[发明专利]钢板冷却装置

说明书

技术领域

本申请涉及一种钢板表面处理领域，特别是一种热轧钢板冷却装置及冷却方法。

背景技术

钢板的制造流程一般是经过加热、粗轧、精轧、冷却、卷绕五步工序完成。其中钢板冷却是其中重要的步骤，而冷却过程所使用的设备也是生产过程的核心设备之一，冷却的作用是将轧机轧制后的钢板冷却到预先设定的温度，冷却效果可以决定钢板的最终性能。

在冷却过程中，我们总是希望整块钢板所有部位的冷却速率相同，这是考虑到降温速度的均匀性决定了其性能的均匀性，从而形成相同的组织结构。目前，钢板宽度方向冷却均匀性已经作了充分的考虑，但是对于钢板两端部(即钢板头部和尾段)的降温速率与钢板中间段的降温速率不同步的问题始终没有很好解决。其产生的原因在两方面：一是由于钢板在轧制过程中，头尾部轧制速度通常低于钢板中间段，造成头尾部温度低于钢板中部；二是钢板冷却过程中，头尾部相当于三面同时与冷却水接触，使两端比中间段冷却更快。现有技术由于无法克服上述技术问题，也就不能保证钢板整体上的均匀冷却，由于两部分温差带来钢板性能的差异，会导致钢板的组织、性能也呈现出较大的差异性。

目前解决该问题的技术手段之一将最终产品直接切除头部和尾部的材料，但该手段所带来的材料浪费是不言而喻的，而且对于切除的尺寸长度也没有一定的规律性可言。

也有技术显示，通过自动化控制手段解决头尾段与中间段的温差，即减少头尾段冷却水的使用量，以预期使钢板头尾段温度与中间段保持一致。但实践表明，该工艺仍存在冷却不均匀的问题，例如头部和尾部端点附近仍不可避免地显现出细针状的马氏体结构，无论对两端的水压如何控制，仍难以克服该问题，从而不能使两端的组织与中间段保持相同。

另外，还有一点，在实际生产中，轧制前保持高温的钢坯会与空气中的氧气发生反应，形成氧化铁等化合物，反应后会在钢坯表面生成一层氧化皮层，也称为鳞片或鳞皮。一般工业上首先对处于高温的钢坯进行除鳞，以避免在轧制过程中被轧辊压入到最终产品的表面上，从而降低产品的表面质量。但对于刚刚经过热轧的钢板，由于其仍保持着表而的高温性，即使在前述步骤中已经对钢坯进行了除鳞处理，仍然不可避免地会与空气中氧化性气体或在冷却过程中与冷却水或冷却水蒸汽接触过程中，表面再次发生部分氧化，再次形成氧化皮层，工业上面临着对这种类型的氧化皮层的去除问题。

发明内容

本申请所使用的设备可以在现有常见的各种钢板冷却设备上进行改进。以克服上述所提及的各种技术问题。

首先，作为冷却装置上必不可少的部件之一“喷嘴”，在本申请中，我们行目地的选用雾化冷却喷嘴，该喷嘴在本领域具有常规的理解，并无特殊含义。选用雾化冷却喷嘴的目的在于为避免选用水流直接对钢板处理时易产生的不稳定性，且雾化冷却喷嘴具有较高的可控性。因此，在本申请中，如无特殊说明，所有出现的喷嘴均为雾化冷却喷嘴。

另外，为了便于控制冷却过程的速率和稳定性，冷却装置的基本设置方式为包括上、下两侧冷却设备。即上侧冷却设备，用于在冷却区间段对热轧钢板的上表面进行冷却；下侧冷却设备，用于在冷却区间段对热轧钢板的下表面进行冷却。在上、下侧冷却设备上均匀设置有若干个雾化冷却喷嘴，喷嘴的数量、喷嘴之间的间隔距离并无明确的限定，保持喷嘴间的间距相同即可，比如数量可控制在10-100范围内，工业上直接选用现有企业中的设备即可，另外，还需要保证上、下两侧冷却设备上的雾化冷却喷嘴在垂直方向上一一对应。

一般来说，热轧钢板在刚进入冷却段时，如果仅使用雾化冷却喷嘴对钢板进行降温时，仍然不能避免头部和尾部相当于有三面同时与冷却水接触的问题，致使头部和尾部的冷却速度高于中间段的冷却速度，当降温速度无法保持一致时，即会产生钢板组织、性能上的差异性。

因此，本申请的目的之一是实现钢板两端与中间段降温速率的一致性。

换言之，就是在钢板进行冷却段时，通过控制热轧钢板头部、尾部和中间段冷却时的冷却水量，减小热轧钢板头部、尾部与中间段的温差，提高整块热轧钢板降温速率的一致性。

具体采取的手段包括：在冷却装置的控制设备上，使用控制设备控制喷嘴的打开与闭合，同样，控制设备也可以控制每一组雾化冷却喷嘴的喷出压力。

为表述方便，我们可以将上、下两侧冷却设备在垂直位置上对应的喷嘴自左向右依次定义为第一组雾化冷却喷嘴、第二组雾化冷却喷嘴……第n组雾化冷却喷嘴。