一种水凸度任意可调的冷却集管及其水流量控制方法

摘要

一种水凸度任意可调的冷却集管，所述集管包括沿辊道上下两侧布置的上集管与下集管，在集管的上端设置喷嘴，设置隔板将集管分割成若干封闭域，在每个封闭域内均设置单独的进水管，在所述进水管上设置调节阀及流量计，在所述进水管与喷嘴之间设置阻尼板；每个相邻的封闭域之间通过设置的连通管连通，在所述连通管上设置调节阀。一种水凸度任意可调的冷却集管的水流量控制方法，通过设置的隔板、进水管、阻尼板、连通管、调节阀及流量计，配合集管上的喷嘴，按照温度分布的工艺要求实时调节调节阀的开度，得到任意可调的水凸度曲线，实现不同钢种、不同厚度的板带产品的宽向均匀性冷却。

权利要求

1.一种水凸度任意可调的冷却集管，所述集管包括沿辊道上下两侧布置的上集管与下集管，在集管的上端设置喷嘴，其特征在于：设置隔板(1)将集管分隔成若干封闭域，

在每个封闭域内均设置单独的进水管(2)，在所述进水管上设置第一调节阀(3)及流量计(4)，在所述进水管与喷嘴之间设置阻尼板(5)；

每个相邻的封闭域之间通过设置的第一连通管(6)连通，在所述连通管上设置第二调节阀(7)；

在首尾两个封闭域之间设置第二连通管(8)，在所述第二连通管(8)上设置开关阀(9)。

2.根据权利要求1所述的一种水凸度任意可调的冷却集管，其特征在于：所述第一连通管(6)的连接口设置在距离隔板10mm处。

3.根据权利要求1所述的一种水凸度任意可调的冷却集管，其特征在于：所述封闭域的个数为≥3个。

4.根据权利要求1所述的一种水凸度任意可调的冷却集管，其特征在于：所述的进水管通过上集管侧引入或通过下集管侧引入。

5.根据权利要求1所述的一种水凸度任意可调的冷却集管，其特征在于：所述的第一调节阀(3)、第二调节阀(7)均为无级调节阀。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的水凸度任意可调的冷却集管的水流量控制方法，其特征在于：通过设置的隔板(1)、进水管(2)、阻尼板(5)、第一连通管(6)、第一调节阀(3)、第二调节阀(7)及流量计(4)，配合集管上的喷嘴，按照温度分布的工艺要求实时调节调节阀的开度，得到任意可调的水凸度曲线，实现不同钢种、不同厚度的板带产品的宽向均匀性冷却，包括如下步骤：S1：将集管通过隔板分隔成独立的若干封闭域，在每个封闭域内设置进水管(2)，在所述进水管上安设第一调节阀(3)及流量计(4)；在所述的首尾两个封闭域之间设置第二连通管(8)，在所述第二连通管(8)上设置开关阀(9)，通过控制第二连通管(8)上的开关阀(9)控制流量整体的对称均匀；

S2：在所述进水管(2)与喷嘴之间设置阻尼板(5)；

S3：根据板带产品的钢种、厚度和冷却速率要求，确定每个封闭域的进水管的流量，并将每个进水管上的调节阀打开到与流量对应的开度；

S4：根据板带产品的宽度，在0％—100％之间调节第一连通管(6)上的第二调节阀(7)的开度，使每个封闭域的流量分布呈现与板带宽度相对应的水凸度形状。

7.根据权利要求6所述的一种水凸度任意可调的冷却集管的水流量控制方法，其特征在于：所述的进水管从上集管侧引入或从下集管侧引入，而后均从集管的下部流入集管，经阻尼板进入集管上部并到达喷嘴。

8.根据权利要求6所述的一种水凸度任意可调的冷却集管的水流量控制方法，其特征在于：步骤S4中，所述宽度根据生产钢板的宽度与板带两边的宽度之和确定。

说明书

一种水凸度任意可调的冷却集管及其水流量控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种水凸度任意可调的冷却集管及其水流量控制方法。

背景技术

[0002] 板带产品在轧后冷却时，由布置在辊道上下的集管喷射出均匀的水流，使板带快速冷却，达到控制产品性能的目的。

[0003] 但是当板带产品达到一定的宽度以上时，由于中间的冷却水向两边流动，会造成边部过冷；同时，中间冷却水无法完全排除，堆积在板带表面，造成后续流下的冷却水无法冷却到板带表面，冷却效果差。因此，虽然集管在板带宽度方向喷射出均匀分布的冷却水，却无法达到板带宽向均匀的冷却效果，从而引起性能不均匀、板形不良等问题。

[0004] 为了达到板带宽向均匀的目的，需要使集管中间的出水量与边部不同，一般是集管中部水量大于两边水量，形成所谓的“水凸度”，可以在一定程度上消除板带宽向冷却不均匀性。但由于板带产品规格繁多，如何使水凸度分布满足大部分产品的宽向冷却均匀性依然是一个难题。

[0005] 专利CN2538808Y公开了一种板带淬火控冷上下集管，由上集管、下集管组成，上集管由主管芯、水箱、阻尼板和辫子、定位板、螺母组成；下集管由主管芯和下水箱、上水箱、阻尼板、辫子、螺母组成。

[0006] 该技术方案通过喷嘴中间密集两边疏松的排布实现水量凸度。这种固定水凸度可以对某些规格的板带产品起到一定的均匀冷却效果，但是很难满足一条产线多品种规格的均匀冷却需求。

[0007] 专利CN101838724A公开了一种可调水凸度的板带淬火控冷集管，由水箱、阻尼板、隔板和若干喷嘴组成，隔板把水箱分隔成若干个独立进水的小水箱，在隔板靠喷嘴侧与水箱的喷管安装板之间有间隙，间隙面积为水箱横截面积的1—15％，每个小水箱的进水口都有流量调节阀，调节每个小水箱的流量调节阀来调节水凸度。

[0008] 该技术方案利用留有空隙的隔板将集管分隔成若干段，每段流量可调，通过空隙实现平滑的水量凸度，理论上可以实现任意的水凸度。但是实际上每个板带产品的温降和冷速需求都是对应一个确定的集管流量的，而因为在集管制造完成后隔板空隙是固定的，因此对应每个具体的产品，其水凸度实际上是固定不可调的，只能在一定程度上缓解宽向冷却不均匀。

[0009] 专利CN104174670A涉及宽向可变流量的冷却集管，包括依次联通的主供水管、分配管、一级阻尼腔和喷射腔，所述喷射腔由凹形盖、端盖和喷射底板围成，所述喷射底板沿集管的长度方向设置有若干列通孔，所述喷射底板上靠近两端的通孔安装喷嘴，所述喷嘴底板上靠近中间的通孔上安装喷嘴，所述喷嘴的孔径大于安装于靠近喷射底板两端的喷嘴孔径。

[0010] 该技术方案通过喷嘴的混合排布实现水量凸度比较平滑的分布，虽然对宽向冷却均匀性有利，但很难满足一条产线多品种规格的宽向均匀冷却需求。

[0011] 专利CN104722589A公开了一种水凸度可调的五段式板带控冷集管，包括流量调节阀、隔板、水箱、阻尼板和喷嘴，水箱内布置有一层或两层阻尼板，若布置；两层阻尼板，阻尼板距离为30—90mm，上层阻尼板距集管箱顶部的距离为170—220mm，上下两层阻尼孔均匀错开布置，若布置一层阻尼板，上层阻尼板距集管箱顶部的距离为170—220mm，喷嘴布置中间密、两边疏，阻尼孔与喷嘴孔距为20—40mm。

[0012] 该技术方案通过调整每段集管的流量实现凸度分布，流量配比复杂，并且水凸度呈阶梯形，难以实现过渡区的均匀冷却。

[0013] 专利CN105170662A涉及多腔体流量可控喷淋集管，包括横向设置的喷水腔体内的带孔阻尼板，设置在喷淋集管下表面的喷嘴，沿喷水腔体长度方向竖直布置的长隔板，以及设置在喷水腔体内的多个短隔板。带孔阻尼板、长隔板以及短隔板将喷水腔体分成若干个具有不同形状的独立腔室，各腔室的流量单独控制，可在大范围压力、流量调节条件下保持射流流体形状良好。

[0014] 该技术方案采用长短隔板，实现斜坡型过渡的水量凸度，装置较为复杂，隔板空隙一旦固定，则只有一种水凸度形式，并且斜坡型水凸度并不能达到最佳的宽向均匀冷却效果。

发明内容

[0015] 为解决以上问题，从机械设备角度，通过工艺改进，提供一种用以实现集管水量呈凸度分布，且水凸度曲线要平滑过渡，同时满足不同宽度和厚度的不同的水凸度曲线，本发明提供了一种水凸度任意可调的冷却集管及其水流量控制方法，其技术方案具体如下：

[0016] 一种水凸度任意可调的冷却集管，所述集管包括沿辊道上下两侧布置的上集管与下集管，在集管的上端设置喷嘴，其特征在于：

[0017] 设置隔板(1)将集管分隔成若干大小相等或不等的封闭域，

[0018] 在每个封闭域内均设置单独的进水管(2)，在所述进水管上设置调节阀(3)及流量计(4)，

[0019] 在所述进水管与喷嘴之间设置阻尼板(5)；

[0020] 每个相邻的封闭域之间通过设置的第一连通管(6)连通，在所述连通管上设置调节阀(7)；

[0021] 在所述的首尾两个封闭域之间设置第二连通管(8)，在所述第二连通管(8)上设置开关阀(9)。

[0022] 根据本发明的一种水凸度任意可调的冷却集管，其特征在于：

[0023] 所述连通管的连接口设置在距离隔板100mm处。

[0024] 根据本发明的一种水凸度任意可调的冷却集管，其特征在于：

[0025] 所述封闭域的个数为≥3个，上限个数为喷嘴个数，具体根据各个工艺需求确定。

[0026] 根据本发明的一种水凸度任意可调的冷却集管，其特征在于：

[0027] 所述的进水管通过上集管侧引入或通过下集管侧引入。

[0028] 根据本发明的一种水凸度任意可调的冷却集管，其特征在于：

[0029] 所述的调节阀(3、7)均为无级调节阀。

[0030] 一种水凸度任意可调的冷却集管的水流量控制方法，其特征在于：通过设置的隔板(1)、进水管(2)、阻尼板(5)、第一连通管(6)、调节阀(3、7)及流量计(4)，配合集管上的喷嘴，按照温度分布的工艺要求实时调节调节阀的开度，得到任意可调的水凸度曲线，实现不同钢种、不同厚度的板带产品的宽向均匀性冷却，包括如下步骤：

[0031] S1：将集管通过隔板分隔成独立的若干封闭域，在每个封闭域内设置进水管(2)，在所述进水管上安设调节阀(3)及流量计(4)；在所述的首尾两个封闭域之间设置第二连通管(8)，在所述第二连通管(8)上设置开关阀(9)，通过控制第二连通管(8)上的开关阀(9)控制流量整体的对称均匀；

[0032] S2：在所述进水管(2)与喷嘴之间设置阻尼板(5)；

[0033] S3：根据板带产品的钢种、厚度和冷却速率要求，确定每个封闭域的进水管的流量，并将每个进水管上的调节阀打开到与流量对应的开度；

[0034] S4：根据板带产品的宽度，在0％—100％之间调节连通管(6)上的调节阀(7)的开度，使每个封闭域的流量分布呈现与板带宽度相对应的水凸度形状。

[0035] 根据本发明的一种水凸度任意可调的冷却集管的水流量控制方法，其特征在于：

[0036] 所述的进水管从上集管侧引入或从下集管侧引入，而后均从集管的下部流入集管，经阻尼板进入集管上部并到达喷嘴。

[0037] 根据本发明的一种水凸度任意可调的冷却集管的水流量控制方法，其特征在于：

[0038] 步骤S4中，所述宽度根据生产钢板的宽度与板带两边的宽度之和确定。

[0039] 本发明的一种水凸度任意可调的冷却集管及其水流量控制方法，通过机械角度实现的工艺的改进，达到无需通过复杂的温度场分布及水凸度的各自及相关的数学建模设计，达到同等的调节及设配效果，得到集管任意可调的水凸度曲线，满足不同品种规格板带产品宽向冷却均匀性的需求。

附图说明

[0040] 图1为本发明的控制流程图；

[0041] 图2为本发明中实施例1的结构示意图；

[0042] 图3为本发明中实施例2的结构示意图；

[0043] 图4为本发明中实施例3的结构示意图；

[0044] 图5为本发明中实施例4的结构示意图；

[0045] 图6为本发明中不同调节开度下的水凸度曲线。

[0046] 图中，1为隔板；2为进水管；3、7为调节阀；4为流量计；5为阻尼板；6为第一连通管；8为第二连通管；9为开关阀。

具体实施方式

[0047] 下面，根据说明书附图和具体实施方式对本发明的一种水凸度任意可调的冷却集管及其水流量控制方法作进一步具体说明。

[0048] 一种水凸度任意可调的冷却集管，所述集管包括沿辊道上下两侧布置的上集管与下集管，在集管的上端设置喷嘴，

[0049] 设置隔板(1)将集管分隔成若干大小相等或不等的封闭域，

[0050] 在每个封闭域内均设置单独的进水管(2)，在所述进水管上设置调节阀(3)及流量计(4)，

[0051] 在所述进水管与喷嘴之间设置阻尼板(5)；

[0052] 每个相邻的封闭域之间通过设置的第一连通管(6)连通，在所述连通管上设置调节阀(7)。

[0053] 其中，

[0054] 在所述的首尾两个封闭域之间设置第二连通管(8)，在所述第二连通管(8)上设置开关阀(9)。

[0055] 其中，

[0056] 所述连通管的连接口设置在距离隔板10mm处。

[0057] 其中，

[0058] 所述封闭域的个数为≥3个；上限个数为喷嘴个数，具体根据各个工艺需求确定。

[0059] 其中，

[0060] 所述的进水管通过上集管侧引入或通过下集管侧引入。

[0061] 其中，

[0062] 所述的调节阀(3、7)均为无级调节阀。

[0063] 如图1所示的一种水凸度任意可调的冷却集管的水流量控制方法，通过设置的隔板(1)、进水管(2)、阻尼板(5)、第一连通管(6)、调节阀(3、7)及流量计(4)，配合集管上的喷嘴，按照温度分布的工艺要求实时调节调节阀的开度，得到任意可调的水凸度曲线，实现不同钢种、不同厚度的板带产品的宽向均匀性冷却，包括如下步骤：

[0064] S1：将集管通过隔板分隔成独立的若干封闭域，在每个封闭域内设置进水管(2)，在所述进水管上安设调节阀(3)及流量计(4)；在所述的首尾两个封闭域之间设置第二连通管(8)，在所述第二连通管(8)上设置开关阀(9)，通过控制第二连通管(8)上的开关阀(9)控制流量整体的对称均匀；

[0065] S2：在所述进水管(2)与喷嘴之间设置阻尼板(5)；

[0066] S3：根据板带产品的钢种、厚度和冷却速率要求，确定每个封闭域的进水管的流量，并将每个进水管上的调节阀打开到与流量对应的开度；

[0067] S4：根据板带产品的宽度，在0％—100％之间调节第一连通管(6)上的调节阀(7)的开度，使每个封闭域的流量分布呈现与板带宽度相对应的水凸度形状。

[0068] 其中，

[0069] 所述的进水管从上集管侧引入或从下集管侧引入，而后均从集管的下部流入集管，经阻尼板进入集管上部并到达喷嘴。

[0070] 其中，

[0071] 步骤S4中，所述宽度根据生产钢板的宽度与板带两边的宽度之和确定。

[0072] 实施例

[0073] 通过隔板将集管完全隔断成若干集管段的封闭域，集管段的封闭域数根据产品大纲可以为3～5个，每个集管段的封闭域都有独立的进水管，每根进水管上配备有调节阀和流量计，集管内部安装有阻尼板(或阻尼管)，冷却水从进水管进入集管段后流经阻尼板(或阻尼管)稳流后从喷嘴喷射到钢板表面，相邻集管段的封闭域上部之间安装连通管，连通管的连接口靠近隔板，连通管上配备调节阀，开口度为0％～100％可调。为了保持两边集管段的流量对称，也可以在两边首尾的封闭域之间安装连通管，连通管上配备开关阀。

[0074] 实施过程为：首先根据板带产品的钢种、厚度和冷却速率需求，确定每个集管段的进水管的流量，将各进水管上的调节阀打开到与流量对应的开度；然后根据板带产品的宽度，在0％～100％之间调节连通管上调节阀的开口度，使集管流量分布呈现与板带宽度相对应的水凸度形状，以达到宽向均匀冷却的目的。如图6所示，水凸度曲线①～④分别对应连通管上调节阀开口度分别为0％、35％、65％和100％时的宽向流量分布。

[0075] 如果发现两边的冷却不均匀，可以打开两侧连通管上的开关阀，使得两边流量均衡，冷却均匀。

[0076] 其中，所述宽度为板带的最大宽度，具体设置依据为：若冷却线最大宽度为W，常生产钢板的宽度为M，则冷却区域按照最简单的三段水凸度设计：W＝M+2N，其中N为板带两边的宽度，我们可以根据产品冷却效果，通过控制调节阀的开度，对水凸度进行隔断和细化，达到近似板带宽度平滑水凸度的控制效果；

[0077] 其中，最大水流量根据产品工艺提出的冷却速度要求确定，具体为按照设备试验获得不同钢种不同厚度的水流量和冷却速度的关系，具体见如下表格：

[0078]

[0079] 实施例1

[0080] 如图2所示，这是一种下集管的结构，通过隔板将集管完全隔断成3个封闭域，每个封闭域都有独立的进水管，每根进水管上配备有调节阀和流量计，集管内部安装有阻尼板(或阻尼管)，冷却水从进水管进入集管段后流经阻尼板(或阻尼管)稳流后从喷嘴喷射到钢板表面，相邻集管段上部之间安装连通管，连通管的连接口靠近隔板，连通管上配备调节阀，开口度为0％～100％可调。

[0081] 实施例2

[0082] 如图3所示，这是一种上集管的结构，通过隔板将集管1完全隔断成3个封闭域，每个封闭域都有独立的进水管，每根进水管上配备有调节阀和流量计，集管内部安装有阻尼板(或阻尼管)，冷却水从进水管进入集管段后流经阻尼板(或阻尼管)稳流后从喷嘴喷射到钢板表面，相邻集管段上部之间安装连通管，连通管的连接口靠近隔板，连通管上配备调节阀，开口度为0％～100％可调。与实施例1不同的是，上集管采用上部进水，但是冷却水从集管下部流入集管，经过阻尼板(管)进入集管上部。上集管上的喷嘴连接有导流管。从集管上部进水，可以达到快速开闭的效果，同时，集管内在阀门关闭后可以保存一定的水量，当不需要冷却的板带经过时可以对集管起到冷却作用。

[0083] 实施例3

[0084] 如图4所示，这是一种下集管的结构，与实施例1大部分相同，唯一不同的就是在首尾封闭域之间增加了两侧连通管，两边连通管上配备了开关阀。当发生由于两边流量不均衡而导致板带宽向冷却不均匀时，打开开关阀，保持两边流量均衡，达到宽向冷却均匀的目的。

[0085] 实施例4

[0086] 如图5所示，这是一种上集管的结构，与实施例2大部分相同，唯一不同的就是在首尾封闭域之间增加了两边连通管，两边连通管上配备了开关阀。当发生由于两边流量不均衡而导致板带宽向冷却不均匀时，打开开关阀，保持两边流量均衡，达到宽向冷却均匀的目的。

[0087] 本发明的一种水凸度任意可调的冷却集管及其水流量控制方法，通过机械角度实现的工艺的改进，达到无需通过复杂的温度场分布及水凸度的各自及相关的数学建模设计，达到同等的调节及设配效果，得到集管任意可调的水凸度曲线，满足不同品种规格板带产品宽向冷却均匀性的需求。