超快冷設備中清除鋼板表面殘留冷卻水的方法

張 霞，曲付廣，賈維維，宋國智（東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室，沈陽110819）

超快冷設備中清除鋼板表面殘留冷卻水的方法

張 霞，曲付廣，賈維維，宋國智
（東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室，沈陽110819）

對于某些特殊鋼板，軋后冷卻強度小，表面質量要求高，需要用空氣吹走鋼板表面殘余的冷卻水的工藝要求，設計了一種既能噴射氣體，又能噴射水的裝置，可通過噴射氣體進行吹掃，以噴射水流對鋼板繼續冷卻，節約了超快冷裝置中布置吹掃裝置的空間，有效地清除了表面的殘留冷卻水，使鋼板性能得到了提高。

超快冷設備；吹掃裝置；殘余冷卻水

1 引言

隨著社會的發展科技的進步，對于高性能鋼板材料的需要越來越多，而控制軋制和控制冷卻技術是得到高性能鋼板的重要途徑。超快冷設備應用控制軋制和控制冷卻技術可以獲得高強度均勻后冷卻鋼板。目前國內自主開發的超快冷卻設備主要為高密直集管層流、U型管層流、水幕層流冷卻形式。這些冷卻裝置在中厚板生產過程中起到了重要作用。但是受到冷卻強度低、冷卻均勻性差等條件的限制，傳統冷卻裝置已經不能滿足對軋后冷卻技術的要求。

近些年，國內部分高校和科研機構已經成功開發出了更先進的超快速冷卻設備。此超快冷設備具有冷卻強度大范圍可調、冷卻均勻性好的特征，因此該裝置能夠實現ACC、UFC、DQ等多種冷卻功能，滿足不同冷卻強度產品的生產需求。對于UFC、DQ產品而言，由于冷卻強度大，冷卻水使用量大，需要中壓水側噴裝置將殘余冷卻水進行強力清除。而對于船板等冷卻強度要求小，表面質量要求高的產品，中壓水清除鋼板表面殘水時將對鋼板表面質量產生惡化作用，因此需要較為柔和的清除鋼板表面殘余冷卻水的方式，通常氣吹裝置能夠起到較好的效果。但是，由于受到工藝的制約，冷卻裝備通常布置緊湊，冷卻裝置內部無法同時布置中噴和吹掃裝置。本文設計了一種用于清除鋼板表面殘留冷卻水方法，應用于超快冷設備中，有效的清除鋼板表面的殘留冷卻水，使鋼板性能得到提高。

2 設計方法

針對現有技術存在的問題，本文設計出一種用于清除鋼板表面殘留冷卻水的裝置，該裝置水、氣共用進行冷卻水的去除。如圖1結構原理圖所示，本設計方法裝置包括一根噴管，其直徑一般為Φ= 160 mm，長L=3 863 mm，在噴管的兩側均連接有三通管直徑與其管徑相匹配，每個三通管的另外兩個管口分別連接供氣管道和供水管道，其直徑Φ= 160 mm，供氣管道和供水管道上均設有閥門壓強一般為（0.85±0.02）MPa；噴管包括一根直管以及分布在該直管上的多個噴嘴，本裝置為31個噴嘴，噴嘴內徑一般為3～6 mm。在噴管的直管上設有用于將該裝置固定在超快冷移動橫梁上的鋼制管夾。

如圖2所示，該用于清除鋼板表面殘留冷卻水的裝置包括一根噴管，在噴管的兩側均連接有三通管，每個三通管的另外兩個管口分別連接供氣管道和供水管道，供氣管道和供水管道上均設有閥門；噴管包括一根直管以及分布在直管上的多個噴嘴。圖1為噴管左側的供水管道和供氣管道的結構，其右側結構是完全對稱的結構，圖1中省略該結構。另外，在供氣管道和供水管道上均設有兩個開關，分別是手動閥門、和氣動閥門。手動閥門用于手動調節供水或供氣流量，氣動閥門用于通過控制裝置進行智能控制。在噴嘴流量調節過程中，控制精度為（Q0±3.0）m3/h（Q0為噴嘴流量設定值），噴嘴流量調節可以避免出現系統震蕩現象和中水錘現象的發生，控制精度和系統穩定性滿足了工藝需要。

圖2為噴管的具體結構，除了直管、多個噴嘴和三通管以外，在直管上面還設有鋼制管夾，用于將噴管固定在超快冷的移動梁上、直管兩側均按照有三通管，并且三通管的端部連接有法蘭，用于和供氣管道以及供水管道連接。

圖2 噴管的結構示意圖

圖3為使用狀態示意圖，該裝置的噴嘴進行與鋼板運動方向相反的噴水或噴氣的措施，其目的是阻擋前面冷卻區的水繼續滯留流在已經冷卻的鋼板表面上，形成“氣封”或“水封”，減少滯留的水在鋼板表面的熱交換或熱傳遞的效應，保證鋼板的性能。圖4和圖5分別是使用清除鋼板表面殘留冷卻水裝置前后板形的對比，可見其鋼板表面掃除殘水，提高換熱效率，保證板形質量。

圖3 使用狀態示意圖

圖4 使用清除鋼板水以前鋼板板形

圖5 使用清除鋼板水后鋼板板形

3 總結

在超快冷設備的在原有供水系統的基礎上增加供氣系統裝置，能夠徹底清除鋼板表面形成的滯留水，并減少水受熱后沸騰氣化對鋼板性能的影響，提高冷卻水的換熱效率，改善鋼板的冷卻均勻性，同時有助于超快速冷卻裝置與層流冷卻裝置之間位置鋼板表面溫度的準確測量。此外，該裝置操作簡單，安全可靠，成本低，效率高，便于維護，在實際工作中已經取得了很大的成效。

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Method of Clearing Residual Cooling Water on Plate Surface by Ultra Fast Cooling Equipment

ZHANG Xia，QU Fu-guang，JIA Wei-wei and SONG Guo-zhi
（State Key Laboratory of Rolling and Automation，Northeastern University，Shenyang 110819，Liaoning Province，China）

A device which can inject air and water is designed for certain special plates that need to be purged off the residual cooling water on surface because of weak strength requirement after rolling and high surface quality requirement.This device can inject air to purge the water and inject water to cool the plate further.In this way，the space in the purging device in ultra fast cooling equipment is saved and the residual cooling water on plate surface effectively cleared，improving the properties of the plate.

ultra fast cooling equipment；purge device；residual cooling water

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.02.010

2015-10-13

2015-11-02

專利：國家實用新型專利（201420167762.6）

張霞（1982—），女，本科，主要從事冶金機械方面的研究工作。