中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置、遮蔽系统及屏蔽方法

摘要

本发明涉及钢板热轧冷却技术领域，尤其涉及一种中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置、遮蔽系统及屏蔽方法。该遮蔽装置安装在冷却集管的下方，包括：水斗、平行设置的两根滑动轴以及气缸；水斗的两端分别通过连接件套接在两根滑动轴上；气缸的推杆与连接件连接，带动水斗在滑动轴上滑动；水斗的底部至少一端设置溢水口；所述遮蔽装置的气缸由PLC控制器控制，在钢板从冷却集管下方通过时，对钢板头部和/或尾部的冷却集管进行遮蔽或不遮蔽的动作。本发明可以补偿钢板在冷却过程中，由于钢板头尾温降较快出现的钢板头、尾的过度冷却问题，从而提高中厚板冷却的均匀性；相应时间迅速，可在0.2秒内完成对冷却水的完全截留，能够明显的提高钢材质量。

说明书

技术领域

本发明涉及钢板热轧冷却技术领域，尤其涉及一种中厚板冷却 系统头尾快速遮蔽装置、遮蔽系统及屏蔽方法。

背景技术

控制轧制控制冷却技术作为改善产品组织性能的重要工艺技术 在热轧钢铁生产中得到广泛应用。控制轧制是在调整钢的化学成分 的基础上，通过控制加热温度、轧制温度、变形制度等工艺参数， 控制奥氏体状态和相变产物的组织状态，从而达到控制钢材组织性 能的目的。控制冷却是通过控制热轧钢材轧后的冷却条件来实现控 制相变条件、碳化物析出行为以及奥氏体组织状态，从而获得理想 的组织和性能。

近年，随着冷却强度加大，冷却速率提高，由于冷却不均带来 的残余应力及板形问题尤为突出。可以说，高强度冷却条件下的板 形控制，已经成为利用TMCP技术进行热轧高强钢生产的瓶颈问题。

中厚板轧制过程中，钢板头部和尾部往往存在低温区域，冷却 系统通常采用流量控制或集管开闭实现钢板头尾低温段的特殊控 制，减小冷却水对钢板头尾的过度冷却现象，缓解冷却不均带来的 影响。

但上述方式往往受到阀门响应速度、供水方式及相应时间等因 素的影响，往往存在一定的滞后性，即即使关闭了相应阀门，但由 于冷却集管里还留有存水，依然会进行一段时间的冷却，因此不能 满足高速运行钢板头尾低温区特殊控制的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装 置、遮蔽系统及屏蔽方法，可以补偿钢板在冷却过程中，由于钢板 头尾温降较快出现的钢板头、尾的过度冷却问题，能够提高中厚板 冷却的均匀性。

本发明提供的中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置，安装在冷却 集管的下方，包括：水斗、平行设置的两根滑动轴以及气缸；

所述水斗的两端分别通过连接件套接在所述两根滑动轴上；所 述气缸的推杆与连接件连接，带动水斗在滑动轴上滑动；

水斗的底部至少一端设置溢水口。

通过水斗实现对冷却集管的遮蔽，使其能够有选择的快速的控 制冷却水的喷淋，避免对钢板局部的过度冷却。

本发明的优选技术方案中，所述水斗内还安装有向下倾斜布置 的挡水板。

挡水板能够防止喷淋的冷却水飞溅，降低冷却水的流速，并对 其起到引流的作用。

本发明的优选技术方案中，所述挡水板包括第一挡水板和第二 挡水板；

第一挡水板和第二挡水板的外边缘分别固定在水斗的两个侧壁 上，均向水斗的内部倾斜；且第一挡水板和第二挡水板交错布置， 中间留有空隙。

本发明的优选技术方案中，与第二挡水板相比，所述第一挡水 板的宽度较大，倾斜角度较小；第一挡水板和第二挡水板的内边缘 位于同一竖直面上，且第一挡水板的内边缘位于第二挡水板的内边 缘下方。

本发明的优选技术方案中，与第二挡水板相比，所述第一挡水 板的长度较小。

本发明的优选技术方案中，所述第一挡水板的内边缘和外边缘 分别设置若干缺口；所述第二挡水板的外边缘设置若干缺口。

通过对挡水板结构的进一步设计优化，使其能更好的起到防溅 射和引流的作用，使冷却水能够完全、平稳的从水斗底部的溢水口 排出。

本发明的优选技术方案中，所述水斗内，第二挡水板与溢水口 之间还设置从水斗内壁向水斗中心延伸的U形挡水板。

U形挡水板可以降低溢水口处冷却水的流速，使其平稳溢出。

本发明的优选技术方案中，所述气缸为高速气缸，伸缩速度为 2m/s～5m/s。

气缸采用高速气缸，能够迅速的完成遮蔽与不遮蔽两种状态间 的切换，其反应速度快，可以在极短的时间内截断冷却水。

本发明提供的中厚板冷却系统头尾快速遮蔽系统，包括至少两 组所述的中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置；至少两组的中厚板冷 却系统头尾快速遮蔽装置并列安装在冷却集管的下方，且各组中厚 板冷却系统头尾快速遮蔽装置的气缸在高度上交错设置，避免相互 干涉。

采用多组遮蔽装置，可以同时实现对钢板任意部位的遮蔽，从 而实现对钢板任意区域的快速冷却控制。

本发明提供的基于所述的中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置的 遮蔽方法，具体为：在冷却集管的下方设置至少一组中厚板冷却系 统头尾快速遮蔽装置，且各中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置的气 缸由PLC控制器控制，在钢板从冷却集管下方通过时，对钢板头部 和/或尾部的冷却集管进行遮蔽或不遮蔽的动作。

通过PLC控制器控制，响应速度快，动作控制精准；并可根据 不同尺寸、型号和工艺的钢板设置不同的遮蔽方案，实现自动化操 作。

本发明的优选技术方案为，所述中厚板冷却系统头尾快速遮蔽 装置在遮蔽状态与不遮蔽状态之间的切换时间不超过0.2秒。

本发明的有益效果为：

本发明可以补偿钢板在冷却过程中，由于钢板头尾温降较快出 现的钢板头、尾的过度冷却问题，从而提高中厚板冷却的均匀性。 相较于现行的通过流量控制或集管开闭的控制方式，本发明的响应 时间迅速，可在0.2秒内完成对冷却水的完全截留，操作简单，控 制准确方便，从而可以对中厚钢板制定更好的冷却方案，能够明显 的提高钢材质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方 案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作 简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施 方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置 的轴侧视图；

图2为图1所示的中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置的主视图；

图3为图1所示的中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置的左视图；

图4为图1所示的中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置的俯视图；

图5为本发明实施例提供的中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置 的水斗的第一角度的轴侧视图；

图6为本发明实施例提供的中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置 的水斗的第二角度的轴侧视图；

图7为本发明实施例提供的中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置 的水斗的横截面剖视图；

图8为两组中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置对称布置的示意 图；

图9为使用所述中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置对钢板头部 进行遮蔽的状态工艺图；

图10为使用所述中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置对钢板头 部不进行遮蔽的状态工艺图；

图11为使用所述中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置对钢板尾 部进行遮蔽的状态工艺图；

图12为使用所述中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置对钢板尾 部不进行遮蔽的状态工艺图。

附图标记：

1-水斗；2-滑动轴；

3-支座；4-支座连接螺栓；

5-限位挡块；6-滑动轴连接螺栓；

7-连接体；8-气缸；

9-气缸支座；10-气缸连接螺栓；

11-限位挡块连接螺栓；12-第一挡水板；

13-第二挡水板；14-溢水口；

15-铜基镶嵌自润滑轴承；16-U形挡水板；

17-冷却集管；18-快速遮蔽装置；

19-输送辊；20-钢板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系 为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简 化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外， 术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示 或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限 定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固 定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接， 也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可 以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供的中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置如图1～图4所 示，其结构主要包括：水斗1、平行设置的两根滑动轴2以及气缸8。

水斗1的两端通过孔与轴承结构配到平行的滑动轴2上，两根 滑动轴2的两端分别通过滑动轴连接螺栓6固定在支座3上；支座 3通过支座连接螺栓4固定在冷却集管下方的盖板上。限位挡块5 通过限位挡块连接螺栓11固定在支座3的下方。气缸8的一端固 定在到水斗1上，另一端通过气缸连接螺栓连接到气缸支座9上， 气缸支座9同样固定在冷却集管的盖板上。

这样，气缸8可以带动水斗1在滑动轴2上来回滑动，从而使 水斗1实现对冷却集管的遮蔽，使其能够有选择的快速的控制冷却 水的喷淋，避免对钢板局部的过度冷却。

图5和图6分别为水斗1的不同角度的轴侧视图，图7为水斗 1的横截面剖视图。

水斗1的两端分别设置一组铜基镶嵌自润滑轴承15，以实现在 滑动轴2上的滑动。

水斗1内还安装有向下倾斜布置的挡水板，且在水斗1的底部 两端分别设置溢水口14。

挡水板能够防止喷淋的冷却水飞溅，降低冷却水的流速，并对 其起到引流的作用。

在本发明的优选实施方案中，挡水板包括第一挡水板12和第二 挡水板13。

第一挡水板12和第二挡水板13的外边缘分别固定在水斗1的 两个侧壁上，且均向水斗1的内部倾斜；第一挡水板12和第二挡水 板13交错布置，中间留有空隙，供冷却水通过。

与第二挡水板13相比，第一挡水板12的宽度较大，倾斜角度 较小；第一挡水板12和第二挡水板13的内边缘位于同一竖直面上， 且第一挡水板12的内边缘位于第二挡水板13的内边缘下方。

一般来说，在水斗1的横截面方向上(以俯视的角度观察)，第 一挡水板12的宽度能占到2/3～3/4，剩下的部分为第二挡水板13。

从倾斜角度上看，第一挡水板12的倾斜角一般在20°～35°之间， 第二挡水板13的倾斜角一般在30°～50°之间。

另外，与第二挡水板13相比，第一挡水板12的长度较小，更 有助于防止冷却水飞溅。

通过对两个挡水板结构、尺寸及位置的优化设计，使其能更好 的起到防溅射和引流的作用，使冷却水能够完全、平稳的从水斗底 部的溢水口排出。

在本发明的优选实施例中，第一挡水板12的内边缘和外边缘分 别设置若干缺口，第二挡水板13的外边缘设置若干缺口。在冷却水 流量较大的时候，可以从这几处缺口位置流下，防止冷却水从水斗 1中溢出。

在本发明的优选实施例中，在第二挡水板13与溢水口14之间 还设置从水斗内壁向水斗中心延伸的U形挡水板16。

U形挡水板16可以降低溢水口14处冷却水的流速，使其平稳 溢出。

在本发明的优选实施例中，水斗1为焊接件，主要由10块不同 形状的钢板焊接组成。工作时，冷却集管喷射的水会被水斗1接住， 并顺着第一挡水板12和第二挡水板13流入水斗1内，经过两边的 溢水口14流到冷却集管的两侧。生产工艺上采取必要的焊接工装避 免工件变形，去除应力，后镀锌，再进行机加工。

中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置的工作原理主要是由PLC 控制元件控制气缸8推动水斗1在滑动轴2上进行伸缩运动完成对 冷却集管的遮蔽和不遮蔽两种状态。气缸8为高速气缸，伸缩速度 为2m/s～5m/s。由于气缸8的伸缩动作迅速，大约0.2秒内可伸出和 缩回，能够有效迅速的阻止钢板头部和尾部的水流。

在中厚板冷却系统中头尾快速遮蔽装置可以在在每组集管的后 面都设置一组遮蔽装置，但根据工艺要求，用PLC控制元件分别控 制每组头尾遮蔽装置遮蔽和收回的动作方式。工作时可由一组，两 组或多组遮蔽装置参加遮蔽工作。

本发明设计两组头尾遮蔽装置对称布置的方式如图8所示。因 为工作时遮蔽装置要由气缸8推动水斗1在滑动轴2上进行伸缩运 动，进而完成接水遮蔽和不遮蔽的两种状态，所以两个气缸8安装 设计时候，上下要错开，不能在同一水平线上，以免影响气缸的收 缩行程，节省空间。

图9～图12分别为使用所述中厚板冷却系统头尾快速遮蔽装置 对钢板头部和尾部进行遮蔽以及不进行遮蔽的状态工艺图。

钢板20沿输送辊19输送，当钢板的头部运动到冷却集管17 的下方时，快速遮蔽装置18在气缸8的驱动下，对钢板20头部上 方的冷却集管17进行遮蔽，避免过度冷却的问题，如图9所示。

如果需要对钢板20头部进行冷却时，则不遮蔽相应的冷却集管 17，如图10所示。

同理，对钢板20尾部的遮蔽与不遮蔽也按照同样的方式操作， 具体见图11和图12。

本发明可以补偿钢板在冷却过程中，由于钢板头尾温降较快出 现的钢板头、尾的过度冷却问题，从而提高中厚板冷却的均匀性。 相较于现行的通过流量控制或集管开闭的控制方式，本发明的响应 时间迅速，可在0.2秒内完成对冷却水的完全截留，操作简单，控 制准确方便，从而可以对中厚钢板制定更好的冷却方案，能够明显 的提高钢材质量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记 载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等 同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本 发明各实施例技术方案的范围。