[發明專利]用于受控冷卻的裝置和方法

有效

• 申請號: 200780048308.1
• 申請日: 2007-11-19
• 公開（公告）號: CN101616755A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: J·E·比斯頓;M·T·克拉克
• 申請（專利權）人: 西門子VAI金屬科技有限公司
• 主分類號: B21B45/02
• 分類號: B21B45/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 范曉斌;曹 若

技術領域

本發明總地涉及熱板或條型金屬的受控冷卻領域，更具體地涉及鋼帶和鋼板的加速冷卻和直接淬火。

背景技術

控制熱軋鋼的冷卻對于獲得期望的微觀結構和特性很重要。出于這個目的，現代的軋板機和熱帶軋機通常使用大功率的冷卻系統，由此，溫度和冷卻速度的精確控制很重要。通常用水作為冷卻流體。

現有技術中有很多不同設計的冷卻系統可用。最常用的類型之一是U形管式片狀冷卻集管。主供水是經由大直徑管從多個U形管流出并且向下流到正被冷卻的產品上。使用U形管的原因是為了使得即使切斷水流，主供應管仍保持充滿水。這意味著，接通水流與水流出U形管之間的延時就被最小化了。這也意味著，當水流切斷時，只有少量水滴出U形管。

但是，U形管式集管有很多局限性。在實踐中發現，U形管只在有限的流量范圍內提供嚴格限制的流動模式。提供好的流動模式的最低與最高流量之間的比值通常是約3∶1。另一個局限性是，噴管在受冷卻產品的上方與該產品相距一段很大距離，這會降低冷卻效率。

由于常規U形管結構的這些局限性，許多現代系統改用多點噴射式集管。這些結構有一些在EP?0?176?494、EP?0?178?281、EP?0?233?854和EP?0?297?077中描述了。主供水管將水供給集管。在集管內部有許多噴嘴，這些噴嘴產生了許多水射流。這種多點噴射式集管結構有許多優勢。這許多射流比U形管式集管能提供更大的冷卻功率。此外，這種結構使得這些射流能夠更接近正在冷卻的產品，這進一步增大了冷卻功率。大量的小射流也能得到更寬范圍的穩定流量供使用。與U形管的約3∶1相比，最低與最高穩定流量之間的比例是20∶1或更大。

雖然多點噴射式集管有很多優于U形管式集管的優點，但它也確實有一些缺點。當切斷水流時，供水管中的水會通過噴嘴排出。這是不希望有的，因為水會滴到不再需要任何冷卻的產品上。這也意味著，在為需要冷卻的下一個產品接通水流時，在建立適當的流量之前需重新填充供水管。

另一個不希望的特征是在低流量下需要花很長時間來改變流量。其原因是，從噴嘴出來的流量與噴嘴處的壓力的平方根成比例。在最大流量時，集管中的壓力通常是約4巴或大約40米的水頭。在最低與最高流量之間的比值為20∶1的情況下，最低流量所需的壓力只要40/(20×20)米，也就是只要0.1米。由于供水管的直徑通常為300毫米，這意味著對于最低流量，供水管只要部分填充。如果進入供水管的流量改變了，那么從噴嘴出來的流量將與進入供水管的流量不匹配，直到管中的水位已達到新的適當平衡水位。在極低流量下，這可能需用長達100秒甚至更長的時間。

發明內容

因此，本發明的一個目的是，通過即使在低流速下也能夠快速改變流量來克服多點噴射式冷卻集管的缺點。本發明的另一個目的是，能夠更快速地形成適當的水流并且在切斷該水流時阻止水滴出。

這些目的是通過包括權利要求1所述的裝置和權利要求9所述的控制方法的本發明得以解決。

根據本發明的裝置，將第一閥布置成使得在集管填充冷卻流體時允許空氣從集管中逸出并且阻止空氣返回到集管中。第一閥安裝成使得它通過連接管連接到集管的最高部分。在集管填充冷卻流體時，第一閥允許空氣逃離集管并且阻止冷卻流體離開集管。本發明的裝置允許快速接通和切斷。這樣可以確保集管完全填滿并且在較低流速下工作時確保穩定操作。

根據本發明的裝置的一種特別實施方式，第一閥是一種浮子式閥。在集管充滿時，該閥允許空氣從集管中出來但阻止冷卻流體逃離。

根據本發明的裝置的一種特別實施方式，第二閥連接至第一閥。該第二閥阻止空氣返回到集管中。

根據本發明的裝置的又一種特別實施方式，第二閥是一種止回閥。這可以在集管中的壓力下降時避免空氣進入集管中。

根據本發明的裝置的一種適當實施方式，第一閥是一種電動閥，在集管填充時該閥操作允許空氣從集管中出來，并且在集管充滿時該閥操作阻止空氣返回到集管中。由于這種操作模式，就能提供全自動控制。

當第二閥是一種電動閥時，可以得到另一種適當實施方式。這能改善對集管的控制。

在本發明的裝置的一種有益實施方式中，電動電磁閥布置在處于第一和第二閥之間的連接管中，該閥允許空氣回到集管中以排空集管。這個附加閥確保在需要時快速排空集管。

此外，本發明的裝置的該有益實施方式能夠通過連在集管(具體是連在噴嘴座上)的排空閥得以延伸，其允許從集管中更加快速地排出冷卻流體。這對于要避免來自集管或噴嘴的不受控制的滴漏的任何時候都是很實用的。