專利名稱：一種大型筒節(jié)熱軋噴淋冷卻方法
技術領域：
本發(fā)明屬于冷卻技術領域，涉及一種用于大型筒節(jié)熱軋成形后的噴淋冷卻方法。
背景技術：
大型筒節(jié)連續(xù)軋制作為一種新興的工藝，具有精度高、加工余量少、材料利用率高、產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量好等優(yōu)點。熱軋后冷卻方式的選取以及冷卻工藝的控制，是保證大型筒節(jié)產(chǎn)品使用性能的關鍵工藝步驟。采用傳統(tǒng)的熱處理工藝，對筒節(jié)進行淬火冷卻時，由于筒節(jié)尺寸大，筒節(jié)軸向上的不同部位不能同時冷卻，冷卻有一定的時間差，易造成溫度分布不均勻，從而產(chǎn)生較大的殘余應力，致使筒節(jié)軸向和徑向上有較大的變形；由于筒節(jié)自重大，在淬火時在徑向上易產(chǎn)生較大變形而變成橢圓形狀，降低了筒節(jié)的尺寸精度，對筒節(jié)性能產(chǎn)生不利的影響。又因為淬火冷卻時，筒節(jié)表面易產(chǎn)生蒸汽膜，影響筒節(jié)的傳熱。除此之外，傳統(tǒng)熱處理工藝成本高，難以實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，不能滿足國內(nèi)市場對核電、加氫和煤液化筒
節(jié)的大量需求。為了提高大型筒節(jié)軋后冷卻的效率，降低軋后冷卻的成本，提高筒節(jié)的力學性能，有必要研究采用新的冷卻工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱處理工藝。噴淋冷卻是一種有效的傳熱方法，具有高的冷卻能力，是將水加壓以成近似于坡斷狀或者霧狀，形成液滴束沖擊被冷卻的物體?，F(xiàn)有的噴淋冷卻方法采用同步噴淋冷卻裝置冷卻，冷卻后筒節(jié)內(nèi)外表面溫度相差較大，冷卻不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠解決傳統(tǒng)筒節(jié)熱處理出現(xiàn)的冷卻不均勻問題的大型筒節(jié)熱軋噴淋冷卻方法。本發(fā)明的技術方案如下制作一個由上噴水集板和垂直分布在上噴水集板上的冷卻水管構(gòu)成的上噴淋裝置和一個由下噴水集板和垂直分布在下噴水集板上的冷卻水管構(gòu)成的下噴淋裝置，大型筒節(jié)軋制結(jié)束后，上、下軋輥以較小的壓下量夾緊筒節(jié)，使筒節(jié)在摩擦力的帶動下轉(zhuǎn)動，同時下噴淋裝置伸入到筒節(jié)內(nèi)部、上噴淋裝置在筒節(jié)外部與下噴淋裝置相對，調(diào)節(jié)上、下噴淋裝置上冷卻水管長度使每個噴淋裝置上所有冷卻水管的近筒節(jié)壁端的連線構(gòu)成與筒節(jié)同心的半圓狀，同時調(diào)整上、下噴淋裝置的上、下噴水集板上冷卻水管的數(shù)量比和冷卻水的流量比，實現(xiàn)大型筒節(jié)內(nèi)、外表面的軋后同冷速冷卻。本發(fā)明的方法中如何準確設定計算上、下噴水集板冷卻水的流量比，是保證筒節(jié)內(nèi)、外表面換熱系數(shù)相同或者相近，實現(xiàn)筒節(jié)內(nèi)、外表面同冷速冷卻的關鍵。由噴淋冷卻機理的分析可知，水流的沖擊速度和噴嘴正下方的沖擊區(qū)域面積決定了對流換熱系數(shù)的大小。設噴淋冷卻裝置覆蓋的角度為Θ，筒節(jié)壁厚為B，等效半徑為R，外表面冷卻弧長為L1,內(nèi)表面為L2,內(nèi)外表面冷卻水管的數(shù)量分別為n2、Ii1，見附圖
4設噴淋冷卻水管為圓形噴嘴，其熱流密度具有如下形式hflm= Cvf^rATtr(I)
式中C——系數(shù)，由液體的過冷度Λ Tsub確定，Δ Tsub=Tsat-Tc, Tsat為冷卻液的飽和溫度點，Tc為冷卻液溫度，KV1——冷卻液柱沖擊速度，m/sdc-液柱沖擊直徑，mmΔ Tsat— Δ Tsat = T-Tsat, Ts 為鋼板表面溫度，Khflml、hflm2——熱流密度，W/m2令hflDll = hflni2，則有
權(quán)利要求
1.一種大型筒節(jié)熱軋噴淋冷卻方法，其特征是制作一個由上噴水集板和垂直分布在上噴水集板上的冷卻水管構(gòu)成的上噴淋裝置和一個由下噴水集板和垂直分布在下噴水集板上的冷卻水管構(gòu)成的下噴淋裝置，大型筒節(jié)軋制結(jié)束后，上、下軋輥以較小的壓下量夾緊筒節(jié)，使筒節(jié)在摩擦力的帶動下轉(zhuǎn)動，同時下噴淋裝置伸入到筒節(jié)內(nèi)部、上噴淋裝置在筒節(jié)外部與下噴淋裝置相對，調(diào)節(jié)上、下噴淋裝置上冷卻水管長度使每個噴淋裝置上所有冷卻水管的近筒節(jié)壁端的連線構(gòu)成與筒節(jié)同心的半圓狀，同時調(diào)整上、下噴淋裝置的上、下噴水集板上冷卻水管的數(shù)量比和冷卻水的流量比，實現(xiàn)大型筒節(jié)內(nèi)、外表面的軋后同冷速冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型筒節(jié)熱軋噴淋冷卻方法，其特征是筒節(jié)軋制結(jié)束后冷卻水量比R1與冷卻水管數(shù)量比Ii1Ai2間的關系為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型筒節(jié)熱軋噴淋冷卻方法，其特征是通過調(diào)節(jié)上、下噴水集板的冷卻水管的數(shù)量，改變冷卻區(qū)域面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型筒節(jié)熱軋噴淋冷卻方法，其特征是通過調(diào)節(jié)上、下噴水集板的冷卻水管的長度，改變冷卻弧的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的大型筒節(jié)熱軋噴淋冷卻方法，其特征是通過調(diào)節(jié)上、下噴水集板的冷卻水管的數(shù)量以及長度，準確計算筒節(jié)內(nèi)、外表面對流換熱系數(shù)，實現(xiàn)不同規(guī)格筒節(jié)的軋后冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型筒節(jié)熱軋噴淋冷卻方法，其特征是制作上、下噴淋裝置，大型筒節(jié)軋制結(jié)束后，上、下軋輥夾緊筒節(jié)，使筒節(jié)在摩擦力的帶動下轉(zhuǎn)動，同時下噴淋裝置伸入到筒節(jié)內(nèi)部、上噴淋裝置在筒節(jié)外部，調(diào)節(jié)上、下噴淋裝置上冷卻水管長度使每個噴淋裝置上所有冷卻水管的近筒節(jié)壁端的連線構(gòu)成與筒節(jié)同心的半圓狀，同時調(diào)整上、下噴淋裝置的上、下噴水集板上冷卻水管的數(shù)量比和冷卻水的流量比，實現(xiàn)大型筒節(jié)內(nèi)、外表面的軋后同冷速冷卻。其優(yōu)點是解決了傳統(tǒng)筒節(jié)熱處理出現(xiàn)的冷卻不均勻問題，本方法不僅提高了冷卻效率，并且在冷卻初始階段增大了筒節(jié)表面的換熱系數(shù)，較大幅提高了筒節(jié)的表面質(zhì)量。
文檔編號B21B45/02GK102847732SQ201210296009
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者孫建亮, 劉宏民, 彭艷, 劉建靜 申請人:燕山大學