《熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置》是馬鞍山鋼鐵股份有限公司於2009年12月22日申請的發明專利，該專利申請號為2009102153034，公布號為CN101767113A，專利公布日為2010年7月7日，發明人是程鼎、孫維、耿承浩、吳結才、黃貞益、蘇世懷、魯懷敏、奚鐵、嚴鋒、吳正昌、汪開忠。
《熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置》包括安裝在上下噴管的上下噴嘴和安裝在左右側噴管的左右噴嘴，上下噴嘴分別對準熱軋H型鋼上下R部，左右噴嘴分別對準熱軋H型鋼左右側翼緣中心，其特徵在於，噴嘴背離熱軋H型鋼軋制方向傾斜一定的角度安裝，以使噴嘴噴射的水流方向垂直於熱軋H型鋼表面。噴嘴背離熱軋H型鋼軋制方向傾斜一定的角度安裝，可以使噴嘴噴射方向與H型鋼移動方向合成後的水流最終方向垂直於H型鋼表面，提高冷卻效果，冷卻速率為75-150℃/秒，通過該裝置對成品軋件進行控制冷卻，在不增加貴重合金的情況下，可提高了軋件的屈服強度70MPa以上，同時也提高了熱軋H型鋼的韌性。
2017年6月22日，《熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置》獲得安徽省第五屆專利獎優秀獎。
（概述圖為《熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置
- 公布號：CN101767113A
- 公布日：2010年7月7日
- 申請號：2009102153034
- 申請日：2009年12月22日
- 申請人：馬鞍山鋼鐵股份有限公司
- 地址：安徽省馬鞍山市湖南西路8號技術中心智慧財產權部
- 發明人：程鼎、孫維、耿承浩、吳結才、黃貞益、蘇世懷、魯懷敏、奚鐵、嚴鋒、吳正昌、汪開忠
- 代理機構：蕪湖安匯智慧財產權代理有限公司
- 代理人：徐暉
- Int.Cl.：B21B45/02(2006.01)I、B21B37/74(2006.01)I、C21D1/02(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
熱軋H型鋼在全連續軋制生產過程中，隨著生產節奏的加快，出現了一些問題：H型鋼軋件表面氧化鐵皮厚，矯直後呈片狀脫落，產品在存儲期間鏽蝕嚴重；在軋件的腰腿接合部（簡稱R部）外側出現明顯疤疹狀缺陷；軋件的力學性能偏低，且經常出現不合格；軋件上冷床溫度偏高，容易出現冷床上變形甚至倒伏現象；冷床能力嚴重不足，成為抑制生產節奏的瓶頸。
有效的解決方法是在精軋後設定線上控制冷卻裝置，對成品軋件立即進行控制冷卻。通過增大軋後冷卻速度，細化鐵素體晶粒，同時增加偽共析珠光體數量，合理分配冷卻能力使鐵素體晶粒獲得最大程度的細化，是提高熱軋型鋼的性能的關鍵。經由這樣的冷卻措施，可實現減少鋼材生產過程的礦石、貴合金等戰略性資源消耗，降低冶金企業生產成本，對冶金行業發展具有重要意義。
2009年12月之前，該技術已引起全球企業和科研院所的重視，在日本、德國、義大利等一些國家都有研究的報導，如QST技術，即H型鋼軋後淬火加自回火控制冷卻工藝。德國套用QST熱處理工藝，在精軋機後設定一冷卻段，H型鋼出精軋後立即進行噴水淬火冷卻，然後自回火，提高了H型鋼的屈服強度和韌性。但該技術還不成熟，存在冷卻不均勻和軋件變形等問題。並且在中國，用戶不易接受採用軋後淬火加自回火工藝強化的鋼材，認為淬火自回火後形成的回火層降低鋼材的使用性能，主要問題有：鋼材的屈強比大；焊接性能下降；鋼材的應力時效大。所以該技術在中國無法推廣套用。
《軋鋼》雜誌2004年第5期第15-17頁刊登了名稱為“熱軋H型鋼控制冷卻工藝研究”的論文，該論文披露了一種H型鋼熱軋後氣霧控制冷卻裝置，包括上下噴嘴和左右側噴嘴，上噴嘴冷卻H型鋼翼緣的上內側面及R角、下噴嘴冷卻翼緣的下內側面及R角、兩側噴嘴冷卻翼緣的外側面，噴嘴中心線正對H型鋼表面。由於噴嘴中心線正對H型鋼表面，線上冷卻時H型鋼快速移動，噴嘴噴射方向與H型鋼移動方向合成後的水流最終方向不是垂直於H型鋼表面，而是偏向H型鋼移動方向，導致冷卻速率較低，最大冷卻速度只有30℃/秒，對產品強度、韌性等性能指標的提高有限。
發明內容
專利目的
《熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置》提供一種熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置，該裝置採用噴水冷卻方式，冷卻速率為75-150℃/秒，顯著提高熱軋H型鋼強度和韌性。
技術方案
《熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置》包括安裝在上下噴管的上下噴嘴和安裝在左右側噴管的左右噴嘴，上下噴嘴分別對準熱軋H型鋼上下R部，左右噴嘴分別對準熱軋H型鋼左右側翼緣中心，其特徵在於，噴嘴噴射方向背離熱軋H型鋼軋制方向傾斜一定的角度，以使噴嘴噴射的水流方向垂直於熱軋H型鋼表面。 該發明進一步改進，所述左噴管、右噴管、上噴管和下噴管都可以在一定範圍內自由轉動。
該發明進一步改進，所述上下噴管各兩根，兩根上噴管交錯布置，對準冷卻需求較大的熱軋H型鋼R部，同時保證噴嘴以及由噴嘴噴射出的水不會發生干涉現象，兩根下噴管也採用同樣的布置方式。
該發明進一步改進，所述左、右噴管內側各設定左側擋板和右側擋板，在左側擋板和右側擋板上開長橢圓形孔，讓噴嘴噴出的水通過孔噴射到熱軋H型鋼左右側翼緣。 該發明進一步改進，在所述的上噴管內側設定上擋板，在上擋板上開長橢圓形孔，讓噴嘴噴出的水通過孔噴射到熱軋H型鋼上R部。
該發明進一步改進，所述的左側擋板和右側擋板的入口為喇叭形。
該發明進一步改進，所述的上擋板入口為喇叭形。
該發明進一步改進，在所述的左側擋板和右側擋板內側間隔設定立輥。
該發明進一步改進，在所述上擋板內側間隔設定水平輥。
改善效果
《熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置》的噴嘴以背離熱軋H型鋼軋制方向傾斜一定的角度安裝，可以使噴嘴噴射方向與H型鋼移動方向合成後的水流最終方向垂直於H型鋼表面，提高冷卻效果，冷卻速率為75-150℃/秒，通過該裝置對成品軋件進行控制冷卻，在不增加貴重合金的情況下，可提高了軋件的屈服強度70MPa以上，同時也提高了熱軋H型鋼的韌性。該發明設定的左右側擋板和上擋板本可夾持H型鋼，防止移動的H型鋼撞擊左右側噴管和上噴管。該發明將左、右側擋板和上擋板的入口為喇叭形，可將側彎或上翹的H型鋼導入冷卻裝置，防止其撞擊冷卻裝置，在左、右側擋板內側間隔設定立輥和上擋板內側間隔設定水平輥，可減少H型鋼對擋板的撞擊和刮傷，當立輥損壞後，只需更換立輥而無需更換擋板，可節約時間。由於左、右側噴管和上、下噴管都可以在一定範圍內自由轉動，無需更換便可適應一定規格範圍的熱軋H型鋼生產要求。
附圖說明
圖1為熱軋H型鋼噴管布置示意圖。
圖2為熱軋H型鋼冷卻裝置三維圖。
圖3為熱軋H型鋼冷卻裝置三維圖的仰視圖。
圖4為噴嘴安裝示意圖。
圖5為噴嘴噴射方向與H型鋼運動方向合成示意圖
圖6為噴嘴噴水示意圖。
圖1中：1、左側噴管；2、H型鋼；3、上噴管；4、下噴管；5、噴射水；6、右側噴管。
圖2中：1、左側噴管；2、左側擋板；3、左側噴管連線軟管；4、側噴管供水方管；5、上噴管；6、上噴管連線軟管；7、上下噴管供水方管；8、上噴管供水管接頭；9、下噴管供水管接頭；10、右側噴管連線軟管；11、側噴管供水管接頭；12、右側噴管；13、右側擋板；14、輸送輥道；15、噴嘴；16、熱軋H型鋼。
圖3中：17、下噴管；18、下噴管連線軟管。
圖4中：1、噴管堵頭；2、噴管；3、噴嘴、4、噴射水。
技術領域
《熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置》屬熱軋H型鋼生產領域，尤其涉及熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置。
權利要求
1.《熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置》包括安裝在上下噴管的上下噴嘴和安裝在左右側噴管的左右噴嘴，上下噴嘴分別對準熱軋H型鋼上下R部，左右噴嘴分別對準熱軋H型鋼左右側翼緣中心，其特徵在於，噴嘴背離熱軋H型鋼軋制方向傾斜一定的角度安裝，以使噴嘴噴射的水流方向垂直於熱軋H型鋼表面。
2.如權利要求1所述的熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置，其特徵在於，所述噴嘴噴出的水的形狀為橢圓錐形。
3.如權利要求1所述的熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置，其特徵在於，所述左噴管、右噴管、上噴管和下噴管都可以在一定範圍內自由轉動。
4.如權利要求1所述的熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置，其特徵在於，所述上下噴管各兩根，兩根上噴管交錯布置，對準冷卻需求較大的熱軋H型鋼R部，同時保證噴嘴以及由噴嘴噴射出的水不會發生干涉現象，兩根下噴管也採用同樣的布置方式。
5.如權利要求1所述的熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置，其特徵在於，所述左、右噴管內側各設定左側擋板和右側擋板，在左側擋板和右側擋板上開長橢圓形孔，讓噴嘴噴出的水通過孔噴射到熱軋H型鋼左右側翼緣。
6.如權利要求5所述的熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置，其特徵在於，所述的左側擋板和右側擋板的入口為喇叭形。
7.如權利要求1所述的熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置，其特徵在於，在所述的上噴管內側設定上擋板，在上擋板上開長橢圓形孔，讓噴嘴噴出的水通過孔噴射到熱軋H型鋼上R部。
8.如權利要求7所述的熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置，其特徵在於，所述上擋板入口為喇叭形。
9.如權利要求5或6所述的熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置，其特徵在於，在所述的左側擋板和右側擋板內側間隔設定立輥。
10.如權利要求7或8所述的熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置，其特徵在於，在所述上擋板內側間隔設定水平輥。
實施方式
- 實施列1
圖2、圖3中，側噴管供水管接頭（11）連上車間供水管道，水進入側噴管供水方管（4），經由左側噴管連線軟管（3）進入左側噴管（1）、經由右側噴管連線軟管（10）進入右側噴管（12）。左側擋板（2）和右側擋板（13）的作用是防止熱軋H型鋼（16）在輸送輥道（14）上跑偏，在左側擋板（2）和右側擋板（13）上開長腰型孔，利於左側噴管（1）和右側噴管（12）的噴頭（15）噴出的水順利穿過。轉動左側噴管（1）和右側噴管（12），調整噴頭（15）的方向，使之完全覆蓋熱軋H型鋼（16）的兩側面。上噴管供水管接頭（8）連上車間供水管道，水進入上下噴管供水方管（7）的上部，經由上噴管連線軟管（6）進入上噴管（5），被安裝於上噴管（5）的噴嘴（15）噴射。下噴管供水管接頭（9）連上車間供水管道，水進入上下噴管供水方管（7）的下部，經由下噴管連線軟管（18）進入下噴管（17），被安裝於下噴管（17）的噴嘴（15）噴射。當熱軋H型鋼（1）在輸送輥道（14）上經過噴射水區域時，被冷卻。圖1中，上噴管（3）交錯布置於熱軋H型鋼（2）的上方，經由上噴管（3）噴出的噴射水（5）正對於熱軋H型鋼（2）的上R部；下噴管（4）交錯布置於熱軋H型鋼（2）的下方，經由下噴管（4）噴出的噴射水（5）正對於熱軋H型鋼（2）的下R部；左側噴管（1）和右側噴管（6）分別置於熱軋H型鋼（2）的左方和右方，經由左側噴管（1）和右側噴管（6）噴出的噴射水（5）分別正對於熱軋H型鋼（2）的左、右兩側面。圖4中，噴管（2）兩頭用噴管堵頭（1）堵住，若熱軋H型鋼的運動方向向左，則噴嘴（3）向右下方傾斜安裝，保證噴射水（4）的方向相對於熱軋H型鋼的表面為正垂。 由圖5可見，當噴嘴的噴射方向V2以背離熱軋H型鋼軋制方向傾斜一定的角度時，H型鋼運動方向V1與V2的合成方向V垂直於H型鋼表面。由圖6可見，噴嘴噴出的水的形狀為橢圓錐形。
- 實施列2
將實施列1中左、右側擋板和上擋板的入口為喇叭形。
- 實施列3
在將實施列1或2中在左、右側擋板內側間隔設定立輥和上擋板內側問隔設定水平輥。
榮譽表彰
2017年6月22日，《熱軋H型鋼軋後控制冷卻裝置》獲得安徽省第五屆專利獎優秀獎。
