CN101767113B - 热轧h型钢轧后控制冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热轧H型钢轧后控制冷却装置，包括安装在上下喷管的上下喷嘴和安装在左右侧喷管的左右喷嘴，上下喷嘴分别对准热轧H型钢上下R部，左右喷嘴分别对准热轧H型钢左右侧翼缘中心，其特征在于，喷嘴背离热轧H型钢轧制方向倾斜一定的角度安装，以使喷嘴喷射的水流方向垂直于热轧H型钢表面。喷嘴背离热轧H型钢轧制方向倾斜一定的角度安装，可以使喷嘴喷射方向与H型钢移动方向合成后的水流最终方向垂直于H型钢表面，提高冷却效果，冷却速率为75-150℃/s，通过该装置对成品轧件进行控制冷却，在不增加贵重合金的情况下，可提高了轧件的屈服强度70MPa以上，同时也提高了热轧H型钢的韧性。
Description
技术领域
本发明属热轧H型钢生产领域，尤其涉及热轧H型钢轧后控制冷却装置。
背景技术
热轧H型钢在全连续轧制生产过程中，随着生产节奏的加快，出现了一些问题：H型钢轧件表面氧化铁皮厚，矫直后呈片状脱落，产品在存储期间锈蚀严重；在轧件的腰腿接合部(简称R部)外侧出现明显疤疹状缺陷；轧件的力学性能偏低，且经常出现不合格；轧件上冷床温度偏高，容易出现冷床上变形甚至倒伏现象；冷床能力严重不足，成为抑制生产节奏的瓶颈。
有效的解决方法是在精轧后设置在线控制冷却装置，对成品轧件立即进行控制冷却。通过增大轧后冷却速度，细化铁素体晶粒，同时增加伪共析珠光体数量，合理分配冷却能力使铁素体晶粒获得最大程度的细化，是提高热轧型钢的性能的关键。经由这样的冷却措施，可实现减少钢材生产过程的矿石、贵合金等战略性资源消耗，降低冶金企业生产成本，对冶金行业发展具有重要意义。
近年来该技术已引起国内外企业和科研院所的重视，在日本、德国、意大利等一些国家都有研究的报道，如QST技术，即H型钢轧后淬火加自回火控制冷却工艺。德国应用QST热处理工艺，在精轧机后设置一冷却段，H型钢出精轧后立即进行喷水淬火冷却，然后自回火，提高了H型钢的屈服强度和韧性。但该技术还不成熟，存在冷却不均匀和轧件变形等问题。并且在我国，用户不易接受采用轧后淬火加自回火工艺强化的钢材，认为淬火自回火后形成的回火层降低钢材的使用性能，主要问题有：钢材的屈强比大；焊接性能下降；钢材的应力时效大。所以该技术在我国无法推广应用。
《轧钢》杂志2004年第5期第15-17页刊登了名称为“热轧H型钢控制冷却工艺研究”的论文，该论文披露了一种H型钢热轧后气雾控制冷却装置，包括上下喷嘴和左右侧喷嘴，上喷嘴冷却H型钢翼缘的上内侧面及R角、下喷嘴冷却翼缘的下内侧面及R角、两侧喷嘴冷却翼缘的外侧面，喷嘴中心线正对H型钢表面。由于喷嘴中心线正对H型钢表面，在线冷却时H型钢快速移动，喷嘴喷射方向与H型钢移动方向合成后的水流最终方向不是垂直于H型钢表面，而是偏向H型钢移动方向，导致冷却速率较低，最大冷却速度只有30℃/s，对产品强度、韧性等性能指标的提高有限。
发明内容
为了克服上述热轧H型钢轧后控冷技术的缺点，本发明提供一种热轧H型钢轧后控制冷却装置，该装置采用喷水冷却方式，冷却速率为75-150℃/s，显著提高热轧H型钢强度和韧性。
为解决本发明的技术问题，本发明提供的热轧H型钢轧后控制冷却装置包括安装在上下喷管的上下喷嘴和安装在左右侧喷管的左右喷嘴，上下喷嘴分别对准热轧H型钢上下R部，左右喷嘴分别对准热轧H型钢左右侧翼缘中心，其特征在于，喷嘴喷射方向背离热轧H型钢轧制方向倾斜一定的角度，以使喷嘴喷射的水流方向垂直于热轧H型钢表面。
本发明进一步改进，所述左喷管、右喷管、上喷管和下喷管都可以在一定范围内自由转动。
本发明进一步改进，所述上下喷管各两根，两根上喷管交错布置，对准冷却需求较大的热轧H型钢R部，同时保证喷嘴以及由喷嘴喷射出的水不会发生干涉现象，两根下喷管也采用同样的布置方式。
本发明进一步改进，所述左、右喷管内侧各设置左侧挡板和右侧挡板，在左侧挡板和右侧挡板上开长椭圆形孔，让喷嘴喷出的水通过孔喷射到热轧H型钢左右侧翼缘。
本发明进一步改进，在所述的上喷管内侧设置上挡板，在上挡板上开长椭圆形孔，让喷嘴喷出的水通过孔喷射到热轧H型钢上R部。
本发明进一步改进，所述的左侧挡板和右侧挡板的入口为喇叭形。
本发明进一步改进，所述的上挡板入口为喇叭形。
本发明进一步改进，在所述的左侧挡板和右侧挡板内侧间隔设置立辊。
本发明进一步改进，在所述上挡板内侧间隔设置水平辊。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
本发明的喷嘴以背离热轧H型钢轧制方向倾斜一定的角度安装，可以使喷嘴喷射方向与H型钢移动方向合成后的水流最终方向垂直于H型钢表面，提高冷却效果，冷却速率为75-150℃/s，通过该装置对成品轧件进行控制冷却，在不增加贵重合金的情况下，可提高了轧件的屈服强度70MPa以上，同时也提高了热轧H型钢的韧性。本发明设置的左右侧挡板和上挡板本可夹持H型钢，防止移动的H型钢撞击左右侧喷管和上喷管。本发明将左、右侧挡板和上挡板的入口为喇叭形，可将侧弯或上翘的H型钢导入冷却装置，防止其撞击冷却装置，在左、右侧挡板内侧间隔设置立辊和上挡板内侧间隔设置水平辊，可减少H型钢对挡板的撞击和刮伤，当立辊损坏后，只需更换立辊而无需更换挡板，可节约时间。由于左、右侧喷管和上、下喷管都可以在一定范围内自由转动，无需更换便可适应一定规格范围的热轧H型钢生产要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为热轧H型钢喷管布置示意图。
图2为热轧H型钢冷却装置三维图。
图3为热轧H型钢冷却装置三维图的仰视图。
图4为喷嘴安装示意图。
图5为喷嘴喷射方向与H型钢运动方向合成示意图
图6为喷嘴喷水示意图。
图1中：1、左侧喷管；2、H型钢；3、上喷管；4、下喷管；5、喷射水；6、右侧喷管。
图2中：1、左侧喷管；2、左侧挡板；3、左侧喷管连接软管；4、侧喷管供水方管；5、上喷管；6、上喷管连接软管；7、上下喷管供水方管；8、上喷管供水管接头；9、下喷管供水管接头；10、右侧喷管连接软管；11、侧喷管供水管接头；12、右侧喷管；13、右侧挡板；14、输送辊道；15、喷嘴；16、热轧H型钢。
图3中：17、下喷管；18、下喷管连接软管。
图4中：1、喷管堵头；2、喷管；3、喷嘴、4、喷射水。
具体实施方式
实施列1
图2、图3中，侧喷管供水管接头(11)连上车间供水管道，水进入侧喷管供水方管(4)，经由左侧喷管连接软管(3)进入左侧喷管(1)、经由右侧喷管连接软管(10)进入右侧喷管(12)。左侧挡板(2)和右侧挡板(13)的作用是防止热轧H型钢(16)在输送辊道(14)上跑偏，在左侧挡板(2)和右侧挡板(13)上开长腰型孔，利于左侧喷管(1)和右侧喷管(12)的喷头(15)喷出的水顺利穿过。转动左侧喷管(1)和右侧喷管(12)，调整喷头(15)的方向，使之完全覆盖热轧H型钢(16)的两侧面。上喷管供水管接头(8)连上车间供水管道，水进入上下喷管供水方管(7)的上部，经由上喷管连接软管(6)进入上喷管(5)，被安装于上喷管(5)的喷嘴(15)喷射。下喷管供水管接头(9)连上车间供水管道，水进入上下喷管供水方管(7)的下部，经由下喷管连接软管(18)进入下喷管(17)，被安装于下喷管(17)的喷嘴(15)喷射。当热轧H型钢(1)在输送辊道(14)上经过喷射水区域时，被冷却。
图1中，上喷管(3)交错布置于热轧H型钢(2)的上方，经由上喷管(3)喷出的喷射水(5)正对于热轧H型钢(2)的上R部；下喷管(4)交错布置于热轧H型钢(2)的下方，经由下喷管(4)喷出的喷射水(5)正对于热轧H型钢(2)的下R部；左侧喷管(1)和右侧喷管(6)分别置于热轧H型钢(2)的左方和右方，经由左侧喷管(1)和右侧喷管(6)喷出的喷射水(5)分别正对于热轧H型钢(2)的左、右两侧面。
图4中，喷管(2)两头用喷管堵头(1)堵住，若热轧H型钢的运动方向向左，则喷嘴(3)向右下方倾斜安装，保证喷射水(4)的方向相对于热轧H型钢的表面为正垂。
由图5可见，当喷嘴的喷射方向V2以背离热轧H型钢轧制方向倾斜一定的角度时，H型钢运动方向V1与V2的合成方向V垂直于H型钢表面。
由图6可见，喷嘴喷出的水的形状为椭圆锥形。
实施列2
将实施列1中左、右侧挡板和上挡板的入口为喇叭形。
实施列3
在将实施列1或2中在左、右侧挡板内侧间隔设置立辊和上挡板内侧问隔设置水平辊。
Claims (10)
1.一种热轧H型钢轧后控制冷却装置，包括安装在上下喷管的上下喷嘴和安装在左右侧喷管的左右喷嘴，上下喷嘴分别对准热轧H型钢上下R部，左右喷嘴分别对准热轧H型钢左右侧翼缘中心，其特征在于，喷嘴背离热轧H型钢轧制方向倾斜一定的角度安装，以使喷嘴喷射的水流方向垂直于热轧H型钢表面。
2.如权利要求1所述的热轧H型钢轧后控制冷却装置，其特征在于，所述喷嘴喷出的水的形状为椭圆锥形。
3.如权利要求1所述的热轧H型钢轧后控制冷却装置，其特征在于，所述左喷管、右喷管、上喷管和下喷管都可以在一定范围内自由转动。
4.如权利要求1所述的热轧H型钢轧后控制冷却装置，其特征在于，所述上下喷管各两根，两根上喷管交错布置，对准冷却需求较大的热轧H型钢R部，同时保证喷嘴以及由喷嘴喷射出的水不会发生干涉现象，两根下喷管也采用同样的布置方式。
5.如权利要求1所述的热轧H型钢轧后控制冷却装置，其特征在于，所述左、右喷管内侧各设置左侧挡板和右侧挡板，在左侧挡板和右侧挡板上开长椭圆形孔，让喷嘴喷出的水通过孔喷射到热轧H型钢左右侧翼缘。
6.如权利要求5所述的热轧H型钢轧后控制冷却装置，其特征在于，所述的左侧挡板和右侧挡板的入口为喇叭形。
7.如权利要求1所述的热轧H型钢轧后控制冷却装置，其特征在于，在所述的上喷管内侧设置上挡板，在上挡板上开长椭圆形孔，让喷嘴喷出的水通过孔喷射到热轧H型钢上R部。
8.如权利要求7所述的热轧H型钢轧后控制冷却装置，其特征在于，所述上挡板入口为喇叭形。
9.如权利要求5或6所述的热轧H型钢轧后控制冷却装置，其特征在于，在所述的左侧挡板和右侧挡板内侧间隔设置立辊。
10.如权利要求7或8所述的热轧H型钢轧后控制冷却装置，其特征在于，在所述上挡板内侧间隔设置水平辊。
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