[發明專利]一種雙向交叉式射流冷卻裝置及其冷卻方法

有效

• 申請號: 201910018523.1
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109663824B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 陳素文;李杰;谷大鵬;王晗;袁星星
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21B45/02
• 分類號: B21B45/02
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 劉陽

本發明公開了一種雙向交叉式射流冷卻裝置及其冷卻方法，屬于軋鋼冶金工藝中的熱處理領域。本發明中雙向交叉式射流冷卻裝置，用于板材在軋制道次間或軋制結束后的冷卻，其包括兩排并列的射流管；每排射流管等間距排列多個射流管，一排射流管中相鄰兩個射流管間的空隙，正對另一排射流管中的一個射流管；所有的射流管的射流嘴都傾斜的向板材噴射冷卻水，且冷卻水在板材上的所有沖擊點匯聚為一條直線，且此直線在兩排射流管之間；兩排射流管橫跨板材寬度方向。本發明可實現板材寬度方向同一時間均勻冷卻；射流管可改變射流角度，水流形狀，增強被冷卻板材表面換熱能力，且安裝方便，穩定性高；冷卻水管排布層數可調節，以實現不同冷卻需求的冷卻。

技術領域

本發明屬于軋鋼冶金工藝中的熱處理領域，涉及一種雙向交叉式射流冷卻裝置及其冷卻方法。

背景技術

板材作為一種廣泛使用的材料類型，應用于工程領域各行各業。熱軋后冷卻方式的選取以及冷卻工藝參數的控制，是保證板材產品使用性能的關鍵步驟。傳統射流冷卻工藝對板材進行冷卻時，多采用管束噴水冷卻方法，由于板材寬度尺寸大，管束排布受管截面形狀及結構影響，單一管水流束呈圓形噴射，水流與板材表面接觸面受水流束形狀影響，管正下方水流束直噴位置的圓形面積散熱冷卻快，而管與管間的空隙只能自然散熱，傳熱不均勻且傳熱效率低；冷卻時，板材表面易產生蒸汽膜，蒸汽膜會阻礙板材的散熱，影響板材的傳熱效率。傳統射流冷卻時，蒸汽膜聚集在水流束與水流束之間的空隙處，水流束阻礙蒸汽膜散熱，降低傳熱效率；斜角噴射冷卻時，蒸汽膜位于水流下流向一側，因為水流入射方向與板材表面形成夾角，水流束不會對蒸汽膜產生影響，所以得以加快散熱。傳統射流冷卻僅僅通過改變水流壓力和流速調節射流冷卻傳熱效率，沒有考慮水流流動狀態。而不同的管徑、粘度與水流速度會產生不同的水流流動狀態，流動狀態改變會極大程度的影響板材冷卻時的傳熱效率。

除此之外，傳統熱處理工藝成本高，難以實現全自動化、可調節化生產。為了提高板材軋后冷卻的效率，降低軋后冷卻的成本，提高板材的力學性能，有必要研究采用新的冷卻工藝及射流管代替傳統的熱處理工藝。

發明內容

為解決上述技術問題，提供了一種雙向交叉式射流冷卻裝置及其冷卻方法，旨在將冷卻水加壓至以湍流的流動類型通過交叉式射流管，形成大壓力扁平狀湍流液體束斜向沖擊被冷卻的物體，提升板材熱處理質量，減少冷卻不均現象的出現，避免了表面翹曲的出現，保證了板材的表面質量。

本發明采用的技術方案為：一種雙向交叉式射流冷卻裝置，用于板材在軋制道次間或軋制結束后的冷卻，其特征在于，其包括兩排并列的射流管；每排射流管等間距排列多個射流管，一排射流管中相鄰兩個射流管間的空隙，正對另一排射流管中的一個射流管；所有的射流管的射流嘴都傾斜的向板材噴射冷卻水，且冷卻水在板材上的所有沖擊點匯聚為一條直線，且此直線在兩排射流管之間；所述射流嘴的出水口為扁平狀結構，其走向與射流管的排列方向一致；兩排射流管橫跨板材寬度方向。

進一步的技術方案在于，每排射流管均是射流管通過上支撐板、下支撐板固定成排；所述上支撐板固定于射流管上方；所述下支撐板固定于射流管的射流嘴處。

進一步的技術方案在于，所述射流嘴的扁平狀結構兩端均為半圓形結構，中部為矩形結構。

進一步的技術方案在于，所述射流管包括原始管徑段，與原始管徑段為一體的變截面段，與變截面段為一體的扁平固定端，與扁平固定端為一體的射流嘴。

進一步的技術方案在于，所述射流嘴有彎角。

進一步的技術方案在于，一種雙向交叉式射流冷卻方法，其特征在于，冷卻過程中利用了上述所述的一種雙向交叉式射流裝置。

進一步的技術方案在于，將雙向交叉式射流裝置橫跨板材寬度方向組成冷卻區域；板材在軋制道次間或軋制結束后，進入冷卻區域，然后控制射流壓力、流速對板材進行冷卻水噴射冷卻。

進一步的技術方案在于，雙向交叉式射流裝置中的兩排射流管與板材軋制方向垂直。