CN103357678B - 铸轧h型钢冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铸轧H型钢冷却装置，其包括：外壳，呈箱型结构；三组上喷嘴，位于所述外壳中，用于分别垂直地对准H型钢上侧面的两R部和腹板中心；上喷管，设于所述外壳中，和所述三组上喷嘴连接；三组下喷嘴；下喷管，设于所述外壳中，和所述三组下喷嘴连接；三组左喷嘴，位于所述外壳中，上下依次排列，用于垂直地对准H型钢左侧面，以使冷却水均匀喷向H型钢的左侧面；左喷管，设于所述外壳中，和所述三组左喷嘴连接；三组右喷嘴；右喷管，设于所述外壳中，和所述三组右喷嘴连接；各组喷嘴喷射的冷却水均不发生干涉。本发明可以使H型钢具有良好的组织状态，从而获得更为优良的综合力学性能。

Description

铸轧H型钢冷却装置

技术领域

本发明属于H型钢生产控制冷却技术领域，特别涉及一种在铸轧H型钢生产线上对轧后H型钢进行控制冷却的铸轧H型钢冷却装置。

背景技术

H型钢作为一种理想的经济断面型钢，同普通工字钢相比，具有截面模数大、断面经济合理、抗弯能力强、单位重量轻、性能好、外形美观、使用方便、节约金属材料、降低工程造价等优点，已经被广泛地应用在工业与民用建筑钢结构中的梁柱结构构件、工业构筑物的钢结构承重支架、石油化工及电力等工业设备构架、大跨度钢桥构件、机械制作、运输车辆、船舶框架结构以及机场、港口码头、高速公路、地下铁道、隧道支护工程、海上石油平台及高架桥构件等工程结构中。在工程中使用H型钢，一般可节省钢材15％-40％，且可节省工时、缩短建设周期、提高效率、降低劳动强度，H型钢的优点已经得到普遍认可，H型钢的需求量不断增加。

目前，对H型钢进行轧后冷却从而实现大幅提高型钢强度的研究已经取得较多进步。

例如，《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，其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。

公开号CN101767113A为中国专利申请公开一种热轧H型钢轧后控制冷却装置，其中，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70-150℃/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，可提高轧件的屈服强度70MPa以上，以及提高热轧H型钢的韧性。

公开号为CN101804422A的中国专利申请公开一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，其包括上部固定有横移轨道的轨道支座，在冷却台架的下方设置有横移滚轮；冷却单元包括传动侧冷却单元和操作侧冷却单元，传动侧冷却单元与操作侧冷却单元相对称；传动侧冷却单元与操作侧冷却单元分别包括侧喷嘴单元、上喷嘴单位和具有凹槽的侧挡板；侧喷嘴单元包括侧喷嘴箱体及设置在其内侧的侧喷嘴，侧挡板固定在冷却台架上，侧喷嘴箱体固定在侧挡板的外侧；上喷嘴单元设置在侧挡板内侧的上方，在输送轨道电机底座上设置有下喷嘴单元，所述的喷嘴单元与供水管相连接；在供水管上分别设置有电磁流量计、压力传感器和气动开闭阀，所述的电磁流量计、压力传感器和气动开闭阀分别与计算机系统相连接，在该超快速冷却的装置的入口处和出口处分别设置有测温仪。该超快速冷却装置可使H型钢具有良好的组织状态和力学性能。

公开号为CN102069097A的中国专利申请公开一种热轧H型钢轧后冷却系统及工艺，该系统包括控制系统和冷却模块，还包括水箱、进水管路及出水管路；进水管路一侧与供水系统连接，另一侧与水箱连接；出水管路一侧与水箱连接，另一侧与冷却模块连接；该冷却系统出口设有测温仪，用于测温和检测热轧H型钢的尾部温度并将温度反馈给控制系统。所述冷却工艺包括：热轧H型钢进入所述轧后冷却系统，设于上下两侧的冷却喷嘴对准热轧H型钢水平两侧翼缘中心，进行喷水冷却，控制冷却水压为8-10MPa，冷却水流量为400-600m3/h，控制型钢上每一截面连续冷却时间为10-15s，冷却速度控制在30-50℃/s。

H型钢由于其断面结构复杂，在轧制及随后在冷床上冷却的过程中各部分的温度分布不均匀，翼缘与腹板的结合部位温度最高，向翼缘的端部逐渐降低。为了生产高强度的H型钢，目前普遍采用添加合金元素的方法，使得生产成本大大增加；同时在H型钢轧制过程中整个断面常常会出现不均匀的组织状态，最终使H型钢的综合力学性能不能达到生产标准，无法满足用户的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铸轧H型钢冷却装置，以解决现有技术存在的难以根据H型钢断面结构特点进行冷却的问题。

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种铸轧H型钢冷却装置，其技术方案如下：

一种铸轧H型钢冷却装置，包括：外壳，呈箱型结构，用于设在铸轧H型钢生产线的输送辊道上并沿H型钢的轧制方向延伸；三组上喷嘴，位于所述外壳中，用于分别垂直地对准H型钢上侧面的两R部和腹板中心，以使冷却水均匀喷向H型钢的上侧面，并且所述三组上喷嘴喷射的冷却水不发生干涉；上喷管，设于所述外壳中，和所述三组上喷嘴连接，并沿所述外壳的长度方向延伸，用于向所述三组上喷嘴供应冷却水；三组下喷嘴，位于所述外壳中，用于分别垂直地对准H型钢下侧面的两R部和腹板中心，以使冷却水均匀喷向H型钢的下侧面，并且所述三组下喷嘴喷射的冷却水不发生干涉；下喷管，设于所述外壳中，和所述三组下喷嘴连接，并沿所述外壳的长度方向延伸，用于向所述三组下喷嘴供应冷却水；三组左喷嘴，位于所述外壳中，上下依次排列，用于垂直地对准H型钢左侧面，以使冷却水均匀喷向H型钢的左侧面，并且所述三组左喷嘴喷射的冷却水不发生干涉；左喷管，设于所述外壳中，和所述三组左喷嘴连接，并沿所述外壳的长度方向延伸，用于向所述三组左喷嘴供应冷却水；三组右喷嘴，位于所述外壳中，上下依次排列，用于垂直地对准H型钢右侧面，以使冷却水均匀喷向H型钢的右侧面，并且所述三组右喷嘴喷射的冷却水不发生干涉；右喷管，设于所述外壳中，和所述三组右喷嘴连接，并沿所述外壳的长度方向延伸，用于向所述三组右喷嘴供应冷却水；风挡板，呈箱型结构，紧邻于所述外壳的后端；多组喷头，位于所述风挡板中，用于分别对准H型钢的上侧面、下侧面、左侧面、右侧面，喷出高压气流以吹扫H型钢表面残留的冷却水；多个送风管，与所述多组喷头连接，用于向所述多组喷头输送高压气流；其中，所述多组喷头中包括：两组上喷头，用于分别对准H型钢上侧面的两个R部，以吹扫H型钢上侧面残留的冷却水；两组下喷头，用于分别对准H型钢下侧面的两个R部，以吹扫H型钢下侧面残留的冷却水；一组左喷头，用于对准H型钢左侧面，以吹扫H型钢左侧面残留冷却水；一组右喷头，用于对准H型钢右侧面，以吹扫H型钢右侧面残留冷却水。

根据上述铸轧H型钢冷却装置的一种优选实施方式，其中，所述三组上喷嘴分别设于三个所述上喷管上，所述三组下喷嘴分别设于三个所述下喷管上，所述三组左喷嘴分别设于三个所述左喷管上，所述三组右喷嘴分别设于三个所述右喷管上。

根据上述铸轧H型钢冷却装置的一种优选实施方式，其中，所述上喷管、下喷管、左喷管、右喷管均为可转动设置，以便于调整相应的所述喷嘴的方向。

根据上述铸轧H型钢冷却装置的一种优选实施方式，其中，与H型钢腹板中心对准的所述上喷嘴和所述下喷嘴为扇形喷嘴，其余的所述上喷嘴、下喷嘴以及所述三组左喷嘴、三组右喷嘴为直形喷嘴。

根据上述铸轧H型钢冷却装置的一种优选实施方式，其中，所述多组喷头为扇形喷头，且所述多组喷头向背离铸轧H型钢轧制方向的方向倾斜。

根据上述铸轧H型钢冷却装置的一种优选实施方式，其中，所述外壳两端设有约束辊道，用于防止H型钢在输送过程中跑偏以及夹持约束H型钢，便于进行快速剪切。

根据上述铸轧H型钢冷却装置的一种优选实施方式，其中，所述外壳前端设有具有保护作用的防撞护梁，所述防撞护梁前方设有输出报警信号的热金属检测器。

根据上述铸轧H型钢冷却装置的一种优选实施方式，其中，所述外壳的入口、出口各设五个在线测温仪，用于分别对准H型钢的上侧面的腹板中心、下侧面的腹板中心、R部和右侧面中心，以实时检测H型钢各部位冷却前后温度。

本发明可以根据H型钢的温度分布特点对其控制冷却，冷却速度可控制在30-200℃/s，可在预定时间内将H型钢冷却至较低温度，或冷至设定温度使其发生自回火，利用相变强化、细晶强化和沉淀强化机制，得到具有细小晶粒的H型钢组织状态，最终使H型钢具有良好的组织状态，从而获得更为优良的综合力学性能。

附图说明

图1为本发明优选实施例的外部结构示意图；

图2为本发明优选实施例在铸轧生产线上的安装位置示意图；

图3为本发明优选实施例的喷管分布示意图；

图4为本发明优选实施例的入(出)口处的在线测温仪的分布示意图；

图5为本发明优选实施例的出口处风挡板内吹扫装置的分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本优选实施例包括外壳3、输送辊道6、约束辊道1、位于外壳3入口的测温仪组7、位于外壳3出口的测温仪组5、风挡板4。如图3所示，在外壳3中，本优选实施例包括左喷管17、右喷管21、上喷管18、下喷管19以及设置在各喷管上并沿各喷管长度方向延伸的多组喷嘴(未标记)。如图5所示，本优选实施例包括左送风管27、上送风管28、下送风管29、右送风管30以及分别设置在各送风管上的多个喷头。

其中，再如图1所示，外壳3呈箱型结构，设在铸轧H型钢生产线的输送辊道6上并沿H型钢8的轧制方向延伸。如图1和图3所示，三组上喷嘴位于外壳3中，并分别固定于三个上喷管18下部，各上喷嘴分别垂直地对准H型钢8上侧面的两R部和腹板中心，以使冷却水20均匀喷向H型钢8的上侧面，并且三组上喷嘴喷射的冷却水20不发生干涉。优选地，如图3，对准腹板中心的上喷嘴为扇形喷嘴，其余的则为直形喷嘴，以保证H型钢8快速冷却的均匀性。上喷管18优选地为三个，均设于外壳3中，和三组上喷嘴分别连接用于向三组上喷嘴供应冷却水，借此可以独立控制各组喷嘴的冷却水压力。各上喷管18沿外壳3的长度方向延伸。

如图3所示，三组下喷嘴和三个下喷管19位于H型钢的下侧面，结构基本相同，并与上喷嘴和上喷管对称地设置于外壳3内部，因此下喷嘴和下喷管的结构不再赘述。

如图3所示，三组左喷嘴位于外壳3中，上下依次排列，用于垂直地对准H型钢8左侧面，以使冷却水20均匀喷向H型钢8的左侧面，并且三组下喷嘴喷射的冷却水不发生干涉。同时，向各组左喷嘴输送冷却水的三个左喷管17位于外壳3中，并沿外壳3的长度方向延伸。每组左喷嘴沿相应左喷管17的长度方向设置于左喷管17上。优选地，各左喷管17为可转动设计，这样便于调整每组左喷嘴的角度，以使冷却水20均匀而不干涉地喷向H型钢8的左侧面。如图3，三组右喷嘴和向其分别提供冷却水的三个右喷管21设于外壳3中，结构和位于H型钢8左侧的左喷嘴和左喷管基本相同，但是沿着H型钢8的轴线左右对称。需要另外说明的是，各左喷嘴、右喷嘴均为直形喷嘴。且优选各组喷嘴的喷射的冷却水均不发生干涉。

为了实时检测H型钢8的各部分温度，如图1所示，外壳3的入口、出口分别设置一测温仪组7、5，每一测温仪组7、5分别包括五个在线测温仪，优选地，各在线测温仪为红外测温仪，通过接收H型钢表面的红外线辐射能测定其温度，整体结构简单而且性能稳定、成本低。如图4所示，每一测温仪组7、5均包括上腹板中心测温仪22、下腹板中心测温仪23、右侧上R部测温仪24、右侧下R部测温仪25、右侧翼缘中心测温仪26，用于分别对准H型钢8上侧面、下侧面的腹板中心、R部和右侧面中心，以实时检测H型钢8各部位冷却前后温度，并将温度反馈给控制系统，控制系统根据检测到的H型钢的温度情况，自动调节进水阀门控制各喷管中冷却水的流量，完成冷却。

为了吹扫H型钢11表面残留的冷却水，提高测温仪组7、5的测量精度，改善H型钢表面质量。如图1、图5所示，本优选实施例还包括风挡板4、多组喷头和多个送风管。风挡板4呈箱型结构，紧邻于外壳3的后端，外部结构基本类似于外壳3。多组喷头(未标记)位于风挡板4中，用于分别对准H型钢8的上侧面、下侧面、左侧面、右侧面，以喷出高压气流以吹扫H型钢表面残留的冷却水。多个送风管包括左侧吹扫喷管27、上侧吹扫喷管28、下侧吹扫喷管29、右侧吹扫喷管30，相应地，各吹扫喷管与多组喷头分别连接，用于向多组喷头供给气体，以使各喷头向H型钢8的各侧面喷射高压气流31。高压气流31可以为压缩空气或者压缩氮气。

再如图5所示，在多组吹扫喷头中，与上侧吹扫喷管28连接的两组上喷头，分别对准H型钢8上侧面的两个R部，以吹扫H型钢8上侧面残留的冷却水；与下侧吹扫喷管29连接的两组下喷头分别对准H型钢8下侧面的两个R部，以吹扫H型钢8下侧面残留的冷却水；与左侧吹扫喷管27连接的左喷头对准H型钢8左侧面，以吹扫H型钢8左侧面残留冷却水；与右侧吹扫喷管30连接的右喷头对准H型钢8右侧面，以吹扫H型钢8右侧面残留冷却水。

优选地，如图5，上述多组喷头均为扇形喷头。更优选地，经由与左侧吹扫喷管27和右侧吹扫喷管30连接的喷头喷出的高压气流31分别以一定角度倾斜向下对准H型钢8的左右翼缘；多组喷头向背离铸轧H型钢轧制方向的方向倾斜一定角度，以提高去除残留水、清除水痕迹的效果。

如图1所示，外壳3两端设有约束辊道1，约束辊道1可以防止H型钢8在输送过程中跑偏以及夹持约束H型钢8，便于进行快速剪切。

为防止H型钢8因侧弯或翘头而导致本优选实施例损坏，在外壳3入口前方还可以设置防撞护梁(未示出)，在防撞护梁前方设置热金属检测器，以与计算机控制系统相连接。

应用时，如图2所示，本发明优选实施例提供的冷却装置13安装在万能轧机机组12出口的后方。生产时，钢水包9输送钢水至中间包10，中间包10中的钢水在链式结晶器11中形成坯料进入万能轧机机组12，H型钢8在出万能轧机机组12后，直接进入冷却装置13进行冷却，然后通过输送辊道系统14运送至快剪15进行锯切定尺，最后运送至冷床16上进行冷却，直至室温。

如图1，上喷管供水管2与车间供水管道相连接，水进入上喷管供水管2，经由上喷管连接软管进入上喷管18，被安装于上喷管18的上喷嘴喷射冷却水20。其余喷管的供水结构基本如此。在一定范围内转动左、右侧喷管，调整相应喷嘴的方向，可以使之完全覆盖H型钢8的左右翼缘。当H型钢8在输送辊道6上经过喷射水区域时，将被冷却。约束辊道1的作用是可防止H型钢8在输送辊道6上跑偏，亦可夹持约束H型钢8，便于进入快剪15进行快速剪切。

综上，本发明的长度可以根据实际应用情况定为6～20米，采用高压冷却水，且在H型钢腹板上下侧、左右翼缘侧各设置三根冷却喷管，此外，在冷却装置进出、口处各设五个红外测温仪，并配合以计算机控制系统，可通过设定喷射水量及水压实现对成品H型钢的精确控冷。出口处设置风挡板及六个压缩空气吹扫装置，且吹扫喷管均以背离铸轧H型钢轧制方向倾斜一定角度安装，显著提高残留水的去除效果，进而提高测温仪的测量精度。约束辊道可有效防止H型钢在输送辊道上跑偏，亦可夹持约束H型钢，便于快剪。本发明可将铸轧H型钢冷却速度控制在30-200℃/s，在预定时间内将H型钢冷却至较低温度，或冷至设定温度使其发生自回火，利用相变强化、细晶强化和沉淀强化机制，得到具有细小晶粒的H型钢组织状态，最终使H型钢具有良好的组织状态，从而获得更为优良的综合力学性能。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种铸轧H型钢冷却装置，包括：

外壳，呈箱型结构，用于设在铸轧H型钢生产线的输送辊道上并沿H型钢的轧制方向延伸；

其特征在于，还包括：

三组上喷嘴，位于所述外壳中，用于分别垂直地对准H型钢上侧面的两R部和腹板中心，以使冷却水均匀喷向H型钢的上侧面，并且所述三组上喷嘴喷射的冷却水不发生干涉；

上喷管，设于所述外壳中，和所述三组上喷嘴连接，并沿所述外壳的长度方向延伸，用于向所述三组上喷嘴供应冷却水；

三组下喷嘴，位于所述外壳中，用于分别垂直地对准H型钢下侧面的两R部和腹板中心，以使冷却水均匀喷向H型钢的下侧面，并且所述三组下喷嘴喷射的冷却水不发生干涉；

下喷管，设于所述外壳中，和所述三组下喷嘴连接，并沿所述外壳的长度方向延伸，用于向所述三组下喷嘴供应冷却水；

三组左喷嘴，位于所述外壳中，上下依次排列，用于垂直地对准H型钢左侧面，以使冷却水均匀喷向H型钢的左侧面，并且所述三组左喷嘴喷射的冷却水不发生干涉；

左喷管，设于所述外壳中，和所述三组左喷嘴连接，并沿所述外壳的长度方向延伸，用于向所述三组左喷嘴供应冷却水；

三组右喷嘴，位于所述外壳中，上下依次排列，用于垂直地对准H型钢右侧面，以使冷却水均匀喷向H型钢的右侧面，并且所述三组右喷嘴喷射的冷却水不发生干涉；

右喷管，设于所述外壳中，和所述三组右喷嘴连接，并沿所述外壳的长度方向延伸，用于向所述三组右喷嘴供应冷却水；

风挡板，呈箱型结构，紧邻于所述外壳的后端；

多组喷头，位于所述风挡板中，用于分别对准H型钢的上侧面、下侧面、左侧面、右侧面，喷出高压气流以吹扫H型钢表面残留的冷却水；

多个送风管，与所述多组喷头连接，用于向所述多组喷头输送高压气流；

其中，所述多组喷头中包括：

两组上喷头，用于分别对准H型钢上侧面的两个R部，以吹扫H型钢上侧面残留的冷却水；

两组下喷头，用于分别对准H型钢下侧面的两个R部，以吹扫H型钢下侧面残留的冷却水；

一组左喷头，用于对准H型钢左侧面，以吹扫H型钢左侧面残留冷却水；

一组右喷头，用于对准H型钢右侧面，以吹扫H型钢右侧面残留冷却水。

2.根据权利要求1所述的铸轧H型钢冷却装置，其特征在于，

所述三组上喷嘴分别设于三个所述上喷管上，所述三组下喷嘴分别设于三个所述下喷管上，所述三组左喷嘴分别设于三个所述左喷管上，所述三组右喷嘴分别设于三个所述右喷管上。

3.根据权利要求2所述的铸轧H型钢冷却装置，其特征在于，

所述上喷管、下喷管、左喷管、右喷管均为可转动设置，以便于调整相应的所述喷嘴的方向。

4.根据权利要求1所述的铸轧H型钢冷却装置，其特征在于，

与H型钢腹板中心对准的所述上喷嘴和所述下喷嘴为扇形喷嘴，其余的所述上喷嘴、下喷嘴以及所述三组左喷嘴、三组右喷嘴为直形喷嘴。

5.根据权利要求1所述的铸轧H型钢冷却装置，其特征在于，

所述多组喷头为扇形喷头，且所述多组喷头向背离铸轧H型钢轧制方向的方向倾斜。

6.根据权利要求1所述的铸轧H型钢冷却装置，其特征在于，

所述外壳两端设有约束辊道，用于防止H型钢在输送过程中跑偏以及夹持约束H型钢，便于进行快速剪切。

7.根据权利要求1所述的铸轧H型钢冷却装置，其特征在于，

所述外壳前端设有具有保护作用的防撞护梁，所述防撞护梁前方设有输出报警信号的热金属检测器。

8.根据权利要求1所述的铸轧H型钢冷却装置，其特征在于，

所述外壳的入口、出口各设五个在线测温仪，用于分别对准H型钢的上侧面的腹板中心、下侧面的腹板中心、R部和右侧面中心，以实时检测H型钢各部位冷却前后温度。