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1、(10)申请公布号 CN 103736756 A (43)申请公布日 2014.04.23 CN 103736756 A (21)申请号 201310693318.8 (22)申请日 2013.12.18 B21B 45/02(2006.01) (71)申请人 东北大学 地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路 3 巷 11 号 (72)发明人 王丙兴 张田 王昭东 王国栋 田勇 韩毅 李勇 (74)专利代理机构 中国有色金属工业专利中心 11028 代理人 李子健 李迎春 (54) 发明名称 一种中厚板轧后超快速冷却装置 (57) 摘要 本发明公开了一种中厚板轧后超快冷却装 置， 该装置。
2、的正 / 逆向上集管射流方向与中厚板 表面的夹角均为； 正/逆向射流下集管与中厚板 表面的夹角均为； 相邻的正向射流上集管和逆 向射流上集管之间在钢板上表面形成的喷射区域 与相邻的正向射流下集管和逆向射流下集管之间 形成在钢板下表面形成的喷射区域对称， 且满足 ： ， 其中， L 为相邻正向射流 上集管和逆向射流上集管之间的距离， l 为相邻 正向射流下集管和逆向射流下集管之间的距离， H 为上集管出水口距中厚板上表面的垂直距离， h 为下集管出水口距中厚板下表面的垂直距离。本 发明通过合理设计超快速冷却装置每两组相邻倾 斜射流集管实现了耦合对称布置， 有效避免了残 余水的不利影响。 (51)。
3、Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103736756 A CN 103736756 A 1/1 页 2 1. 一种中厚板轧后超快冷却装置， 其特征在于， 所述冷却装置的上集管包括正向 射流上集管和逆向射流上集管， 所述正向上集管射流方向与所述中厚板表面的夹角为 ， 所述逆向射流上集管射流方向与所述中厚板表面的夹角也为； 所述冷却装置的下集管 包括正向射流下集管和逆向射流下集管， 所述正向射流下集管的射流方向与所述中厚板表 面的夹角为， 所述。
4、逆向射流下集管与所述中厚板表面的夹角也为； 相邻的正向射流上 集管和逆向射流上集管之间在钢板上表面形成的喷射区域与相邻的正向射流下集管和逆 向射流下集管之间形成在钢板下表面形成的喷射区域对称， 且满足 ： ， 其中， L 为相邻正向射流上集管和逆向射流上集管之间的距离， l 为相邻正向射流下集管 和逆向射流下集管之间的距离， H 为上集管出水口距中厚板上表面的垂直距离， h 为下集管 出水口距中厚板下表面的垂直距离。 2. 根据权利要求 1 所述的中厚板轧后超快冷却装置， 其特征在于， 所述 H=5mm 300mm、 =15 75、 L=600mm 1200mm、 h=20mm 100mm、 。
5、=15 75、 l=600mm 1200mm。 权 利 要 求 书 CN 103736756 A 2 1/3 页 3 一种中厚板轧后超快速冷却装置 技术领域 0001 本发明涉及轧钢的冷却技术领域， 尤其涉及一种倾斜对称设计的新型中厚板轧后 超快速冷却集管装置。 背景技术 0002 近年来， 中厚板轧后控制冷却技术的发展以及其带来的巨大效益都得到了人们的 广泛关注。随着高品质产品的研究开发， 对于冷却过程的要求更为严格。更低的终冷温度， 更高的冷却速率， 有助于提高钢板的综合力学性能， 但由于冷却不均带来的板形问题也越 来越突出。 0003 超快速冷却系统中喷射集管沿钢板轧制方向布置， 钢板上。
6、下表面呈不完全对称冷 却。 下集管冷却水被辊道阻挡， 并在重力的作用下流入排水沟， 上集管冷却水在钢板表面无 序流动， 造成大量残余水积聚。特别是在控冷区出口外侧， 钢板下表面完成水冷， 而上表面 仍处于残余水冷却状态， 势必造成冷却的不均匀。 对于采用倾斜射流技术的冷却系统而言， 中国专利 用于改善中厚板轧后超快速冷却均匀性的方法 （申请号 ： 201110312196.4） 中， 发明人提出 “软水封” 集管布置形式，“软水封” 即在超快冷却区内设置的逆向集管。这种 “软水封” 一定程度上抑制了钢板上表面残余水的作用区域。但如果 “软水封” 设计不当，“软 水封” 之前将出现残余水的大量积。
7、聚， 致使射流冷却水无法冲破积聚水层， 影响换热效率。 0004 为了进一步改善均匀冷却， 更大程度抑制控冷区外残余水对钢板上表面的冷却影 响， 本发明采用了倾斜集管对称喷射设计方案。 发明内容 0005 本发明的目的就是针对现有技术存在的问题， 提供一种倾斜对称设计的新型中厚 板轧后超快速冷却集管装置。 0006 上述目的是通过下述方案实现的 ： 一种中厚板轧后超快冷却装置， 其特征在于， 所述冷却装置的上集管包括正向射流上 集管和逆向射流上集管， 所述正向上集管射流方向与所述中厚板表面的夹角为， 所述逆 向射流上集管射流方向与所述中厚板表面的夹角也为； 所述冷却装置的下集管包括正向 射流下。
8、集管和逆向射流下集管， 所述正向射流下集管的射流方向与所述中厚板表面的夹角 为， 所述逆向射流下集管与所述中厚板表面的夹角也为； 相邻的正向射流上集管和逆 向射流上集管之间在钢板上表面形成的喷射区域与相邻的正向射流下集管和逆向射流下 集管之间形成在钢板下表面形成的喷射区域对称， 且满足 ：， 其中， L 为 相邻正向射流上集管和逆向射流上集管之间的距离， l 为相邻正向射流下集管和逆向射流 下集管之间的距离， H 为上集管出水口距中厚板上表面的垂直距离， h 为下集管出水口距中 厚板下表面的垂直距离。 说 明 书 CN 103736756 A 3 2/3 页 4 0007 根据上述的中厚板轧后。
9、超快冷却装置， 其特征在于， 所述 H=5mm 300mm、 =15 75、 L=600mm 1200mm、 h=20mm 100mm、 =15 75、 l=600mm 1200mm。 0008 本发明的有益效果 ： 本发明通过合理设计超快速冷却装置每两组相邻倾斜射流集 管实现了耦合对称布置， 有效避免了残余水的不利影响， 增加了换热效率， 同时保障了上下 换热区域的对称分布。 在此基础上通过配置侧喷、 中喷、 吹扫等设施清除表面残水以及优化 上下集管水量比和辊道速度， 实现了中厚板轧后超快速冷却条件下的高效换热和钢板各向 冷却均匀性。 附图说明 0009 图 1 对称射流集管布置图 ； 图 。
10、2 射流冲击冷却水流状态模拟图 ； 图 3 上集管设计图 ； 图 4 下集管设计图 ； 图 5 实际终冷温度曲线。 具体实施方式 0010 参见图 1- 图 4， 为了减小积聚水层厚度， 提高换热效率， 本发明采用射流集管沿纵 向对称设计的方法实现对钢板表面冷却水的有效控制。如图 1 所示， 在整个冷却区中 （中 厚板上表面 5） ， 每两组集管成对射分布， 冷却装置的上集管包括正向射流上集管 1 和逆向 射流上集管 2( 正向即射流方向与钢板运行方向相同， 逆向即射流方向与钢板运行方向相 反 )， 正向射流上集管 1 射流方向与中厚板表面的夹角为， 逆向射流上集管 2 射流方向与 中厚板表面。
11、的夹角也为， 在两组集管共同作用下， 冷却区内钢板上表面与冷却水之间的 换热被分为以下几个区域， A 区为射流冲击换热区域、 冲刷换热区域以及积聚水换热区域 ； B 区为少量残余水换热区域， 此区域通常设置侧喷装置以清除冷却水， 减小残余水的影响。 这种集管对称的布置， 将钢板上表面残余水限定在一个小区域 7 内， 有效地抑制了残余水 无序流动， 避免了 “软水封” 前冷却水的大量积聚， 获得了更好的冷却均匀效果。 钢板依次经 历 A 区域和 B 区域的交替换热， 使得钢板表面能及时接触更多新水， 获得较高的换热效率。 图 2 所示为对称射流冲击冷却水流状态模拟图。中厚板的下表面 6 设置的下。
12、集管包括正向 射流下集管3和逆向射流下集管4， 正向射流下集管3的射流方向与中厚板表面的夹角为 ， 逆向射流下集管 4 与中厚板表面的夹角也为。 0011 与此同时， 为实现钢板上下表面的冷却均匀性， 本发明采用上下射流冲击区域对 称结合上下集管水量比控制的方法。如图 3 所示， 超快冷装置工作状态时， 上集管移动至距 钢板上表面的垂直距离为 H 的工作位置， H=5mm 300mm。正向喷嘴与钢板上表面水平倾斜 角度为， =15 -75， 两组上集管相隔 L， L=600mm 1200mm， 则两集管间喷射区域长度 S 表示为 ： (1) 为保障上下冲击区域对称， 相邻下集管冲击区域间距也为。
13、S。 假设下集管距钢板上表面 说 明 书 CN 103736756 A 4 3/3 页 5 的垂直距离为 h， h=20mm-100mm。喷嘴与钢板上表面水平倾斜角度为， =15 -75， 每 两组下集管相隔 l， l=600mm-1200mm， 如图 4 所示， 则 l 需满足如下条件 ： (2) 实施例 1 以国内某钢厂低成本 Q345B 生产为例。 0012 工艺参数及冷却规程 钢坯厚度 220mm， 开轧温度 860870， 轧制 6 道次， 轧后钢板厚度 18mm， 终轧温度 820830， 根据工艺要求的目标终冷温度为 550。控制模型将上集管框架高度应设定为 H=H0+h=300。
14、+18=318mm， 同时设定相应的冷却规程如表 1 所示。 0013 表 1 各集管流量以及开启状态 温度结果 利用测温仪现场实际采集的终冷温度绘制钢板冷却后的上下表面温度曲线， 如图 5 所 示。 0014 由图 5 可知， 整个钢板纵向 90% 以上的实际终冷温度稳定在目标终冷温度 55020， 钢板上下表面温度之差平均小于 20， 可见沿板长方向以及钢板上下表面温度 较均匀。 0015 质量结果 低成本 Q345 部分质量指标如表 2 所示。钢板各向性能达到国标要求， 矫后板形能够满 足厂里内控标准， 平直度 5mm/2m。 0016 表 2 减量化 Q345 部分性能质量指标 说 明 书 CN 103736756 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103736756 A 6 2/2 页 7 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103736756 A 7 。