孔的远近呈逐渐减少趋势；

进一步，所述细小出水孔的孔型为圆形、方形或多边形。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

该轧件均匀冷却装置，轧件均匀冷却装置，包括至少一组喷流装置，所述喷流装置包括沿垂直带钢方向进行布置的冷却水集管，所述冷却水集管上均布有多根鹅颈管，所述装置还包括中空的旋转滑块，所述旋转滑块套设于冷却水集管的内部，其外部形状与冷却水集管的内部空间适形，两者为小间隙旋转配合，所述旋转滑块的两端面封闭且至少一个端面上设置有与外部供水装置相连通的进水通道，旋转滑块与冷却水集管相接触的表面设置有多个贯通的出水孔；

所述旋转滑块装置通过设置在集管一端或两端外部的驱动装置进行驱动，实现相对于集管的同轴旋转，通过控制旋转滑块的旋转角度，旋转滑块上的出水孔与冷却水集管上的与鹅颈管相连通的出水孔之间的通道共同面积发生改变，从而实现距喷射宽度中心处不同距离处的鹅颈管出水通道的开闭比例控制以及冷却介质的喷射宽度调节。

进一步，所述驱动装置为电机驱动结构或液压驱动结构；

进一步，所述旋转滑块为筒状，所述旋转滑块的中间部位剖挖为长度为100~2150的槽形出水孔，多个长度为40~200的细小出水孔分别沿槽形孔两侧的左右方向，以并列方式向旋转滑块的两端面延伸分布；

进一步，所述槽形出水孔两侧细小出水孔的长度根据距离槽形出水孔的远近呈逐渐减少趋势；

进一步，所述细小出水孔的孔型为圆形、方形或多边形；

进一步，所述装置还包括控制系统，所述控制系统用于对驱动装置进行自动控制，实现对滑块装置的旋转角度选择。

本发明的有益效果是：

该方法及装置可应用于各类冷却装置的上喷装置、下喷装置、侧喷装置等，该方法及装置改善轧件冷却均匀性的效果好，并且能够节约水资源，同时具有广泛的应用范围。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的均匀冷却装置的俯视图；

图2为图1的侧视图；

图3为内置旋转滑块的冷却水集管的横截面图；

图4为旋转滑块的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

本发明的提高轧件冷却均匀性的方法，包括以下步骤：

1）沿带钢的出钢方向设置多个冷却区，每一冷却区上均设置有至少一组喷流装置，所述喷流装置包括沿垂直带钢方向进行布置的冷却水集管，所述冷却水集管上均布有多根鹅颈管；

2）在冷却水集管的内部套设有中空的旋转滑块，其外部形状与冷却水集管的内部空间适形，两者为小间隙旋转配合，所述旋转滑块的两端面封闭且至少一个端面上设置有与外部供水装置相连通的进水通道，旋转滑块与冷却水集管相接触的表面设置有多个贯通的出水孔；

3）旋转滑块装置通过设置在集管一端或两端外部的驱动装置进行驱动，实现相对于集管的同轴旋转，通过控制旋转滑块的旋转角度，旋转滑块上的出水孔与冷却水集管上的与鹅颈管相连通的出水孔之间的通道共同面积发生改变，从而实现距喷射宽度中心处不同距离处的鹅颈管出水通道的开闭比例控制以及冷却介质的喷射宽度调节。

基于上述方法的设计思想，本发明还提出了一种提高轧件冷却均匀性的装置，如图1至图3所示，本发明的轧件均匀冷却装置，可应用于各类冷却装置的上喷装置、下喷装置、侧喷装置等，该装置包括至少一组喷流装置，喷流装置包括沿垂直带钢方向进行布置的冷却水集管3，冷却水集管3上均布有多根鹅颈管2，装置还包括中空的旋转滑块1，旋转滑块1套设于冷却水集管3的内部，其外部形状与冷却水集管3的内部空间适形，两者为小间隙旋转配合，旋转滑块1的两端面封闭且至少一个端面上设置有与外部供水装置相连通的进水通道，旋转滑块1与冷却水集管3相接触的表面设置有多个贯通的出水孔；

旋转滑块1通过设置在集管一端或两端外部的驱动装置4进行驱动，实现相对于冷却水集管3的同轴旋转，通过控制旋转滑块1的旋转角度，旋转滑块1上的出水孔11与冷却水集管3上的与鹅颈管2相连通的出水孔之间的通道共同面积发生改变，从而实现距喷射宽度中心处不同距离处的鹅颈管出水通道的开闭比例控制以及冷却介质的喷射宽度调节。

如图3所示，本发明的旋转滑块1采用了特殊的结构，整体为筒状结构，旋转滑块的中间部位剖挖为长度为100~2150的槽形出水孔11，原则上该槽形出水孔处于旋转滑块总体长度的中间位置，多个长度为40~200的细小出水孔12分别沿槽形孔两侧的左右方向，以并列方式向旋转滑块的两端面延伸分布。之所以设置有槽形出水孔，是因为要保证旋转滑块的中部对应的鹅颈管的出水量，进而确保带钢在前进方向上的水冷却效果。

作为进一步的改进，所述槽形出水孔两侧细小出水孔的长度根据距离槽形出水孔的远近呈逐渐减少趋势，这样的设计是根据在轧制过程中，带钢的中部为温度最高的区域，而两侧相对来说温度要低，同时中部的冷却水会沿带钢两侧边缘流动，基于此，沿旋转滑块的长度方向，距离槽形出水孔越远，其分布的细小出水孔的长度越短；而距离槽形出水孔越近，其分布的细小出水孔的长度越长，这样不仅保证了冷却效果，也达到了节水的目的。

细小出水孔的孔型可以根据需要进行设置，可以选用为圆形、方形或多边形。

本发明中的驱动装置4用于驱动旋转滑块1在冷却水集管内部的旋转，根据现有技术，该驱动装置可以采用电机驱动结构或液压驱动结构。如图2所示，本实施例中，驱动装置采用驱动电机加连杆机构6的方案，驱动电机安装在固定座5上，连杆机构6的一端与驱动电机的输出轴相连接，另一端与旋转滑块一端端面上的旋转轴相连。通过驱动电机的驱动，所述连杆机构带动各滑块装置实现旋转。电机的电机转角及转速可以通过电机编码器来得到。

为达到自动化控制的效果，驱动装置可以通过控制系统进行自动控制，从而可以根据程序设置，自动对配合的宽度和喷淋面积进行调整。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。