本發(fā)明屬于熱軋無縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種熱軋無縫鋼管在線控制冷卻設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前，控軋控冷技術(shù)作為改善鋼鐵材料顯微組織和提升力學(xué)性能的重要途徑，已經(jīng)在中厚板、帶鋼、型材和棒線材上得到了廣泛應(yīng)用，但在熱軋無縫鋼管領(lǐng)域，由于熱軋無縫鋼管生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性和特殊性，使得控軋控冷技術(shù)在熱軋無縫鋼管領(lǐng)域的應(yīng)用受到了很大制約。由于熱軋無縫鋼管具有圓形大斷面特征，且熱軋無縫鋼管的規(guī)格變化范圍較大，在冷卻過程中，如何實現(xiàn)高效冷卻和高均勻性冷卻，現(xiàn)已成為控制冷卻技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。另外，不但要實現(xiàn)熱軋無縫鋼管圓周方向的冷卻均勻性，同時要實現(xiàn)鋼管長度方向的溫度均勻性，因此，為了加快促進(jìn)控制冷卻技術(shù)在熱軋無縫鋼管領(lǐng)域的發(fā)展，迫切需要開發(fā)出適合于熱軋無縫鋼管的在線冷卻設(shè)備，其應(yīng)具備高效的冷卻能力及高冷卻均勻性，并且能夠精準(zhǔn)的控制終冷溫度。

目前，針對熱軋無縫鋼管控制冷卻設(shè)備的開發(fā)工作已經(jīng)快速展開，而且已經(jīng)出現(xiàn)了多種基于不同原理及形式的相關(guān)冷卻設(shè)備方案，但是，這些已有的技術(shù)方案或多或少仍存在一些不足之處，具體如下：

①公開號為CN103264054A的中國專利申請，其公開了一種鋼管均勻冷卻裝置，在該專利方案中，其將冷卻水箱上的可調(diào)整噴嘴設(shè)置成了一個對鋼管外壁進(jìn)行噴水的噴水環(huán)，噴水環(huán)的中心線和鋼管的運行方向呈5°～175°的夾角，并設(shè)置有可防止冷卻水噴到鋼管外壁的冷卻水擋水機(jī)構(gòu)，以及用于調(diào)整冷卻水擋水機(jī)構(gòu)與冷卻水噴水機(jī)構(gòu)之間距離的擋水裝置調(diào)整機(jī)構(gòu)，通過冷卻水擋水機(jī)構(gòu)和冷卻水噴水機(jī)構(gòu)實現(xiàn)鋼管的冷卻。

但是，在冷卻過程中，鋼管在冷卻水擋水機(jī)構(gòu)與冷卻水噴水機(jī)構(gòu)內(nèi)部穿行，一旦鋼管發(fā)生彎曲等突發(fā)狀況時，難以將彎曲的鋼管順利取出；另外，對冷卻水噴水機(jī)構(gòu)的可調(diào)節(jié)手段沒有明確提及，而針對不同厚度規(guī)格的鋼管進(jìn)行冷卻時，為了滿足不同終冷溫度的控制需求，噴水環(huán)開啟數(shù)量是重要的調(diào)節(jié)手段，但專利方案中的冷卻水噴水機(jī)構(gòu)為常開狀態(tài)，導(dǎo)致該專利方案缺失了調(diào)節(jié)手段。

②公開號為CN201455003U的中國專利申請，其公開了一種實現(xiàn)無縫管控軋控冷的裝置，在該專利方案中，其將安裝有若干噴嘴的噴淋管繞水環(huán)軸線均勻設(shè)置并構(gòu)成籠式結(jié)構(gòu)，且噴淋嘴軸線與垂直線呈5°～20°的夾角，從而對鋼管圓周方向?qū)嵤├鋮s。

但是，由于該裝置為封閉的環(huán)式結(jié)構(gòu)，一旦鋼管發(fā)生彎曲等突發(fā)狀況時，難以將彎曲的鋼管順利取出；另外，該裝置的幾何尺寸需要與一定尺寸的無縫鋼管相匹配，導(dǎo)致該裝置所能適用的鋼管規(guī)格受到限制，由于噴嘴布置形式較為單一，因此難以有效調(diào)控鋼管圓周方向的冷卻均勻性。

因此，盡管上述專利方案可以在一定程度上實現(xiàn)對熱軋無縫鋼管的控制冷卻，但針對鋼管圓形截面冷卻均勻性、較大尺寸規(guī)格變化、終冷溫度控制精度等方面，上述專利方案存在較大問題。同時，在熱軋無縫鋼管控制冷卻過程中，對冷卻速度參數(shù)、終冷溫度參數(shù)、冷卻路徑等的調(diào)控手段和控制精度方面也存在明顯的不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種熱軋無縫鋼管在線控制冷卻設(shè)備，有效克服了現(xiàn)有冷卻裝置的不足之處，其具備較高的冷卻均勻性，能夠高效冷卻以及精準(zhǔn)的控制終冷溫度，具有更強的適用性以及較強的冷卻能力。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種熱軋無縫鋼管在線控制冷卻設(shè)備，包括數(shù)量若干的冷卻噴環(huán)組，所述冷卻噴環(huán)組位于冷卻區(qū)的V型可變角度輥道之間，且若干冷卻噴環(huán)組沿著輥道輸送方向均布設(shè)置；所述冷卻噴環(huán)組由4～8個獨立的冷卻噴環(huán)構(gòu)成。

所述冷卻噴環(huán)包括上半噴水環(huán)和下半噴水環(huán)，所述上半噴水環(huán)與下半噴水環(huán)結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置，上半噴水環(huán)及下半噴水環(huán)分別與分流集水管相連通，在上半噴水環(huán)與分流集水管之間、下半噴水環(huán)與分流集水管之間均連接有調(diào)節(jié)閥組，通過分流集水管及調(diào)節(jié)閥組對上半噴水環(huán)及下半噴水環(huán)的噴水流量和水壓進(jìn)行控制。

所述上半噴水環(huán)及下半噴水環(huán)的水壓力調(diào)節(jié)范圍為0.2～0.8MPa，上半噴水環(huán)及下半噴水環(huán)的噴水流量采用獨立控制方式，且噴水流量范圍為30～120m³/h，噴水流量采用無極調(diào)節(jié)方式。

在所述上半噴水環(huán)及下半噴水環(huán)的外表面設(shè)置進(jìn)水口，在上半噴水環(huán)及下半噴水環(huán)內(nèi)表面設(shè)置冷卻噴嘴，冷卻噴嘴數(shù)量若干且有序分布。

所述冷卻噴嘴的射流方向與鋼管運行方向具有夾角。

所述冷卻噴環(huán)組配裝在獨立的升降機(jī)構(gòu)上，冷卻噴環(huán)組內(nèi)各個獨立的冷卻噴環(huán)均安裝在升降機(jī)構(gòu)的移動升降桿上，升降機(jī)構(gòu)通過液壓系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動。

在所述升降機(jī)構(gòu)的移動升降桿上安裝有翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與上半噴水環(huán)相固連，上半噴水環(huán)與下半噴水環(huán)之間通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行開啟和閉合，且最大開啟角度為110°。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明通過對環(huán)形射流冷卻裝置內(nèi)上半噴水環(huán)及下半噴水環(huán)噴水流量進(jìn)行獨立設(shè)定，并通過對噴水環(huán)的開啟數(shù)量、噴水流量及水壓等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，可以對任一管徑(同時壁厚范圍在10～60mm之間)的常規(guī)熱軋無縫鋼管實施控制冷卻工藝，且根據(jù)實際需求設(shè)定冷卻噴環(huán)組數(shù)量及每組冷卻噴環(huán)組中的冷卻噴環(huán)數(shù)量，將終冷溫度精確控制在150～750℃范圍內(nèi)的目標(biāo)溫度；每個冷卻噴環(huán)按照一定間距布置在V型可變角度輥道之間，便于排放冷卻水，防止冷卻水在冷卻設(shè)備內(nèi)堆積，利于鋼管的高效率冷卻換熱，提高了冷卻速率；同時，冷卻噴環(huán)的上半噴水環(huán)與下半噴水環(huán)之間具備開啟功能，當(dāng)冷卻過程中發(fā)生鋼管彎曲等突發(fā)狀況時，便于將彎曲的鋼管順利取出，并且開啟的最大角度大于90°，防止了上半噴水環(huán)的意外閉合，確保了安全性。綜上，本發(fā)明提供的熱軋無縫鋼管在線控制冷卻設(shè)備具有更強的適用性，可滿足終冷溫度在150～750℃范圍內(nèi)的高強度、高均勻性、精準(zhǔn)溫度控制的熱軋無縫鋼管在線控制冷卻工藝需要。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種熱軋無縫鋼管在線控制冷卻設(shè)備的布局示意圖；

圖2為本發(fā)明的冷卻噴環(huán)(閉合狀態(tài))結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的冷卻噴環(huán)(開啟狀態(tài))結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1—冷卻噴環(huán)組，2—V型可變角度輥道，3—上半噴水環(huán)，4—下半噴水環(huán)，5—升降機(jī)構(gòu)，6—移動升降桿，7—翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1～3所示，一種熱軋無縫鋼管在線控制冷卻設(shè)備，包括數(shù)量若干的冷卻噴環(huán)組1，所述冷卻噴環(huán)組1位于冷卻區(qū)的V型可變角度輥道2之間，且若干冷卻噴環(huán)組1沿著輥道輸送方向均布設(shè)置；所述冷卻噴環(huán)組1由6個獨立的冷卻噴環(huán)構(gòu)成。

所述冷卻噴環(huán)包括上半噴水環(huán)3和下半噴水環(huán)4，所述上半噴水環(huán)3與下半噴水環(huán)4結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置，上半噴水環(huán)3及下半噴水環(huán)4分別與分流集水管相連通，在上半噴水環(huán)3與分流集水管之間、下半噴水環(huán)4與分流集水管之間均連接有調(diào)節(jié)閥組，通過分流集水管與調(diào)節(jié)閥組可對上半噴水環(huán)3及下半噴水環(huán)4的噴水流量和水壓進(jìn)行控制。

所述上半噴水環(huán)3及下半噴水環(huán)4的水壓力調(diào)節(jié)范圍為0.2～0.8MPa。

所述上半噴水環(huán)3及下半噴水環(huán)4的噴水流量可分別獨立進(jìn)行控制，根據(jù)工藝需求，調(diào)節(jié)范圍為30～120m³/h，且噴水流量采用無極調(diào)節(jié)方式。

在所述上半噴水環(huán)3及下半噴水環(huán)4的外表面設(shè)置進(jìn)水口，在上半噴水環(huán)3及下半噴水環(huán)4的內(nèi)表面設(shè)置冷卻噴嘴，冷卻噴嘴數(shù)量若干且有序分布。

所述冷卻噴嘴的射流方向與鋼管運行方向具有夾角。

所述冷卻噴環(huán)組1配裝在獨立的升降機(jī)構(gòu)5上，冷卻噴環(huán)組1內(nèi)各個獨立的冷卻噴環(huán)均安裝在升降機(jī)構(gòu)5的移動升降桿6上，升降機(jī)構(gòu)5通過液壓系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動。

在所述升降機(jī)構(gòu)5的移動升降桿6上安裝有翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7與上半噴水環(huán)3相固連，上半噴水環(huán)3與下半噴水環(huán)4之間通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7進(jìn)行開啟和閉合，且開啟的最大角度大于90°，以便于冷卻設(shè)備的維護(hù)及發(fā)生故障時的緊急處理，又確保了安全性。

實際使用過程中，根據(jù)鋼管的實際規(guī)格與工藝需求，對冷卻參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，具體包括冷卻噴環(huán)組1內(nèi)冷卻噴環(huán)的開啟數(shù)量、開啟方式、噴水壓力、上半噴水環(huán)及下半噴水環(huán)噴水流量等。再有，經(jīng)過前期大量的試驗驗證表明，無論冷卻過程中的鋼管是否采用旋轉(zhuǎn)的方式，冷卻水在鋼管的上半圓面和下半圓面的瞬時流動狀態(tài)都是不一致的，因此，冷卻噴環(huán)中上半噴水環(huán)3及下半噴水環(huán)4的噴水流量需要獨立設(shè)定，進(jìn)而保證鋼管在圓周方向上的冷卻均勻性。當(dāng)鋼管通過輥道從環(huán)形射流冷卻裝置內(nèi)部穿過時，即可實現(xiàn)鋼管的冷卻過程。

其次，當(dāng)鋼管的實際外徑規(guī)格變化時，只需調(diào)整升降機(jī)構(gòu)5來改變冷卻噴環(huán)組1的高度，進(jìn)而保證冷卻噴環(huán)與鋼管的軸向中心線相重合，以滿足不同規(guī)格鋼管的冷卻需要，使本發(fā)明的冷卻設(shè)備具有了更強的適用性。

另外，由于冷卻噴嘴的射流方向與鋼管運行方向具有夾角，并且冷卻噴嘴以射流沖擊冷卻的方式對鋼管進(jìn)行冷卻，可以促進(jìn)冷卻水在鋼管表面的瞬時有序流動并擊破水膜，實現(xiàn)了冷卻能力的進(jìn)一步提升，也更好的保證了冷卻均勻性。

實施例中的方案并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。