專利名稱：一種層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型熱軋層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置，屬于熱軋控冷技術(shù)設(shè)備設(shè)計(jì)、設(shè)備制造領(lǐng)域，適用于熱連軋、CSP(緊湊式熱帶生產(chǎn)技術(shù))、爐卷軋機(jī)、中厚板和寬厚板等鋼鐵生產(chǎn)，尤其涉及熱軋鋼板寬度方向產(chǎn)品最終溫度控制。
背景技術(shù)：
層流冷卻技術(shù)是使低壓水(0. 07MPa)從集管或水箱中通過密集的鵝頸管形成無脈動(dòng)的透明流束，這種層流狀態(tài)的水從一定高度垂直噴打到鋼板表面，會(huì)平穩(wěn)地向四周流散，從而擴(kuò)大了冷卻水同鋼板的有效接觸，大大提高了冷卻效率。高溫鋼板的層流冷卻，較其他冷卻更為復(fù)雜，高密度管層流噴出的水流在一定壓力下沖擊到鋼板表面，在沖擊區(qū)鋼板表面不能形成水蒸氣膜，因此冷卻效果強(qiáng)烈。軋制后的鋼板邊部溫度本身會(huì)比中間低。層流冷卻集管長度與生產(chǎn)鋼板寬度對(duì)應(yīng)，由于設(shè)計(jì)層流冷卻是按最大鋼板寬度進(jìn)行的，而集管上高密度鵝頸管是均布的，對(duì)于生產(chǎn)實(shí)際寬度低于最大鋼板寬度的熱軋板，不可避免地會(huì)使帶鋼邊部與中部的冷卻條件相對(duì)有別，即邊部冷卻強(qiáng)度比中間高；另外，在層流冷卻鋼板上部進(jìn)行橫向吹掃時(shí)，中部的冷卻水需要通過鋼板邊部流出，致使鋼板兩邊的溫度明顯比中間低。由于帶鋼邊部與中部冷卻不均將造成板形缺陷甚至出現(xiàn)邊部裂紋，給熱軋后續(xù)生產(chǎn)(如冷軋)帶來嚴(yán)重的不良影響。根據(jù)熱連軋、CSP、爐卷軋機(jī)、中厚板和寬厚板的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)的鋼板寬度是經(jīng)常變化的，即使可預(yù)知產(chǎn)品寬度方向上的溫度偏差，但也難以實(shí)施自動(dòng)控制。雖然通過對(duì)稱或不對(duì)稱調(diào)整邊部遮擋裝置可改善鋼板邊部溫度偏低問題，但由于邊部遮擋冷卻水量是有/ 無突變的，而且設(shè)備龐大。因此，并不是理想的調(diào)節(jié)方式。另外，CSP可采用提高輥底爐加熱溫度的方法使層流冷卻邊部溫度滿足要求，但這樣會(huì)增加能耗和燒損。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置，它能對(duì)帶鋼均勻冷卻，并可適應(yīng)不同寬度和長度的鋼板，對(duì)其冷卻過程進(jìn)行自動(dòng)控制。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置，包括層流冷卻集管、調(diào)節(jié)板、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門定位器；層流冷卻集管和調(diào)節(jié)板上均設(shè)有開孔，且二者的開孔區(qū)域相互對(duì)應(yīng)；調(diào)節(jié)板與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接，閥門定位器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型借助于紅外掃描測(cè)溫儀和計(jì)算機(jī)，解決產(chǎn)品鋼板寬度方向溫度不均問題。另外，本實(shí)用新型不僅可取代層流冷卻用快速開關(guān)閥，而且可同時(shí)取代邊部遮擋裝置，使層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置變得簡潔、方便。與這種層流冷卻水流量調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)裝置類似的技術(shù)在國內(nèi)外尚無先例。

圖1是層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成圖。[0009]圖2是層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置全開位置圖。圖3是層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置半開位置圖。圖4是層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置全關(guān)位置圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型熱軋層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置，包括層流冷卻集管(也稱水箱)、調(diào)節(jié)板、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(也可為液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu))、電-氣閥門定位器(也可為電液伺服閥)。通過調(diào)節(jié)板的直行程雙向移動(dòng)，每套層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置可對(duì)稱(根據(jù)孔型也可不對(duì)稱)控制集管兩端水量大小，同時(shí)還可進(jìn)行邊部連續(xù)遮擋，以調(diào)節(jié)鋼板寬度方向上冷卻水流量值；通過幾十至上百套層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置的組合，以調(diào)節(jié)鋼板長度方向上冷卻水流量。因此，本實(shí)用新型不僅可實(shí)現(xiàn)終軋出口鋼板長度方向溫度自動(dòng)控制，而且可進(jìn)行寬度方向上的溫度調(diào)節(jié)，冷卻水流量即鋼板溫度調(diào)節(jié)是二維的。層流冷卻控制(對(duì)于熱連軋和CSP亦為卷取溫度控制)是通過一、二級(jí)計(jì)算機(jī)與相關(guān)數(shù)學(xué)模型調(diào)節(jié)冷卻水流量實(shí)現(xiàn)的，是熱軋工程最重要的控制系統(tǒng)之一，它直接關(guān)系到熱軋產(chǎn)品質(zhì)量，特別是鋼板的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，因此是熱軋生產(chǎn)的關(guān)鍵。一種層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置，包括層流冷卻集管1、調(diào)節(jié)板2、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3、 電-氣閥門定位器4。可移動(dòng)的調(diào)節(jié)板2疊放在固定的層流冷卻集管1內(nèi)部，通過氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3驅(qū)動(dòng)其按要求方向移動(dòng)，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3的移動(dòng)方向和定位由安裝在其上的電-氣閥門定位器4根據(jù)控制信號(hào)要求實(shí)現(xiàn)。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3可由液動(dòng)或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)代替，移動(dòng)方向和定位則分別由電液伺服閥或內(nèi)置伺服反饋裝置同樣根據(jù)控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，層流冷卻集管(也稱水箱，上有2 6排開孔)，可為圓柱形或立方形。層流冷卻集管尺寸由被冷卻鋼板尺寸、冷卻水量和水壓等因素計(jì)算確定。根據(jù)被冷卻鋼板寬度，集管上均勻開孔。開孔尺寸、數(shù)量以及排列數(shù)與被冷卻鋼板要求有關(guān)(見圖1)，開孔區(qū)域內(nèi)層為鏡面拋光，對(duì)應(yīng)開孔處外接常規(guī)鵝頸管或其他類型層流冷卻支管。調(diào)節(jié)板(上有2 6排開孔)，可為弧形板或矩形板。調(diào)節(jié)板尺寸與層流冷卻集管開孔區(qū)域尺寸相近，其上根據(jù)被冷卻鋼板特點(diǎn)開孔，孔型、數(shù)量、大小及位置與冷卻要求有關(guān)，且與集管上開孔對(duì)應(yīng)(見圖1)，與層流冷卻集管接觸的開孔區(qū)域?yàn)殓R面拋光。調(diào)節(jié)板通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)(氣動(dòng)、液動(dòng)或電動(dòng))提供外力而移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)被冷卻鋼板寬度方向和邊部溫度的水量連續(xù)調(diào)節(jié)。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(也可用液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)代替)，用于驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)板雙向移動(dòng)和定位，可通過調(diào)節(jié)閥用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行改裝。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可用氣動(dòng)雙作用氣缸式、 單作用氣缸式或薄膜式。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的力取決于調(diào)節(jié)板與層流冷卻集管、調(diào)節(jié)板與其支撐之間的摩擦大小(見圖1)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的單向全程移動(dòng)時(shí)間在1秒以內(nèi)，以滿足層流冷卻快速響應(yīng)要求。電-氣閥門定位器(也可用電-液動(dòng)伺服閥等代替)，與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合，通過接收外部計(jì)算機(jī)等設(shè)備控制命令，完成調(diào)節(jié)板的雙向移動(dòng)和定位控制要求(見圖1)。電-氣閥門定位器可為雙作用型或單作用型。
以下結(jié)合附圖1 4，采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電-氣閥門定位器為例對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施作進(jìn)一步說明[0020]可移動(dòng)的調(diào)節(jié)板(上有6排17列開孔，直徑Φ20)疊放在固定的層流冷卻集管 (上有6排17列開孔，直徑Φ20)內(nèi)，通過氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)其按要求方向移動(dòng)，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的移動(dòng)方向和定位由安裝在其上的電-氣閥門定位器根據(jù)計(jì)算機(jī)控制要求實(shí)現(xiàn)。電-氣閥門定位器接收來自計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(包括PLC)的4 20mA DC(直流)控制信號(hào)，控制動(dòng)力氣源的大小和方向以驅(qū)動(dòng)雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通過與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連為一體的直行程調(diào)節(jié)板和層流冷卻集管的相對(duì)移動(dòng)，使調(diào)節(jié)板和層流冷卻集管上開孔進(jìn)行有序排列與組合，以調(diào)整密集冷卻水支管導(dǎo)流面積，最終達(dá)到連續(xù)調(diào)節(jié)冷卻水流量大小的目的。當(dāng)控制信號(hào)為4mA DC時(shí)，調(diào)節(jié)板和層流冷卻集管開孔均處于遮蔽狀態(tài)(見圖4)； 當(dāng)控制信號(hào)為20mA DC時(shí)，調(diào)節(jié)板和層流冷卻集管開孔均處于全導(dǎo)通狀態(tài)(見圖2)。由于層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置是在4 20mA DC范圍任意可調(diào)的，如當(dāng)控制信號(hào)為12mA DC時(shí)， 調(diào)節(jié)板和層流冷卻集管開孔邊部處于遮蔽狀態(tài)，中間開孔均處于全導(dǎo)通狀態(tài)(見圖3)，而從邊部到中間區(qū)域開孔處于過渡導(dǎo)通狀態(tài)。過渡導(dǎo)通狀態(tài)的水流量大小取決于調(diào)節(jié)板上孔型，而孔型設(shè)計(jì)與被冷卻鋼板寬度及邊部溫度有關(guān)。本實(shí)用新型圖示為矩形加兩側(cè)半圓孔型，但不限于此孔型。層流冷卻集管為圓柱形，對(duì)應(yīng)開孔處可外接常規(guī)鵝頸管。調(diào)節(jié)板為弧形板，調(diào)節(jié)板尺寸與層流冷卻集管開孔區(qū)域尺寸對(duì)應(yīng)，其上根據(jù)被冷卻鋼板特點(diǎn)開孔，與層流冷卻集管接觸的開孔區(qū)域?yàn)殓R面拋光。調(diào)節(jié)板通過氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供外力按要求方向移動(dòng)，以根據(jù)被冷卻鋼板寬度和邊部溫度進(jìn)行水量連續(xù)調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型借助于紅外掃描測(cè)溫儀進(jìn)行的層流冷卻入、出口溫度測(cè)量和計(jì)算機(jī)程序，可實(shí)現(xiàn)精軋出口鋼板長度方向溫度模型控制、前饋控制與反饋控制，而且可實(shí)現(xiàn)鋼板寬度方向溫度模型控制、前饋控制與反饋控制。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳述本實(shí)用新型。一種層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置，包括層流冷卻集管1、調(diào)節(jié)板2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)3和閥門定位器4 ；層流冷卻集管1和調(diào)節(jié)板2上均設(shè)有開孔，且二者的開孔區(qū)域相互對(duì)應(yīng)；調(diào)節(jié)板 2與執(zhí)行機(jī)構(gòu)3相連接，閥門定位器4與執(zhí)行機(jī)構(gòu)3相連接。所述的調(diào)節(jié)裝置，層流冷卻集管1為圓柱體或立方體，其上設(shè)有2 6排開孔，開孔區(qū)域內(nèi)部鏡面拋光。所述的調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)板2為弧形或矩形板，其上設(shè)有2 6排開孔，開孔區(qū)域與層流冷卻集管1接觸部分為鏡面拋光。所述的調(diào)節(jié)裝置，執(zhí)行機(jī)構(gòu)3采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可用氣動(dòng)雙作用氣缸式、單作用氣缸式或薄膜式；執(zhí)行機(jī)構(gòu)3還可以采用液動(dòng)或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。所述的調(diào)節(jié)裝置，閥門定位器4采用電-氣閥門定位器或電-液動(dòng)伺服閥，為雙作用型或單作用型。
權(quán)利要求1.一種層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于其包括層流冷卻集管(1)、調(diào)節(jié)板O)、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)C3)和閥門定位器；層流冷卻集管(1)和調(diào)節(jié)板( 上均設(shè)有開孔，且二者的開孔區(qū)域相互對(duì)應(yīng)；調(diào)節(jié)板⑵與執(zhí)行機(jī)構(gòu)⑶相連接，閥門定位器⑷與執(zhí)行機(jī)構(gòu)⑶相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于層流冷卻集管(1)為圓柱體或立方體，其上設(shè)有2 6排開孔，開孔區(qū)域內(nèi)部鏡面拋光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于調(diào)節(jié)板( 為弧形或矩形板，其上設(shè)有2 6排開孔，開孔區(qū)域與層流冷卻集管(1)接觸部分為鏡面拋光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可用氣動(dòng)雙作用氣缸式、單作用氣缸式或薄膜式；執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)還可以采用液動(dòng)或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于閥門定位器(4)采用電-氣閥門定位器或電-液動(dòng)伺服閥，為雙作用型或單作用型。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種層流冷卻水流量調(diào)節(jié)裝置，其包括層流冷卻集管(1)、調(diào)節(jié)板(2)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)和閥門定位器(4)；層流冷卻集管(1)和調(diào)節(jié)板(2)上均設(shè)有開孔，且二者的開孔區(qū)域相互對(duì)應(yīng)；調(diào)節(jié)板(2)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)相連接，閥門定位器(4)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)相連接。本實(shí)用新型能對(duì)帶鋼均勻冷卻，并可適應(yīng)不同寬度和長度的鋼板，對(duì)其冷卻過程進(jìn)行自動(dòng)控制。
文檔編號(hào)B21B45/02GK202079101SQ201020634880
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者王貴良 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司