超快冷设备中清除钢板表面残留冷却水的方法

张 霞，曲付广，贾维维，宋国智（东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，沈阳110819）

超快冷设备中清除钢板表面残留冷却水的方法

张 霞，曲付广，贾维维，宋国智
（东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，沈阳110819）

对于某些特殊钢板，轧后冷却强度小，表面质量要求高，需要用空气吹走钢板表面残余的冷却水的工艺要求，设计了一种既能喷射气体，又能喷射水的装置，可通过喷射气体进行吹扫，以喷射水流对钢板继续冷却，节约了超快冷装置中布置吹扫装置的空间，有效地清除了表面的残留冷却水，使钢板性能得到了提高。

超快冷设备；吹扫装置；残余冷却水

1 引言

随着社会的发展科技的进步，对于高性能钢板材料的需要越来越多，而控制轧制和控制冷却技术是得到高性能钢板的重要途径。超快冷设备应用控制轧制和控制冷却技术可以获得高强度均匀后冷却钢板。目前国内自主开发的超快冷却设备主要为高密直集管层流、U型管层流、水幕层流冷却形式。这些冷却装置在中厚板生产过程中起到了重要作用。但是受到冷却强度低、冷却均匀性差等条件的限制，传统冷却装置已经不能满足对轧后冷却技术的要求。

近些年，国内部分高校和科研机构已经成功开发出了更先进的超快速冷却设备。此超快冷设备具有冷却强度大范围可调、冷却均匀性好的特征，因此该装置能够实现ACC、UFC、DQ等多种冷却功能，满足不同冷却强度产品的生产需求。对于UFC、DQ产品而言，由于冷却强度大，冷却水使用量大，需要中压水侧喷装置将残余冷却水进行强力清除。而对于船板等冷却强度要求小，表面质量要求高的产品，中压水清除钢板表面残水时将对钢板表面质量产生恶化作用，因此需要较为柔和的清除钢板表面残余冷却水的方式，通常气吹装置能够起到较好的效果。但是，由于受到工艺的制约，冷却装备通常布置紧凑，冷却装置内部无法同时布置中喷和吹扫装置。本文设计了一种用于清除钢板表面残留冷却水方法，应用于超快冷设备中，有效的清除钢板表面的残留冷却水，使钢板性能得到提高。

2 设计方法

针对现有技术存在的问题，本文设计出一种用于清除钢板表面残留冷却水的装置，该装置水、气共用进行冷却水的去除。如图1结构原理图所示，本设计方法装置包括一根喷管，其直径一般为Φ= 160 mm，长L=3 863 mm，在喷管的两侧均连接有三通管直径与其管径相匹配，每个三通管的另外两个管口分别连接供气管道和供水管道，其直径Φ= 160 mm，供气管道和供水管道上均设有阀门压强一般为（0.85±0.02）MPa；喷管包括一根直管以及分布在该直管上的多个喷嘴，本装置为31个喷嘴，喷嘴内径一般为3～6 mm。在喷管的直管上设有用于将该装置固定在超快冷移动横梁上的钢制管夹。

如图2所示，该用于清除钢板表面残留冷却水的装置包括一根喷管，在喷管的两侧均连接有三通管，每个三通管的另外两个管口分别连接供气管道和供水管道，供气管道和供水管道上均设有阀门；喷管包括一根直管以及分布在直管上的多个喷嘴。图1为喷管左侧的供水管道和供气管道的结构，其右侧结构是完全对称的结构，图1中省略该结构。另外，在供气管道和供水管道上均设有两个开关，分别是手动阀门、和气动阀门。手动阀门用于手动调节供水或供气流量，气动阀门用于通过控制装置进行智能控制。在喷嘴流量调节过程中，控制精度为（Q0±3.0）m3/h（Q0为喷嘴流量设定值），喷嘴流量调节可以避免出现系统震荡现象和中水锤现象的发生，控制精度和系统稳定性满足了工艺需要。

图2为喷管的具体结构，除了直管、多个喷嘴和三通管以外，在直管上面还设有钢制管夹，用于将喷管固定在超快冷的移动梁上、直管两侧均按照有三通管，并且三通管的端部连接有法兰，用于和供气管道以及供水管道连接。

图2 喷管的结构示意图

图3为使用状态示意图，该装置的喷嘴进行与钢板运动方向相反的喷水或喷气的措施，其目的是阻挡前面冷却区的水继续滞留流在已经冷却的钢板表面上，形成“气封”或“水封”，减少滞留的水在钢板表面的热交换或热传递的效应，保证钢板的性能。图4和图5分别是使用清除钢板表面残留冷却水装置前后板形的对比，可见其钢板表面扫除残水，提高换热效率，保证板形质量。

图3 使用状态示意图

图4 使用清除钢板水以前钢板板形

图5 使用清除钢板水后钢板板形

3 总结

在超快冷设备的在原有供水系统的基础上增加供气系统装置，能够彻底清除钢板表面形成的滞留水，并减少水受热后沸腾气化对钢板性能的影响，提高冷却水的换热效率，改善钢板的冷却均匀性，同时有助于超快速冷却装置与层流冷却装置之间位置钢板表面温度的准确测量。此外，该装置操作简单，安全可靠，成本低，效率高，便于维护，在实际工作中已经取得了很大的成效。

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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

专利：国家实用新型专利（201420167762.6）

张霞（1982—），女，本科，主要从事冶金机械方面的研究工作。