CN101804422A - 一种大型h型钢轧后超快速冷却装置 - Google Patents

Abstract

一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，属于结构用高性能H型钢生产控制冷却技术领域。本发明提供一种可使H型钢具有良好的组织状态和力学性能的大型H型钢轧后超快速冷却装置。本发明包括上部固定有横移轨道的轨道支座，在横移轨道上设置具有冷却台架的冷却单元，在冷却台架的下方设置有横移滚轮；冷却单元包括侧喷嘴单元、上喷嘴单元和具有凹槽的侧挡板；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，在输送辊道的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，在该超快速冷却装置的入口处和出口处分别设置有测温仪。

Description

一种大型H型钢轧后超快速冷却装置

技术领域：

本发明属于结构用高性能H型钢生产控制冷却技术领域，特别是涉及一种大型H型钢轧后超快速冷却装置。

背景技术：

H型钢是一种理想的经济断面型材，它与普通工字钢相比，具有重量轻、性能好、规格多、断面经济合理、使用方便和节约金属材料等优点，被广泛应用于高层建筑、机械制造、大型厂房、电站建设、机场、港口码头、隧道、地下铁道、桥梁、船舶、运输车辆、高速公路、隧道支护工程、海上石油平台、简易车库、海滨度假房以及各种工程结构件中。

H型钢具有两翼缘内表面平行、两翼缘的端头呈直角、金属分布合理、刚性好、不易弯曲、力学性能好、安装简便等优点，因此用途较为广泛。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、外表美观，在国外已普遍采用H型钢代替普通工字钢。

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其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，使得生产成本大幅增加；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：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可使H型钢具有良好的组织状态和力学性能的大型H型钢轧后超快速冷却装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，其特点是，包括上部固定有横移轨道的轨道支座，在横移轨道上设置具有冷却台架的冷却单元，在冷却台架的下方设置有横移滚轮；所述的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，所述的传动侧冷却单元和操作侧冷却单元分别包括侧喷嘴单元、上喷嘴单元和具有凹槽的侧挡板；所述的侧喷嘴单元包括侧喷嘴箱体及设置在其内侧的侧喷嘴，所述的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，侧喷嘴与侧挡板的凹槽相对应；所述的上喷嘴单元设置在侧挡板内侧的上方，在输送辊道的电机底座上设置有下喷嘴单元，所述的上喷嘴单元、侧喷嘴单元和下喷嘴单元分别与供水管相连接；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控制***相连接，在该超快速冷却装置的入口处和出口处分别设置有测温仪。

为了实现冷却单元的横移，在传动侧冷却单元和操作侧冷却单元的冷却台架的下方分别设置有横移油缸或电动推杆，横移油缸或电动推杆的缸体固定在生产现场的地基上，横移油缸或电动推杆的头部耳环连接在冷却台架的下方。

所述的上喷嘴单元和侧喷嘴单元分别通过分供水管与主供水管相连接，所述的下喷嘴单元直接与主供水管相连接。

所述的分供水管通过金属软管与主供水管相连接。

为了防止冷却水流向成品万能轧机，在超快速冷却装置的入口处设置有高压水吹扫装置；所述的高压水吹扫装置包括具有喷嘴的供水管，所述的供水管与主供水管相连接。

为了防止冷却水残留在H型钢的上表面，在超快速冷却装置的出口处设置有高压水和压缩空气吹扫装置；所述的高压水和压缩空气吹扫装置包括具有喷嘴的供水管和具有喷嘴的供气管，供水管与主供水管相连接，供气管与压缩空气管路相连接。

为了防止H型钢翘头而导致超快速冷却装置损坏，在超快速冷却装置入口的前方设置有防撞护梁，在防撞护梁的前方设置有热金属检测器，所述的热金属检测器与计算机控制***相连接。

为了防止H型钢在冷却过程中偏离中心而导致冷却不均匀，在侧挡板的内侧设置有楔形挡块。

为了保证H型钢冷却的均匀性，所述的上喷嘴单元、侧喷嘴单元和下喷嘴单元的喷嘴均采用扇形喷嘴。

本发明的有益效果：

通过本发明的大型H型钢轧后超快速冷却装置，可在较短时间内将具有较高温度的H型钢冷却到较低的温度，利用相变强化、析出强化和细晶强化机制，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，从而使其综合力学性能得到显著提高。通过本发明的大型H型钢轧后超快速冷却装置生产的产品，其各项性能指标全面满足国家标准GB11263-1998《热轧H型钢和剖分T型钢》及相关国家或地区对H型钢组织和性能的要求。为企业降低了生产成本，提高了经济效益。

附图说明：

图1是本发明的超快速冷却装置的安装位置示意图；

图2是本发明的超快速冷却装置的整体结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图2的B-B剖视图；

图中，1-成品万能轧机，2-超快速冷却装置，3-输送辊道，4-热锯，5-冷床，6-热金属检测器，7-高压水和压缩空气吹扫装置，8-高压水吹扫装置，9-防撞护梁，10-横移轨道，11-轨道支座，12-横移滚轮，13-冷却台架，14-气动开闭阀，15-侧喷嘴箱体，16-楔形挡块，17-操作侧冷却单元，18-侧喷嘴单元，19-冷却单元，20-下喷嘴单元，21-H型钢，22-上喷嘴单元，23-侧挡板，24-侧喷嘴，25-传动侧冷却单元，26-供水管，27-分供水管，28-压力传感器，29-电磁流量计，30-主供水管，31-地基，32-横移油缸或电动推杆，33-缸体，34-头部耳环，35-底座，36-电机。

具体实施方式：

如图2、3、4所示，一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，包括上部固定有横移轨道10的轨道支座11，在横移轨道10上设置具有冷却台架13的冷却单元19，在冷却台架13的下方设置有横移滚轮12；所述的冷却单元19包括传动侧冷却单元25和操作侧冷却单元17，传动侧冷却单元25与操作侧冷却单元17相对称，所述的传动侧冷却单元25和操作侧冷却单元17分别包括侧喷嘴单元18、上喷嘴单元22和具有凹槽的侧挡板23；所述的侧喷嘴单元18包括侧喷嘴箱体15及设置在其内侧的侧喷嘴24，所述的侧挡板23固定在冷却台架13上，侧喷嘴箱体15固定在侧挡板23的外侧，侧喷嘴24与侧挡板23的凹槽相对应；所述的上喷嘴单元22设置在侧挡板23内侧的上方，在输送辊道3的电机36底座35上设置有下喷嘴单元20，所述的上喷嘴单元22、侧喷嘴单元18和下喷嘴单元20分别与供水管26相连接；在供水管26上分别设置有电磁流量计29、压力传感器28和气动开闭阀14，所述的电磁流量计29、压力传感器28和气动开闭阀14分别与计算机控制***相连接，在该超快速冷却装置2的入口处和出口处分别设置有测温仪。

为了实现冷却单元19的横移，在传动侧冷却单元25和操作侧冷却单元17的冷却台架13的下方分别设置有横移油缸或电动推杆32，横移油缸或电动推杆32的缸体33固定在生产现场的地基31上，横移油缸或电动推杆32的头部耳环34连接在冷却台架13的下方。

所述的上喷嘴单元22和侧喷嘴单元18分别通过分供水管27与主供水管30相连接，所述的下喷嘴单元20直接与主供水管30相连接。

所述的分供水管27通过金属软管与主供水管30相连接。

为了防止冷却水流向成品万能轧机1，在超快速冷却装置2的入口处设置有高压水吹扫装置8；所述的高压水吹扫装置8包括具有喷嘴的供水管，所述的供水管与主供水管30相连接。

为了防止冷却水残留在H型钢21的上表面，在超快速冷却装置2的出口处设置有高压水和压缩空气吹扫装置7；所述的高压水和压缩空气吹扫装置7包括具有喷嘴的供水管和具有喷嘴的供气管，供水管与主供水管30相连接，供气管与压缩空气管路相连接。

为了防止H型钢21翘头而导致超快速冷却装置2损坏，在超快速冷却装置2入口的前方设置有防撞护梁9，在防撞护梁9的前方设置有热金属检测器6，所述的热金属检测器6与计算机控制***相连接。

为了防止H型钢21在冷却过程中偏离中心而导致冷却不均匀，在侧挡板23的内侧设置有楔形挡块16。

为了保证H型钢21冷却的均匀性，所述的上喷嘴单元22、侧喷嘴单元18和下喷嘴单元20的喷嘴均采用扇形喷嘴。

如图1所示，使用时，将本发明的超快速冷却装置2安装在成品万能轧机1出口的后方，H型钢21在轧制出成品万能轧机1后，直接进入本发明的超快速冷却装置2进行冷却，然后通过输送辊道3运行。当达到热锯4后进行切定尺，最后运行到冷床5上进行冷却，直到室温。

实施例：

在某厂的H型钢成品万能轧机后加装了一套本发明的超快速冷却装置，其安装位置如图1所示，该超快速冷却装置采用喷水冷却方式。轧制的H型钢的成品尺寸为HM390×300×16×10，钢种为Q345B。坯料先在二辊开坯机进行轧制5道次，然后在UEU形式的万能粗轧机机组轧制5道次，最后在成品万能轧机上轧制1道次。

H型钢在成品万能轧机轧制后进入本发明的超快速冷却装置进行冷却，超快速冷却装置中的每组上喷嘴单元有两个喷嘴，分别冷却H型钢的上部R角和上腹板，每组下喷嘴单元有三个喷嘴，分别冷却H型钢的下部两侧的R角和下腹板；侧喷嘴单元根据轧制的规格横移到间距为890mm的位置，并与轧制线对中。

本实施例的上喷嘴单元开启了3对，下喷嘴单元开启了12对，侧喷嘴单元开启了16对，每对侧喷嘴单元有20个喷嘴。

此时整个冷却装置的总水量为800m3/h，水压为1.1MPa。

坯料的出炉温度为1100℃，经过11道次轧制后，成品机架的出口温度为翼缘820℃、腹板780℃，轧制速度为3.5m/s，超快速冷却装置的长度为13.5m。经超快速冷却后，H型钢的翼缘表面温度为510℃，腹板的上表面温度为480℃。

冷却至室温，对H型钢的组织性能进行检验，H型钢的力学性能指标为屈服强度468MPa、抗拉强度570MPa，延伸率为22％。与不进行超快速冷却的同规格、同钢种H型钢产品相比较，强度提高了将近80MPa，而延伸率稍有降低，金相组织为细晶粒的铁素体+珠光体+少量贝氏体，晶粒度的平均等级为9级，性能指标完全满足国家标准GB11263-1998《热轧H型钢和剖分T型钢》对H型钢性能的要求。

Claims (9)

1.一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，其特征在于，包括上部固定有横移轨道的轨道支座，在横移轨道上设置具有冷却台架的冷却单元，在冷却台架的下方设置有横移滚轮；所述的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，所述的传动侧冷却单元和操作侧冷却单元分别包括侧喷嘴单元、上喷嘴单元和具有凹槽的侧挡板；所述的侧喷嘴单元包括侧喷嘴箱体及设置在其内侧的侧喷嘴，所述的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，侧喷嘴与侧挡板的凹槽相对应；所述的上喷嘴单元设置在侧挡板内侧的上方，在输送辊道的电机底座上设置有下喷嘴单元，所述的上喷嘴单元、侧喷嘴单元和下喷嘴单元分别与供水管相连接；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控制***相连接，在该超快速冷却装置的入口处和出口处分别设置有测温仪。

2.根据权利要求1所述的一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，其特征在于在传动侧冷却单元和操作侧冷却单元的冷却台架的下方分别设置有横移油缸或电动推杆，横移油缸或电动推杆的缸体固定在生产现场的地基上，横移油缸或电动推杆的头部耳环连接在冷却台架的下方。

3.根据权利要求1所述的一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，其特征在于所述的上喷嘴单元和侧喷嘴单元分别通过分供水管与主供水管相连接，所述的下喷嘴单元直接与主供水管相连接。

4.根据权利要求3所述的一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，其特征在于所述的分供水管通过金属软管与主供水管相连接。

5.根据权利要求1所述的一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，其特征在于在超快速冷却装置的入口处设置有高压水吹扫装置；所述的高压水吹扫装置包括具有喷嘴的供水管，所述的供水管与主供水管相连接。

6.根据权利要求1所述的一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，其特征在于在超快速冷却装置的出口处设置有高压水和压缩空气吹扫装置；所述的高压水和压缩空气吹扫装置包括具有喷嘴的供水管和具有喷嘴的供气管，供水管与主供水管相连接，供气管与压缩空气管路相连接。

7.根据权利要求1所述的一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，其特征在于在超快速冷却装置入口的前方设置有防撞护梁，在防撞护梁的前方设置有热金属检测器，所述的热金属检测器与计算机控制***相连接。

8.根据权利要求1所述的一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，其特征在于在侧挡板的内侧设置有楔形挡块。

9.根据权利要求1所述的一种大型H型钢轧后超快速冷却装置，其特征在于所述的上喷嘴单元、侧喷嘴单元和下喷嘴单元的喷嘴均采用扇形喷嘴。

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