CN106311763A - 一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置 - Google Patents

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Abstract

一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置，包括上半喷水环及下半喷水环，两者结构相同且对称设置，并且分别与分流集水管相连通，喷水环与分流集水管之间连接有调节阀组，实现喷水流量和水压的控制；喷水环外表面设置进水口，喷水环内表面设置冷却喷嘴，冷却喷嘴数量若干且有序分布；在上、下半喷水环中间贴合面侧端安装有冷却补偿喷嘴；冷却喷嘴的射流方向与钢管运行方向具有夹角，射流方向朝向钢管运行方向的正向或逆向。本发明通过对上、下半喷水环喷水流量进行独立设定，通过对喷水环的开启数量、水压等参数进行设定，可以对任一管径的常规热轧无缝钢管实施控制冷却，终冷温度可精确控制，具有更强的适用性，显著提高冷却均匀性。

Description

一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置
技术领域
本发明属于热轧无缝钢管生产技术领域，特别是涉及一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置。
背景技术
长期以来，热轧无缝钢管由于其生产工艺的特殊性及环形截面的复杂性，与热轧板材、型材、棒线材相比，在轧制生产过程中，缺乏控轧控冷技术手段，进而无法实现有效的组织性能调控。为了改善热轧无缝钢管的显微组织、提升其力学性能，目前只能依赖于添加合金元素或后续离线热处理工序，造成了生产成本的显著提高及生产效率的降低。如果能够实现管材热轧后的在线控制冷却，则可实现热轧无缝钢管的组织性能调控，并可明显降低热轧无缝钢管的制造成本，同时也为更高品质的钢管产品提供了生产工艺手段。因此，对于热轧无缝钢管的在线控制冷却技术的重视程度越来越高，且迫切需要开发出适合于热轧无缝钢管在线控制冷却工艺的冷却设备。
目前，针对热轧无缝钢管控制冷却设备的开发工作已经快速展开，而且已经出现了多种基于不同原理及形式的相关冷却设备方案，但是，这些已有的技术方案或多或少仍存在一些不足之处，具体如下：
①公开号为CN103264054A的中国专利申请，其公开了一种钢管均匀冷却装置，在该专利方案中，其将冷却水箱上的可调整喷嘴设置成了一个对钢管外壁进行喷水的喷水环，喷水环的中心线和钢管的运行方向呈5°～175°的夹角，并通过冷却水挡水机构与冷却水喷水机构配合实现对钢管的冷却，且冷却水喷水机构保持常开状态。
但是，在上述专利方案中，对冷却水喷水机构的可调节手段没有明确提及，而针对不同厚度规格的钢管进行冷却时，为了满足不同终冷温度的控制需求，喷水环开启数量是重要的调节手段，但专利方案中的冷却水喷水机构为常开状态，缺失了调节手段，也造成了水资源的浪费。
②公开号为CN101570813A的中国专利申请，其公开了一种无缝钢管直接淬火装置，在该专利方案中，其外表面冷却装置由环形冷却器组成，内表面冷却装置为杆状，且位于可变角度辊道的上方，并***外表面环形冷却器中间。
但是，尽管将钢管输送到环形冷却器的内部和内表面冷却器的外部时，可以实施淬火工艺，但该淬火装置无法满足控制冷却的需求，也就无法根据组织性能需要来实现终冷温度的精确控制。
③公开号为CN201455003U的中国专利申请，其公开了一种实现无缝管控轧控冷的装置，在该专利方案中，其将安装有若干喷嘴的喷淋管绕水环轴线均匀设置并构成笼式结构，且喷淋嘴轴线与垂直线呈5°～20°的夹角，从而对钢管圆周方向实施冷却。
但是，该装置的几何尺寸需要与一定尺寸的无缝钢管相匹配，导致该装置所能适用的钢管规格受到限制，由于喷嘴布置形式较为单一，因此难以有效调控钢管圆周方向的冷却均匀性。
④公开号为CN86202942U的中国专利申请，其公开了一种钢管连续控制冷却装置，在该专利方案中，其利用冷却器中形成的旋流水对钢管进行冷却。
但是，采用旋转水流的冲刷作用来冷却钢管，由于冷却过程中旋流水的可控性差，其难以精准的控制终冷温度。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置，有效克服了现有冷却装置的不足之处，本发明的冷却装置具有更强的适用性，能够精准的控制钢管的终冷温度，且冷却装置采用了射流冲击冷却模式，具有较强的冷却能力，并可显著提高冷却均匀性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置，其布置于冷却区辊道之间，若干环形射流冷却装置为一组，可根据需要沿着辊道输送方向安置多组以满足工艺需求。
一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置，包括上半喷水环及下半喷水环，所述上半喷水环与下半喷水环结构相同且对称设置，上半喷水环及下半喷水环分别与分流集水管相连通，在上半喷水环与分流集水管之间、下半喷水环与分流集水管之间均连接有调节阀组，通过分流集水管及调节阀组对上半喷水环及下半喷水环的喷水流量和水压进行控制。
所述环形射流冷却装置的水压力调节范围为0.2～0.8MPa。
在所述上半喷水环及下半喷水环的外表面设置进水口，在上半喷水环及下半喷水环内表面设置冷却喷嘴，冷却喷嘴数量若干且有序分布，沿着圆周方向呈等间距排布，并且沿着所述环形射流冷却装置的宽度方向配置多排。
在所述上半喷水环与下半喷水环的中间贴合面侧端安装有冷却补偿喷嘴。
所述冷却喷嘴的射流方向与钢管运行方向具有夹角。
所述冷却喷嘴的射流方向朝向钢管运行方向的正向或逆向。
本发明的有益效果：
本发明的环形射流冷却装置具备控制的独立性，可根据生产线产品大纲工艺需求灵活的布置若干组；通过对环形射流冷却装置内上半喷水环及下半喷水环喷水流量进行独立设定，并通过对喷水环的开启数量、开启方式、喷水流量及水压等参数进行设定，可以对任一规格尺寸(钢管外径范围在200mm～460mm之间，壁厚范围在10mm～60mm之间)的常规热轧无缝钢管实施控制冷却，且终冷温度可精确控制在150℃～750℃的范围内，使本发明具有了更强的适用性；本发明的环形射流冷却装置上配置的喷嘴出流方向与钢管呈特定的角度，并且以射流冲击冷却的方式进行冷却，该方式能够促进冷却水在钢管表面的瞬时有序流动并击破水膜，进而显著提升冷却能力及冷却的均匀性。
附图说明
图1为本发明的一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置结构示意图；
图中，1—上半喷水环，2—下半喷水环，3—进水口，4—冷却喷嘴，5—冷却补偿喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置，包括上半喷水环1及下半喷水环2，所述上半喷水环1与下半喷水环2结构相同且对称设置，上半喷水环1及下半喷水环2分别与分流集水管相连通，在上半喷水环1与分流集水管之间、下半喷水环2与分流集水管之间均连接有调节阀组，通过分流集水管及调节阀组对上半喷水环1及下半喷水环2的喷水流量和水压进行控制，水压力调节范围为0.2～0.8MPa。
在所述上半喷水环1及下半喷水环2的外表面设置进水口3，在上半喷水环1及下半喷水环2内表面设置冷却喷嘴4，冷却喷嘴4沿着圆周方向呈等间距排布，并且沿着环形射流冷却装置的宽度方向布置3～8排。
在所述上半喷水环1与下半喷水环2的中间贴合面侧端安装有冷却补偿喷嘴5。通过冷却补偿喷嘴5可以解决上、下半喷水环的中间贴合面因冷却盲点导致的冷却不均匀问题。
所述冷却喷嘴4的射流方向与钢管运行方向具有夹角。
所述冷却喷嘴4的射流方向朝向钢管运行方向的正向或逆向。
实际使用过程中，根据钢管规格及工艺需求，需配置一定数量的环形射流冷却装置组，冷却装置组由一定数量的环形射流冷却装置构成，每个冷却装置组中的环形射流冷却装置数量可设为4～8个。将冷却装置组布置到冷却区的辊道之间，根据实际需要，沿着辊道输送方向配置冷却装置组的实际数量。同时，冷却装置组需要配装升降调高机构，保证冷却装置组内的环形射流冷却装置可以调整高度，无论钢管的管径如何变化，通过高度调整都可保证环形射流冷却装置与钢管的轴向中心线相重合。
根据钢管的实际规格及工艺需求，对冷却参数进行设定，具体包括冷却装置组内环形射流冷却装置的开启数量、开启方式、喷水流量、水压等。环形射流冷却装置中上半喷水环1及下半喷水环2的喷水流量需要独立设定，进而保证钢管在圆周方向上的冷却均匀性。当钢管通过辊道从环形射流冷却装置内部穿过时，即可实现钢管的冷却。
另外，由于冷却喷嘴的射流方向与钢管运行方向具有夹角，并且冷却喷嘴以射流冲击冷却的方式对钢管进行冷却，可以促进冷却水在钢管表面的瞬时有序流动并击破水膜，实现了冷却能力的进一步提升，也更好的保证了冷却均匀性。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置，其特征在于：包括上半喷水环及下半喷水环，所述上半喷水环与下半喷水环结构相同且对称设置，上半喷水环及下半喷水环分别与分流集水管相连通，在上半喷水环与分流集水管之间、下半喷水环与分流集水管之间均连接有调节阀组，通过分流集水管及调节阀组对上半喷水环及下半喷水环的喷水流量和水压进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置，其特征在于：所述环形射流冷却装置的水压力调节范围为0.2～0.8MPa。
3.根据权利要求1所述的一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置，其特征在于：在所述上半喷水环及下半喷水环的外表面设置进水口，在上半喷水环及下半喷水环内表面设置冷却喷嘴，冷却喷嘴数量若干且有序分布，沿着圆周方向呈等间距排布，并且沿着所述环形射流冷却装置的宽度方向配置多排。
4.根据权利要求1所述的一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置，其特征在于：在所述上半喷水环与下半喷水环的中间贴合面侧端安装有冷却补偿喷嘴。
5.根据权利要求3所述的一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置，其特征在于：所述冷却喷嘴的射流方向与钢管运行方向具有夹角。
6.根据权利要求5所述的一种热轧无缝钢管控制冷却用环形射流冷却装置，其特征在于：所述冷却喷嘴的射流方向朝向钢管运行方向的正向或逆向。
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