專利名稱：一種柱塞式上噴層流冷卻裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種層流冷卻裝置，尤其涉及一種在熱軋冷卻流程中使用的柱塞式單 側寬度可調的上噴層流冷卻裝置。
背景技術：
鋼鐵企業(yè)的熱軋連軋機生產線都要使用到層流冷卻裝置，其主要功能就是將精軋 出口的帶鋼，根據卷取設定的目標溫度進行快速冷卻，以保證帶鋼的產品性能。以熱軋廠為例，其層流冷卻裝置共有76組冷卻集管(對應上下為一組)。其中前 68組為主冷段，后8組為精冷段。一般分為若干個冷卻區(qū)，每個冷卻區(qū)都有各自的主冷段和 精冷段的冷卻區(qū)串接而成，冷卻區(qū)的主冷段又由若干組強冷集管組和若干組主冷集管組構 成。層冷模型在計算所需打開集管閥組時，按照主冷段從前往后，精冷段從后往前規(guī)則進行 設定。因此，根據終軋溫度到卷取溫度的設定溫降，主冷段的前4組以及精冷段的后4組在 每次設定都是需要打開的，因此基本上處于常開狀態(tài)；每組集管的位置(距精軋最后機架) 在基礎自動化控制中都有數據，另外基礎自動化對于帶鋼在層流輥道上的位置都需要進行 跟蹤。其冷卻控制如下首先，過程機根據設定的終軋溫度和卷取溫度，通過層冷模型計算，確定主冷段和 精冷段冷卻集管的打開組數，并下發(fā)指令給精軋基礎自動化對水閥進行控制。其次，當帶鋼出精軋最后機架由精軋后測溫儀測出帶鋼實際的終軋溫度后，再對 冷卻集管的打開組數進行相應的調節(jié)。最后，當層冷后的卷取測溫儀測出帶鋼的實際卷取溫度后，根據設定的卷取目標 值動態(tài)對層流冷卻集管打開組數進行調節(jié)，以保證帶鋼的卷取溫度在設定范圍內。每個閥 組的冷卻水量可控制帶鋼溫度為5度。熱軋帶鋼板形一直是用戶們特別關注的質量問題，板形質量優(yōu)劣直接影響產品的 使用，尤其是近年來隨著鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，帶鋼產品應用領域不斷拓展，用戶對其板形 質量的要求也日益提高。熱軋生產線不斷發(fā)展，生產品種、規(guī)格逐漸擴大，目前的產品結構與以前已經截然 不同，以前以普碳鋼為主，目前主要生產微合金鋼和碳錳鋼?，F有的層流冷卻系統(tǒng)，隨著軋 線軋制規(guī)格的不斷拓展和用戶對產品質量要求的不斷提高，已經不能滿足部分鋼種生產的 需要，尤其是一些含有合金元素的強度鋼(如BS600、BS700、B510L、S45C、SS400等)。這 些強度鋼在經過層流冷卻區(qū)域以后，由于現有的層流冷卻系統(tǒng)存在著水壓不穩(wěn)、水流分布 不均勻等問題造成帶鋼的冷卻不均，從而導致帶鋼出現一系列板形質量問題，在軋線生產 過程中容易發(fā)現帶鋼由于冷卻不均造成的C翹，和寬度方向冷卻不均造成的板形變化，尤 其邊部溫度降低較大會在后續(xù)冷卻過程中產生帶來雙邊浪趨勢的內應力，給帶鋼的板形、 機械性能、溫度及相變在寬度方向的均勻性都會帶來很大影響。為此，川崎制鐵有限公司在中國申請專利《金屬帶材的冷卻方法和裝置》(申請
公開日1987. 12. 16，專利申請?zhí)朇N87100594)，其層流冷卻裝置采用由一對限定狹縫的平板部件組成的層流噴管，冷卻水流過此狹縫形成一冷卻水屏柵.為調節(jié)該噴管內的通道區(qū) 域，該層流噴管的平板部件至少有一個在垂直于冷卻水流動的方向上可以變形，至少有一 個平板較好地響應冷卻水壓力，引起通道區(qū)域變化，從而調節(jié)冷卻水通道區(qū)域。此方法采用 對層流冷卻集管邊部遮擋的方法，對帶鋼邊部溫度降低較大問題提供了一個解決辦法，但 該方法也存在不足之處1.浪費資源在生產較窄帶鋼時，被遮擋的大量冷卻水白白浪費，不利于生產資 源的節(jié)約，消耗電費、增加水處理成本。2.影響環(huán)境層流冷卻遮擋板向兩側分流的冷卻水，對電機和層流輥道軸承座帶 來不利影響，雖然采取了導流板，但仍然在一定程度上劣化了該處的環(huán)境。3.故障率高帶鋼跑偏時，兩側邊部遮擋不能夠同步調整，當帶鋼跑偏較大時，一 側的邊部遮擋就無法發(fā)揮遮擋作用，導致帶鋼跑偏時不能正常使用。4.機構卡死層流冷卻環(huán)境惡劣，經常發(fā)生連桿機構卡死故障。5.精度不高該連桿機構的遮擋板易變形，往往造成兩側遮擋精度不符合要求。6.堆鋼易損層流冷卻段發(fā)生堆鋼故障時，連桿機構及遮擋板易造成變形或損 壞。7.無下噴遮擋該連桿機構無法應用于下噴層流冷卻，無下噴層流遮擋裝置，帶 鋼上下表面冷卻不均勻，也會導致一定的帶鋼邊部浪形。所以，一種柱塞式上噴層流冷卻裝置應運而生，它必須能夠根據帶鋼不同寬度的 冷卻工藝要求，對應建立相應于帶材通道寬度的縫隙層流，實現層流冷卻區(qū)域在寬度上的 相應變化，從而調節(jié)冷卻水在通道寬度方向上的區(qū)域，保證帶鋼質量。至今為止未見有相同 或相似的專利技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種柱塞式上噴層流冷卻裝置，能夠根據帶鋼不同寬度的冷 卻工藝要求，對應建立相應于帶材通道寬度的縫隙層流，實現層流冷卻區(qū)域在寬度上的相 應變化，從而調節(jié)冷卻水在通道寬度方向上的區(qū)域，克服現有技術中層流冷卻系統(tǒng)對帶鋼 寬度方向存在著冷卻分布不均勻的現象，減少帶鋼邊部的溫降，確保帶鋼的板形、機械性 能、溫度及相變在寬度方向的均勻性。為了達到上述目的，本發(fā)明的一種柱塞式上噴層流冷卻裝置，包括若干組下噴裝 置，每一組下噴裝置包括一集管，沿垂直帶鋼運行方向通過輸水管固定設置；若干噴管， 均布于各集管上；所述每一組下噴裝置還包括橫梁，設置在所述集管上，所述橫梁沿垂直 方向設置若干通孔，分別導通所述集管和各噴管，所述橫梁沿水平方向設置一柱塞孔，所述 柱塞孔與所述通孔相導通，且所述柱塞孔的直徑大于等于所述通孔的直徑；兩柱塞，分別設 置在所述柱塞孔的兩端，所述柱塞的直徑與所述柱塞孔相匹配，活動阻斷所述通孔；兩驅動 裝置，分別設置在所述集管的兩端、且分別連接所述柱塞。優(yōu)選地，所述驅動裝置包括一絲桿，設置在所述集管上方、且與所述柱塞相平行；一導向臂，連接所述柱塞外端與所述絲桿的外端、且與所述集管垂直；一電機，所述電機通過驅 動所述絲桿。
優(yōu)選地，所述驅動裝置還包括兩大齒輪，分別設置在所述電機的輸出端；兩小齒輪，分別與所述大齒輪相嚙合，各小齒輪上設有內螺紋孔，與絲桿的外螺紋連接。優(yōu)選地，所述驅動裝置還包括一導向套，設置在所述電機座上、且套接所述絲桿；一導向塊，沿軸向設置在所述導向套內圈；一導向槽，軸向設置在所述絲桿上，所述導向槽的寬度與所述導向塊的寬度相匹 配，所述導向槽沿導向塊滑動。優(yōu)選地，所述驅動裝置還包括一電機座，固定連接所述電機。優(yōu)選地，所述驅動裝置還包括一軸承座，固定在所述橫梁上、且與所述絲桿套接。優(yōu)選地，所述導向套、小齒輪以及軸承座三者的中心均在所述絲桿的軸心上。優(yōu)選地，還包括一進水管，與集管的一端導通。優(yōu)選地，還包括一進水管，與集管頂部的中央導通。優(yōu)選地，所述橫梁分為兩段分別設置在所述集管上的兩端，所述兩段橫梁之間的 各噴管與所述集管導通。減少橫梁在集管中部設置可減輕裝置總成的重量，同時又便于柱
塞的處理。本發(fā)明由于采用了以上技術方案，使之與現有技術相比，具有以下優(yōu)點和積極效 果本發(fā)明申請的柱塞式單側寬度可調的層流冷卻裝置及冷卻控制方法，能夠根據帶 鋼不同寬度的冷卻工藝要求，對應建立相應于帶材通道寬度的縫隙層流，實現層流冷卻區(qū) 域在寬度上的相應變化，從而調節(jié)冷卻水在通道寬度方向上的區(qū)域，減少帶鋼邊部的溫降， 確保帶鋼的板形、機械性能、溫度及相變在寬度方向的均勻性。另外，本發(fā)明技術與現有的 邊部遮擋技術不同，在達到同樣效果的同時，能夠避免資源的浪費，改善層流環(huán)境，層流冷 卻寬度精度較高，就是層流輥道發(fā)生堆鋼故障時裝置也不會受到損傷。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖1為本發(fā)明的結構示意圖。圖2為圖1的局部放大圖。圖3為圖1的A-A剖面圖。圖4為圖1的B-B剖面圖。圖5為本發(fā)明的柱塞孔和柱塞的剖面圖。圖6為本發(fā)明的導向臂的示意圖。圖7為本發(fā)明的導向臂的剖面圖。附圖標號
具體實施例方式下面結合附圖1-7來具體介紹一種本發(fā)明的較佳實施例。如圖1、2所示，本發(fā)明的柱塞式上噴層流冷卻裝置，包括若干組下噴裝置，每一組 下噴裝置包括集管1沿垂直帶鋼運行方向通過一對集管定位座以及進水管固定設置，集 管可以采用單側進水，也可以采用中部進水。兩條橫梁3分別設置在集管1上的兩端。集 管兩側聯接橫梁也可以聯接為一體，以提高集管裝置的強度。兩段橫梁3分別沿垂直方向 設置若干通孔，導通集管1和兩排鵝頸管4，橫梁3沿水平方向設置一個柱塞孔，柱塞孔與通 孔相導通。兩段橫梁3之間的各噴管4與所述集管1導通。兩柱塞209分別設置在柱塞孔 的兩端，柱塞209的直徑與柱塞孔相匹配，隨著柱塞209的運動，兩排通孔中部分被截斷，該 通孔中的冷卻水，所對應的鵝頸管4中就沒有冷卻水流出。電機座203固定連接電機202 和集管定位座。軸承座207固定在集管定位座上、且與絲桿201套接。本發(fā)明中的導向套 205、小齒輪206以及軸承座207三者的中心均在絲桿201的軸心上，確保了絲桿201的運 動與柱塞209同向且同步。兩驅動裝置2，固定在集管1的定位座上、且分別連接柱塞209。 驅動裝置2包括絲桿201、電機202、電機座203、兩大齒輪204、導向套205、兩小齒輪206、 軸承座207、導向臂208。如圖3、4所示，若干鵝頸管4均布于各集管1上，分別交錯沿集管1兩側向下延伸。絲桿201設置在集管1上方、且與柱塞209相平行。導向臂208 (參見圖6、7)兩端 的環(huán)形扣套接柱塞209外端與絲桿201的外端、且與集管1垂直。兩大齒輪204分別設置 在電機202的輸出端。兩小齒輪206分別設置在絲桿201上，且與大齒輪204相嚙合。電 機202通過大、小齒輪傳動，帶動絲桿201運動。導向套205設置在電機座203上、且套接 絲桿201，確保絲桿201在小齒輪206的旋轉帶動并沿軸向移動。如圖5所示，導向塊205a沿軸向設置在導向套205內圈。導向槽軸向設置在絲桿201上，導向槽的寬度與導向塊205a的寬度相匹配，導向槽沿導向塊205a滑動。在電機通過大齒輪帶動小齒輪旋轉，小齒輪206內圈螺紋與絲桿201螺紋相嚙合，由于導向槽和導向滑塊205a的設計，絲桿201無法隨小齒輪206轉動，只能根據螺紋的方 向水平平移。在導向臂208的聯動下，柱塞209分別沿柱塞孔進出橫梁3，截斷部分通孔中 的冷卻水，所對應的鵝頸管4中就沒有冷卻水流出。從而能夠按生產工藝的需要，控制冷卻 水的寬度。本發(fā)明在使用中，可以通過對電機的控制來控制柱塞的位置，而且可以根據帶鋼 在層流冷卻輥道上的跑偏情況，調節(jié)兩側的電機同步偏移，自動建立相應于帶材通道寬度 的縫隙層流，避免層流冷卻寬度調節(jié)裝置在帶鋼跑偏時不能夠適應的弊端。最后應當說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制；盡 管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然 可以對本發(fā)明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發(fā) 明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術方案范圍當中。
權利要求
一種柱塞式上噴層流冷卻裝置，包括若干組下噴裝置，每一組下噴裝置包括一集管(1)，沿垂直帶鋼運行方向設置；若干噴管(4)，均布于各集管(1)上；其特征在于所述每一組下噴裝置還包括橫梁(3)，設置在所述集管(1)上，所述橫梁(3)沿垂直方向設置若干通孔，分別導通所述集管(1)和各噴管(4)，所述橫梁(3)沿水平方向設置一柱塞孔，所述柱塞孔與所述通孔相導通，且所述柱塞孔的直徑大于等于所述通孔的直徑；兩柱塞(209)，分別設置在所述柱塞孔的兩端，所述柱塞(209)的直徑與所述柱塞孔相匹配，活動阻斷所述通孔；兩驅動裝置(2)，分別設置在所述集管的兩端、且分別連接所述柱塞(209)。
2.如權利要求1所述的柱塞式上噴層流冷卻裝置，其特征在于所述驅動裝置(2)包括一絲桿(201)，設置在所述集管(1)上方、且與所述柱塞(209)相平行；一導向臂(208)，連接所述柱塞(209)外端與所述絲桿(201)的外端、且與所述集管 (1)垂直；一電機(202)，所述電機(202)通過驅動所述絲桿(201)。
3.如權利要求2所述的柱塞式上噴層流冷卻裝置，其特征在于所述驅動裝置(2)還 包括兩大齒輪(204)，分別設置在所述電機(202)的輸出端；兩小齒輪(206)，分別與所述大齒輪(204)相嚙合，各小齒輪(206)上設有內螺紋孔，與 絲桿(201)的外螺紋連接。
4.如權利要求2或3中任意一項所述的柱塞式上噴層流冷卻裝置，其特征在于所述 驅動裝置(2)還包括一導向套(205)，設置在所述電機座(203)上、且套接所述絲桿(201)；一導向塊(205a)，沿軸向設置在所述導向套(205)內圈；一導向槽，軸向設置在所述絲桿(201)上，所述導向槽的寬度與所述導向塊(205a)的 寬度相匹配，所述導向槽沿導向塊(205a)滑動。
5.如權利要求4所述的柱塞式上噴層流冷卻裝置，其特征在于所述驅動裝置(2)還 包括一電機座(203)，固定連接所述電機(202)。
6.如權利要求2、3、5中任意一項所述的柱塞式上噴層流冷卻裝置，其特征在于所述 驅動裝置(2)還包括一軸承座(207)，固定在所述橫梁(3)上、且與所述絲桿(201)套接。
7.如權利要求6所述的柱塞式上噴層流冷卻裝置，其特征在于所述導向套(205)、小 齒輪(206)以及軸承座(207)三者的中心均在所述絲桿(201)的軸心上。
8.如權利要求7所述的柱塞式上噴層流冷卻裝置，其特征在于還包括一進水管，與集管(1)的一端導通。
9.如權利要求7所述的柱塞式上噴層流冷卻裝置，其特征在于還包括一進水管，與集管(1)頂部的中央導通。
10.如權利要求8或9所述的柱塞式上噴層流冷卻裝置，其特征在于所述橫梁(3)分為兩段分別設置在所述集管(1)上的兩端，所述兩段橫梁(3)之間的各噴管(4)與所述集管⑴導通。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種柱塞式上噴層流冷卻裝置，包括若干組下噴裝置，每一組下噴裝置包括一集管；若干噴管；所述每一組下噴裝置還包括兩橫梁，分別設置在所述集管上的兩端，所述橫梁沿垂直方向設置若干通孔，分別導通所述集管和各噴管，所述橫梁沿水平方向設置一柱塞孔，所述柱塞孔與所述通孔相導通，且所述柱塞孔的直徑大于等于所述通孔的直徑；兩柱塞，分別設置在所述柱塞孔的兩端，所述柱塞的直徑與所述柱塞孔相匹配，活動阻斷所述通孔；兩驅動裝置分別連接所述柱塞。本發(fā)明能夠根據帶鋼不同寬度的冷卻工藝要求，調節(jié)冷卻水在通道寬度方向上的區(qū)域，減少帶鋼邊部的溫降，確保帶鋼的板形、機械性能、溫度及相變在寬度方向的均勻性。
文檔編號B05B1/20GK101837376SQ20091004795
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權日2009年3月20日
發(fā)明者孔德明, 李華明, 李明, 王軍, 管序榮, 陳飛 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司;江蘇博際噴霧系統(tǒng)有限公司