本發(fā)明屬于熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種熱軋無(wú)縫鋼管控制冷卻用環(huán)形射流冷卻裝置。

背景技術(shù)：

長(zhǎng)期以來(lái)，熱軋無(wú)縫鋼管由于其生產(chǎn)工藝的特殊性及環(huán)形截面的復(fù)雜性，與熱軋板材、型材、棒線材相比，在軋制生產(chǎn)過(guò)程中，缺乏控軋控冷技術(shù)手段，進(jìn)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的組織性能調(diào)控。為了改善熱軋無(wú)縫鋼管的顯微組織、提升其力學(xué)性能，目前只能依賴(lài)于添加合金元素或后續(xù)離線熱處理工序，造成了生產(chǎn)成本的顯著提高及生產(chǎn)效率的降低。如果能夠?qū)崿F(xiàn)管材熱軋后的在線控制冷卻，則可實(shí)現(xiàn)熱軋無(wú)縫鋼管的組織性能調(diào)控，并可明顯降低熱軋無(wú)縫鋼管的制造成本，同時(shí)也為更高品質(zhì)的鋼管產(chǎn)品提供了生產(chǎn)工藝手段。因此，對(duì)于熱軋無(wú)縫鋼管的在線控制冷卻技術(shù)的重視程度越來(lái)越高，且迫切需要開(kāi)發(fā)出適合于熱軋無(wú)縫鋼管在線控制冷卻工藝的冷卻設(shè)備。

目前，針對(duì)熱軋無(wú)縫鋼管控制冷卻設(shè)備的開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)快速展開(kāi)，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(kāi)號(hào)為CN103264054A的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，其公開(kāi)了一種鋼管均勻冷卻裝置，在該專(zhuān)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(gè)對(duì)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(yùn)行方向呈5°～175°的夾角，并通過(guò)冷卻水擋水機(jī)構(gòu)與冷卻水噴水機(jī)構(gòu)配合實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管的冷卻，且冷卻水噴水機(jī)構(gòu)保持常開(kāi)狀態(tài)。

但是，在上述專(zhuān)利方案中，對(duì)冷卻水噴水機(jī)構(gòu)的可調(diào)節(jié)手段沒(méi)有明確提及，而針對(duì)不同厚度規(guī)格的鋼管進(jìn)行冷卻時(shí)，為了滿(mǎn)足不同終冷溫度的控制需求，噴水環(huán)開(kāi)啟數(shù)量是重要的調(diào)節(jié)手段，但專(zhuān)利方案中的冷卻水噴水機(jī)構(gòu)為常開(kāi)狀態(tài)，缺失了調(diào)節(jié)手段，也造成了水資源的浪費(fèi)。

②公開(kāi)號(hào)為CN101570813A的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，其公開(kāi)了一種無(wú)縫鋼管直接淬火裝置，在該專(zhuān)利方案中，其外表面冷卻裝置由環(huán)形冷卻器組成，內(nèi)表面冷卻裝置為桿狀，且位于可變角度輥道的上方，并插入外表面環(huán)形冷卻器中間。

但是，盡管將鋼管輸送到環(huán)形冷卻器的內(nèi)部和內(nèi)表面冷卻器的外部時(shí)，可以實(shí)施淬火工藝，但該淬火裝置無(wú)法滿(mǎn)足控制冷卻的需求，也就無(wú)法根據(jù)組織性能需要來(lái)實(shí)現(xiàn)終冷溫度的精確控制。

③公開(kāi)號(hào)為CN201455003U的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，其公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)無(wú)縫管控軋控冷的裝置，在該專(zhuān)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(duì)鋼管圓周方向?qū)嵤├鋮s。

但是，該裝置的幾何尺寸需要與一定尺寸的無(wú)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。

④公開(kāi)號(hào)為CN86202942U的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，其公開(kāi)了一種鋼管連續(xù)控制冷卻裝置，在該專(zhuān)利方案中，其利用冷卻器中形成的旋流水對(duì)鋼管進(jìn)行冷卻。

但是，采用旋轉(zhuǎn)水流的沖刷作用來(lái)冷卻鋼管，由于冷卻過(guò)程中旋流水的可控性差，其難以精準(zhǔn)的控制終冷溫度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種熱軋無(wú)縫鋼管控制冷卻用環(huán)形射流冷卻裝置，有效克服了現(xiàn)有冷卻裝置的不足之處，本發(fā)明的冷卻裝置具有更強(qiáng)的適用性，能夠精準(zhǔn)的控制鋼管的終冷溫度，且冷卻裝置采用了射流沖擊冷卻模式，具有較強(qiáng)的冷卻能力，并可顯著提高冷卻均勻性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種熱軋無(wú)縫鋼管控制冷卻用環(huán)形射流冷卻裝置，其布置于冷卻區(qū)輥道之間，若干環(huán)形射流冷卻裝置為一組，可根據(jù)需要沿著輥道輸送方向安置多組以滿(mǎn)足工藝需求。

一種熱軋無(wú)縫鋼管控制冷卻用環(huán)形射流冷卻裝置，包括上半噴水環(huán)及下半噴水環(huán)，所述上半噴水環(huán)與下半噴水環(huán)結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱(chēng)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(guò)分流集水管及調(diào)節(jié)閥組對(duì)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。

所述環(huán)形射流冷卻裝置的水壓力調(diào)節(jié)范圍為0.2～0.8MPa。

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，沿著圓周方向呈等間距排布，并且沿著所述環(huán)形射流冷卻裝置的寬度方向配置多排。

在所述上半噴水環(huán)與下半噴水環(huán)的中間貼合面?zhèn)榷税惭b有冷卻補(bǔ)償噴嘴。

所述冷卻噴嘴的射流方向與鋼管運(yùn)行方向具有夾角。

所述冷卻噴嘴的射流方向朝向鋼管運(yùn)行方向的正向或逆向。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的環(huán)形射流冷卻裝置具備控制的獨(dú)立性，可根據(jù)生產(chǎn)線產(chǎn)品大綱工藝需求靈活的布置若干組；通過(guò)對(duì)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(dú)立設(shè)定，并通過(guò)對(duì)噴水環(huán)的開(kāi)啟數(shù)量、開(kāi)啟方式、噴水流量及水壓等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，可以對(duì)任一規(guī)格尺寸(鋼管外徑范圍在200mm～460mm之間，壁厚范圍在10mm～60mm之間)的常規(guī)熱軋無(wú)縫鋼管實(shí)施控制冷卻，且終冷溫度可精確控制在150℃～750℃的范圍內(nèi)，使本發(fā)明具有了更強(qiáng)的適用性；本發(fā)明的環(huán)形射流冷卻裝置上配置的噴嘴出流方向與鋼管呈特定的角度，并且以射流沖擊冷卻的方式進(jìn)行冷卻，該方式能夠促進(jìn)冷卻水在鋼管表面的瞬時(shí)有序流動(dòng)并擊破水膜，進(jìn)而顯著提升冷卻能力及冷卻的均勻性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種熱軋無(wú)縫鋼管控制冷卻用環(huán)形射流冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1—上半噴水環(huán)，2—下半噴水環(huán)，3—進(jìn)水口，4—冷卻噴嘴，5—冷卻補(bǔ)償噴嘴。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，一種熱軋無(wú)縫鋼管控制冷卻用環(huán)形射流冷卻裝置，包括上半噴水環(huán)1及下半噴水環(huán)2，所述上半噴水環(huán)1與下半噴水環(huán)2結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱(chēng)設(shè)置，上半噴水環(huán)1及下半噴水環(huán)2分別與分流集水管相連通，在上半噴水環(huán)1與分流集水管之間、下半噴水環(huán)2與分流集水管之間均連接有調(diào)節(jié)閥組，通過(guò)分流集水管及調(diào)節(jié)閥組對(duì)上半噴水環(huán)1及下半噴水環(huán)2的噴水流量和水壓進(jìn)行控制，水壓力調(diào)節(jié)范圍為0.2～0.8MPa。

在所述上半噴水環(huán)1及下半噴水環(huán)2的外表面設(shè)置進(jìn)水口3，在上半噴水環(huán)1及下半噴水環(huán)2內(nèi)表面設(shè)置冷卻噴嘴4，冷卻噴嘴4沿著圓周方向呈等間距排布，并且沿著環(huán)形射流冷卻裝置的寬度方向布置3～8排。

在所述上半噴水環(huán)1與下半噴水環(huán)2的中間貼合面?zhèn)榷税惭b有冷卻補(bǔ)償噴嘴5。通過(guò)冷卻補(bǔ)償噴嘴5可以解決上、下半噴水環(huán)的中間貼合面因冷卻盲點(diǎn)導(dǎo)致的冷卻不均勻問(wèn)題。

所述冷卻噴嘴4的射流方向與鋼管運(yùn)行方向具有夾角。

所述冷卻噴嘴4的射流方向朝向鋼管運(yùn)行方向的正向或逆向。

實(shí)際使用過(guò)程中，根據(jù)鋼管規(guī)格及工藝需求，需配置一定數(shù)量的環(huán)形射流冷卻裝置組，冷卻裝置組由一定數(shù)量的環(huán)形射流冷卻裝置構(gòu)成，每個(gè)冷卻裝置組中的環(huán)形射流冷卻裝置數(shù)量可設(shè)為4～8個(gè)。將冷卻裝置組布置到冷卻區(qū)的輥道之間，根據(jù)實(shí)際需要，沿著輥道輸送方向配置冷卻裝置組的實(shí)際數(shù)量。同時(shí)，冷卻裝置組需要配裝升降調(diào)高機(jī)構(gòu)，保證冷卻裝置組內(nèi)的環(huán)形射流冷卻裝置可以調(diào)整高度，無(wú)論鋼管的管徑如何變化，通過(guò)高度調(diào)整都可保證環(huán)形射流冷卻裝置與鋼管的軸向中心線相重合。

根據(jù)鋼管的實(shí)際規(guī)格及工藝需求，對(duì)冷卻參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，具體包括冷卻裝置組內(nèi)環(huán)形射流冷卻裝置的開(kāi)啟數(shù)量、開(kāi)啟方式、噴水流量、水壓等。環(huán)形射流冷卻裝置中上半噴水環(huán)1及下半噴水環(huán)2的噴水流量需要獨(dú)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(guò)輥道從環(huán)形射流冷卻裝置內(nèi)部穿過(guò)時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)鋼管的冷卻。

另外，由于冷卻噴嘴的射流方向與鋼管運(yùn)行方向具有夾角，并且冷卻噴嘴以射流沖擊冷卻的方式對(duì)鋼管進(jìn)行冷卻，可以促進(jìn)冷卻水在鋼管表面的瞬時(shí)有序流動(dòng)并擊破水膜，實(shí)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(shí)施例中的方案并非用以限制本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均包含于本案的專(zhuān)利范圍中。